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

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。

スイッチアセンブリを含む自動車用ハンドルの図である。 図１のスイッチアセンブリ単独の斜視図である。 図２のスイッチアセンブリの分解斜視図である。 図３に示した金属ドームの１つの拡大平面図である。 図２のスイッチアセンブリの断面斜視図である。 図５に示した断面の部分拡大図である。 エラストマーポストの断面図を付した、図３に示した駆動プレートおよびプランジャ要素の拡大斜視図である。 スイッチボタンが安静時である、図５に示したアセンブリの部分断面斜視図である。 スイッチボタンが一方向に傾斜している、図５に示したアセンブリの部分断面斜視図である。 スイッチボタンがハウジングに向かって押圧されている、図５に示したアセンブリの部分断面斜視図である。 アセンブリを通した光の通路を概略的に示す、図８に示したアセンブリの部分断面拡大斜視図である。 図２に示したアセンブリのもう１つの断面斜視図である。 図２に示したアセンブリのさらなる断面斜視図である。 照明されるフィルムを使用する従来のスイッチアセンブリの断面立面図である。 図６に示したスイッチアセンブリの断面立面図である。 図６に示したスイッチアセンブリのプランジャの他の実施形態の断面立面図である。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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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