CN1133481A - 开关装置 - Google Patents

Abstract

一个开关装置具有一个可被使用者转动以便顺序驱动多个开关的摇臂型驱动件。该摇臂触动一个由所配置的柱塞端部支持的杠杆离开中心位置，驱动单独的隔膜型开关或光学驱动器。使用者对摇臂施加一个初始力，推动杠杆绕较远的柱塞转动并驱动靠近摇臂接触点的开关。在驱动了最近处的开关后，使用者施加更大的作用力继续转动杠杆，推动杠杆绕最近的柱塞转动并驱动远处的开关。过度的推动将被杠杆的挠曲变形和弹性隔膜的圆柱塔部的压缩变形所缓冲。

Description

开关装置

本发明涉及开关装置，特别是涉及具有可以由使用者按顺时针或逆时针方向转动定轴安装的驱动件或摇臂的一类开关装置，它们用于驱动所选择的开关机构以控制所需的电路功能。

由摇臂驱动的开关装置在诸如车窗升降电机、门锁电磁阀、反射镜调整电机等各种汽车辅助装置的遥控技术中得到特别广泛的应用。典型地，这类汽车开关一般工作于直流低电压如12伏，并要求在12伏下开关电流达到10至20安培量级，以便提供对辅助电机的控制。在这类汽车辅助电机的遥控应用中，通常采用快动开关机构通断电机负载电流。快动开关机构内部具有弹性偏置力，只有克服该偏置力才能驱动开关并向使用者提供开关驱动状态的触感反馈信息。

然而，在遥控电流为低电流的开关应用中，例如在开关电流小到毫安级信号电流的电路***中，没必要采用快动开关机构，以避免快动开关机构的复杂结构与高成本。而在采用低电流开关时，就没有内部的触感信号反馈给使用者来指示开关机构的驱动状态。因此，在使用者已习惯于有触感指示开关驱动状态的摇臂开关驱动件的汽车应用中，在采用接触头直接运动而没有与快动开关机构相关联的内部弹性力的低成本开关时，有必要模仿快动开关机构的驱动特性而提供这样的驱动。

在一些开关应用中，需要由使用者在一个方向上推动摇臂驱动件而提供多个开关的顺序驱动。这种顺序多点开关驱动已应用在为自动车窗电机提供“快速”或自动下降功能的汽车中，从而容许使用者放松开关摇臂而车窗可以连续向下运动到它的下方极限位置。当使用者推动开关摇臂驱动件到***的一个转动位置，激励车窗电机使车窗下降；只要使用者把摇臂保持在该位置，电机将继续运转。然而，如果使用者进一步推动摇臂超过电机驱动位置到达第二个可触感的位置，一个电子控制电路就被激励以维持电机运转。而不必顾及使用者后来放松了对摇臂的驱动力以及摇臂返回到空档或“off”位置或容许摇臂自动回到空档位置。当采用快动开关来接通电动车窗电机电流时，快动开关机构的内部弹性力在摇臂驱动件运动时容易为开关使用者触感到。但是在汽车辅助遥控应用如自动车窗电机遥控中，采用低电流开关的继电器就有必要在不用高价格的快动开关机构的情况下提供一种驱动开关的触感反馈的方法。

本发明提供一种由使用者在相反方向绕枢轴推动一个摇臂或驱动件驱动的开关装置。摇臂至少在一个方向上的运动可以有效地顺序驱动多个开关。第一和第二开关安装在摇臂枢轴的常用一侧，且每一个通过安装在壳体可滑动的柱塞进行驱动。一个杠杆的相对两端为柱塞所支持。对隔膜型开关，开关在隔膜弹性力作用下预置在开路状态。当使用者施加初始力使摇臂在一个方向移动时，摇臂就在中点与一端之间的位置上与杠杆接触，克服一个开关的偏置力使其驱动。当施加的可触感作用力大于初始力，摇臂沿同一方向进一步运动，使杠杆绕已驱动开关的柱塞转动，就使另一个开关驱动。

摇臂经过空档位置向相反方向移动就会驱动第三个开关。本发明的开关机构已经应用于触点装于高弹性钟形罩或隔膜上的开关，通过多个滑动柱塞进行驱动。

图1是本发明开关装置剖面视图的一部分，它显示了摇臂处于中间或未驱动的位置；

图2是类似于图1的剖面视图，它显示了逆时针转动摇臂一定量时，驱动了一个开关；

图3是类似于图2的剖面视图，它显示从图2位置摇臂所转动的附加量，以充分驱动第二个开关；

图4是类似于图3的剖面视图，它显示出摇臂驱动件从图3位置进一步逆时针转动进入了一个过度前进的位置；

图5是类似于图1的剖面视图，它显示摇臂驱动件从图4位置顺时针转动回到图3所示的位置；

图6是类似于图1的剖面视图，它显示驱动件从图5位置顺时针转动到与图2相重合的位置；

图7是沿图1中断面线7-7所得到剖面视图的一部分；

图8是类似于图1的剖面视图，说明了本发明的另一个实施例；

图9是类似于图1的剖面视图，说明了本发明的又一个实施例。

参看图1。本发明的开关组件10具有包括用适当的绝缘材料如塑料制成的一个顶盖14和一个底座12的壳体。该底座12具有以序号16、18、20表示空间关系的多个高弹性隔膜或钟形罩，每个隔膜最好用高弹性材料制成，其下方具有由序号22、24、26表示的导电接触头或垫片。开关隔膜16、18位于枢轴面28的常用一侧。在该优选应用中，枢轴28安装于与顶盖14整体制成的固定凸缘或立柱30上。一个摇臂32可以绕枢轴28转动并包括一个从顶盖14向外伸展的桨形部分33。后面将说明枢轴面的另一种结构也可以采用。

隔膜16、18具有分别以序号34、36表示的其中心与接触头22、24相邻的柱形塔部，每个柱形塔部与开关隔膜16、18分别整体制成。柱形塔部34、36分别与柱塞42、44的头部38、40相接触，柱塞42、44可滑动地安装在顶盖14中并具有从顶盖向上和向外延伸部分。第三个柱塞46用类似的方法配置在枢轴28与柱塞42、44相对的另一侧，并且把它的头部47放置在中心处，用于与隔膜26相接触。

参看图1和图7。由杠杆48构成的控制杆配置在柱塞42、44之间，其两端被柱塞42、44的两个上端所支持。杠杆48的上表面与摇臂32的左侧支点50相接触，摇臂32与杠杆48在杠杆的中点与右端中间的一点接触。可以理解，通过改变支点50沿着杠杆48上的接触点，就会有不同的驱动力施加于钟形罩16、18上。

参看图7。杠杆48中部有一对向两边扩展的凸耳52、54，与在顶盖14侧面形成的槽口56、58相咬合；凸耳52、54可以在槽口56、58的导引下垂直滑动。容易理解，凸耳52、54也可以在槽口56、58中自由转动。虽然已经显示并说明凸耳可以作为转动杠杆的手段，应明白其它技术也能用来转动杠杆。

参看图1。摇臂32处于中间或未驱动位置，开关隔膜或钟形罩16、18向上方完全伸展，而接触头22、24从底座12上提或留出空间。这样就为下方位于底座12上的相应的固定触点(图中未显示)提供了开路状态。容易理解，在底座12的上表面包含一个印制电路(未显示)，在每一个可移动接触头22、24下方有一对彼此隔开的接触片从而提供电开关功能。其中接触头22、24如本领域所公知是作为短路棒，为简明起见其细节就不详述了。

在图1所示的未驱动或中间位置，柱塞42、44随着杠杆48的凸耳52、54在槽口中提起(图中示出槽口58)而处于其向上运动的极限位置。

参看图2。当使用者在桨棒33的右方施加一个初始力时，摇臂32就按逆时针方向转位。该初始力应大到足以使杠杆48绕柱塞42转动，推压柱塞44及其头部40向下挤压隔膜18的圆柱部36，将隔膜18压扁，使接触头24成为一个短路棒，闭合位于底座12上的一对接触片(图中未显示)间的电路。

参看图3。当使用者在桨棒33右侧加力时，摇臂32按逆时针方向从图2所示位置进一步转位，该作用力须大于初始力，使杠杆48绕柱塞44的端点转动。容易看出，摇臂32的表面50绕杠杆48在柱塞44的端点转动，由于柱塞42的反作用力而处于不利情况，因此，在隔膜16、18具有相同的结构和弹性刚度的情况下，使杠杆48绕柱塞44转动要比绕柱塞42转动需要更大的作用力。在本发明中，使杠杆48绕柱塞44上端转动所需的力是使杠杆48绕柱塞42转动的初始力的2至3倍才能将隔膜18压扁并使接触头24压在底座12上。在图3中，摇臂32使杠杆48绕柱塞44的上端转动压下柱塞42，压扁隔膜16，推动接触头22压在底座12上的一对有间隔的接触片(图中未显示)，从而闭合电路。

从图2和图3可以看出，施加于桨棒33的附加力作用于柱塞44上的反作用力通过摇臂32和表面50传送到杠杆48，使杠杆48施加力作用于隔膜18的圆柱塔部36并大到足以使圆柱挠曲，接着，对桨棒33施加更大的力并通过表面50加于杠杆48而压扁隔膜16，相似地引起隔膜18的塔部34的圆柱挠曲。塔部36、34的圆柱挠曲在图2、图3中以圆柱搭部的径向膨胀而显示出来。

参看图4。当使用者已对桨棒33施加了大于初始力的更大的力，在杠杆48已作用于柱塞42并使接触头22达到压扁的隔膜18位置以后维持一个更大的力时，摇臂32就处于一种过度前进的位置。这个更大的力施加于杠杆48使杠杆弯曲与使隔膜的圆柱塔34进一步圆柱变形并胀鼓，相似地通过柱塞44传递的更大的载荷而使隔膜圆柱塔部36进一步压缩与胀鼓。由图4容易看出，摇臂32的过度前进部分地被杠杆48的弯曲所吸收以及部分地被隔膜圆柱塔34和36圆柱挠曲变形所吸收。可以理解，摇臂32的过度前进也可以通过为杠杆48提供可伸缩的弹簧柱塞或/和杠杆弹簧进行调节。

参看图5。摇臂32已从图4所示位置按顺时针方向稍稍转动了一些，这是使用者在对桨棒33施加较大的力后放松的结果。在图5所示的位置，隔膜圆柱塔34由于杠杆48作用力减小而从它的胀鼓圆柱变形状态变为放松状态，因此隔膜16将接触头22稍稍提起，并将底座12上的电路接触片断开(图中未显示)。图5所示的开关组件的状态被认为是接触头22的断路或复位状态。可以看出，维持在桨棒33上的力使摇臂32通过表面50保持杠杆48对柱塞42上端的转矩，并保持柱塞44处于使接触头24压于底座12的下方位置，同时保持隔膜圆柱塔36的纵向挠曲与胀鼓状态。

参看图6。使用者施加于桨棒33的力已从图5时的力减小了一个附加值，容许臂通过表面50使隔膜16上升到图6所示的向上充分伸直的位置，从而将接触头22提升到开路状态下的向上极限位置。杠杆48绕柱塞42的顶端转动，使隔膜塔36从它的圆柱挠曲与胀鼓状态下松驰，并将接触头24从底座12提升一些距离从而断开由接触头24接通的电路。图6所示该开关的状态就是接触头的开路或复位状态。

图8显示了本发明的另一个实施例100。它包括具有三个间隔配置的三个开关隔膜116、118、120的底座112和顶盖114。每一个隔膜具有从中心部位下表面向下伸出的凸台122、124、126。隔膜116、118、120中每一个分别在下方配置一个光源例如发光二极管(LED)121、123、125，它们用来发出一个光束，这些光束用相邻配置的适当的光探测器127、129、131进行检测。

顶盖114有一个用来支持枢轴面128的立柱130，在枢轴128上定轴装配了具有一个从顶盖向外伸出可供使用者抓握的桨棒133的摇臂132。

隔膜116、118中每一个分别具有向上延伸的圆柱塔部134、136，它们在圆柱载荷作用下可以弹性挠曲。顶盖114滑动地装配在其中、并有与隔膜116、118、120的每个中心部位对准定位的柱塞142、144、146。每一个柱塞部在其下端具有一个直径扩大的头部138、140、147。

一个控制杆或杠杆148安放在柱塞142和144的上端之间并被该两个上端所支持，杠杆148的上表面在距中心位置的适当距离处与摇臂132的接触面150相接触。杠杆148在其长度的中点可以用任何适当的方法被定点转动，例如在该杠杆长度中点处构造相对配置的凸耳，图8中显示出其中一个凸耳152。凸耳在顶盖114上开出的适当槽口158中可以在垂直方向上自由滑动。从图8可以看出，摇臂132的接触面150与杠杆148在凸耳152和柱塞144之间的位置相接触。

可以看出，在摇臂132与杠杆148相对于柱塞142与144的相对运动以及隔膜116与118的弹性挠曲方面图8的实施例和图1的实施例类似。然而，在图8的实施例中，当作用于柱塞头部138和140的力足以使隔膜118和116先后下凹时，凸台124和122就会在光源123和121与探测器129和127间向下运动，挡住其间的光束而产生开关作用。相似地，使用者按顺时针方向转动摇臂132使柱塞146下移导致柱塞头部147向下推动隔膜120，凸台126就遮断光源125和探测器131之间的光束。

图8的实施例中，开关的顺序驱动和触感力的反馈也与图1的实施例相似。图8的实施例通过本发明的摇臂与弹性组装的杠杆的顺序驱动与触感力反馈而提供光学耦合或开关作用。

参看图9。本发明的另一个实施例200包括带有一个顶盖214的本体或壳体212。顶盖214具有可以绕着在其上的立柱230上构成的枢轴面228转动的部分，该部分在使用者触动从摇臂232主体向顶盖外部伸出的桨棒233时可绕枢轴向相反方向转动。摇臂232具有一个接触面250，它与具有作为支点的凸耳的杠杆248接触，图中显示的一个凸耳252与槽口258相配合，在绕轴转动时该凸耳可在该槽口中垂直移动。杠杆248被支持在滑动地装配在顶盖214中的柱塞242和244的端部。柱塞242和244的下端呈锥形以便与开关的弹性叶片相接触在精确的位置。

在图9中，一个弹性开关叶片260的一端固定于底座212上的立柱262上，并呈悬臂形式带有一个向下大体弯成直角的自由端。叶片260和柱塞242的锥形端活动接触。叶片260又在弹性零件266一端支持下受到向上的偏置力，而弹性零件266的另一个反作用端则固定在底座上一个相配的立柱268上。在本优选应用中，弹性零件266为叶片260提供一个超过中心位置的快速动作。一个光源270配置在底座上，其发出的光束被装在底座上相邻位置的光探测器272所检测，光源270和光探测器272的配置可使弹性叶片260的向下运动造成其端部264遮断光源270的光束实现光学开关作用。

类似的一个弹性叶片274的一端固定于立柱276上，而叶片274的自由端277向下弯曲。弹性叶片274在弹性零件278支持下受到向上的偏置力，弹性零件278的另一反作用端则固定于一个立柱280上。弹性叶片274可以在柱塞244的锥形端部作用下快速向下运动，叶片274的自由端277的作用是遮断与光探测器284相对配置的光源282所发出的光束，从而提供开关作用。

第三个弹性叶片286的一端安装在底座212的一个立柱288上，该弹性叶片受到偏置弹簧290的向上偏置力作用，偏置弹簧290的另一反作用端则固定在立柱288上，而弹性叶片286的自由端292向下弯曲，其作用是实现开关动作。

弹性叶片286的自由端292的配置保证在292端向下运动时，由光源294发出而被光探测器296所接收的光束可以被遮断。弹性叶片286在柱塞246的锥形端推动下向下方运动，而柱塞246则可滑动地安装在与柱塞242和244相对的枢轴228的另一侧。

容易理解，摇臂232的作用是推动杠杆248绕轴转动，克服开关叶片260和264的弹性偏置力而压挤柱塞242和244，类似于图1和图8的实施例，对使用者提供顺序增加的作用力与反馈作用。当使用者在一个方向推动摇臂驱动件时，本发明还提供具有摇臂驱动开关触感指示的光学开关。

本发明为顺序驱动多个小电流、低偏置力开关提供在一个方向上的摇臂驱动，并且为使用者提供有关各个开关驱动状态的触感力反馈信息。

尽管根据所说明的实施例描述了本发明。应理解，在下述权利要求的范围内，可以对本发明各种修改或变化。

Claims (8)

1.一种摇臂开关组件，包括：

(a)壳体；

(b)第一开关安装于所述壳体上，它包括一个驱动件，该驱动件在弹性偏置力作用下处于未驱动位置，所述第一个开关处于开路位置，该驱动件可以在所述的开关未驱动位置与使所述第一个开关处于闭合状态的开关驱动位置之间来回运动；

(c)第二个开关，与所述第一个开关间隔地安装于所述壳体上，所述第一个开关包括一个驱动件，该驱动件在弹性偏置力的作用下处于使所述的第二个开关开路的未驱动位置，还可以向使所述第二个开关处于闭合状态的驱动位置运动；

(d)第一个柱塞，可移动地安装于所述壳体上，并可在接触第一个开关驱动件的运动中进行操作，实现在未驱动位置与驱动位置之间移动；

(e)第二个柱塞，可移动地安装于所述壳体上，并可在与第二个开关驱动件接触的运动中进行操作，实现在未驱动位置与驱动位置之间的移动；

(f)一个摇臂定轴，安装在所述壳体上可以反向绕轴转动，并在所述的转轴常用一侧安置了所述的第一个和第二个开关；

(g)杠杆，一端为所述第一个柱塞所支持，而另一端为第二个柱塞的相对端所支持；

(h)第三个开关，安装于所述壳体上与所述的第一个和第二个开关相对的转轴一侧；当使用者施加一个初始力，所述摇臂就在所述的一个方向转动，该摇臂在邻近一个柱塞的位置与所述杠杆接触，使所述杠杆绕另一个柱塞转动，克服所述的弹性偏置力使该邻近的开关驱动件(柱塞)运动到驱动位置；当使用者在同一方向上用大于所述初始力一个可触感的作用力继续转动摇臂时，就使所述杠杆绕所述的一个开关驱动件转动并克服所述的另一个开关驱动件的弹性偏置力，使所述另一个开关驱动件运动到驱动位置；

(i)使用者在所述相反方向的另一方向移动所述摇臂可使所述的第三个开关驱动。

2.根据权利要求1的组件，其中所述第三个开关包括可移动地安装在所述壳体上的第三个柱塞和一个随着所述第三个柱塞在开关的未驱动位置与驱动位置之间运动的驱动件，而该第三个柱塞配置在所述摇臂与所述第三个开关驱动件之间。

3.根据权利要求1的组件，其中所述开关包括一个发出光束的光源和一个被定位在检测所述光束位置的光探测器；所述驱动件用来在驱动位置遮断该光束。

4.通过使用者在一个方向上移动一个单独的摇臂对各有弹性偏置驱动件的一对开关提供可触感驱动件的方法，包括：

(a)配置用于接触每个所述开关的可运动的各个柱塞；

(b)在所述柱塞上分别支持一个杠杆的相对两端；

(c)在所述一个方向上移动摇臂在所述一个柱塞与中点之间接触杠杆，对所述杠杆施加一个初始力，推动所述杠杆绕所述另一个柱塞转动，克服所述邻近的柱塞的开关驱动件的偏置力推动该柱塞使所述一个开关处于驱动状态；

(d)在所述一个方向上继续推动所述摇臂，施加比所述初始力更大的可触感的作用力，使杠杆绕该邻近的开关驱动件转动，推动所述另一个柱塞并克服所述另一个开关驱动件的弹性偏置力，实现对该对开关的另一个开关的驱动。

5.根据权利要求4的方法，进一步包括通过所述杠杆的弹性变形缓冲所述摇臂的进一步运动或过度前进。

6.根据权利要求4的方法，其中所述柱塞的所述运动包括所述的柱塞的滑动。

7.根据权利要求4的方法，其中所述的克服偏置力包括使一个隔膜弹性挠曲。

8.根据权利要求4的方法，其中所述的克服偏置力包括使一个快速动作机构弹性变形。

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