专利名称：电动－机械门锁开关组件及其制造方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用于汽车和其他车辆应用的门锁，尤其涉及一种用于电动-机械门锁机构的开关组件。
背景技术：
传统上，机械装置已用于闭锁和打开汽车和其他车辆中的例如门、行李箱、发动机罩、升降门和窗口(hatch)等类似封闭物。作为一种减轻操作这种封闭物所需的作用力的装置，众所周知可以采用电动-机械门锁机构。例如，可以采用使用者致动开关来触发机械锁的释放。在这点上，当电动开关被致动时，其可用于将输入提供给控制器从而操作该机械锁。此外，可以按现代风格和人机工程学的要求规定开关的物理结构。例如，开关可以需要包括外观优美的使用者致动部分(例如，不引人注意的按钮)，该部件具有适当的尺寸和形状，以便于使用者在各种环境中的各种操作情况下容易地操作。
这种应用的已知开关技术通常包括具有多个导电“球(pill)”的按钮，它们被镶嵌造型(insert molded)到按钮顶部的内部。当所述开关被致动时，这些球完成电路。例如，当按下所述按钮时，导电球与开关组件基座上包括的导电“路径”接触，并且使两个导电输入端与地端短路。该导电球还作为机械“挡块”，用于防止在电接触完成后该按钮被进一步按下。
然而，在上述开关技术中存在的一个已知问题就是多个球不能彼此独立起到将电输入接地提供给开关的作用。因此，有可能按钮已被充分按下而该开关却没有被致动，因为该球部没有与导电路径的输入端和接地侧充分接触。在这种情况下，该球部仅接触到一个导电路径。例如由于按钮的尺寸和/或结构的原因，当使用偏离中心的致动力按下按钮时，对于按钮来说摇摆或者摇晃很常见。在此情况下，只有一个球接触到一个导电路径。所以，开关的可靠性变小。为解决这个问题，人们已经使用昂贵的导电材料来制造这种导电球，然而这种开关的成本就相应地增加了。
因此，希望提供一种具有比传统开关技术成本更低且具有更可靠致动机构的开关组件。
发明内容
本发明公开了一种用于触发释放门锁的开关组件。在本发明一个优选实施例的典型应用中，安装在汽车车门组件外部的开关组件包括具有多个弹性柱部的弹性按钮，该弹性柱部从其内侧表面延伸。导电弹簧板具有允许多个凸起或者柱部穿过其中的孔。柱部与孔连接以促使该弹簧板与该按钮的内侧表面接合。基座支撑该按钮，并且包括布置其上的引线框。该引线框包括导电路径，并且与车辆计算机连通。按下该按钮至少使该弹簧板的一部分与该导电路径接合并完成电路，启动门锁的释放。
一种触发门锁释放的开关组件的装配方法，其包括提供一个具有多个弹性的、通常为圆柱形的柱部的弹性按钮，该弹性柱部从其内侧延伸。提供导电弹簧板，该弹簧板内包括多个配合孔(complimentaryaperture)，这些孔用于容纳多个弹性柱部中的每个。将该弹簧板放置在按钮的内侧上，以使该柱部容纳在弹簧板内并从其孔穿过延伸。
然后，该柱部在沿其各自纵轴的方向上被加载而处于拉紧状态。在此情况下，该弹性柱部伸展且直径变小。同时将该弹簧板推向该按钮的内侧。随后，释放该柱部上的拉伸载荷并使其松弛，从而使其回到拉伸前的直径。进一步推动该弹簧板接触该按钮的内侧，从而将按钮安装到基座上。
通过阅读下面的详细描述和附加的权利要求并通过参照附图，本发明的各种优点将对本领域的技术人员更加明显，其中图1是汽车的侧视图，其中示出了根据本发明优选实施例所述的电动-机械门锁机构的示意图；图2是图1所示的在电动-机械门锁机构中使用的根据第一个优选实施例的开关组件的透视图；图3是图2所示的开关组件的分解透视图；图3A是包括多个弹性的通常为圆柱形的柱部的按钮以及弹簧板的分解透视图，它们都用在图2所示的开关组件中；图3B是显示弹簧板和弹性柱部的放大细节的局部透视图，其中柱部穿过弹簧板中的孔延伸并且沿其纵轴方向被加载而处于拉紧状态，以使得在安装弹簧板的同时其伸展且直径变小；图3C是显示弹簧板和弹性柱部的放大细节的局部透视图，其中在弹簧板安装之后，所述柱部的拉伸载荷被释放；图3D是显示弹簧板安装后弹簧板和弹性柱部的放大细节的局部透视图，其中去除了柱部的末端；图4是沿图2中的剖面线4-4的开关组件的剖面前视图；图5是如图4所示的图2的开关组件的剖面前视图，其中按钮已由偏离中心的致动力按压；图6是根据本发明第二优选实施例所述的开关组件的分解透视图；和图7是根据本发明第三优选实施例所述的开关组件的分解透视图。
具体实施例方式
参照图1，示出的汽车14包括可在打开和关闭位置之间移动的车门10。车门10由电动-机械闭锁机构15锁紧于关闭位置。电动-机械闭锁机构15可以包括使用者致动开关组件22、控制器20(例如计算机)；螺线管18(或，可选地为电动机)和机械锁16(其可以与螺线管18作为一个整体或者不作为一个整体)。
为打开车门10，锁紧车门10的闭锁机构15必须首先释放。通过使用者对开关组件22的手动致动来触发闭锁机构15的释放。开关组件22将低电流开关提供给接地端。控制器20监控开关组件22的状态改变。当控制器20接收到由开关组件22输入的接地信号时，控制器20操作螺线管18与机械锁16脱离，使车门10能够打开。
尽管在图1中所示的是汽车车门的环境，但是应该理解的是闭锁机构15可以用于锁紧汽车或者其他车辆中的发动机罩、行李箱、升降门、滑动门、窗口等等。
参照图2和图3，其中所示的是根据本发明第一优选实施例所述的开关组件22。开关组件22通常包括盖部件26；基座部件30；按钮部件24；弹簧板40和引线框44。
盖部件26和基座部件30组合在一起形成开关组件22的外壳。按钮部件24容纳于开关组件22的内部并且置于盖部件26和基座部件30之间。
按钮部件24优选地具有单式结构并由薄的、挠性的弹性材料制成。然而，形成按钮部件24的弹性材料的厚度可以变化，以获得按钮部件24的预期特征和操作特性，通过下面的描述这一点将变得更清楚。
按钮部件24通常包括中央致动部分34和外围凸缘部38。致动部分34具有外表面或正面35和内表面42。沟槽36位于致动部分34和凸缘部38中间，沟槽36形成制动部34及其外表面35和内表面42的外周边界。致动部分34具有大于凸缘部38和沟槽36的厚度。因此，致动部分34比按钮部件24的其余部分相对硬得多。
具体参照图3A，可以从按钮部件24的背面(即，与外表面35相反的按钮的一侧)观察到沟槽36。沟槽36由外周壁71、表面72和内周壁或者沉陷壁70组成。沉陷壁70具有比沟槽36和致动部分34的其余部分相对薄得多的壁厚。所以当在外表面35向按钮部件24的致动部分34施加外力时，沉陷壁70受到形变且弯曲或塌陷而致动部分34基本保持其形状。一旦随后按钮部件24释放，沉陷壁70将回到其初始形状，并且按钮部件24“回弹”至其致动前的结构。
如图3A-3D所示，多个柱状的凸起或者柱部80从按钮部件24的内表面42延伸。凸起80也由弹性材料制成，并且优选地，但不是必须地，与按钮部件24一体形成。尽管图中所示的是普通圆柱形，但应该理解该凸起可以具有任何适当的几何形状截面结构，如正方形、矩形、三角形、多边形等等。凸起80通常包括具有第一截面或直径的远端部82和具有第二截面或直径的近端部84，近端部直径大于远端部直径。在远端部82与近端部84之间还可以包括过渡部83。
弹簧板40连接在按钮部件24的内表面42上。弹簧板40包括多个从其表面79的平面向外延伸的悬臂弹簧77。弹簧板及其悬臂弹簧由导电材料制成或镀有导电材料，例如银等金属。弹簧板40还包括多个在跨越其表面79的多个位置上穿过弹簧板40延伸的孔76。孔76与从按钮部件24的内表面42延伸的突起80相配合，以提供一种将弹簧板40锁紧在按钮部件24内表面42的装置，下面会进行更详细地描述。
为将弹簧板40组装到按钮部件24的内表面42上，弹簧板40首先置于按钮部件24的上方，以使每个突起80穿过弹簧板40中的相应孔76，孔76的尺寸形成足够间隙以只容纳突起80的远端部82，这样弹簧板40放置在突起80的近端部84的上方，并且稍稍偏离按钮部件24的内表面42。
一旦突起80的远端部82安放在孔76内，突起80即处于加载的拉紧状态(例如，它们在如图3B中箭头A所示的远离按钮部件24的方向上拉动)，这样突起80沿其纵轴方向伸长。一旦加载，突起80相应地“颈缩”，也就是说，它们各自的近端部84的直径减小。在此状态下，突起80的近端部84比弹簧板40中的孔76更窄，于是弹簧板40还可以沿突起80向下移动，安置在按钮部件24的内表面42上，如图3B中的箭头B所示。然后，突起80从拉伸状态释放，使近端部84的直径回复到拉伸前的尺寸，如图3C所示。在这一点上，突起80的近端部84提供一个相对于弹簧板40的孔76向外的径向偏移，以将弹簧板40固定在靠近或直接靠着按钮部件24的内表面42的位置上。
随后，优选地，去除突起80的远端部82(例如参见图3D)。
应当理解弹簧板40可以通过任何多种其它方式连接在按钮部件24上。例如按钮部件可以选择地包括从其上延伸且具有远端部和近端部的突起，从而其远端部具有相对于近端部增加的直径。这样，远端部将具有大于弹簧板的孔径的直径，从而将弹簧板固定在远端部与按钮的内侧表面之间。
引线框44通过镶嵌造型或以其它方式固定在基座部件30的内表面50内。引线框44包括两个导电轨迹或路径88、90，分别代表输入和接地。虽然轨迹90配置成接地，但应当理解为轨迹88也可以可替换地配置成接地。如图3所示，轨迹88、90以大致蜿蜒的方式弯曲跨越在基座部件30的内表面50上，并分别终止于导线51，52。引线框44的导线51，52穿过结合在基座部件30的外壁58中的通道56。密封剂，例如环氧树脂，设置在通道56中且围绕导线51，52，以密封基座部件30的内部空间。导线51、52终止于连接器或接头60。连接器60提供一个接口，在此接口处开关组件22可以电连接到控制器20。
如图3所示，基座部件30的内壁58包括从基座部件30的周围隆起并延伸的脊部64。基座部件30中还设有包括孔67的紧固件插入部66，插入部66围绕基座部件30布置。孔67容纳紧固件68用以将基座部件30与盖部件26连接。
当开关组件22组装完毕后，按钮部件24的凸缘38与基座部件30的脊部64对齐。紧固件68穿过基座部件30的紧固件插入部66的孔67，并容纳固定在位于盖部件26下面的凸部(未具体示出)中。基座部件30的脊部64与按钮部件24的凸缘38接合并形成密封。本领域的普通技术人员应该容易意识到还可以使用任何其它方法将开关组件22的盖部件26固定在基座部件30上。
任选地，基座部件30可以包括置于基座部件30底部的弹性减震器46，如图3所示。减震器46可以减少当开关组件22安装在车门10上时从车门10传播到开关组件22的潜在振动和噪音。
参考图4和图5，将更好理解本发明开关组件22的操作。参照图4，按钮部件24的致动使弹簧板40闭合轨迹88和90之间的电流。如上所述，弹簧板40包括从弹簧板40的平面向外延伸的悬臂弹簧77。在静态位置(图4)，悬臂弹簧77与轨迹90接合。当按下按钮部件24时(图5)，迫使弹簧板40的辅助弹簧75接触到轨迹88，以闭合轨迹88和90之间的电流。由于电流闭合，在连接器60连接到开关组件22上的控制器20检测到由开关组件22输入的接地信号。
在操作的优选模式中，使用者向按钮部件24的致动部分34施加外力。在加载的情况下，尽管致动部分34基本保持其形状，但是按钮部件24的压陷壁70产生变形。压陷壁70的变形使辅助弹簧75接触到轨迹88，从而闭合电流并产生接地信号输入给控制器20。作为响应，控制器20开始释放机械门锁16。因为弹簧板40的弹簧77即使在轨迹88和90开始闭合后也能够按下，所以使用者可以(但不是必须的)继续按下按钮部件24直到开关组件22的部件物理地防止按钮部件24的任何进一步的移动。这种特征决定了可以为开关组件22的使用者提供理想的触觉反馈。
具体参照图5，即使使用者施加偏离按钮部件24的致动部分34中心的外力，弹簧板40也能够闭合轨迹88和90之间的电路。当使用者施加给按钮部件24的致动部分34的压力偏离中心时，按钮部件24倾向于摇摆或摇动。然而，如图所示，由于弹簧板40的多个悬臂弹簧77和辅助弹簧75、轨迹88和90的蜿蜒特性以及按钮部件24的压陷壁70在致动部分34之前变形的情况，所以按钮部件24的致动部分34的摇动不会反过来影响开关组件22闭合电路并产生接地信号输入给控制器20的能力。
因此，即使给按钮部件24提供偏离致动部分34中心的致动力，也可以触发门锁16释放。
现在转到图6，其中示出了根据本发明第二实施例所述的开关组件122。在此，描述开关组件122，其中，类似的参考数字(增加了100)用来表示类似的部件。开关组件122通常包括盖部件126、按钮部件124、基座部件130和弹簧板140。开关部件122还包括具有对偶电路结构的引线框144。
引线框144包括三个导电轨迹或路径188、189和190。轨迹188和189提供两个输入，轨迹190接地。轨迹188、189和190各自终止于导线151、152和153。如图6所示，轨迹188、189和190以普通的蜿蜒方式弯曲分布在基座部件130的内表面150上。引线框144的导线151、152和153穿过基座部件130的外壁158上结合的通道156。导线151、152和153终止于连接到控制器20上的连接器160中。
作为对偶电路开关，开关组件122可以给控制器20提供两个单独的接地信号输出。在此结构中，控制器20需要两接地信号输出以启动门锁16的开启。可选地，在控制器中，控制器的程序设计可以使单独的输出信号启动不同的动作。弹簧板140和引线框144的接口与弹簧板40和引线框44的接口相似。更具体地说，悬臂弹簧177在静止状态下与接地端190接合。按钮134的压陷使辅助弹簧175接触导线188和/或189，从而完成电路。
参照图7，其中示出了根据本发明第三实施例所述的开关组件222。同样，描述开关组件，其中，类似的参考数字(增加200)用来表示类似的部件。开关组件222包括盖部件226、按钮部件224、弹簧板240和基座部件230。如图所示，开关组件222还包括印刷电路板294(PCB)，其独立于基座部件230设置，代替了整体形成于基座部件内表面上的引线框。
基座部件230包括框架部件293和连接器部件260。框架部件具有多条从基座部件230的内表面向上突起的肋部298。当PCB 294固定在基座部件230时，肋部298用于支撑PCB 294。反过来，多个定位销297从肋部298向上突出。当将PCB 294装配到基座部件230上时，销297与PCB 294中包括的孔299配合，并且将PCB 294相对于基座部件230进行适当的定位。
例如，由导电材料例如铜合金制成的导线251和252整体设置在基座部件230上，例如通过镶嵌造型(insert molding)。导线251和252结合衬垫或凸部300，每个衬垫或凸部300带有适于容纳紧固件295的孔302。
PCB 294包括基板304，其上结合有导电轨迹288、290。PCB 294上的轨迹288、290分别产生代表输入和接地的单回路开关。PCB 294具有两个孔306，每个孔都位于轨迹288、290的端部。每个孔306内容纳有垫圈296。垫圈296也由导电材料制成，并且安装时，它们与轨迹288、290连接。优选材料为铜合金。PCB 294通过金属紧固件295紧固到基座部件230上，金属紧固件295穿过PCB 294上的孔302并容纳在衬垫300的孔302内。这样就形成了从导线251、252到轨迹288、290的导电路径。
接下来说明开关组件222的操作。在静止状态下，悬臂弹簧277与接地端290接合。按钮234的按下使辅助弹簧275接触输入端280，从而完成电路。
上述控制方案具有重要的优势，即无需直接按压按钮的中央就可以致动开关组件。因此，可以在开关组件中使用更大、更经济和美观的按钮部件。
此外，在其它优点中，本发明由于所公开的设计使开关组件的可靠性提高，所以可以使用低成本的制造方法和材料来实现。例如，盖部件、按钮部件和基座部件可以由塑料模制。同时，弹簧板可以采用金属电镀的方式例如镀银来提供或提高其导电性能。
本领域的技术人员从上面的描述中应该理解本发明的总的技术思想可以由多种形式来实现。例如，虽然单电路开关已经在本发明的第一和第三实施例中进行了描述，对偶电路开关已经作为第二实施例的一部分进行了描述，但是每个实施例还可以进行变形，以适应具有一个、两个或更多电路的开关。所以，虽然本发明已结合其特定实例进行了描述，但是本发明的实际保护范围不应当受此限制，因为本领域的技术人员通过对附图、说明书和后面的权利要求的研究可以清楚本发明的其它改变。
权利要求
1.一种触发锁机构的释放的开关组件，所述开关组件包括盖部件；具有内表面的基座部件；设置在所述盖部件和所述基座部件中间的按钮部件，所述按钮部件包括外表面、内表面和多个从所述内表面延伸的弹性突起；导电弹簧板，其邻近于所述按钮部件的所述内表面设置，所述弹簧板包括多个孔，所述按钮部件的所述多个突起穿过并容纳在所述孔中，所述按钮部件的所述突起与所述弹簧板上的所述孔接合并将所述弹簧板固定在所述按钮部件的所述内表面上；位于所述基座部件的所述内表面上的引线框，所述引线框包括多个导电路径；其中，按下所述按钮使所述弹簧板的至少一部分闭合所述引线框的至少两个所述导电路径之间的电路。
2.根据权利要求1所述的开关组件，其中所述按钮是单式的。
3.根据权利要求1所述的开关组件，其中所述按钮包括围绕所述弹簧板周边延伸的隆起内侧边缘。
4.根据权利要求3所述的开关组件，其中所述基座部件还包括沿所述引线框周边延伸的脊部，所述脊部与所述按钮的所述隆起内侧边缘对齐并陷入其中，以在装配状态下在此形成密封。
5.根据权利要求1所述的开关组件，其中所述引线框还包括多条导线，所述基座部件还包括侧壁和连接器部分，其中所述多条导线中的每一条穿过所述侧壁延伸到所述连接器部分。
6.根据权利要求5所述的开关组件，其中还包括设置在所述引线框的所述多条导线周围的密封剂。
7.根据权利要求1所述的开关组件，其中所述基座部件还包括设置在所述基座部件外表面上的噪声抑制部件。
8.根据权利要求1所述的开关组件，其中所述引线框被镶嵌造型到所述基座部件的所述内表面中。
9.根据权利要求1所述的开关组件，其中所述引线框包括印刷电路板。
10.根据权利要求9所述的开关组件，其中所述印刷电路板通过多个紧固件固定到所述基座部件的所述内表面。
11.一种形成电路以致动封闭部件的开关装置，所述装置包括弹簧按钮，其包括至少一个从其内侧表面延伸的弹性柱部；导电板，其包括至少一个允许所述至少一个弹性柱部从其穿过的孔，所述至少一个柱部使所述弹簧板保持与所述内侧表面邻近；基座，其支撑所述按钮；印刷电路板，其保持在所述基座上，并且具有形成于其上的接地端和至少一个输入端；以及其中，所述按钮的致动使所述弹簧板将所述接地端与所述至少一个输入端接触，从而形成电路并致动所述封闭部件。
12.根据权利要求11所述的开关装置，其中所述按钮是单式的。
13.根据权利要求11所述的开关装置，其中所述按钮包括围绕所述弹簧板周边延伸的隆起内侧边缘。
14.根据权利要求13所述的开关装置，其中所述基座包括围绕所述印刷电路板的周边延伸的隆起脊部，所述隆起脊部与所述按钮的所述隆起内侧边缘对齐并陷入其中，用以在装配状态下在此处形成密封。
15.根据权利要求11所述的开关装置，其中所述印刷电路板通过至少一个紧固件和至少一个垫圈保持在所述基座中，所述垫圈布置在所述紧固件和所述印刷电路板之间，并且将所述输入端与所述接地端之间的电连通提供给从所述基座上伸出的各自的隆起凸部，所述隆起凸部通过所述基座上结合的通道电连通到从所述基座伸出的外部连接器上。
16.根据权利要求11所述的开关装置，其中所述封闭部件包括铰链门、升降门、行李箱、发动机罩、滑动门之一。
17.一种门锁开关装置的装配方法，所述方法包括提供弹性按钮，其上具有多个从其内侧延伸的弹性柱部；提供导电弹簧板，其上具有多个配合孔以容纳所述多个弹性柱部；将所述弹簧板放置在所述按钮的所述内侧上，以使所述按钮的所述柱部穿过所述弹簧板的所述孔延伸；在远离所述弹簧板的方向上拉伸所述柱部，从而减小所述柱部的直径，并且迫使所述弹簧板朝向所述按钮的所述内侧；释放所述柱部，从而使所述柱部松弛到拉伸前的直径，并且由此迫使所述弹簧板接触所述按钮的所述内侧；以及将所述按钮安装到基座上。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括切割和去除每一所述柱部从所述弹簧板伸出的部分。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括将引线框固定在所述基座的内侧表面上，当致动所述按钮时，调整所述引线框使其与所述弹簧板配合。
20.根据权利要求19所述的方法，其中固定引线框包括将所述引线框镶嵌造型到所述基座的所述内侧表面。
21.根据权利要求19所述的方法，其中固定引线框包括使用紧固件将所述引线框连接到所述内侧表面。
22.根据权利要求19所述的方法，还包括密封所述基座中的通道，在该位置处导线从所述引线框延伸并且伸出所述基座。
23.根据权利要求22所述的方法，其中密封通道包括将可流动的密封剂注入到所述通道上。
24.根据权利要求17所述的方法，其中安装所述按钮包括将所述按钮隆起的内侧周边与所述基座上配合隆起的脊部对齐。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括将所述按钮置于所述基座和盖板之间，随后通过紧固件将所述盖板拉向所述基座，并且在所述按钮的所述隆起周边与所述基座的所述隆起边缘形成密封。
全文摘要
本发明公开了一种开关装置和电动－机械开关系统，包括弹性按钮，在该按钮上安装有独立可移动的导电弹簧板。该按钮包括多个从其内表面延伸的弹性柱部，用以将弹簧板保持在按钮上。引线框设置在基座中，并且包括用于与汽车计算机连通的电路径。每个弹簧板包括多个悬臂弹簧。当按下按钮时，弹簧板的悬臂弹簧与电路径接触以完成电路。电路的形成使信号发送给汽车的计算机，计算机发出信号给电动机释放汽车门锁。
文档编号E05B65/20GK1771571SQ03826464
公开日2006年5月10日 申请日期2003年6月20日 优先权日2003年4月11日
发明者J·P·马尔, V·C·阿伦斯 申请人:爱默生电气公司