CN101371176B - 开关设备及方法 - Google Patents

Abstract

摇杆式开关，包括臂元件，其可移入和移出在光发射器和光接收器之间传输光的光路以便阻挡和允许光到达接收器，从而提供致动信号。臂元件的一个末端包括一凸轮随动件，其可轮廓的凸轮表面移动，以便使臂元件的优选移动是响应于凸轮表面的从不稳定位置移动到稳定位置，从而定义一开关操作。可互换的凸轮表面提供了一单刀瞬时开关、一双刀瞬时开关、一双刀稳定开关、和一三刀稳定开关。

Description

开关设备及方法

技术领域

本发明一般涉及开关，尤其涉及用于提供包含瞬时和稳定开关模式的可选择开关的开关。

背景技术

本领域所熟知的典型的摇杆式和拨动式开关利用柱塞移动电接触在不同的位置，以便生成用于激活和停用与开关相连的电设备的信号。本领域技术人员所公知的是由于随着时间的推移，电触点会被腐蚀而产生问题，从而阻止开关以预期的功能工作。通过举例的方式，当由摇杆元件致动的开关被用户在不同的恶劣环境中广泛应用于遥控例如汽车和轮船这样的交通工具的附件时，它们仍旧是利用金属触点制造的，如在Sorenson等的US专利No.5,105,059中所述。如在Malone的US专利No.5,430,261中所述，在某些开关应用中，希望的是由用户在一个方向上移动激活摇杆元件提供复合开关的激活。这种类型的连续复合开关激活已经被应用于预期为装有发动机的窗口马达提供自动下降或降低的功能，举例来说，以便允许开关摇杆的用户放松同时还提供窗口的连续下降运动直至它的降低开口极限。在这种系统中，在用户将开关摇杆制动元件移动到旋转位置的基础上，马达被供电，只要用户将摇杆保持在那个位置，马达将会持续运行。还希望具有多样性的开关操作，其可包括单独和双重瞬时开关或稳定开关。还存在为预期的开关操作提供易于改进的摇杆式开关的需要。

发明内容

根据本发明的教导，开关可包括利用凸轮可移动的臂元件和响应于臂元件利用凸轮的移动与臂元件协同操作的致动器。臂元件可与基底枢轴连接。臂元件的远端可相对于凸轮的凸轮表面偏置，以便沿着它滑动移动。此外，臂元件的远端可包含与凸轮表面协同操作的凸轮随动件，其中凸轮随动件优选从凸轮表面上的不稳定的条件向其上的稳定条件移动，以便定义开关操作。

凸轮可包括凸轮表面，其具有轮廓部分，该部分具有凸起表面和凹入表面中的至少一个，以便为臂元件提供稳定位置和不稳定位置中的至少一个，并且其中臂元件的优选的沿轮廓部分的移动形成了一开关，该开关包含单刀瞬时开关、双刀瞬时开关、双刀稳定开关、和三刀稳定开关中的至少一个。

凸轮表面可包括具有第一轮廓部分和第二轮廓部分的弓形表面，第二轮廓部分还与臂元件间隔开比第一轮廓部分大的距离，以便使凸轮随动件通过在凸轮表面上的偏置从第一轮廓部分向第二轮廓部分移动，第二轮廓表面具有用于提供稳定位置的挡块，从而提供了一单刀瞬时开关。凸轮表面可包括具有中心部分和相对的第一和第二部分的弓形表面，中心部分还与臂元件间隔开比相对的第一和第二部分大的距离，以便使凸轮随动件通过在凸轮表面上的偏置从第一和第二部分向中心部分移动，其中第一和第二部分提供了不稳定的条件，而中心部分提供了稳定条件，从而提供了双刀瞬时开关。凸轮表面可包括具有第一轮廓部分以及位于第一轮廓部分的相对侧上的第二和第三轮廓部分的弓形表面，第二和第三轮廓部分与臂元件间隔开比第一轮廓部分大的距离，以便使凸轮随动件通过凸轮表面上的偏置从第一轮廓部分向第二和第三轮廓部分中的至少一个移动，第二和第三轮廓部分还与臂元件间隔开一定距离以提供稳定位置，从而提供了双刀稳定开关，或者还可以包括第四和第五轮廓部分，第五轮廓部分还与臂元件间隔开比第四轮廓部分大的距离，以便使凸轮随动件通过凸轮表面上的偏置从第四轮廓部分向第五轮廓部分移动，从而提供三刀稳定开关。

根据本发明的教导的开关可包含用于沿光路发射光的光发射器和置于光路中的光接收器，该光接收器用于响应于从光发射器发出的光，提供致动信号，其中臂元件在在光路中时的阻挡位置和在移出光路时的非阻挡位置之间可移动。开关还可以包含印刷电路板，其中光发射器和光接收器由电路板支撑并与印刷电路板上的电路协同操作。印刷电路板可以利用凸轮的一部分可拆除地固定于基底上。

开关还可包含由臂元件的近端支撑的按钮，其中放置按钮是为了手动操作。此外，按钮可包括延长元件，其与臂元件的近端在其中心部分相连，并且其中向延长元件的相对末端部分施加的压力在臂元件上提供了杠杆作用。

附图说明

下面将通过参考附图举例说明本发明的具体实施方式，其中：

图1～3是局部剖面透视图，示出了根据本发明的教导的开关，其具有处于致动和非致动开关位置的臂元件；

图4和5是根据本发明的教导的单刀瞬时开关的局部侧视图；

图6～8是根据本发明的教导的双刀瞬时开关的局部侧视图；

图9和10是根据本发明的教导的双刀稳定开关的局部侧视图；

图11～13是根据本发明的教导的三刀稳定开关的局部侧视图；

图14～17是说明在本发明的实施例中可操作性的致动器的示意图，其中包括电-光、电-磁、电接触式、以及机械致动器；

图18是说明多联开关的顶部透视图；

图19是图18所示的实施方式的局部后向透视图，示出了在多个开关中所用的单块印刷电路板；和

图20是显示开关之间的连接的局部放大侧向透视图。

具体实施方式

通过参考附图，在下文中本发明将被描述得更完整，其中本发明的实施方式通过阐述和举例的方式示出。然而，本发明可以以许多方式实现，而不应被局限于此处给出的实施方式。此外，提供这些实施例是为了使公开变得详细和完整，并且向本领域的技术人员完整地示出本发明的范围。

首先参考图1，本发明的一个实施例可以包含开关10，其具有基底12。印刷电路板14由具有光发射器16的基底12支撑，而光接收器18由印刷电路板支撑。对于此处描述的实施方式，通过举例的方式，光发射器16和光接收器18形成致动器20的一部分，可用于沿光路22发射光，其中光接收器18被置于光路中，用于接收由光发射器发出的光。致动器20提供一致动信号，该信号响应于由接收器18所接收的光或由臂元件26的不透明的中心部分24所阻挡的光，如图2所示。对于此处通过举例描述的具体实施方式，臂元件26通过枢轴销28枢接于基底12上，其中臂元件26的近端30的移动导致远端30移入和移出光路22，从而导致阻挡或不阻挡传输到光接收器18的光。

还是如图1和2以及图3所示，用于此处所描述的实施方式的致动器20，包含发射器和接收器16、18，以及第二发射器和接收器16a、18a，提供了第二光路22a，该发射器和接收器由印刷电路板14支撑。继续参照图1～3，印刷电路板14还包含狭缝32，其中光发射器16、16a和光接收器18、18a由印刷电路板支撑位于狭缝的相对侧，且其中臂元件26延伸入光路22、22a，并且可以移入和移出光路22、22a。

继续参照图1～3，开关10包含由基底12支撑的凸轮34，其中此处所述的凸轮包含凸轮表面36。凸轮随动件38由臂元件的远端30支撑。凸轮随动件38是偏置的以便相对于凸轮表面36可滑动移动。通过举例的方式，凸轮随动件38，此处以举例的方式进行描述，包含弹簧柱塞40，其从臂元件远端30中的空腔延伸。现在在本发明的教导的帮助下，本领域的技术人员应该能想到将不同的其它凸轮随动件应用于本发明的实施方式中。

现在参考图4和5，为了响应于臂元件近端30上支撑的按钮44的移动以定义开关操作，由于臂元件近端30的移动，凸轮随动件38优选从凸轮表面36上的不稳定的位置或条件40向凸轮表面36上的稳定位置或条件42移动。参考图4和5所示的凸轮表面36，此处被描述为包括具有第一轮廓部分46和第二轮廓部分48的弓形表面，第二轮廓部分还与臂元件26的枢轴销28间隔开比第一轮廓部分大的距离，以便使凸轮随动件38通过凸轮表面36上的偏置从第一轮廓部分处向第二轮廓部分移动。第二轮廓表面具有挡块50以便提供稳定位置42，从而提供一单刀瞬时开关10A。

双刀瞬时开关10B，如参考图6～8所示的，其中凸轮表面36包括具有中心部分52和相对的第一和第二部分54、56的弓形表面，中心部分还与臂元件26的枢轴销28间隔开比相对的第一和第二部分大的距离，以便使凸轮随动件38通过凸轮表面上的偏置从第一和第二部分向中心部分移动。第一和第二部分54、56提供了不稳定的条件40而中心位置提供稳定条件42，从而提供了双刀瞬时开关10B。

在可选择的实施方式中提供了固定的开关。通过关于图9和10以举例的方式，此处将描述具有凸轮表面36的双刀稳定开关10C，该凸轮表面具有第一轮廓部分58以及位于第一轮廓部分相对侧的第二和第三轮廓部分60、62。第二和第三轮廓部分60、62还与臂元件26的枢轴销28间隔开比第一轮廓部分58大的距离以便使凸轮随动件38通过凸轮表面36上的偏置从第一轮廓部分向第二和第三轮廓部分中的至少一个移动。第二和第三轮廓部分60、62还与枢轴销28间隔开一定距离以提供稳定位置42，从而提供双刀稳定开关10C。参考图9和10还示出了，第一轮廓部分58是凸起的而第二和第三部分60、62是凹入的。如参考图11～13所示，可提供三刀稳定开关10D，此处被描述为还包含第四和第五轮廓部分64、66，第五轮廓部分还与枢轴销28间隔开比第四轮廓部分大的距离，以便使凸轮随动件38通过凸轮表面36上的偏置从第四轮廓部分向第五轮廓部分移动。第四轮廓部分64是凸起的，而第五轮廓部分66是凹入的。

现在在本发明的教导的帮助下，例如，本领域的技术人员应当能想到可以基于凸轮表面及致动器的定位配置不同的其它开关操作。通常，凸轮表面可包括轮廓部分、角度部分、斜坡等，用于提供稳定和不稳定的位置以便沿着凸轮表面优先移动臂元件，从而形成瞬时或稳定开关。

还是参考图4，以举例的方式，凸轮34在腿部70上包括短小凸起68，与基底12的腿部74中的凹槽72协同操作，以便将凸轮搭扣配合于基底上。凸轮34相对于印刷电路板14偏置，以便将印刷电路板固定于基底上。

仍然参考图1，以举例的方式，按钮44由臂元件的近端30支撑，按钮是为了手动操作而设置的。按钮44包括延长元件76，该延长元件与臂元件的近端30在延长元件的中心部分78处相连。通过向延长元件76的相对末端部分80、82施压，杠杆作用或摇杆作用被提供给臂元件，就像摇杆型开关的典型操作那样。仍然如参考图2所示，图标84可被支撑于按钮44的光可透过表面部分86上，该图标利用从最近的光源向按钮44的最近的光可透过表面部分86延伸的光导管88背光照明。

如参考图14～17所示，由于此处在前面描述了电-光致动装置90，通过为获得的好处举例的方式，当被用于恶劣的环境例如盐雾环绕的小舟时，现在在具有了本发明所教导的帮助下，本领域的技术人员能够想到不同的致动机构。如参考图14所示，致动器20可包含遮断光路22的臂26，如上所述，但是还可以包含具有磁性用于致动线圈90的臂26，如参考图15所示。此外，臂26可以是导电性的，用于制造和打破与触点92的连接，如参考图16所示，并且，可替换地，可以与类似杠杆94的元件作机械接触，如参考图17所示。

如参考图18所示，多个开关10A～10D可被连接到一起，以便安装到控制台上。此外，以举例方式在此处描述的本发明的实施方式，还可以包含单个的印刷电路板14C，通过鸠尾装置96与基底12相连，如参考图19和20所示。

尽管在此处相对于特殊的实施方式对本发明进行了描述，本领域的技术人员根据上述教导可以很容易地作出许多变形和修改。因此应当理解，在所附随的权利要求的范围内，可以以不同于所描述的特定方式的方式实现本发明。

Claims (18)

1.一种开关，包括：

基底；

由基底可移动地支撑的臂元件；

与臂元件协同操作以限制所述臂元件的移动的凸轮表面，其中该凸轮表面为臂元件提供稳定位置和不稳定位置中的至少一个；和

响应于臂元件的移动的致动器，其中臂元件沿凸轮表面的移动形成一开关，所述开关包括单刀瞬时开关、双刀瞬时开关、双刀稳定开关、和三刀稳定开关中的一种，其中所述致动器包括：

光发射器，用于沿着光路发射光；和

光接收器，置于光路中，用于响应于从光发射器发出的光，提供致动信号，其中臂元件征在光路中时的阻挡位置和移出光路时的非阻挡位置之间是可移动的。

2.根据权利要求1的开关，其中臂元件与基底枢轴连接。

3.根据权利要求1的开关，其中臂元件的远端相对于凸轮表面偏置，以便沿其滑动移动。

4.根据权利要求3的开关，其中臂元件的远端包括与凸轮表面协同操作的凸轮随动件。

5.根据权利要求4的开关，其中凸轮随动件优选从凸轮表面上的不稳定位置向其上的稳定位置移动，以便定义一开关操作。

6.根据权利要求5的开关，其中凸轮表面包括具有第一轮廓部分和第二轮廓部分的弓形表面，第二轮廓部分与臂元件间隔开足够距离，以便使凸轮随动件通过在凸轮表面上的偏置从第一轮廓部分向第二轮廓部分移动，并且其中在靠近第二轮廓表面处提供有挡块，以便在反向接收臂元件的远端，从而提供了单刀瞬时开关。

7.根据权利要求5的开关，其中凸轮表面包括具有中心部分和相对的第一和第二部分的弓形表面，中心部分与臂元件间隔开足够距离，以便使凸轮随动件通过在凸轮表面上的偏置从第一和第二部分向中心部分移动，其中第一和第二部分提供不稳定的位置而中心位置提供稳定位置，从而提供了双刀瞬时开关。

8.根据权利要求7的开关，其中弓形表面的中心部分是凸起的，并且其中相对的第一和第二部分是凹入的。

9.根据权利要求5的开关，其中凸轮表面包括具有第一轮廓部分以及位于第一轮廓部分相对侧的第二和第三轮廓部分的弓形表面，第二和第三轮廓部分与臂元件间隔开足够距离，以便使凸轮随动件通过在凸轮表面上的偏置从第一轮廓部分向第二和第三轮廓部分中的至少一个移动，第二和第三轮廓部分与臂元件间隔开足够距离以便提供稳定位置，从而提供了双刀稳定开关。

10.根据权利要求9的开关，其中弓形表面的第一轮廓部分是凸起的，并且其中第二和第三部分是凹入的。

11.根据权利要求9的开关，其中凸轮表面还包括第四和第五轮廓部分，第五轮廓部分与臂元件间隔开足够距离，以便使凸轮随动件通过在凸轮表面上的偏置从第四轮廓部分向第五轮廓部分移动，从而提供了三刀稳定开关。

12.根据权利要求11的开关，其中第四轮廓部分是凸起的，并且其中第五轮廓部分是凹入的。

13.根据权利要求1的开关，其中致动器包括：

第一致动器，具有第一光发射器，用于沿第一光路发射第一光，和第一光接收器，置于第一光路中，用于响应于由第一光发射器发出的第一光，提供第一致动信号；和

第二致动器，具有第二光发射器，用于沿第二光路发射第二光，和第二光接收器，置于第二光路中，用于响应于由第二光发射器发出的第二光，提供第二致动信号，

其中臂元件在包含第一和第二光路的平面中可以移动，以便遮断第一和第二光，从而影响第一和第二致动信号。

14.根据权利要求13的开关，其中臂元件在第一和第二光路之间可移动，以便阻挡传输到第一和第二光接收器的第一和第二光。

15.根据权利要求1的开关，还包括由基底支撑的印刷电路板，其中光发射器和光接收器由印刷电路板支撑。

16.根据权利要求15的开关，其中印刷电路板由与之相对的凸轮的偏置可拆除的固定于基底上。

17.根据权利要求1的开关，还包括由臂元件的近端支撑的按钮，该按钮是为了在其中进行手动操作以激发臂元件的移动而放置的。

18.根据权利要求17的开关，其中按钮包括延长元件，其与臂元件的近端在中心部分相连，并且其中向延长元件的相对末端施加的压力在臂元件上提供了杠杆作用。

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