專利名稱：電氣開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及電氣開關，更具體地涉及多級電氣開關。
背景技術：
電氣開關用于控制電路。許多電氣開關都是由機械和電氣部件組合 而成的。這樣的開關將使用者的輸入轉換為電氣控制信號。例如，具有 外部觸發器的電燈開關使得使用者可選擇地打開和關閉用于"開燈"和 "關燈"的電路。
在汽車的應用中，電氣開關經常被用來控制機電系統，例如打開和 關閉汽車門窗戶的電動窗戶。這些窗戶開關通常可與其他電氣開關(例 如電動門鎖) 一起集成到控制臺或門框架。隨著汽車內電氣控制部件數 量的增加，可用于容納這些部件的空間變得很有限。
在汽車中使用的電氣部件也很容易受到污染，這是由于在汽車操作 過程中可能發生的動作的性質引起的。例如，開車時飲料傾灑可能會污 染電氣幵關及其相關電路。因此，需要考慮這些部件在開關中的布置， 以及它們在汽車內的設置。
除了增大汽車控制臺內的固有空間的要求之外，更大更廣泛的開關 需要用于某些部件的額外材料(例如塑料)，并需要更大或更復雜的電路 板，這將會增加成本。例如，包括纖維玻璃的電路板(如印刷電路板
(PCB))會增加部件的成本，這是由于用于構成PCB的纖維玻璃的成本 相對增加。
因此，當在汽車中應用用于操作機電系統的電氣開關時，成本、可 靠性和尺寸是需要考慮的重要因素。
各種現有技術的窗戶開關教導了將開關應用到汽車內的具體布置。 特別地，這些現有技術的開關教導了使用單個觸發器或"窗戶旋鈕"的多功能開關。單個窗戶開關可以用于在前后兩個方向上提供雙級操作。 這些開關的常規應用提供了用于打開和關閉窗戶的手動和自動窗戶操 作，其中施加第一力以手動模式來操作窗戶開關，以及施加比第一力大 的第二力以自動模式來操作窗戶開關。典型地，通過施加第二力，可以 在不需要進一步傾轉窗戶旋鈕的情況下使窗戶繼續打開。通常，這些窗 戶開關為使用者提供了觸覺反饋以使得使用者可以辨別手動模式和自動 模式。
在以下美國專利中示出了上述類型的現有技術開關的實施例，這些
專利是2004年5月18日公幵的授予Hoang等人的No.6,737,592， 2005 年7月5日公開的授予Sugimoto等人的No.6,914，202;和1998年2月 17日公開的授予Lee的N0.5,719,361。
在這些現有技術的實施例中教導的布置利用了相對較高的輪廓，從 而在汽車的控制臺內需要更多的空間，并需要更多的材料來構造部件。 特別地，Lee使用了用于支撐窗戶旋鈕的大護罩，具有獨立的支座來支撐 各種其他部件。Sugimoto使用了輪廓相對較高的推桿，該推桿由輪廓同 樣高的殼體支撐。Hoang也使用了高輪廓的支撐件以容納用于操作下方 開關電路的可滑動的撥板。顯然，這些布置不能提供簡單或緊湊的設備， 并且通常在汽車控制臺內需要更大的空間，并需要更多的材料。
而且，以上現有技術的實施例都沒有提供適于防止污染的布置。特 別地，Sugimoto使用了多個移動部件，如果軟飲料之類的黏性污染物傾 灑到開關中，這些移動部件可能會粘在一起。而且，Lee所教導的布置將 會使得污染物一旦進入到護罩下面就會掠過層間。事實上，黏性物質將 會導致這些層粘在一起，同時覆蓋最重要的接觸區域或在層間產生不希 望的分離。而且，為了除去或清除這些污染物而將開關拆開也是一件相 當復雜的任務，并且由于這樣的勞動負擔，有可能整體更換開關，這將 無法體現出部件的可靠性。
需要提供一種電氣開關，其能夠解決上面描述的問題中的至少一種， 即降低成本、尺寸和污染可能性中的一種或多種。
因此，本發明的一個目的是提供一種電氣開關，其可以消除或者減輕上面提到的缺點中的至少一種。
發明內容
在一個方面， 一種開關組件包括基座部分，該基座部分具有至少一 個一體形成并從其向上延伸的支柱。所述支柱樞轉地支撐一致動元件， 并且該基座部分支撐插設在該基座部分和彈性體部分之間的柔性電路部 分。所述彈性體部分中形成至少一個可塌縮的圓頂，其中所述致動元件 在其樞轉運動時與所述至少一個圓頂相互作用以使該圓頂塌縮并壓縮電 路部分而致動其開關。
現在參考附圖僅以實施例方式對本發明的實施方式進行描述，其中-
圖1是汽車內部的局部立體圖2是在圖1中示出的窗戶開關的實施方式在原處的立體圖3是在圖2中示出的窗戶開關的部件的分解視圖4 (a)是在圖2中示出的窗戶開關的一部分沿線IV-IV的剖視圖4 (b)和4 (c)示出了圖4 (a)中示出的部分的順序操作視圖5是圖3中示出的窗戶旋鈕沿線V-V的剖視圖6是圖3中示出的開關沿線VI-VI的剖視圖；以及
圖7是圖3中示出的折疊的柔性電路沿著線vn-vn的剖視圖。
具體實施例方式
參考圖l，開關組件總體用附圖標記10表示。在圖l示出的示例性 環境中，開關組件10用于汽車14內的電動門窗戶(門和窗戶未示出)， 并且安裝在位于一對座位18 (僅示出了一個)之間的中央控制臺12內。 開關組件10通過面板16被支撐在控制臺12內。
圖2和3中分別以組裝和分解視圖示出了開關組件10。在這些附圖 中，相同的部件用相同的附圖標記來表示。開關組件10包括基座部分20， 其支撐折疊的柔性電路22、疊置的可變形的彈性體部分24和一對致動按鈕，在本實施例中為窗戶旋鈕26。
基座部分20具有一對向上延伸的支柱30，每個支柱大致為"C形" 并具有一對向內凸出的凸緣38。支柱30與大致為平面的臺31形成一體 并從該臺31延伸。在基座部分20的下側上形成向下突出的陰連接器32。 連接器32具有一系列插腳34，這些插腳34的一端穿過臺31延伸，另一 端與相應的陽連接器33相配合。連接器32和33可以是任何合適的電連 接器，并且優選為標準的汽車用電連接器。基座部分20還具有一系列的 安裝孔35和用于使彈性體部分24對準在其上的對準支柱36。可以理解， 基座部分20還可包括其它特征，例如用于容納燈管(未示出)的通道并 且不限于圖2和3中示出的布置。
在圖3和7中示出的柔性電路22是整體式柔性電路板，其沿著邊緣 41自身折疊起來而限定上部電路層40和下部電路層42。層40和42優 選地繞它們的邊緣密封以形成密封邊緣48。對層40和42的邊緣進行密 封保護了位于折疊的柔性電路內的電路，稍后描述該電路的特征。柔性 電路22內形成有一對通道44和46以適于支柱30通過，同時將柔性電 路22支撐在臺31上。在圖3中示出的實施例中，電路22具有一對孔43， 這對孔與臺31上的兩個孔35相對準。當定位時，電路22的與折疊的邊 緣41相對的端部在另兩個孔35和對準支柱36之前終止。平面臺31為 柔性電路22提供了穩定的支撐。
柔性電路22包括內層70，其被夾在上層40和下層42之間，位于 柔性電路22的邊緣48內。內層70具有第一開口 83和第二開口 87，這 些開口使得上層40能夠通過位于開口 83和87的區域內的柔性電路22 的壓縮而與下層42相互作用。柔性電路22的進一步細節在圖7中示出。
上層40具有固定到其向內表面112且與第一開口 83對準定位的第 一上觸點72以及固定到該向內表面112且與第二開口 87對準定位的第 二上觸點74。下層42具有固定到其向內表面114且與第一開口 83對準 布置的第一組分離觸點76以及固定到該向內表面114且與第二開口 87 對準布置的第二組分離觸點78。如圖4 (a)所示，內層70維持觸點72 和觸點76之間以及觸點74和觸點78之間的分離關系。彈性體部分24是整體形成件，其包括從大致平坦的墊51延伸的裙 部25以覆蓋基座部分20的臺31的邊緣，如圖2中所示。墊51包括 一系列的向下延伸的凸起(nub) 59，這些凸起的尺寸定為滑動配合到孔 35內；和套圈57，其尺寸定為滑動配合在對準支柱36周圍。在墊51內 形成一對窗口 50，并且將這對窗口的尺寸定為允許支柱30穿過。彈性體 部分24包括致動器52，其與電路22協作以控制窗口的運動。在圖3示 出的實施例中，墊51具有四組致動器52。在這個實施例中，將一對致動 器52對準成與窗戶旋鈕26中相應的一個相互作用。如在圖4 (a)至4 (c)中最佳可見，每個致動器52包括具有凸起53的第一可塌縮圓頂56、 具有凸起55的第二可塌縮圓頂54和橋接圓頂54和56的操作桿58。圓 頂54和56 —體形成在墊51中，并且操作桿58包括優選由剛性金屬片 形成的分離部件。操作桿58具有一對孔61，這對孔的尺寸定為滑動配合 在凸起53和55上。
第一圓頂56包括一體形成的頸部82、可塌縮的圓環80和與柔性電 路22的第一開口 83對準布置的向下延伸到內部的突起84。相似地，第 二圓頂54包括一體形成的頸部88、可塌縮的圓環86和向下延伸到內部 的突起90。圓頂56和54的形狀不同。在這個實施方式中，頸部82比頸 部88要長，并且環80比環86要短。突起84和90在尺寸上相似。因此， 突起84的遠端比突起90更加接近上層40的外表面110。
致動器52被圖5和6示出的窗戶旋鈕26控制。窗戶旋鈕26優選為 塑性部件，其具有按照人體工程學形成的殼體64，這使得使用者可以沿 前后方向傾轉旋鈕26。前突起60和后突起62從殼體64的下方延伸。通 過下面描述的相應支柱30樞轉地支撐旋鈕26。
突起60與操作桿58在一個點上相互作用，該點距第一圓頂56比距 第二圓頂54近從而形成偏置支點。因此，從突起60傳遞到操作桿58的 力將會使得第一圓頂56以稍后更詳細描述的順序方式先于第二圓頂54 塌縮。
在圖5和6的剖視圖中示出了窗戶旋鈕26的更多細節。如圖5中最 佳所示，殼體64具有一對側壁100和102，以及一對內支撐壁104和106。每個支撐壁104、 106具有連接孔108。孔108的尺寸定為接收支柱30的 面向內的凸緣38，使得窗戶旋鈕26可樞轉地連接至基座20。因此，窗 戶旋鈕26在被使用者沿向前或向后方向傾轉時會圍繞由相應的一對凸緣 38限定的軸線樞轉。盡管圖4 (a)的剖視圖中僅僅示出了前突起60與 操作桿58的相互作用，但是應理解是，通過向后傾轉窗戶旋鈕26，后突 起62以類似方式與另一操作桿58相互作用。
如在圖2中示出的那樣組裝圖3中示出的部件首先將電路22的通 道44和46與基座的支柱30對準，然后使柔性電路22在支柱30上滑動 直到其對準并被臺31可靠地支撐。孔43應當與兩個孔35對準并且典型 地，插腳34將延伸穿過電路22或與電路22相互作用，從而可將它們焊 接或以其他方式連接至電路22以永久組裝開關10。因此， 一旦與基座 20組裝在一起，柔性電路22就可通過連接器32收發電氣信號。 一旦組 裝好，電路22應當平放在臺31上并被其穩定地支撐。
然后，可使彈性體部分24的窗口50在支柱30上滑動，并且在裙部 25在臺31上延伸時，墊51將會覆蓋電路22。墊51通過凸起59在孔35 內的配合與基座20對準并固定至基座20，并且套圈57位于對準支柱36 上。 一旦將彈性體部分24固定定位，墊51就應當基本平放在電路22上。 這樣的布置使圓頂54和56分別與開口 83和87相對準。
然后，可以通過凸起53和55與相應的孔61配合而將操作桿58支 撐在圓頂56和54上。應理解的是，可在組裝開關組件10之前將操作桿 58與彈性體部分24組裝在一起，并且上面的組裝過程僅是為了例示目的。 然后可以將窗戶旋鈕26連接到支柱30以在其上進行樞轉運動。
圖2中示出的組件10形成一系列的層，它們相互作用以操作致動器 52。在圖4 (a)的剖視圖中示出了這樣的分層。如在圖中可見，在組裝 時，臺31為柔性電路22提供平坦的穩定支撐。
如在圖2中最清楚的， 一體形成的支柱30和臺31為窗戶旋鈕26提 供樞轉支撐并為柔性電路22和彈性體部分24提供穩定支撐，同時維持 低輪廓。支柱30促進了層的對準，并且臺31使得墊51能固定在其上。 裙部25和密封邊緣48兩者都防止了柔性電路22受到污染。從而保護觸點72至78不受環境的污染而延長它們的壽命，并且維持通過它們進行 的可靠操作。
參考圖4 (a)至4 (c)，開關組件的操作如下。在開關組件的靜止 位置，突起84和90位于柔性電路22的上層40的上表面110上方，并 且前突起60置于操作桿58上。如圖4 (b)中所示，窗戶旋鈕26利用第 一力F,的向前傾轉通過突起60將該力傳遞到操作桿58，并且由于偏置 支點的原因而首先在第一圓頂56上操作而使環80塌縮，從而致使突起 84與上層40的上表面110接合。盡管柔性電路22和墊51被臺31穩定 地支撐，但是開口 83使得上層40在開口 83的區域內被壓縮，由此F， 使得觸點72橋接分離的觸點76而閉合柔性電路22的第一電路通路(未 示出)。在這個實施例中，Fi的施加為自動窗戶的手動操作提供了第一開 關階段。
圖4 (c)示出了第二開關階段，其中施加比F!大的第二力F2使得 操作桿58進一步向下平移，以使得操作桿58接下來順序地在第二圓頂 54上操作以使環86塌縮并因此使得突起90在第二開口 87的區域內與上 層40的上表面110接合。F2的施加使得觸點74橋接分離的觸點78而閉 合柔性電路22的第二電路通路(未示出)。在這個實施例中，F2的施加 為自動窗戶的自動操作提供了第二開關階段，在此之后將不再需要對窗 戶旋鈕26進一步操作來完全打開窗戶。
沿向后方向傾轉窗戶旋鈕26將以類似方式操作第二致動器52。應 理解的是，組件10不局限于圖2和3中示出的布置，并且可以根據具體 應用來使用任何數量的開關和圓頂。
可以看出的是，開關組件10利用最少數量的部件提供了低輪廓設 備。向上延伸的支柱30用于為窗戶旋鈕26提供支撐，同時促進由彈性 體部分24和柔性電路22提供的層之間的對準。可以將支柱30的高度構 造成適應各種圓頂結構和電路厚度，并適應窗戶旋鈕26的可變設計。彈 性體部分24的疊置裙部25和柔性電路22的密封邊緣48促進了對污染 的阻止，同時在操作過程中被基座部分20的基本為平面的臺31穩定地 支撐。彈性體部分24進一步為使用者提供觸覺反饋并為諸如自動門窗戶的應用提供順序開關能力。
盡管參照某些具體實施方式
描述了本發明，但是本領域技術人員會 清楚多種改進方式而不脫離由所附權利要求概括的本發明的精神和范 圍。
權利要求
1、一種開關組件，該開關組件包括基座部分，該基座部分具有至少一個一體形成并從其向上延伸的支柱，所述支柱用于樞轉地支撐致動按鈕，所述基座部分支撐插設在該基座部分和彈性體部分之間的柔性電路部分，該彈性體部分中形成有至少一個可塌縮的圓頂，其中所述按鈕在樞轉運動時與所述至少一個圓頂相互作用以使所述圓頂塌縮并壓縮和操作所述柔性電路部分。
2、 根據權利要求1的開關組件，其中所述柔性電路部分包括沿著一 邊緣自身折疊起來的整體式柔性電路板。
3、 根據權利要求2的開關組件，其中所述柔性電路部分針對每一圓 頂包括一對相對置的觸點，這對觸點在該柔性電路部分被壓縮時相接合 以閉合開關。
4、 根據權利要求3的開關組件，其中所述柔性電路部分包括位于所 述整體式柔性電路板的上部和下部之間的中間層，該中間層在所述圓頂 壓縮所述柔性電路部分之前維持相對置的觸點之間的分離狀態。
5、 根據權利要求4的開關組件，其中所述中間層包括與各對相對置 的觸點對準的開口。
6、 根據權利要求2的開關組件，其中所述整體式柔性電路部分繞其 周邊被密封。
7、 根據權利要求1的開關組件，其中所述柔性電路部分被成形為使 得其圍繞所述至少一個支柱并且大致平放在所述基座部分上。
8、 根據權利要求1的開關組件，其中所述柔性電路部分包括用于接 收位于所述彈性體部分上的對應凸起的一個或多個開口，這些凸起又被 所述基座部分上的對應開口接收。
9、 根據權利要求1的開關組件，該開關組件包括由第一操作桿橋接 的第一圓頂和第二圓頂，該第一操作桿在沿其長度偏離中心的一點處被 所述致動按鈕操作，從而使得在所述第二圓頂與所述柔性電路部分接合 之前，所述第一圓頂與該柔性電路部分接合，以提供所述第一圓頂和第二圓頂的順序操作。
10、 根據權利要求9的幵關組件，其中所述第一圓頂包括朝向所述 柔性電路部分延伸的第一向下突起，并且所述第二圓頂包括朝向所述柔 性電路部分延伸的第二向下突起，該第一突起比該第二突起更靠近所述 柔性電路部分。
11、 根據權利要求9的幵關組件，其中所述第一圓頂和第二圓頂包 括凸起，通過將這些凸起插入到所述第一操作桿上的對應開口內而將該 第一操作桿固定于其上。
12、 根據權利要求9的開關組件，該開關組件包括通過第二操作桿 橋接的第三圓頂和第四圓頂，該第二操作桿在沿其長度偏離中心的一點 處通過所述致動按鈕操作，從而使得在所述第四圓頂與所述柔性電路部 分接合之前，所述第三圓頂與所述柔性電路部分接合，以提供所述第三 圓頂和第四圓頂的順序操作；其中所述第一操作桿在所述致動按鈕沿第 一方向運動時操作，所述第二操作桿在所述致動按鈕沿第二方向運動時 操作。
13、 根據權利要求12的開關組件，其中所述支柱在所述第一和第二 圓頂以及所述第三和第四圓頂之間延伸。
14、 根據權利要求1的開關組件，其中所述彈性體部分包括開口， 用于允許所述至少一個支柱中的每個支柱從其通過。
15、 根據權利要求1的開關組件，其中所述彈性體部分包括向下延 伸的裙部，該裙部覆蓋所述基座部分的邊緣以完全覆蓋所述柔性電路部 分。
16、 根據權利要求6的開關組件，其中所述彈性體部分包括向下延 伸的裙部，該裙部覆蓋所述基座部分的邊緣以完全覆蓋所述柔性電路部 分。
17、 根據權利要求1的開關組件，其中所述彈性體部分包括用于接 收所述基座部分上的向上延伸的突起的開口，以使所述彈性體部分與所 述基座部分和所述柔性電路部分對準。
18、 根據權利要求12的開關組件，其中第一支柱在所述第一和第二圓頂以及所述第三和第四圓頂之間延伸，該第一支柱、第一圓頂、第二 圓頂、第三圓頂和第四圓頂限定第一開關單元，所述基座部分包括在第 五圓頂、第六圓頂、第七圓頂和第八圓頂之間延伸的第二支柱，以形成 第二開關單元。
19、 根據權利要求18的開關組件，其中所述柔性電路部分包括沿著一邊緣自身折疊起來的整體式柔性電路板，該柔性電路部分包括針對 每一圓頂的一對相對置的觸點，這對觸點在所述柔性電路部分被壓縮時 相接合以閉合開關；以及位于該整體式柔性電路板的上部和下部之間的 中間層，該中間層在所述圓頂壓縮所述柔性電路部分之前維持相對置的 觸點之間的分離狀態；其中所述中間層包括與各對相對置的觸點對準的 開口，并且該整體式柔性電路部分繞其周邊被密封，并且其中所述彈性 體部分包括向下延伸的裙部，該裙部覆蓋所述基座部分的邊緣以完全覆 蓋所述柔性電路部分。
20、 一種用于組裝開關的方法，該方法包括一提供一基座部分，該基座部分具有至少一個一體形成并從其向上 延伸的支柱，所述支柱用于可樞轉地支撐致動按鈕；一將一柔性電路部分布置在所述基座部分上，使得其基本平放在該 基座部分上；一將一彈性體部分布置在所述柔性電路部分上，該彈性體部分中形 成有至少一個可塌縮的圓頂；以及一將所述致動按鈕可樞轉地連接到所述支柱，其中在所述致動按鈕 樞轉運動時，該致動按鈕與所述至少一個圓頂相互作用以使該圓頂塌縮 并壓縮和操作所述柔性電路部分。
21、 根據權利要求20的方法，其中在布置所述柔性電路部分之前， 該方法包括使整體式柔性電路板自身折疊起來，沿著邊緣密封該柔性電 路板。
22、 根據權利要求20的方法，其中布置所述彈性體部分包括使該彈 性體部分的裙部在所述基座部分的邊緣上延伸。
全文摘要
提供一種低輪廓的開關組件，該開關組件具有基座部分，該基座部分支撐繞其邊緣密封的可折疊的柔性電路、疊置的可變形的彈性體部分和一對窗戶旋鈕。基座部分具有一對一體形成并向上延伸的支柱，這對支柱可樞轉地支撐窗戶旋鈕并促進柔性電路和疊置的彈性墊對準。在彈性墊中形成一系列圓頂，通過作用在橋接成對圓頂的操作桿上的窗戶旋鈕順序操作該成對圓頂。所述圓頂在塌縮時壓縮部分柔性電路以橋接折疊的電路內的相對置的跡線而致動相應的開關。這些部件的布置提供了能夠防止污染且使用較少部件的低輪廓設備。
文檔編號H01H9/26GK101322206SQ200680045638
公開日2008年12月10日 申請日期2006年12月1日 優先權日2005年12月5日
發明者克里斯多佛·拉爾森, 法爾扎德·阿齊茲, 達雷恩·里斯特 申請人:歐姆龍多爾泰汽車電子有限公司