旋转开关组件，特别是机动车辆的方向盘柱集成模块的旋转开关组件的制作方法

旋转开关组件，特别是机动车辆的方向盘柱集成模块的旋转开关组件
1.本发明涉及一种旋转开关组件，特别是机动车辆的方向盘柱集成模块的旋转开关组件，所述旋转开关组件包括支撑构件、由所述支撑构件旋转地保持的控制环、沿着所述控制环的旋转轴线可滑动地设置并且与启动构件配合以产生电信号的滑动件，其中，所述控制环的角位移被转换成所述滑动件的轴向位移。


背景技术：

2.这种旋转开关经常用在汽车工业中的方向盘柱集成模块(cim)中，以用于控制车辆的各种部件和子系统，包括灯、风挡刮水器和洗涤器、巡航控制、音频系统等。它们通常形成紧凑的预组装单元，在车辆组装线上，预组装单元被机械地固定到方向盘柱，并电连接到车辆配线。通常，使用力传感电阻箔、导电接触开关、电容性质的电信号装置、光闸、磁体和霍尔传感器等来实现启动功能。
3.经常希望在旋转控制元件时向使用者提供触觉响应，因此他/她将知道由开关控制的部件的期望的预定效果是否确实已经被实现，具有期望的效率并且没有系统的任何其它响应，诸如控制灯被启动等。已知的是，借助于作用于弯曲凸轮的弹簧柱塞来实现触觉功能。
4.专利公开de19939090公开了一种cim，该cim具有附接在转向柱附近的杆，以及固定在杆的前端附近的保持器，该保持器钻有细长孔。在与由保持件可旋转地保持的控制元件联接的凸轮构件中钻出斜孔。当细长孔与斜孔之间的重叠部分变化时，接收器的致动部分对应地沿细长孔移动，从而改变滑动式可变电阻器的电阻值。因此，可以对车载电动部件例如前雨刷执行开/关控制、速度控制等。
5.公开文献jp2008004359、jp2007273155和ep1702796公开了类似的cim，其中采用倾斜凸轮以便将控制元件的旋转运动转换成致动部分的滑动运动。
6.本发明的目的是提供一种旋转开关，该旋转开关将提供旋转方向的识别以及为由开关组件控制的参数的离散改变提供指示是否已经实现这种改变的适当可感知的触觉响应。本发明的另一个目的是提供一种没有旋转角度限制的旋转开关，该旋转开关将是紧凑的、节省成本的并且易于制造和组装，特别是作为方向盘柱集成模块的子部件。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种在开始时提到的类型的旋转开关组件，其特征在于，所述滑动件设置有用于恢复滑动件沿着所述旋转轴线的平衡位置的装置，所述控制环设置有多个基本等角度设置的径向突起，所述滑动件设置有径向突起，所述径向突起在由所述控制环的所述径向突起限定的圆周的区域中延伸，在滑动件的平衡位置中保持在所述控制环的两个相邻的径向突起之间，并且与所述控制环的所述径向突起配合，其中所述滑动件的所述径向突起和/或所述控制环的所述径向突起具有凸轮的形式，所述凸轮具有相对于包含所述旋转轴线的平面以相同的定向倾斜的两个成角度的外表面。
8.由此，滑动件位移方向对应于控制环的旋转方向。此外，滑动件的位移范围受到限制，这有助于旋转开关组件具有紧凑构造。
9.优选地，所述滑动件的所述突起在垂直于所述旋转轴线的平面上的投影的角宽度小于所述控制环的相邻突起之间的角宽度。
10.由此，在推动滑动件的径向突起的控制环的径向突起已经移动到滑动件的该径向凸起的另一侧之后，滑动件返回到其平衡位置。
11.优选地，旋转开关组件包括至少一个弹簧柱塞，该至少一个弹簧柱塞基本上平行于所述旋转轴线设置，并与所述控制环的环形触觉表面配合，该环形触觉表面沿着所述旋转轴线等角度地变化。
12.环形触觉表面减少了在松散元件之间的所谓的自由间隙触觉效果，并且能够预先确定所需的触觉响应。
13.在本发明的上下文中使用的术语“弹簧柱塞”表示能够沿着其布置线施加轴向力以便延长其长度的任何元件或组件，即使为此目的没有使用螺旋弹簧。
14.在这种情况下，所述触觉表面优选地设置有多个轴向突出部和位于所述多个轴向突出部之间的凹部，其中所述突出部与所述控制环的所述径向突起轴向地重合，并且优选地沿着所述旋转轴线基本上成三角形地变化。
15.由此，控制环的触觉响应与滑动件的位移更好地相关。
16.优选地，所述凸轮的所述外表面以等于大约45
°
的相同角度倾斜。
17.由此，滑动件位移与控制环的旋转的关系的比对于两个旋转方向是相同的。
18.优选地，用于恢复所述滑动件沿着所述旋转轴线的平衡位置的所述装置包括至少一个弹簧柱塞，该至少一个弹簧柱塞基本上垂直于所述旋转轴线设置，并与设置有平衡凹部的表面配合，在该平衡凹部中，柱塞的弹性能量局部最小。
19.这是一种特别简单和紧凑的构造，以用于维持滑动件的平衡位置。替代地，可以使用附接到滑动件的弹簧或其它弹性元件。
20.优选地，所述滑动件由所述支撑构件引导。
21.这便于将开关组件作为紧凑的预组装单元来交付。
22.优选地，根据本发明的旋转开关组件具有机动车辆的柱集成模块的形式。
23.cim使得能够特别方便地接近旋转开关组件。
24.优选地，所述控制环在其整个圆周上都可供使用者使用，并且没有参考方向。
25.因此，控制环总是保持在平衡静止位置，并且使用者可以从任何角度方向自由地旋转它，并且没有角度终点止动装置。
26.优选地，所述控制环的所述径向突起径向向内地设置，所述滑动件的所述径向突起径向向外地设置。
27.这有助于旋转开关组件具有紧凑构造。
附图说明
28.下面将结合附图描述和解释本发明，其中：
29.图1是在方向盘柱集成模块中的根据本发明的旋转开关组件的实施方式的示意性立体分解图；
30.图2是旋转开关组件的实施方式的示意性立体分解图；
31.图3示出了旋转开关组件的电连接的实施方式；
32.图4是图2所示的组装好的旋转开关的示意性立体分解图及其部分放大图(图4a)和其横截面图(图4b)；
33.图5是根据本发明的旋转开关组件的另一实施方式的示意性横截面图及其部分放大图(图5a)；
34.图6是示出了在右手旋转期间根据本发明的旋转开关组件的功能的示意性横截面图；以及
35.图7是示出了在左手旋转期间根据本发明的旋转开关组件的功能的示意性横截面图。
具体实施方式
36.如图1所示，旋转开关组件1a的实施方式包括支撑构件2、启动构件3、控制环4和滑动件5。在该实施方式中，控制环4旋转地设置在支撑构件2内，启动构件3具有印刷电路板的形式并且设置在支撑构件2内，滑动件5沿着控制环4的旋转轴线可滑动地设置在支撑构件2内，并且与控制环4和启动构件3配合，如下将要描述的，以产生电信号。整个开关组件1a借助于卡扣锁定闩锁26和71卡扣锁定到杆6，并且在端部处与帽7卡扣锁定，从而形成机动车辆(未示出)的紧凑的、预组装的方向盘柱集成模块，该方向盘柱集成模块可以在车辆组装线上以本领域技术人员公知的方式被机械地固定到方向盘柱并且电连接到图中未示出的车辆配线。转动控制环4可以用于控制车辆的各个部件和子系统，例如风挡刮水器频率、巡航控制速度、音频系统等。另一方面，杆6的倾斜可以用于打开和关闭雨刷或巡航控制等。
37.如图2和图4所示，控制环4可用于由使用者在其整个圆周上被转动，并且可以在支撑构件2上自由旋转，而没有特定的参考方向或静止位置。控制环4具有环形触觉表面41，该环形触觉表面41通过十二个轴向突出部411和位于它们之间的十二个凹部412而沿轴向方向成三角形变化。触觉表面41与两个弹簧柱塞21配合，这两个弹簧柱塞与控制环4的旋转轴线a共面地设置在支撑构件2的两个插座22中。每个弹簧柱塞21包括包围弹簧212的接合帽211，该接合帽具有压靠在触觉表面41上的球形末端。这种构造为使用者旋转控制环4提供可感知的触觉响应，这将倾向于维持其角位置，在该角位置，弹簧柱塞21的接合帽211保持在凹部412中，从而确保弹簧212的局部最小弹性能量。因此，对于n个突出部411，使用者必须克服弹簧212的力将控制环4旋转略微大于π/n，以便将接合帽211移动到突出部411上，并使它们有助于控制环4的进一步旋转，除非接合帽211安置在相邻凹部412中。在所示的十二个突出部411的实施方式中，需要超过15
°
的旋转，并且控制环4的对应角度步长为30
°
。显然，在支触觉表面41的其它实施方式中，突出部411和凹部412的数量可以不同，并且触觉表面41的形状可以明显是正弦曲线、椭圆或甚至相对于环的旋转方向不对称，只要触觉表面41的图案在控制环4的周边上基本上是等角的。同样在本发明的其它实施方式中，可以采用不同数量的柱塞21来改进触觉响应，并且所述控制环4可以由使用者可以接近的附加齿轮来启动。
38.如图2和图4所示，启动构件3被轴向地插入并稳定在支撑构件2的槽23中。滑动件5设置有两个导轨55，该两个导轨可滑动地设置在支撑构件2的槽24中，槽24位于启动构件3
的槽23上方。支撑构件2还设置有两个轴向自返回表面25，每个轴向自返回表面在槽24的平面中具有带有平衡凹部251的三角形横截面。每个表面25与弹簧柱塞51配合，该弹簧柱塞与滑动件5的插座53中的槽24共面地设置，基本上垂直于轴线a。每个弹簧柱塞51包括包围弹簧512的接合帽511(参见图1)，该接合帽511具有压靠在自返回表面25上的球形末端，以便维持滑动件5相对于启动构件3的平衡位置。利用表面25的这种形状，滑动件5将趋于维持其平衡位置，在该平衡位置，弹簧柱塞51的接合帽511保持在平衡凹部251中，从而确保弹簧512的局部最小弹性能量。
39.如图2和图4所示，控制环4在其内表面处设置有十二个径向突起42a，该径向突起42a与触觉表面41的突出部411轴向重合。这些突起具有基本上圆柱形的横截面，并且在它们的端部处设置有周向轨道421。滑动件5又设置有径向突起52a，该径向突起52a在由径向突起42a限定的圆周的区域中在控制环4的两个相邻的径向突起42a之间延伸。在该实施方式中，滑动件5的径向突起52a具有凸轮8的形式，而控制环4的径向突起42a具有致动器的形式。凸轮8在平行于轴线a并与由径向突起42a限定的圆周相切的平面(即图4b至图7所示的横截面的平面)中具有基本上长斜方形或棱形横截面，该长斜方形或菱形横截面具有修圆边缘和两个外表面81、82，这两个外表面分别处于相对于轴向方向倾斜的角度方向并处于具有相同定向的角度α1和α2。在该实施方式中，角度α1和α2基本上相同，并且大约为45
°
。在其它实施方式中，凸轮8可具有钝角梯形形状，该钝角梯形形状具有以不同角度α1和α2倾斜的表面81和82或甚至相对于轴向方向弯曲的表面81和82。
40.凸轮8在垂直于控制环4的旋转轴线的平面上的投影的角宽度w略小于相邻致动器之间的角宽度w。
41.如图3所示，在该实施方式中，滑动件具有连接叶片54，该连接叶片保持与启动构件3的主导电路径31电连接，而与滑动件5的位置无关。左转导电路径32、中间导电路径33和右转导电路径34沿着滑动件5的滑动方向邻接主导电路径31，使得在滑动件5的平衡位置，主导电路径31和中间导电路径33通过连接叶片54保持电连接。在滑动件5在任一方向上偏离其平衡位置的同时，首先路径31和33之间的连接断开，随后，在一定的位移阈值(主要由叶片54的形状和中间导电路径33与左转导电路径32或右转导电路径34之间的间隔确定)之后，由滑动件5的连接叶片54建立这些路径32或34中的一个与主导电路径31之间的新连接。在本发明的其它实施方式中，由连接叶片54提供的电接触显然可以由光闸、磁体和霍尔传感器等代替。在任何情况下，控制元件4在特定方向上的旋转即使不完整(参考图6b、图7b)也可以用于对被传输到由开关1控制的给定车辆部件的预定输入进行编码。
42.图6和图7中示出了开关1a的功能。如图6a所示，滑动件5的突起52a(凸轮8)搁置在控制环4的突起42a
(1)
和突起42a
(2)
之间的平衡位置。如图6b所示，由使用者向右(向上)旋转的控制环4的突起42a
(2)
(相对于图中的平面的下突起)作用在滑动件5的凸轮8的右转表面81上，迫使滑动件向右移动。该中间位置可以例如通过主导电路径31和中间导电路径33之间的断开连接(参见图3)来检测。然而，在该位置，控制环4如果被释放则将返回到图6a所示的其平衡位置。只有在横跨图6c所示的阈值角位置之后，才会呈现图6d所示的突起42a
(2)
和42a
(3)
之间的后续平衡位置。实现该阈值位置显然可以例如通过在主导电路径31和右转导电路径34之间建立连接来检测。图7中所示的开关组件1a的左手旋转是类似的。
43.图5示出了旋转开关组件1b的另一实施方式，其中控制环4的径向突起42b具有凸
轮8的形式，而滑动件5的径向突起52b基本上是圆柱形的。如在前述实施方式中，角度α1和α2限定了控制环4的径向突起42b的位移和滑动件5的径向突起52b(给定径向突起42b以在其右转成角度外表面81或左转成角度外表面82作用在该径向凸起52b上)的位移之间的比。在其它实施方式中，控制环4的径向突起42和滑动件5的径向突起52都可以具有凸轮的形式。
44.因此，本发明的上述实施方式仅仅是示例性的。附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或缩小。然而，这些和其它因素不应被认为是对本发明的精神的限制，本发明的保护范围由所附权利要求限定。
45.附图标记列表
46.1.旋转开关组件(1a、1b)
47.2.支撑构件
48.21.弹簧柱塞
49.211.接合帽
50.212.弹簧
51.22.插座
52.23.(启动构件的)槽
53.24.(滑动件的)槽
54.25.自返回表面
55.251.平衡凹部
56.26.卡扣锁定闩锁
57.3.启动构件
58.31.主导电路径
59.32.左转导电路径
60.33.中间导电通路
61.34.右转导电通路
62.4.控制环
63.41.环形触觉表面
64.411.轴向突出部
65.412.轴向凹部
66.42.径向突起(42a、42b)
67.421.周向轨道
68.5.滑动件
69.51.弹簧柱塞
70.511.接合帽
71.512.弹簧
72.52.径向突起(52a、52b)
73.53.插座
74.54.连接叶片
75.55.导轨
76.6.杆
77.7.帽
78.71.卡扣锁定闩锁
79.8凸轮
80.81.右转成角度外表面
81.82.左转成角度外表面