專利名稱：包括5路肘接機構和被照亮的柔性層的電氣開關組件的制作方法
技術領域：
下述內容總體上涉及電氣開關，并且尤其應用于機動車的開關組件。
背景技術：
電氣開關組件利用各種原理，以便提供對于給定應用的合適功能以及通常提供對于開關的特定“感知”。例如，在例如微波爐的電子應用中，被照亮的膜有時用于按壓致動按鈕(例如，鍵盤上的按鈕)。在這種開關中，如圖14所示，印刷電路板A設置在膜層B下方。印刷電路板A包括發(fā)光二極管(LED) C，所述發(fā)光二極管C借助將光引導通過圓頂件D (通常是金屬圓頂件D)來照亮膜B，所述圓頂件在頂部具有孔。對于如圖14所示的給定幾何尺寸，能夠看出，照亮區(qū)域E由圓頂件中的孔的尺寸限定。由于通常需要照亮區(qū)域E來顯示膜層B上的圖形元件，因此對于照亮區(qū)域E的限制相應地限制圖形的尺寸且因此限制這類開關的潛在應用。在其它電氣開關組件中，通常使用多方向致動按鈕或旋鈕來在同一組件中一起提供多個功能。例如，在機動車應用中，舉例來說，座椅調節(jié)、反光鏡調節(jié)和娛樂系統(tǒng)通常使用多功能按鈕。然而，這種開關按鈕通常在其運動方面受限，并且期望的是，最大化能夠由同一開關組件提供的功能數(shù)量，尤其在給定需要電氣致動的特征的數(shù)量時。

發(fā)明內容
在一個方面，提供一種電氣開關組件，所述電氣開關組件包括:電路層，所述電路層包括至少一個光源；至少一個可坍縮圓頂件，所述可坍縮圓頂件在所述至少一個光源上方被支承在所述電路層上，所述可坍縮圓頂件包括用于允許光從其穿過的孔；柱塞元件，所述柱塞元件與所述圓頂件對齊，所述柱塞元件構造成允許穿過所述圓頂件的所述光從該柱塞元件穿過；以及膜層，所述膜層被支承在所述柱塞元件上方，使得在靜止時所述柱塞元件支靠所述膜層，其中，所述膜層在所述柱塞元件附近的撓曲使述柱塞元件朝向所述圓頂件運動，以致動所述圓頂件。在另一方面，提供一種電氣開關組件，所述電氣開關組件包括:彈性體層，所述彈性體層覆蓋電路層，所述彈性體層包括中央彈性體圓頂件以及至少一個周圍可坍縮圓頂件；致動板，所述致動板包括具有通道的中央軸環(huán)，所述致動板定尺寸成接合所述至少一個周圍可坍縮圓頂件；柱塞元件，所述柱塞元件包括支柱和凸緣，所述支柱延伸通過所述軸環(huán)以允許所述柱塞元件相對于所述致動板運動，所述凸緣在沿一個方向運動時接合到所述致動板的下側而當沿另一方向運動時接合所述中央圓頂件；以及致動鈕，所述致動鈕連接到所述支柱的自由端，其中所述致動鈕沿與由所述支柱在靜止時限定的軸線正交的一個或更多個方向的運動致動所述至少一個周圍可坍縮圓頂件，并且所述致動鈕沿著所述軸線并朝向所述致動板的運動使所述柱塞元件相對于所述致動板運動，以致動所述中央圓頂件。


現(xiàn)在將參照附圖僅以示例的方式來描述本發(fā)明，在附圖中:圖1是包括開關組件的機動車方向盤的示意圖。圖2是圖1中單獨的開關組件的立體圖。圖3是圖2的開關組件的分解立體圖。圖4是圖3所示的其中一個金屬圓頂件的放大平面圖。圖5是圖2的開關組件的剖面立體圖。圖6是如圖5所示的剖面的一部分的放大輪廓圖。圖7是圖3所示的致動板和柱塞元件的放大立體圖，其中示出了彈性體支柱的剖面圖。圖8是圖5所示的組件的局部剖面立體圖，其中開關按鈕處于靜止狀態(tài)。圖9是圖5所示的組件的局部剖面立體圖，其中開關按鈕沿一個方向傾斜。圖10是圖5所示的組件的局部剖面立體圖，其中開關按鈕被朝向殼體推動。圖11是圖8所示的組件的局部放大剖面立體圖，示意地示出了通過該組件的光的通路。圖12是圖2所示的組件的另一剖面立體圖。圖13是圖2所示的組件的又一剖面立體圖。圖14是利用照亮膜的現(xiàn)有技術開關組件的剖視圖。圖15是圖6所示的開關組件的剖視圖。圖16是用于圖6所示的開關組件的柱塞的另一實施方式的剖視圖。
具體實施例方式應理解的是，雖然下述示例提供為在機動車開關的情況下，但是本文所討論的原理能夠等同地應用于任何電氣開關組件?，F(xiàn)在轉到圖1，示出了機動車方向盤10，該方向盤上包括開關組件12。開關組件12包括致動鈕14,如將在下文闡述的,該致動鈕提供5路功能,即通過將致動鈕14向上或向下傾斜、在任一端處壓下致動鈕14或者大致在其中心壓下致動鈕14來提供5路功能。開關組件12還包括一體形成在暴露的柔性層18中的一系列圖形元件16，如將在下文更詳細地描述的，所述柔性層18提供觸摸致動功能。圖形元件16是柔性層18的半透明部分或透明部分，以因此允許光穿過該柔性層18，從而提供與開關組件12的特征對應的照亮形狀。柔性層18由柔性材料制成，以提供觸摸致動功能，使得通過觸摸圖形元件16將柔性層18壓緊或撓曲，以致動下面的開關子組件。圖2單獨地提供了開關組件12的立體圖。開關組件12包括殼體20，在該示例中該殼體支承柔性層18和致動鈕14，使得柔性層和致動鈕都暴露于方向盤10上。殼體20包括或以其他方式支承連接器22和一系列安裝托架24，所述連接器用于將開關組件12連接到車輛(未示出)的電氣系統(tǒng)，所述一系列托架用于將開關組件12固定到方向盤10。圖3提供了開關組件12的分解立體圖。從基部區(qū)域開始，殼體20包括下基部26，該下基部包括用于加強該組件12的銅制嵌件28。基部26支承印刷電路板(PCB) 30。PCB30在每個角部處均支承有金屬圓頂件32。金屬圓頂件在圖4中更詳細地示出。從圖4能夠看出，金屬圓頂件32包括圍繞中心孔36的一組四個足部34。返回到圖3，PCB 30還支承彈性體層(e-層)38，所述e-層38包括位于該e_層38的中央部處的一系列圓頂件40，這些圓頂件40與致動板50對齊，該致動板50由致動鈕14以如下所討論的四種傾斜操作方式進行操作。這一系列圓頂件40圍繞中央圓頂件41，該中央圓頂件41由致動鈕14以推動或按壓操作的方式進行操作。e-層38還包括一對彈性體支柱42，該一對彈性體支柱用于朝向膜層18引導光。殼體20還包括方形軸環(huán)21，該方形軸環(huán)支承有安裝托架24并且保護開關組件12的容納在柔性層18和基部26之間的部件。中央圓頂件41支承柱塞44，該柱塞由致動鈕14操作以使得中央圓頂件41坍縮。柱塞44包括剛性筒狀支柱46，該筒狀支柱46從限定柱塞44的基部的凸緣48延伸。支柱46延伸通過致動板50，以由此當支柱46軸向移動時將致動板50的運動轉移到下面的中央圓頂件41。致動板50包括中央軸環(huán)52，該中央軸環(huán)52沿軸向方向引導柱塞44并且阻止該柱塞44的徑向運動或在由基部26和柔性層18限定的平面內的其他平移。致動板50還包括位于每個角部處的足部54，該足部與對應的其中一個圓頂件40對齊，使得致動板50朝向圓頂件40的傾斜運動將使該圓頂件40坍縮。內部支承件56定尺寸成裝配在殼體20的方形軸環(huán)部21內并且提供e_層38和支承在該內部支撐件56上的柔性層18之間的物理分離。內部支承件56包括中央槽58，在該示例中，中央槽58在每端處均修圓并且根據(jù)致動鈕14的形狀和尺寸來構造。槽58允許支柱46延伸到致動鈕14并且接合致動鈕14，且因此使得致動鈕14能夠借助柱塞44來操作所述致動板50。支承件56還包括一組四個柱狀通路或孔60,這些通路或孔保持并引導對應的通暢柱塞(clear plunger) 62的運動,在壓縮或撓曲柔性層18時所述柱塞62作用于金屬圓頂件32上，且因此每個柱塞都與對應的圖形元件16對齊。通暢柱塞62還允許由下方的LED 68 (見圖6)發(fā)出的光穿過柔性層18并且照亮圖形元件16，以識別柔性層18的能夠被壓縮或撓曲以致動由圖形元件16表示的特征的部分。如同樣能夠從圖3中看到的，柔性層18還包括槽64，該槽與內部支承件56的槽58的尺寸大體對應。環(huán)形環(huán)66圍繞致動鈕，以提供審美學訴求(例如，可由鉻制成)以及防止污物在致動鈕14與柔性層18之間進入開關組件12。圖5和圖6示出了第一開關子組件的進一步的細節(jié)，該第一開關子組件用于照亮圖形元件16以及允許通過壓縮柔性層18來致動特征。如圖6中最佳地所示，PCB 30嵌入有或以其他方式容納有LED 68，該LED 68用于照亮柔性層18中的對應圖像元件16。PCB30支承有金屬圓頂件32，該金屬圓頂件定位成使得孔36與LED 68對齊，以允許由LED 68發(fā)出的光通過。e_層38覆蓋PCB 30且因此應當包括對應的孔(未示出)或者提供足夠的透明度以允許穿過孔36的光被收集在通暢柱塞62中。通暢柱塞62能夠由例如具有一些透明特性或半透明屬特性的塑料的任何合適材料制成。如從圖15中最佳地所示，與現(xiàn)有技術構造(例如，如圖14所示)相比，借助插設在該示例中兼用作用于致動金屬圓頂件32的柱塞62的光管，在圓頂件32的頂部處收集并且穿過圓頂件32的孔36的光70能夠根據(jù)柱塞62的形狀擴散并且因此增大照亮區(qū)域E的尺寸(在圖15中用丨E表示)，且因此使得能夠使用更大的圖形元件16。能夠理解的是，雖然如從圖15中看到的利用管狀(例如，筒狀)柱塞62實現(xiàn)膜18與PCB 30的分離與如圖14所示的構造相比提供更大的輪廓，但是如圖16所示的其它實施方式能夠用于減小輪廓，即通過改變柱塞62’的形狀且因此利用更短的“光管”(例如，使用具有如圖所示的錐形或梯形截面的構造)來擴散光線。同樣，雖然在附圖中未清楚地示出，但是柱塞62、62’的上表面能夠被紋理化，以使光均勻地散布在圖形元件16上。通暢柱塞62由內部支承件56支承在柔性層18與e_層38之間，并且e_層38止靠在金屬圓頂件32上面，使得在與通暢柱塞62重疊的位置處對柔性層18的壓縮致使通暢柱塞62壓縮e-層38并且致動或“卡合”金屬圓頂件32。因此，第一開關子組件不僅將更大部分的光朝向柔性層18中的圖形元件16收集并引導，該第一開關子組件還提供第二功能，即:致動與圖形元件16對應的開關。由此，柔性層18既能提供審美學照亮圖形并且還能提供觸摸致動，而不使得兩種功能相互干涉。換句話說，通暢柱塞62用作致動器以及光管。使用金屬圓頂件32是尤其有利的，這是因為在提供短行程且因此提供小輪廓的同時提供明顯的觸感。應理解的是，在空間允許的情況下，能夠使用其他圓頂件類型。現(xiàn)在轉到圖7，提供了致動板50和剛性柱塞44的放大圖?？梢钥闯?，通過剛性支柱46和軸環(huán)52的相互作用，徑向運動或縱向傾斜將造成致動板50的對應運動，而支柱46的軸向運動致使柱塞44相對于致動板50運動，并由此使凸緣48朝向中央圓頂件41運動。如在圖7還看出，致動板50包括一對槽74，以允許致動板50相對于彈性體支柱42運動。柱塞44和致動板50同致動鈕14 一起工作，以提供第二開關子組件。圖7還示出了彈性體塔42的剖面輪廓。可以看出，與e-墊38交接的基部的厚度以及直立側壁41的厚度是相同厚度，但是，上表面43可形成得較薄，以允許光通過而與e-墊38的顏色無關，并且不需要孔或其它物理空隙或通道。在圖8至圖10中示出了第二開關子組件的操作。圖8示出了靜止位置，其中致動板50由下面的圓頂件40預加載，并且支柱46被固定在致動鈕14的下部，使得致動鈕14的運動轉化為柱塞44和致動板50的運動。在圖9中示出了傾斜操作，能夠看出，致動鈕14使柱塞44相應地傾斜，該柱塞的傾斜繼而使致動板50借助對應的一對足部54的相對豎直運動來致動一對圓頂件40。能夠理解的是，在其他三個方向的傾斜運動對于下面的不同對的圓頂件40造成類似的效果。還能夠理解的是，致動鈕14的傾斜運動并不使柱塞44軸向運動，因此中央圓頂件41保持未被致動。然而，如圖10所示，通過朝向柔性層18按壓致動鈕14，致動板50保持靜止而柱塞44沿向下方向豎直地運動，從而移動通過軸環(huán)52以致動下面的中央圓頂件41，而實現(xiàn)在圖10中用附圖標記76示出的分離。因此，柱塞44和致動板50的相互作用實現(xiàn)致動鈕14的5路運動以及五個對應的開關功能。圖8至圖10還示出了 e-層38能夠定尺寸成覆蓋PCB 30并且圍繞PCB 30包覆，以提供污染防護，例如防止意外溢出。還能夠圍繞開關設置排出孔。圖11示出了中央圓頂件41和彈性體支柱42能夠提供孔或者能夠用透明或半透明材料制成，以能夠將光輸送到柔性層18 (或圍繞致動鈕14的其他表面)和致動鈕14自身。被引向致動鈕14的光能夠用于照亮其上的圖形(未示出)，這些圖形指示如何操作致動鈕(例如，向上、向下、推動等)。圖12示出了內部支承件56也能夠構造成提供附加光管70，這些光管70朝向致動鈕14的端部引導光。如從圖12看到的，必要時，對應的LED 68能夠嵌入到PCB 30的凹槽69中。圖11和圖12還示出了致動鈕14能夠被設計成提供與內部支承件21的重疊，以防止光泄漏。圖13示出了環(huán)形環(huán)66在內部支承件21中的配合的進一步細節(jié)。在該示例中，環(huán)66的部分78被卡合到支承件21中，該支承件21相對于殼體20限制柔性層18。環(huán)66的內部輪廓和致動鈕14的外部輪廓能夠配置有根據(jù)致動鈕14的旋轉中心點限定的互補曲率，以保持恒定的間隙。雖然以上已經參考一些具體實施方式
進行了描述，但是具體實施方式
的各種變形對于本領域技術人員將顯而易見，而不偏離所附權利要求的范圍。
權利要求
1.一種電氣開關組件，所述電氣開關組件包括: 電路層，所述電路層包括至少一個光源； 至少一個可坍縮圓頂件，所述可坍縮圓頂件在所述電路層上支承在所述至少一個光源上方，所述可坍縮圓頂件包括用于允許光從其穿過的孔； 柱塞元件，所述柱塞元件與所述圓頂件對齊，所述柱塞元件構造成允許穿過所述圓頂件的所述光從該柱塞元件穿過；以及 膜層，所述膜層被支承在所述柱塞元件上方，使得在靜止時所述柱塞元件支靠所述膜層，其中，所述膜層在所述柱塞元件附近的撓曲使所述柱塞元件朝向所述圓頂件運動，以致動所述圓頂件。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關組件，其中，所述柱塞元件由透明或半透明材料構成，以允許所述光線從所述柱塞元件穿過。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的開關組件，其中，所述柱塞元件提供所述孔與所述膜層之間的特定分離，以允許所述光在所述柱塞元件內擴散，以由此增大所述膜層上的照亮區(qū)域。
4.根據(jù)權利要求3所述的開關組件，其中，所述柱塞元件包括管狀形狀。
5.根據(jù) 權利要求3或4所述的開關組件，其中，所述柱塞元件包括錐形或梯形截面。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的開關組件，其中，所述膜層包括位于所述柱塞附近的圖形元件。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的開關組件，其中，所述可坍縮圓頂件是金屬圓頂件。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的開關組件，其中，所述至少一個光源包括發(fā)光二極管(LED)。
9.一種電氣開關組件，所述電氣開關組件包括: 彈性體層，所述彈性體層覆蓋電路層，所述彈性體層包括中央彈性體圓頂件以及至少一個周圍可坍縮圓頂件； 致動板，所述致動板包括具有通道的中央軸環(huán)，所述致動板定尺寸成接合所述至少一個周圍可坍縮圓頂件； 柱塞元件，所述柱塞元件包括支柱和凸緣，所述支柱延伸通過所述軸環(huán)以允許所述柱塞元件相對于所述致動板運動，所述凸緣在沿一個方向運動時接合到所述致動板的下側而當沿另一方向運動時接合所述中央圓頂件；以及 致動鈕，所述致動鈕連接到所述支柱的自由端，其中所述致動鈕沿與由所述支柱在靜止時限定的軸線正交的一個或更多個方向的運動致動所述至少一個周圍可坍縮圓頂件，并且所述致動鈕沿著所述軸線并朝向所述致動板的運動使所述柱塞元件相對于所述致動板運動，以致動所述中央圓頂件。
10.根據(jù)權利要求9所述的開關組件，其中，所述致動板從所述中央軸環(huán)向外延伸，使得所述致動板的一部分與所述至少一個周圍可坍縮圓頂件均重疊。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的開關組件，其中，所述致動鈕允許沿著四個正交方向運動，以致動所述至少一個周圍圓頂件。
12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的開關組件，其中，所述中央彈性體圓頂件包括透明或半透明材料，以允許光從該中央彈性體圓頂件穿過，其中，所述柱塞元件允許所述光從其穿過，所述開關組件還包括所述電路層，所述電路層包括與所述中央彈性體圓頂件對齊的光源，并且所述致動鈕包括與所述中央彈性體圓頂件對齊的透明或半透明區(qū)域，以使所述區(qū)域能夠被所述光源照亮。
13.根據(jù)權利要求12所述的開關組件，其中，所述至少一個光源包括發(fā)光二極管(LED)。
14.根據(jù)權利要求9至13中任一項所述的開關組件，其中，所述彈性體層還包括彈性體支柱，所述彈性體支柱由透明或半透明材料構成以允許光從其穿過，所述開關組件還包括所述電路層，所述電路層包括與所述彈性體支柱對齊的光源，并且所述開關組件還包括圍繞所述致動鈕的表面，所述表面包括與所述彈性體支柱對齊的透明或半透明區(qū)域，以使得所述區(qū)域能夠被所述光源照亮。
15.根據(jù)權利要求14所述的開關組件，其中，所述至少一個光源包括發(fā)光二極管(LED)。
16.根據(jù)權利要求9至15中任一項所述的開`關組件`，所述開關組件還包括: 電路層，所述電路層包括至少一個光源； 至少一個附加的可坍縮圓頂件，所述至少一個附加的可坍縮圓頂件在所述電路層上支承在所述至少一個光源上方，所述附加的可坍縮圓頂件包括用于允許光從其穿過的孔； 附加的柱塞元件，所述附加的柱塞元件與所述附加的可坍縮圓頂件對齊，所述附加的柱塞元件構造成允許穿過所述附加的可坍縮圓頂件的所述光從所述附加的柱塞元件穿過；以及 膜層，所述膜層被支承在所述附加的柱塞元件之上，使得在靜止時所述附加的柱塞元件支靠所述膜層，其中，所述膜層在所述附加的柱塞元件附近的撓曲使所述柱塞元件朝向所述附加的可坍縮圓頂件運動，以致動所述附加的可坍縮圓頂件。
17.根據(jù)權利要求16所述的開關組件，其中，所述柱塞元件由透明或半透明材料構成，以允許所述光從該柱塞元件穿過。
18.根據(jù)權利要求16或17所述的開關組件，其中，所述柱塞元件提供所述孔與所述膜層之間的特定分離，以允許所述光在所述柱塞元件內擴散，以由此增大所述膜層上的照亮區(qū)域。
全文摘要
提供一種開關組件，所述開關組件在一個方面提供開關鈕，所述開關鈕通過利用柱塞元件能夠沿高達五個方向運動，所述柱塞元件相對于致動板運動，使得所述開關鈕沿四個方向中的任何方向的傾斜使用板來致動下方的圓頂件，而通過使柱塞元件相對于板運動且因此致動位于所述柱塞元件下方的中央圓頂件來朝向組件按壓所述開關鈕而提供第五功能。另一方面，通過在致動圓頂件和膜之間插設光管，開關組件實現(xiàn)在被照亮膜上的更大照亮區(qū)域，所述光管還用作柱塞元件，以通過按壓所述膜、使所述柱塞元件朝向所述圓頂件運動以及致動所述圓頂件來實現(xiàn)觸摸致動。
文檔編號H01H13/715GK103168334SQ201080062694
公開日2013年6月19日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2009年12月3日
發(fā)明者盧奇安·約爾達凱 申請人:歐姆龍多爾泰汽車電子有限公司