操作键及其滚轮滑块的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种操作键及其滚轮滑块，滚轮滑块包括：滑块本体、弹簧和滚轮。滑块本体的尾部具有弹簧槽，滑块本体的端部具有轮轴槽。弹簧放置在弹簧槽中。滚轮的轮轴向两侧延伸，轮轴放置在轮轴槽中，滚轮能绕轮轴转动。本实用新型的滚轮滑块和操作键，将滑动摩擦改为滚动摩擦，使得摩擦力大为减小，操作手感平顺。滚动摩擦对于部件的损耗显著降低，有利于延长部件的使用寿命，此外，采用滚动摩擦后，对于材料、工艺等方面的整体加工要求都可以降低。
【专利说明】操作键及其滚轮滑块
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及汽车零部件领域，更具体地说，涉及车用的操作键。
【背景技术】
[0002] 汽车的操作键，为了获得良好手感，通常会借助于曲面结构来实现所需要的手感。 随着汽车以及汽车电子的迅速发展，操作键在在使用寿命、频率、操作手感（与顾客的力回 馈互动）以及可靠性方面的要求也越来越高。如何消除在操作键中由于材料相互摩擦而引 起的扰乱原有操作力曲线的摩擦力，以及减少使用中材料的损耗，这两个问题一直都是操 作键设计者的难点与核心。
[0003] 由于汽车中操作键的种类多、体积小，将价格高昂的霍尔技术、磁技术等普遍应用 在操作键中是不可能的。现有技术中都是通过滑动曲面来实现对于操作手感的模拟。图1、 图2a、图2b、图3a和图3b揭示了现有技术中采用滑动曲面结构的操作键的结构图。
[0004] 参考图1所示，揭示了现有技术中采用滑动曲面结构的操作键的结构。操作键包 括按钮102和基座（图1中没有示出基座的整体结构）。按钮102安装到基座上，按钮102 被按下或者勾拉时（参考图2a和图2b所示），会触发两个杆状结构104移动。该两个杆 状结构104是动作元件，比如是顶杆。按钮102被按下或者勾拉时，顶杆会导通相应的电 路，触发被控元件的相应动作。按钮102在顶部下表面的中部具有滑动曲面106,该滑动曲 面106是不连续曲面，是由数个曲面段拼接形成，滑动曲面106向上凹陷。滑块108的顶部 呈尖形，顶部向上置于滑动曲面106中。滑块108的底部通过弹簧110固定到基座上，弹簧 110被适当地选择，使得弹簧110能够以适当的弹簧力将滑块108的顶部顶在滑动曲面106 上。
[0005] 图2a和图2b揭示了图1所示的操作键的操作示意图，图2a揭示了按钮被按下的 状态，图2b揭示了按钮被勾拉的状态。图3a和图3b分别是图2a和图2b中虚线框部分的 放大图，揭示了滑块顶部与滑动曲面配合的情况。如图2a、2b、3a和3b所示，在按钮102被 按下或者勾拉的过程中，按钮102的按下或者勾拉的全部行程都确保滑块108的顶部位于 滑动曲面106的范围之内，不会使得滑块108的顶部滑动到滑动曲面106的范围之外。参 考图2a和图3a，在按钮102被按下时，滑块108的顶部会由滑动曲面106的中央逐步滑动 到左侧边缘，中途会经过不连续的曲面，从而产生手感。类似的，如图2b和3b所示，在按钮 102被勾拉时，滑块108的顶部会由滑动曲面106的中央逐步滑动到右侧边缘，中途也会经 过不连续的曲面（滑动曲面106是左右对称结构），由此产生手感。
[0006] 在现有技术的操作键结构中，手感是由滑块108的顶部与滑动曲面106之间的滑 动摩擦产生，如果摩擦力较大，则会影响手感。因此，一般会在滑动曲面上涂覆油脂以减小 摩擦系数，使得操作手感更加顺畅。目前汽车操作键的一般使用寿命为25000次以上，在 25000?200000次不等。经过长时间的使用后，油脂会出现损耗或者掉落，油损耗后，摩擦 系数会显著增大，一方面影响使用手感，另一方面也增加了滑动曲面和滑块顶部的损耗。会 导致操作手感卡滞、声音变大、导致操作响应滞后严重甚至失效。此外，油脂自身也具有缺 陷，油脂在低温下会变硬。油脂具有一定的导电能力，在掉落到电路中是会引起短路问题。 油脂的加工工艺要求也比较高，对于生产线的工艺要求高，需要控制油脂的使用量，严格规 范使用油脂的操作规程，这都提高了生产成本。虽然使用了油脂来降低摩擦系数，但滑块 108和滑动曲面106之间还是以滑动摩擦作为配合方式，这就对滑块108的顶部和滑动曲面 106的材料选择、抛光加工工艺、模具制造精度提出了更高的要求。
[0007] 综合而言，以滑动摩擦为基础的现有技术的操作键，对生产线、员工、加工工艺、模 具精度、材料选择等方面都具有较高要求，使得整体成本较高，另外由于可能会影响产品质 量的因素较多，导致产品的合格率容易产生波动。 实用新型内容
[0008] 本实用新型旨在提出一种以滚动摩擦为基础的操作键。
[0009] 根据本实用新型的一实施例，提出一种滚轮滑块，包括：滑块本体、弹簧和滚轮。滑 块本体的尾部具有弹簧槽，滑块本体的端部具有轮轴槽。弹簧放置在弹簧槽中。滚轮的轮 轴向滚轮两侧延伸，轮轴放置在轮轴槽中，滚轮能绕轮轴转动。
[0010] 在一个实施例中，滑块本体的边缘形成连贯的凹槽，滑块本体的尾部的中央部分 形成圆柱形中空的弹簧槽。滑块本体的端部呈尖形，尖形的端部通过曲面过渡，在尖形的端 部形成轮轴槽。
[0011] 在一个实施例中，圆柱形中空的弹簧槽向外侧各自形成弧形隆起。弹簧的长度大 于弹簧槽的深度。
[0012] 在一个实施例中，凹槽宽度与滚轮宽度匹配，滚轮两侧的轮轴分别放置在滑块本 体端部的轮轴槽中。
[0013] 根据本实用新型的一实施例，提出一种操作键，具有基座和按钮，按钮安装在基座 上并能相对于基座移动，该操作键采用上述的滚轮滑块，按钮具有安装框架，滚轮滑块安装 在安装框架中，滚轮滑块的尾部向上，端部向下。基座具有滚动曲面，滚动曲面位于安装框 架的下方，滚轮滑块的滚轮在滚动曲面上滚动，滚轮在滚动曲面上的滚动范围与按钮相对 于基座的移动范围相对应。
[0014] 在一个实施例中，弹簧的一端固定于安装框架的顶部，弹簧的另一端放置在弹簧 槽中，滚轮滑块通过凹槽沿安装框架滑动。
[0015] 在一个实施例中，滚轮滑块的滚轮放置在滚动曲面上，弹簧被压缩。
[0016] 在一个实施例中，滚动曲面向下凹陷，滚动曲面是不连续曲面。
[0017] 本实用新型的滚轮滑块和操作键，将滑动摩擦改为滚动摩擦，使得摩擦力大为减 小，操作手感平顺。滚动摩擦对于部件的损耗显著降低，有利于延长部件的使用寿命，此外， 采用滚动摩擦后，对于材料、工艺等方面的整体加工要求都可以降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的 描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
[0019] 图1揭示了现有技术中采用滑动曲面结构的操作键的结构。
[0020] 图2a和图2b揭示了图1所示的操作键的操作示意图，图2a揭示了按钮被按下的 状态，图2b揭示了按钮被勾拉的状态。
[0021] 图3a和图3b分别是图2a和图2b中虚线框部分的放大图，揭示了滑块顶部与滑 动曲面配合的情况。
[0022] 图4a揭示了根据本实用新型的一实施例的滚轮滑块的分解结构图。
[0023] 图4b揭示了根据本实用新型的一实施例的滚轮滑块的组合结构图。
[0024] 图5揭示了根据本实用新型的一实施例的操作键的结构。
[0025] 图6a和图6b揭示了根据本实用新型的一实施例的操作键的操作示意图，图6a揭 示了按钮被按下的状态，图6b揭示了按钮被勾拉的状态。
[0026] 图7a和图7b分别是图6a和图6b中虚线框部分的放大图，揭示了滚轮与滚动曲 面配合的情况。
【具体实施方式】
[0027] 本实用新型首先提出一种滚轮滑块，参考图4a和4b所示，图4a揭示了根据本实 用新型的一实施例的滚轮滑块的分解结构图，图4b揭示了组合结构图。该滚轮滑块200包 括滑块本体202、弹簧204和滚轮206。滑块本体202的尾部具有弹簧槽203,滑块本体202 的端部具有轮轴槽205。滑块本体202的边缘形成连贯的凹槽201，滑块本体202的尾部的 中央部分形成圆柱形中空的弹簧槽203。在图示的实施例中，圆柱形中空的弹簧槽203向外 侧各自形成弧形隆起。滑块本体202的端部呈尖形，尖形的端部通过曲面过渡至板材的中 部，滑块本体202在尖形的端部形成轮轴槽205。弹簧204放置在弹簧槽203中。在图示 的实施例中，弹簧204的长度大于弹簧槽203的深度。于是，弹簧204在安装到弹簧槽203 中后，有一部分依旧延伸到滑块本体202之外。滚轮206的轮轴207向两侧延伸，轮轴207 放置在轮轴槽205中，滚轮206能绕轮轴207转动。继续参考图4a和4b所示，凹槽201的 宽度与滚轮206的宽度匹配，滚轮206两侧的轮轴207分别放置在滑块本体端部的轮轴槽 205中，在滑块本体202的侧面，凹槽201起到定位的作用。
[0028] 图5揭示了根据本实用新型的一实施例的操作键的结构。该操作键300具有基座 302和按钮304,按钮304安装在基座302上并能相对于基座302移动。该操作键300采用 了图4a和4b所示的滚轮滑块200。参考图5所示，按钮304具有安装框架305,滚轮滑块 200安装在安装框架305中，滚轮滑块200的尾部向上，端部向下。弹簧204的一端固定于 安装框架305的顶部，弹簧204的另一端放置在弹簧槽203中，由于弹簧204的长度大于弹 簧槽203的深度，因此弹簧204能够延伸出滚轮滑块200之外并连接到安装框架305的顶 部。滚轮滑块200两侧的凹槽201与安装框架305的侧面配合，滚轮滑块200通过凹槽201 沿安装框架305滑动。基座302具有滚动曲面303,滚动曲面303位于安装框架305的下 方，滚轮滑块200的滚轮206在滚动曲面303上滚动。按钮304被按下或者勾拉时（参考 图6a和图6b所示），会相对于基座302移动。滚动曲面303向下凹陷，滚动曲面303是不 连续曲面，是由数个曲面段拼接形成。滚轮206在滚动曲面303上的滚动范围与按钮302 相对于基座304的移动范围相对应。弹簧204被适当地选择，使得滚轮滑块200的滚轮206 放置在滚动曲面303上时，弹簧204被压缩，从而弹簧204能够以适当的弹簧力将滚轮滑块 200压在滚动曲面303上。
[0029] 图6a和图6b揭示了图5所示的操作键的操作示意图，图6a揭示了按钮被按下的 状态，图6b揭示了按钮被勾拉的状态。图7a和图7b分别是图6a和图6b中虚线框部分的 放大图，揭示了滚轮与滚动曲面配合的情况。如图6a、6b、7a和7b所示，在按钮304被按下 或者勾拉的过程中，按钮304的按下或者勾拉的全部行程都确保滚轮滑块200的滚轮206 位于滚动曲面303的范围之内，不会使得滚动滑块200的滚轮206滚动到滚动曲面303的 范围之外。参考图6a和图7a，在按钮304被按下时，滚动滑块200的滚轮206会由滚动曲 面303的中央逐步滑动到右侧边缘，中途会经过不连续的曲面，从而产生手感。类似的，如 图6b和6b所示，在按钮304被勾拉时，滚动滑块200的滚轮206会由滚动曲面303的中央 逐步滑动到左侧边缘，中途也会经过不连续的曲面（滚动曲面303是左右对称结构），由此 产生手感。
[0030] 本实用新型将滚动摩擦的里面应用到操作键的设计中，用来取代目前采用的滑动 摩擦的方式。由于滚动摩擦的特性，使得其摩擦力仅有滑动摩擦的1/20左右，从而大大减 少零件由于操作而产生的材料损耗，对于开关手感反馈更接近设计者的初衷，更加顺滑，并 且通过长时间使用后手感以及操作声音没有显著变化，开关零件的寿命以及电性能的可靠 性更是有了跨越性的突破。此外，由于滚轮的存在，仅需要对滚轮的材料选择、加工工艺、模 具制作要求加以控制，即可达到所需要的技术要求，可以免去目前采用滑动摩擦所要求的 对滑块、滑动曲面整体的材料和加工要求，整理上成本更低。
[0031] 总体而言，本实用新型的滚轮滑块和操作键，将滑动摩擦改为滚动摩擦，使得摩擦 力大为减小，操作手感平顺。滚动摩擦对于部件的损耗显著降低，有利于延长部件的使用寿 命，此外，采用滚动摩擦后，对于材料、工艺等方面的整体加工要求都可以降低。
[0032] 上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领 域的人员可对上述实施例做出种种修改或变化而不脱离本实用新型的实用新型思想，因而 本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特 征的最大范围。
【权利要求】
1. 一种滚轮滑块，其特征在于，包括： 滑块本体，滑块本体的尾部具有弹簧槽，滑块本体的端部具有轮轴槽； 弹簧，放置在所述弹簧槽中； 滚轮，滚轮的轮轴向两侧延伸，所述轮轴放置在所述轮轴槽中，滚轮能绕轮轴转动。
2. 如权利要求1所述的滚轮滑块，其特征在于，所述滑块本体的边缘形成连贯的凹槽， 所述滑块本体的尾部的中央部分形成圆柱形中空的弹簧槽； 所述滑块本体的端部呈尖形，尖形的端部通过曲面过渡，在尖形的端部形成轮轴槽。
3. 如权利要求2所述的滚轮滑块，其特征在于，所述圆柱形中空的弹簧槽向外侧各自 形成弧形隆起； 所述弹簧的长度大于弹簧槽的深度。
4. 如权利要求3所述的滚轮滑块，其特征在于，所述凹槽的宽度与滚轮的宽度匹配，滚 轮两侧的轮轴分别放置在滑块本体端部的轮轴槽中。
5. -种操作键，具有基座和按钮，按钮安装在基座上并能相对于基座移动，其特征在 于，采用如权利要求4所述的滚轮滑块，其中， 按钮具有安装框架，所述滚轮滑块安装在安装框架中，滚轮滑块的尾部向上，端部向 下； 基座具有滚动曲面，滚动曲面位于安装框架的下方，滚轮滑块的滚轮在滚动曲面上滚 动，滚轮在滚动曲面上的滚动范围与按钮相对于基座的移动范围相对应。
6. 如权利要求5所述的操作键，其特征在于，所述弹簧的一端固定于安装框架的顶部， 弹簧的另一端放置在弹簧槽中，所述滚轮滑块通过所述凹槽沿安装框架滑动。
7. 如权利要求6所述的操作键，其特征在于，所述滚轮滑块的滚轮放置在滚动曲面上， 所述弹簧被压缩。
8. 如权利要求7所述的操作键，其特征在于，所述滚动曲面向下凹陷，所述滚动曲面是 不连续曲面。
【文档编号】H01H13/14GK203882843SQ201420317101
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王涵, 张莉 申请人:上海大众汽车有限公司