JP2013512548A - 5方切り替え機構および照明された可撓性層を含む電気スイッチアセンブリ - Google Patents
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Abstract
1つの局面において、駆動プレートに対して移動するプランジャ要素を使用して、5方向に移動可能なスイッチノブを提供し、4方向のいずれかへのノブの傾斜は、下層のドームを動作させ、アセンブリに向かうノブの押下は、プランジャ要素をプレートに対して移動させることでプランジャ要素の下の中央ドームを動作させることにより、第5の機能を提供するスイッチアセンブリが提供される。他の局面において、スイッチアセンブリは、駆動ドームと照明されるフィルムとの間の光パイプの介在により、フィルムの広い範囲を照明でき、光パイプは、プランジャ要素としての役目も果たし、フィルムを押下することによりプランジャがドームに向かって移動させられてドームを動作させるタッチ操作を可能にする。
Description
本願は、2009年12月3日に出願された仮出願第61/266220号に基づく優先権を主張し、その内容全体を参照してここに組み入れる。
本発明は、電気スイッチ全般に関し、特に、自動車用スイッチアセンブリに使用されるものに関する。
電気スイッチアセンブリは、ある用途に望ましい機能を提供するため、および、しばしばスイッチに特定の「感触」を提供するために、多様な原理を利用する。例えば、電子レンジのような電気製品において、例えばキーボード上に、ボタンの押圧動作のために照明されたフィルムが時々使用される。そのようなスイッチにおいて、図14に示すように、印刷回路基板Aは、フィルムBの下に横たわる。印刷回路基板Aは、ドームDを通して光を当ててフィルムBを照明する発光ダイオード(LED)Cを有し、金属製のドームDは、しばしば頂部に開口を備える。図14に示す形状が与えられ、そこでは、照明部Eがドームの開口の大きさだけ照明されていることが観察できる。照明部Eの面積が典型的にはフィルムBの層の上の図形要素を明らかにする必要があるので、照明部Eの面積の制限は、対応して図形の大きさを制限し、そのため、スイッチ形式のような用途の可能性を限定する。
他の電気スイッチアセンブリにおいて、多方向アクチュエータのボタンまたはノブは、しばしば、同じアセンブリにおいて複数の機能を一緒に提供するために使用される。例えば、自動車への適用において、2・3挙げると、シート調節、ミラー調節およびエンターテイメントシステムが、典型的には多機能ノブを利用する。しかしながら、そのようなスイッチノブは、典型的にはそれらの動きが限定され、同じスイッチアセンブリにより提供され得る機能の数を、特に、与えられた電気的駆動を必要とする機能の数に最大化することが望まれる。
1つの局面において、少なくとも1つの光源を有する回路層と、前記少なくとも1つの光源の上の前記回路層上に少なくとも1つの押し潰せるドームであって、光の通過を許容する開口を有する押し潰せるドームと、前記ドームと一直線上にあるプランジャ要素であって、前記ドームを通過した光が通過できるように構成されたプランジャ要素と、前記プランジャ要素の上に保持されたフィルム層であって、安静時に前記プランジャ要素が支持するフィルム層とを含み、前記プランジャ要素の近傍における前記フィルム層の撓みが前記プランジャ要素を前記ドームに向かって移動させて、前記ドームを動作させる、電気スイッチアセンブリが提供される。
もう一つの局面において、回路層を覆うエラストマー層であって、中央エラストマードームおよび少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームを有するエラストマー層と、孔を有する中央カラーを有する駆動プレートであって、前記少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームと係合する大きさの駆動プレートと、ポストおよびフランジを有するプランジャ要素であって、前記ポストは、前記カラーを通して延伸し、当該プランジャ要素の前記駆動プレートに対する移動を可能にし、前記フランジは、一方向に移動させられたときに前記駆動プレートの下側に係合し、他の方向に移動させられたときに前記中央ドームに係合するプランジャ要素と、前記ポストの自由端に接続された駆動ノブとを含み、安静時の前記ポストにより確定される軸に垂直な1以上の方向への前記ノブの移動は、前記少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームを動作させ、前記軸に沿った前記駆動プレートに向かう前記ノブの移動は、前記プランジャ要素を前記駆動プレートに対して移動させて、前記中央ドームを動作させる、電気スイッチアセンブリが提供される。
実施形態は、ここに、添付の図面を参照しながら、例示の方法としてのみ、説明される。
以下の説明は、自動車用スイッチについて提供されるが、当然ながら、ここで検討する原則は、いかなる電気スイッチアセンブリにも等しく適用できる。
ここで、図1に移ると、その上にスイッチアセンブリ12を含む自動車用ハンドル10が示されている。スイッチアセンブリ12は、駆動ノブ14を含み、駆動ノブ14は、以下に説明するように5つの機能を、つまり、ノブ14を上下に傾斜、ノブ14をいずれかの端部で押下、または、ノブ14を実質的にその中心において押下することによって提供する。スイッチアセンブリ12は、また、後で詳細に説明するタッチ駆動機能を提供する露出した可撓性層18の中に一体化した一連の図形要素16を含む。図形要素16は、可撓性層18の透明または半透明の部分であり、それにより、可撓性層18を光が通過することを許しスイッチアセンブリ12の機能に対応する照明された形状を提供する。可撓性層18は、柔軟な材料からなり、図形要素16への接触が可撓性層18を圧縮または曲げて下層のスイッチサブアセンブリを動作させるようなタッチ動作機能を提供する。
図2は、スイッチアセンブリ単独の斜視図を提供する。スイッチアセンブリ12は、この例においてはハンドル10の上に露出した可撓性層18およびノブ14を支持するハウジングを含む。ハウジング20は、スイッチアセンブリ12を自動車の電気システム(不図示)に接続するためのコネクタ22、および、スイッチアセンブリ12をハンドル10に固定するための一連の設置ブラケット24を含むか支持する。
図3は、スイッチアセンブリ12の分解斜視図を提供する。ベース領域から始めると、ハウジング20は、アセンブリ12を堅固にするための真ちゅう挿入物28を含んだ下側のベース部26を含む。ベース部26は、印刷回路基板(PCB)30を支持する。PCB30は、それぞれの角において金属ドーム32を支持する。金属ドーム32は、図4により詳細に示されている。図4からは、金属ドーム32が中央開口36を取り囲む4つの脚36を含むことが見て取れる。図3に戻ると、PCB30は、エラストマー層(e層)38も支持し、e層38の中央部には、以下で検討するノブ14の4つの傾斜操作により操作される駆動プレート59と並んだ一連のドーム40を有する。一連のドーム40は、ノブ14の押下または押圧操作によって操作される中央ドーム41を取り囲む。e層38は、フィルム層18に向かって光を案内するエラストマーポスト42も含む。
ハウジング20は、また、取り付けブラケット24を支持し、可撓性層18とベース26との間に収容されたスイッチアセンブリの構成要素を保護する正方形のカラー21も含む。中央ドーム41は、ノブ14によって操作されて中央ドーム41を押し潰すプランジャ44を支持する。プランジャ44は、プランジャ44のベース部を確定するフランジ48から延伸する堅固な円筒形ポスト46を含む。ポスト46は、駆動プレート50を通して下層の中央ドーム41まで延伸し、それにより、ポスト46が軸方向に移動するときに駆動プレート50の移動を下層の中央ドームに伝達する。駆動プレート50は、プランジャ44を軸方向に案内し、径方向の移動または他のベースおよび可撓性層18により確定される平面内の移動を抑制する中央カラー52を含む。駆動プレート50は、対応する1つのドーム40に並んだ脚54を含み、駆動プレート50のドーム50に向かう傾斜動作がドーム40を押し潰す。
内部サポート56は、ハウジング20の正方形のカラー部21の中に嵌合する大きさであり、その上に支持された可撓性層18と、e層38との間の物理的分離を提供する。内部サポート56は、この例では、両端が丸められ、ノブ14の形状および大きさに対応して形成された中央スロット58を含む。スロット58は、ポスト46がノブ14まで延伸して係合することを許容し、それにより、ノブ14がプランジャ44を介して駆動プレート50に作用することを可能にする。サポート56は、また、対応する透明プランジャ62を保持してその移動を案内する4つの円筒状通路または開口60の組を含み、透明プランジャ62は、可撓性層18の圧縮または曲げにより金属ドーム32に作用し、そのために対応する図形要素16をそれぞれ一直線に並んでいる。透明プランジャ62は、また、下層のLED68(図6参照)により放出された光が可撓性層18を通過して図形要素16を照明して、圧縮または曲げを受けて図形要素16により示された機能を有効にできる可撓性層18の部分を特定することを可能にする。
図3において視認できるように、可撓性層18は、内部サポート56のスロット58の大きさに略対応するスロット64も含む。環状リング66がノブを取り囲み、審美的魅力(例えばクロム製でもよい)と、ノブ14と可撓性層18との間からスイッチアセンブリ12に異物が進入することの抑制との両方を提供する。
図5および6は、図形要素16を照明し、可撓性層の圧縮を通した機能の有効化を可能にするための第1のスイッチサブアセンブリのさらなる詳細を図示する。図6に最もよく示されるように、PCB30は、可撓性層18の対応する図形要素16を照明するために使用されるLED68を組み込みまたは収容する。PCB30は、開口36がLED68と並んで、LEDにより放出された光の通過を許すように配置された金属ドーム32を支持する。e層38は、PCB30を覆い、そのため、開口36を通過する光が透明プランジャ62の中に集められるように、対応する開口(不図示)を有するか、十分な透明性を備える必要がある。透明プランジャ62は、ある程度の透明性または半透明性を有するプラスチックのような如何なる適当な材質からなってもよい。図15に最も良く図示されているように、従来技術の構成(例えば図14に図示)と比較したとき、この例では、金属ドーム32を駆動するプランジャ62でもある光パイプの介設により、ドーム32の頂部に集められてその開口36を通過する光70が、プランジャ62の形状に応じて広がり、それにより、照明された領域E(図15では↑Eにより図示)を拡大し、それにしたがって、大きな図形要素の使用を可能にする。図15に示すような管状(例えば円筒形)のプランジャ62を使用したフィルム18とPCB30との分離は、図14に示した構成と比較して高いプロファイルを提供するが、当然に、図16に示すような他の実施形態を、プロファイルを低減するために、つまり、プランジャ62’の形状を変えることにより、短い「光パイプ」、例えば図示するような円錐または台形の断面を有する形状を用いて光を分散するために使用してもよい。また、図には明示しないが、プランジャ62,62’の上面は、図形要素16に均等に光を分散するようにざらつきがあってもよい。
透明プランジャ62は、内部サポート56により可撓性層18とe層38との間に支持され、透明プランジャ62を覆う位置における可撓性層18の圧縮が、透明プランジャ62にe層38を圧縮させて金属ドーム32を駆動または「スナップ」するように、e層38は、金属ドーム32の上に載る。このため、第1のスイッチサブアセンブリは、大きな範囲の光を集めて可撓性層18の図形要素16に導くだけでなく、第2の機能、つまり、図形要素16に対応するスイッチの駆動を提供する。このようにして、可撓性層18は、美しく照明された図形とタッチ動作との両方を、一方の機能が他方を阻害することなく提供できる。換言すると、透明プランジャ62は、アクチュエータおよび光パイプの両方の役目を果たす。
金属ドーム32の使用は、短い光路長およびそれにより低いプロファイルを提供するが、確かな操作感を提供するので、特に有利である。当然に、スペースが許せば、他の種類のドームを使用できる。
図7に移ると、駆動プレート50および堅固なプランジャ44の拡大図が提供される。堅固なポスト46とカラー52との相互作用を通して、径方向の移動または長手方向の傾斜が駆動プレート50の対応する動きを生じさせる一方で、ポスト46の軸方向の移動がプランジャ44を駆動プレート50に対して移動させ、それによりフランジ48を中央ドーム41に向かって移動させることが分かる。図7に示すように、駆動プレート50は、一対のスロット74を備え、駆動プレート50のエラストマーポスト42に対する移動を可能にする。プランジャ44および駆動プレート50は、ノブ14と協動して第2のスイッチサブアセンブリを提供する。eパッド38に接続されるベースおよび直立した側壁41の厚みは、同じ厚さであるが、上面43は、薄く形成され、eパッド38の色に関係なく、開口或いは他の物理的空洞または経路を必要とせず、光の通過を可能にする。
第2のスイッチサブアセンブリの動作は、図8乃至10に図示される。図8は、安静位置を示す。駆動プレート50が下層のドーム40によって付勢され、ノブ14の移動がプランジャ44および駆動プレート50の動きに変換されるように、ポスト46がノブ14の下側に固定されている。傾斜動作は、図9に示されており、ノブ14がプランジャ44を対応して傾斜させ、それが駆動プレート50に、対応する一対の脚54の垂直方向の相対移動を通して一対のドーム40を駆動させる。勿論、他の3方向の傾斜動作は、下層のドーム40の異なる対に同様に作用する。また、当然に、ノブ14の傾斜動作は、プランジャ44を軸方向に動かさず、そのため、中央ドーム41は駆動されないままである。しかしながら、図10に示すように、ノブ14を可撓性層18に向かって押圧することによって、駆動プレート50は静止したままであるが、プランジャ44は垂直下向きに移動し、カラー52を通して移動して、図10に76で示すように分離を達成しながら、下層の中央ドーム41を駆動する。したがって、プランジャ44と駆動プレート50との協動は、ノブ14の5つの動作と、5つの対応するスイッチ機能とを可能にする。また、図8乃至10は、e層38がPCB30を覆って包み込む大きさであり、不慮の液溢しのような異物に対する保護を提供してもよいことを示す。スイッチの周囲にドレンホースを設けることも可能である。
図11は、中央ドーム41およびエラストマーポスト42が、光を可撓性層18(またはノブ14と取り囲む他の表面)およびノブ14自身に光を導くために、開口を提供しても、透明または半透明の材料からなってもよいことを示す。ノブ14に向かって導かれる光は、ノブ14をどのように操作すべきか(例えば、上げる、下げる、押す等)を教示するその上の図形(不図示)を照明するために使用され得る。図12は、内部サポート56は、ノブ14の端部に向かって光を導く追加の光パイプ70を提供するように構成されてもよいことを示す。図12に示すように、対応するLED68は、必要に応じてPCB30の窪み69の中に嵌め込まれてもよい。また。図11および12は、ノブ14が、内部サポート21と重なって設けられて光の漏出を防止するように設計され得ることを示す。
図13は、環状リング66の内部サポート21の中への嵌合のさらなる細詳細を示す。この例において、リング66の部分78は、ハウジング20に対して可撓性層18を閉じ込めるサポート21に中にスナップ止めされている。リング66の内側の形状およびノブ14の外側の形状は、一定のギャップを保持するためにノブ14の回転の中心点によって確定される相補的な湾曲を備え得る。
上記は、ある具体的な実施形態を参照して説明したが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、それらの多様な変形が、当業者には自明である。
Claims (18)
- 少なくとも1つの光源を含む回路層と、
前記少なくとも1つの光源の上に、前記回路層の上に支持された少なくとも1つの押し潰せるドームであって、光の通過を許容するための開口を有する押し潰せるドームと、
前記ドームと一直線に並んだプランジャ要素であって、前記ドームを通過した前記光の通過を許容するように構成されたプランジャ要素と、
前記プランジャ要素の上に保持されたフィルム層であって、安静時に前記プランジャ要素に支持されるフィルム層と、を含み、
前記プランジャ要素の近傍における前記フィルム層の曲げが、前記プランジャ要素を前記ドームに向かって移動させて、前記ドームを動作させる、電気スイッチアセンブリ。 - 前記プランジャ要素は、前記光の通過を可能にするために、透明または半透明の材料からなる、請求項1に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記プランジャ要素は、前記開口と前記フィルム層との間を分離すること、および、前記フィルム層が前記プランジャ要素の中への前記光の拡散を許容して、それにより前記フィルム層の上の照明範囲を拡大することを提供する、請求項1または2に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記プランジャ要素は、管状の形状を有する、請求項3に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記プランジャ要素は、円錐形または台形の断面を有する、請求項3または4に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記フィルム層は、前記プランジャの近傍に図形要素を含む、請求項1から5のいずれかに記載のスイッチアセンブリ。
- 前記押し潰せるドームは、金属ドームである、請求項1から6のいずれかに記載のスイッチアセンブリ。
- 前記少なくとも1つの光源は、発光ダイオード(LED)を含む、請求項1から7のいずれかに記載のスイッチアセンブリ。
- 回路層を覆うエラストマー層であって、中央エラストマードームおよび少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームを有するエラストマー層と、
孔を備える中央カラーを有する駆動プレートであって、前記少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームと係合する大きさである駆動プレートと、
プランジャ要素であって、前記カラーを通して延伸して、該プランジャ要素の前記駆動プレートに対する移動を可能にするポストと、一方向に移動したときに前記駆動プレートの下側に係合し、他方向に移動したときに前記中央ドームと係合するフランジとを有するプランジャ要素と、
前記ポストの自由端に接続された駆動ノブと、を含み、
安静時に前記ポストによって確定される軸に直角な1以上の方向への前記ノブの移動は、前記少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームを動作させ、前記軸に沿った前記駆動プレートに向かう前記ノブの移動は、前記プランジャ要素を前記駆動プレートに対して移動させて、前記中央ドームを動作させる、電気スイッチアセンブリ。 - 前記駆動プレートは、その一部が前記少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームのそれぞれを覆うように、前記中央カラーから外側に延伸する、請求項9に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記駆駆動ノブは、前記少なくとも1つの周囲の押し潰せるドームを動作させるために、直交する4方向に沿った移動を許容する、請求項9または10に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記中央エラストマードームは、光の通過を許すために透明または半透明の材料からなり、前記プランジャ要素は、前記光の通過を許し、さらに、該スイッチアセンブリは、前記回路層を含み、前記回路層は、前記中央エラストマードームと一直線に並んだ光源を含み、前記駆動ノブは、前記中央エラストマードームと一直線に並んだ透明または半透明の領域を含み、該領域が前記光源によって照明されることが可能な、請求項9から11のいずれかに記載のスイッチアセンブリ。
- 前記少なくとも1つの光源は、発光ダイオード(LED)を含む、請求項12に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記エラストマー層は、さらに、光の通過を許すために透明または半透明の材料からなるエラストマーポストを含み、さらに、該スイッチアセンブリは、前記回路層を含み、前記回路層は、前記エラストマーポストと一直線に並んだ光源を含み、該スイッチアセンブリは、さらに、前記駆動ノブを覆う表面を含み、前記表面は、前記エラストマーポストと一直線に並んだ透明または半透明の領域を含み、該領域が前記光源により照明されることが可能な、請求項9から13のいずれかに記載のスイッチアセンブリ。
- 前記少なくとも1つの光源は、発光ダイオード(LED)を含む、請求項14に記載のスイッチアセンブリ。
- 少なくとも1つの光源を含む回路層と、
前記少なくとも1つの光源の上に、前記回路層に支持された少なくとも1つのさらなる押し潰せるドームであって、光の通過を許すための開口を有するさらなる押し潰せるドームと、
前記さらなる押し潰せるドームと一直線に並んださらなるプランジャ要素であって、前記さらなる押し潰せるドームを通過した光の通過を許すように構成されたさらなるプランジャ要素と、
前記さらなるプランジャ要素の上に保持されたフィルム層であって、安静時に前記さらなるプランジャ要素によって支持されるフィルム層とを含み、
前記さらなるプランジャ要素の近傍における前記フィルム層の曲げが、前記さらなるプランジャ要素を前記さらなる押し潰せるドームに向かって移動させて、前記さらなる押し潰せるドームを動作させる、請求項9から15のいずれかに記載の電気スイッチアセンブリ。 - 前記プランジャ要素は、前記光の通過を可能にするために、透明または半透明の材料からなる、請求項16に記載のスイッチアセンブリ。
- 前記プランジャ要素は、前記開口と前記フィルム層との間を分離することと、前記フィルム層が前記プランジャ要素の中への前記光の拡散を許容してそれにより前記フィルム層の上の照明範囲を拡大することとを提供する、請求項16または17に記載のスイッチアセンブリ。
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