专利名称：电气开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气开关，更具体地涉及多级电气开关。
背景技术：
电气开关用于控制电路。许多电气开关都是由机械和电气部件组合 而成的。这样的开关将使用者的输入转换为电气控制信号。例如，具有 外部触发器的电灯开关使得使用者可选择地打开和关闭用于"开灯"和 "关灯"的电路。
在汽车的应用中，电气开关经常被用来控制机电系统，例如打开和 关闭汽车门窗户的电动窗户。这些窗户开关通常可与其他电气开关(例 如电动门锁) 一起集成到控制台或门框架。随着汽车内电气控制部件数 量的增加，可用于容纳这些部件的空间变得很有限。
在汽车中使用的电气部件也很容易受到污染，这是由于在汽车操作 过程中可能发生的动作的性质引起的。例如，开车时饮料倾洒可能会污 染电气幵关及其相关电路。因此，需要考虑这些部件在开关中的布置， 以及它们在汽车内的设置。
除了增大汽车控制台内的固有空间的要求之外，更大更广泛的开关 需要用于某些部件的额外材料(例如塑料)，并需要更大或更复杂的电路 板，这将会增加成本。例如，包括纤维玻璃的电路板(如印刷电路板
(PCB))会增加部件的成本，这是由于用于构成PCB的纤维玻璃的成本 相对增加。
因此，当在汽车中应用用于操作机电系统的电气开关时，成本、可 靠性和尺寸是需要考虑的重要因素。
各种现有技术的窗户开关教导了将开关应用到汽车内的具体布置。 特别地，这些现有技术的开关教导了使用单个触发器或"窗户旋钮"的多功能开关。单个窗户开关可以用于在前后两个方向上提供双级操作。 这些开关的常规应用提供了用于打开和关闭窗户的手动和自动窗户操 作，其中施加第一力以手动模式来操作窗户开关，以及施加比第一力大 的第二力以自动模式来操作窗户开关。典型地，通过施加第二力，可以 在不需要进一步倾转窗户旋钮的情况下使窗户继续打开。通常，这些窗 户开关为使用者提供了触觉反馈以使得使用者可以辨别手动模式和自动 模式。
在以下美国专利中示出了上述类型的现有技术开关的实施例，这些
专利是2004年5月18日公幵的授予Hoang等人的No.6,737,592， 2005 年7月5日公开的授予Sugimoto等人的No.6,914，202;和1998年2月 17日公开的授予Lee的N0.5,719,361。
在这些现有技术的实施例中教导的布置利用了相对较高的轮廓，从 而在汽车的控制台内需要更多的空间，并需要更多的材料来构造部件。 特别地，Lee使用了用于支撑窗户旋钮的大护罩，具有独立的支座来支撑 各种其他部件。Sugimoto使用了轮廓相对较高的推杆，该推杆由轮廓同 样高的壳体支撑。Hoang也使用了高轮廓的支撑件以容纳用于操作下方 开关电路的可滑动的拨板。显然，这些布置不能提供简单或紧凑的设备， 并且通常在汽车控制台内需要更大的空间，并需要更多的材料。
而且，以上现有技术的实施例都没有提供适于防止污染的布置。特 别地，Sugimoto使用了多个移动部件，如果软饮料之类的黏性污染物倾 洒到开关中，这些移动部件可能会粘在一起。而且，Lee所教导的布置将 会使得污染物一旦进入到护罩下面就会掠过层间。事实上，黏性物质将 会导致这些层粘在一起，同时覆盖最重要的接触区域或在层间产生不希 望的分离。而且，为了除去或清除这些污染物而将开关拆开也是一件相 当复杂的任务，并且由于这样的劳动负担，有可能整体更换开关，这将 无法体现出部件的可靠性。
需要提供一种电气开关，其能够解决上面描述的问题中的至少一种， 即降低成本、尺寸和污染可能性中的一种或多种。
因此，本发明的一个目的是提供一种电气开关，其可以消除或者减轻上面提到的缺点中的至少一种。
发明内容
在一个方面， 一种开关组件包括基座部分，该基座部分具有至少一 个一体形成并从其向上延伸的支柱。所述支柱枢转地支撑一致动元件， 并且该基座部分支撑插设在该基座部分和弹性体部分之间的柔性电路部 分。所述弹性体部分中形成至少一个可塌縮的圆顶，其中所述致动元件 在其枢转运动时与所述至少一个圆顶相互作用以使该圆顶塌縮并压縮电 路部分而致动其开关。
现在参考附图仅以实施例方式对本发明的实施方式进行描述，其中-
图1是汽车内部的局部立体图2是在图1中示出的窗户开关的实施方式在原处的立体图3是在图2中示出的窗户开关的部件的分解视图4 (a)是在图2中示出的窗户开关的一部分沿线IV-IV的剖视图4 (b)和4 (c)示出了图4 (a)中示出的部分的顺序操作视图5是图3中示出的窗户旋钮沿线V-V的剖视图6是图3中示出的开关沿线VI-VI的剖视图；以及
图7是图3中示出的折叠的柔性电路沿着线vn-vn的剖视图。
具体实施例方式
参考图l，开关组件总体用附图标记10表示。在图l示出的示例性 环境中，开关组件10用于汽车14内的电动门窗户(门和窗户未示出)， 并且安装在位于一对座位18 (仅示出了一个)之间的中央控制台12内。 开关组件10通过面板16被支撑在控制台12内。
图2和3中分别以组装和分解视图示出了开关组件10。在这些附图 中，相同的部件用相同的附图标记来表示。开关组件10包括基座部分20， 其支撑折叠的柔性电路22、叠置的可变形的弹性体部分24和一对致动按钮，在本实施例中为窗户旋钮26。
基座部分20具有一对向上延伸的支柱30，每个支柱大致为"C形" 并具有一对向内凸出的凸缘38。支柱30与大致为平面的台31形成一体 并从该台31延伸。在基座部分20的下侧上形成向下突出的阴连接器32。 连接器32具有一系列插脚34，这些插脚34的一端穿过台31延伸，另一 端与相应的阳连接器33相配合。连接器32和33可以是任何合适的电连 接器，并且优选为标准的汽车用电连接器。基座部分20还具有一系列的 安装孔35和用于使弹性体部分24对准在其上的对准支柱36。可以理解， 基座部分20还可包括其它特征，例如用于容纳灯管(未示出)的通道并 且不限于图2和3中示出的布置。
在图3和7中示出的柔性电路22是整体式柔性电路板，其沿着边缘 41自身折叠起来而限定上部电路层40和下部电路层42。层40和42优 选地绕它们的边缘密封以形成密封边缘48。对层40和42的边缘进行密 封保护了位于折叠的柔性电路内的电路，稍后描述该电路的特征。柔性 电路22内形成有一对通道44和46以适于支柱30通过，同时将柔性电 路22支撑在台31上。在图3中示出的实施例中，电路22具有一对孔43， 这对孔与台31上的两个孔35相对准。当定位时，电路22的与折叠的边 缘41相对的端部在另两个孔35和对准支柱36之前终止。平面台31为 柔性电路22提供了稳定的支撑。
柔性电路22包括内层70，其被夹在上层40和下层42之间，位于 柔性电路22的边缘48内。内层70具有第一开口 83和第二开口 87，这 些开口使得上层40能够通过位于开口 83和87的区域内的柔性电路22 的压縮而与下层42相互作用。柔性电路22的进一步细节在图7中示出。
上层40具有固定到其向内表面112且与第一开口 83对准定位的第 一上触点72以及固定到该向内表面112且与第二开口 87对准定位的第 二上触点74。下层42具有固定到其向内表面114且与第一开口 83对准 布置的第一组分离触点76以及固定到该向内表面114且与第二开口 87 对准布置的第二组分离触点78。如图4 (a)所示，内层70维持触点72 和触点76之间以及触点74和触点78之间的分离关系。弹性体部分24是整体形成件，其包括从大致平坦的垫51延伸的裙 部25以覆盖基座部分20的台31的边缘，如图2中所示。垫51包括 一系列的向下延伸的凸起(nub) 59，这些凸起的尺寸定为滑动配合到孔 35内；和套圈57，其尺寸定为滑动配合在对准支柱36周围。在垫51内 形成一对窗口 50，并且将这对窗口的尺寸定为允许支柱30穿过。弹性体 部分24包括致动器52，其与电路22协作以控制窗口的运动。在图3示 出的实施例中，垫51具有四组致动器52。在这个实施例中，将一对致动 器52对准成与窗户旋钮26中相应的一个相互作用。如在图4 (a)至4 (c)中最佳可见，每个致动器52包括具有凸起53的第一可塌缩圆顶56、 具有凸起55的第二可塌縮圆顶54和桥接圆顶54和56的操作杆58。圆 顶54和56 —体形成在垫51中，并且操作杆58包括优选由刚性金属片 形成的分离部件。操作杆58具有一对孔61，这对孔的尺寸定为滑动配合 在凸起53和55上。
第一圆顶56包括一体形成的颈部82、可塌縮的圆环80和与柔性电 路22的第一开口 83对准布置的向下延伸到内部的突起84。相似地，第 二圆顶54包括一体形成的颈部88、可塌縮的圆环86和向下延伸到内部 的突起90。圆顶56和54的形状不同。在这个实施方式中，颈部82比颈 部88要长，并且环80比环86要短。突起84和90在尺寸上相似。因此， 突起84的远端比突起90更加接近上层40的外表面110。
致动器52被图5和6示出的窗户旋钮26控制。窗户旋钮26优选为 塑性部件，其具有按照人体工程学形成的壳体64，这使得使用者可以沿 前后方向倾转旋钮26。前突起60和后突起62从壳体64的下方延伸。通 过下面描述的相应支柱30枢转地支撑旋钮26。
突起60与操作杆58在一个点上相互作用，该点距第一圆顶56比距 第二圆顶54近从而形成偏置支点。因此，从突起60传递到操作杆58的 力将会使得第一圆顶56以稍后更详细描述的顺序方式先于第二圆顶54 塌縮。
在图5和6的剖视图中示出了窗户旋钮26的更多细节。如图5中最 佳所示，壳体64具有一对侧壁100和102，以及一对内支撑壁104和106。每个支撑壁104、 106具有连接孔108。孔108的尺寸定为接收支柱30的 面向内的凸缘38，使得窗户旋钮26可枢转地连接至基座20。因此，窗 户旋钮26在被使用者沿向前或向后方向倾转时会围绕由相应的一对凸缘 38限定的轴线枢转。尽管图4 (a)的剖视图中仅仅示出了前突起60与 操作杆58的相互作用，但是应理解是，通过向后倾转窗户旋钮26，后突 起62以类似方式与另一操作杆58相互作用。
如在图2中示出的那样组装图3中示出的部件首先将电路22的通 道44和46与基座的支柱30对准，然后使柔性电路22在支柱30上滑动 直到其对准并被台31可靠地支撑。孔43应当与两个孔35对准并且典型 地，插脚34将延伸穿过电路22或与电路22相互作用，从而可将它们焊 接或以其他方式连接至电路22以永久组装开关10。因此， 一旦与基座 20组装在一起，柔性电路22就可通过连接器32收发电气信号。 一旦组 装好，电路22应当平放在台31上并被其稳定地支撑。
然后，可使弹性体部分24的窗口50在支柱30上滑动，并且在裙部 25在台31上延伸时，垫51将会覆盖电路22。垫51通过凸起59在孔35 内的配合与基座20对准并固定至基座20，并且套圈57位于对准支柱36 上。 一旦将弹性体部分24固定定位，垫51就应当基本平放在电路22上。 这样的布置使圆顶54和56分别与开口 83和87相对准。
然后，可以通过凸起53和55与相应的孔61配合而将操作杆58支 撑在圆顶56和54上。应理解的是，可在组装开关组件10之前将操作杆 58与弹性体部分24组装在一起，并且上面的组装过程仅是为了例示目的。 然后可以将窗户旋钮26连接到支柱30以在其上进行枢转运动。
图2中示出的组件10形成一系列的层，它们相互作用以操作致动器 52。在图4 (a)的剖视图中示出了这样的分层。如在图中可见，在组装 时，台31为柔性电路22提供平坦的稳定支撑。
如在图2中最清楚的， 一体形成的支柱30和台31为窗户旋钮26提 供枢转支撑并为柔性电路22和弹性体部分24提供稳定支撑，同时维持 低轮廓。支柱30促进了层的对准，并且台31使得垫51能固定在其上。 裙部25和密封边缘48两者都防止了柔性电路22受到污染。从而保护触点72至78不受环境的污染而延长它们的寿命，并且维持通过它们进行 的可靠操作。
参考图4 (a)至4 (c)，开关组件的操作如下。在开关组件的静止 位置，突起84和90位于柔性电路22的上层40的上表面110上方，并 且前突起60置于操作杆58上。如图4 (b)中所示，窗户旋钮26利用第 一力F,的向前倾转通过突起60将该力传递到操作杆58，并且由于偏置 支点的原因而首先在第一圆顶56上操作而使环80塌縮，从而致使突起 84与上层40的上表面110接合。尽管柔性电路22和垫51被台31稳定 地支撑，但是开口 83使得上层40在开口 83的区域内被压縮，由此F， 使得触点72桥接分离的触点76而闭合柔性电路22的第一电路通路(未 示出)。在这个实施例中，Fi的施加为自动窗户的手动操作提供了第一开 关阶段。
图4 (c)示出了第二开关阶段，其中施加比F!大的第二力F2使得 操作杆58进一步向下平移，以使得操作杆58接下来顺序地在第二圆顶 54上操作以使环86塌缩并因此使得突起90在第二开口 87的区域内与上 层40的上表面110接合。F2的施加使得触点74桥接分离的触点78而闭 合柔性电路22的第二电路通路(未示出)。在这个实施例中，F2的施加 为自动窗户的自动操作提供了第二开关阶段，在此之后将不再需要对窗 户旋钮26进一步操作来完全打开窗户。
沿向后方向倾转窗户旋钮26将以类似方式操作第二致动器52。应 理解的是，组件10不局限于图2和3中示出的布置，并且可以根据具体 应用来使用任何数量的开关和圆顶。
可以看出的是，开关组件10利用最少数量的部件提供了低轮廓设 备。向上延伸的支柱30用于为窗户旋钮26提供支撑，同时促进由弹性 体部分24和柔性电路22提供的层之间的对准。可以将支柱30的高度构 造成适应各种圆顶结构和电路厚度，并适应窗户旋钮26的可变设计。弹 性体部分24的叠置裙部25和柔性电路22的密封边缘48促进了对污染 的阻止，同时在操作过程中被基座部分20的基本为平面的台31稳定地 支撑。弹性体部分24进一步为使用者提供触觉反馈并为诸如自动门窗户的应用提供顺序开关能力。
尽管参照某些具体实施方式
描述了本发明，但是本领域技术人员会 清楚多种改进方式而不脱离由所附权利要求概括的本发明的精神和范 围。
权利要求
1、一种开关组件，该开关组件包括基座部分，该基座部分具有至少一个一体形成并从其向上延伸的支柱，所述支柱用于枢转地支撑致动按钮，所述基座部分支撑插设在该基座部分和弹性体部分之间的柔性电路部分，该弹性体部分中形成有至少一个可塌缩的圆顶，其中所述按钮在枢转运动时与所述至少一个圆顶相互作用以使所述圆顶塌缩并压缩和操作所述柔性电路部分。
2、 根据权利要求1的开关组件，其中所述柔性电路部分包括沿着一 边缘自身折叠起来的整体式柔性电路板。
3、 根据权利要求2的开关组件，其中所述柔性电路部分针对每一圆 顶包括一对相对置的触点，这对触点在该柔性电路部分被压縮时相接合 以闭合开关。
4、 根据权利要求3的开关组件，其中所述柔性电路部分包括位于所 述整体式柔性电路板的上部和下部之间的中间层，该中间层在所述圆顶 压縮所述柔性电路部分之前维持相对置的触点之间的分离状态。
5、 根据权利要求4的开关组件，其中所述中间层包括与各对相对置 的触点对准的开口。
6、 根据权利要求2的开关组件，其中所述整体式柔性电路部分绕其 周边被密封。
7、 根据权利要求1的开关组件，其中所述柔性电路部分被成形为使 得其围绕所述至少一个支柱并且大致平放在所述基座部分上。
8、 根据权利要求1的开关组件，其中所述柔性电路部分包括用于接 收位于所述弹性体部分上的对应凸起的一个或多个开口，这些凸起又被 所述基座部分上的对应开口接收。
9、 根据权利要求1的开关组件，该开关组件包括由第一操作杆桥接 的第一圆顶和第二圆顶，该第一操作杆在沿其长度偏离中心的一点处被 所述致动按钮操作，从而使得在所述第二圆顶与所述柔性电路部分接合 之前，所述第一圆顶与该柔性电路部分接合，以提供所述第一圆顶和第二圆顶的顺序操作。
10、 根据权利要求9的幵关组件，其中所述第一圆顶包括朝向所述 柔性电路部分延伸的第一向下突起，并且所述第二圆顶包括朝向所述柔 性电路部分延伸的第二向下突起，该第一突起比该第二突起更靠近所述 柔性电路部分。
11、 根据权利要求9的幵关组件，其中所述第一圆顶和第二圆顶包 括凸起，通过将这些凸起插入到所述第一操作杆上的对应开口内而将该 第一操作杆固定于其上。
12、 根据权利要求9的开关组件，该开关组件包括通过第二操作杆 桥接的第三圆顶和第四圆顶，该第二操作杆在沿其长度偏离中心的一点 处通过所述致动按钮操作，从而使得在所述第四圆顶与所述柔性电路部 分接合之前，所述第三圆顶与所述柔性电路部分接合，以提供所述第三 圆顶和第四圆顶的顺序操作；其中所述第一操作杆在所述致动按钮沿第 一方向运动时操作，所述第二操作杆在所述致动按钮沿第二方向运动时 操作。
13、 根据权利要求12的开关组件，其中所述支柱在所述第一和第二 圆顶以及所述第三和第四圆顶之间延伸。
14、 根据权利要求1的开关组件，其中所述弹性体部分包括开口， 用于允许所述至少一个支柱中的每个支柱从其通过。
15、 根据权利要求1的开关组件，其中所述弹性体部分包括向下延 伸的裙部，该裙部覆盖所述基座部分的边缘以完全覆盖所述柔性电路部 分。
16、 根据权利要求6的开关组件，其中所述弹性体部分包括向下延 伸的裙部，该裙部覆盖所述基座部分的边缘以完全覆盖所述柔性电路部 分。
17、 根据权利要求1的开关组件，其中所述弹性体部分包括用于接 收所述基座部分上的向上延伸的突起的开口，以使所述弹性体部分与所 述基座部分和所述柔性电路部分对准。
18、 根据权利要求12的开关组件，其中第一支柱在所述第一和第二圆顶以及所述第三和第四圆顶之间延伸，该第一支柱、第一圆顶、第二 圆顶、第三圆顶和第四圆顶限定第一开关单元，所述基座部分包括在第 五圆顶、第六圆顶、第七圆顶和第八圆顶之间延伸的第二支柱，以形成 第二开关单元。
19、 根据权利要求18的开关组件，其中所述柔性电路部分包括沿着一边缘自身折叠起来的整体式柔性电路板，该柔性电路部分包括针对 每一圆顶的一对相对置的触点，这对触点在所述柔性电路部分被压縮时 相接合以闭合开关；以及位于该整体式柔性电路板的上部和下部之间的 中间层，该中间层在所述圆顶压縮所述柔性电路部分之前维持相对置的 触点之间的分离状态；其中所述中间层包括与各对相对置的触点对准的 开口，并且该整体式柔性电路部分绕其周边被密封，并且其中所述弹性 体部分包括向下延伸的裙部，该裙部覆盖所述基座部分的边缘以完全覆 盖所述柔性电路部分。
20、 一种用于组装开关的方法，该方法包括一提供一基座部分，该基座部分具有至少一个一体形成并从其向上 延伸的支柱，所述支柱用于可枢转地支撑致动按钮；一将一柔性电路部分布置在所述基座部分上，使得其基本平放在该 基座部分上；一将一弹性体部分布置在所述柔性电路部分上，该弹性体部分中形 成有至少一个可塌縮的圆顶；以及一将所述致动按钮可枢转地连接到所述支柱，其中在所述致动按钮 枢转运动时，该致动按钮与所述至少一个圆顶相互作用以使该圆顶塌縮 并压縮和操作所述柔性电路部分。
21、 根据权利要求20的方法，其中在布置所述柔性电路部分之前， 该方法包括使整体式柔性电路板自身折叠起来，沿着边缘密封该柔性电 路板。
22、 根据权利要求20的方法，其中布置所述弹性体部分包括使该弹 性体部分的裙部在所述基座部分的边缘上延伸。
全文摘要
提供一种低轮廓的开关组件，该开关组件具有基座部分，该基座部分支撑绕其边缘密封的可折叠的柔性电路、叠置的可变形的弹性体部分和一对窗户旋钮。基座部分具有一对一体形成并向上延伸的支柱，这对支柱可枢转地支撑窗户旋钮并促进柔性电路和叠置的弹性垫对准。在弹性垫中形成一系列圆顶，通过作用在桥接成对圆顶的操作杆上的窗户旋钮顺序操作该成对圆顶。所述圆顶在塌缩时压缩部分柔性电路以桥接折叠的电路内的相对置的迹线而致动相应的开关。这些部件的布置提供了能够防止污染且使用较少部件的低轮廓设备。
文档编号H01H9/26GK101322206SQ200680045638
公开日2008年12月10日 申请日期2006年12月1日 优先权日2005年12月5日
发明者克里斯多佛·拉尔森, 法尔扎德·阿齐兹, 达雷恩·里斯特 申请人:欧姆龙多尔泰汽车电子有限公司