旋转控制开关 |
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| 申请号 | CN201280025571.X | 申请日 | 2012-05-18 | 公开(公告)号 | CN103635983A | 公开(公告)日 | 2014-03-12 |
| 申请人 | 摩托罗拉解决方案公司; | 发明人 | 达马门德拉辛·R·马希达; 彼得·B·吉尔摩; | ||||
| 摘要 | 一种旋转开/关控制 开关 （100、700、900）利用单击操作来提供改进的 扭矩 。旋转开/关控制开关（100）由 外壳 （106）、驱动部件（108）和具有与之耦接的摩擦元件（112）的承载部件（110）形成。杠杆（116）和驱动部件（108）提供在外壳内承载件的旋转。响应于驱动部件（108）、承载部件（110）和杠杆（116）的旋转，每个摩擦元件（112）朝着外壳行进，从而生成扭矩以用于单击开操作。旋转经过预定的 角 度引起承载部件（110）针对旋转开/关控制开关（100）的可变功能控制而保持静止。驱动部件（108）、承载部件（110）和杠杆（116）的反向旋转生成扭矩以用于单击关操作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种旋转开/关控制开关，包括： |
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| 说明书全文 | 旋转控制开关技术领域[0001] 本发明一般地涉及旋转开关，并且更具体地涉及用于通信装置的旋转开关。 背景技术[0002] 在各种通信装置中使用旋开/旋关开关，以提供用于控制诸如电源开/关、音量和频道改变等的操作功能的用户接口。对于电源开/关应用，旋转开关可以被设计成提供点击或速动形式的触觉反馈，以指示开关已经接通或者断开。在开关旋转时，该开关可以进一步提供特定梁的扭矩或者摩擦阻力。 [0003] 对于在公共安全环境内进行操作的便携式通信装置而言，由旋开/旋关开关提供的触觉反馈特别重要。例如，在涉及消防、护理和/或执法的公共安全环境中，手持式无线电装置可能由在几乎没有或者没有照明的区域、或者需要简单、易于解释的用户接口的其他环境或者物理条件中进行工作的、戴着沉重手套的用户来操作。这样，在公共安全情况中，通常需要提供“单击”反馈的通信装置。然而，若干设计挑战与单击旋开/旋关开关的实现相关联。 [0004] 诸如在公共安全应用中利用的那些特定旋转开关被设计成在大于180度的旋转范围中进行操作。虽然大于180度的旋转提供了控制诸如音量的功能的更大的范围，但是对于公共安全应用来说仍然需要单击。为了生成单击，旋转开关通常被限制为单个止动装置（隆起）。然而，单个止动装置产生如下所述的其他实现问题。 [0005] 与单击开/单击关开关相关联的问题是有限的扭矩能力。如前所述，需要旋转大于180度的旋转开/关开关受到单个止动装置的限制。因为单个止动装置提供较小的摩擦，所以单个止动装置开关的扭矩生成能力受到很大限制，并且最终导致低扭矩。 [0006] 与当前的开/关旋转开关相关联的另一个问题是不平衡状况的倾向。需要旋转大于180度的旋转开/关开关如上所述受到单个止动装置的限制。当促动单击开关时，单个止动装置导致不平衡力。这些不平衡力使得这种开关的实现对于空间间隙限制非常敏感。不平衡的设计可能潜在地对内部开关组件产生高应力和力矩。 [0007] 因此，针对单击应用设计旋转开/关开关的挑战包括单个止动装置限制、受限的扭矩能力和不平衡设计条件。 [0010] 图1是图示根据第一实施例的旋转开/关控制开关的第一部分分解视图。 [0011] 图2是图示根据第一实施例的图1的旋转开/关控制开关的第二部分分解视图。 [0012] 图3是图示根据第一实施例的图1的旋转开/关控制开关的装配顶视图。 [0013] 图4是图示根据第一实施例的图3的旋转开/关控制开关的部分装配顶视图。 [0014] 图5A-5F图示根据各种实施例的从零到大于180度的驱动销的旋转。 [0015] 图6是包含根据各种实施例的旋转开-关控制开关的无线电装置。 [0016] 图7是根据第二实施例的旋转开/关控制开关。 [0017] 图8是根据第二实施例的图7的旋转开/关控制开关的部分分解视图。 [0018] 图9是根据第二实施例的旋转开/关控制开关的装配顶视图。 [0019] 图10是根据第三替代实施例的旋转开/关控制开关的第一分解视图。 [0020] 图11是根据第三实施例的旋转开/关控制开关的第二分解视图。 [0021] 图12是根据第三实施例的旋转开/关控制开关的部分装配底视图。 [0022] 本领域技术人员将会理解，在附图中的元件是为了简洁和清楚起见示意的并且不必按比例绘制。例如，在图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大以帮助促进对于本发明的实施例的理解。 具体实施方式[0023] 在详细地描述根据本发明的实施例之前，应该注意，实施例主要在于与旋转开/关控制开关组件有关的设备构件。因此，已经在附图中用传统符号适当地表示了设备构件，从而仅仅示出与理解本发明的实施例相关的那些具体细节，从而并不由于对于受益于在这里的说明的本领域普通技术人员而言将是显而易见的细节而淡化本公开。 [0024] 在本文中，例如第一和第二、顶部和底部等的关系术语可以仅用于将实体或者行为相互间加以区分，而不是必要地要求或者暗示在这种实体或者行为之间的任何实际的这种关系或者次序。术语“包括（comprises）”、“包括（comprising）”或者其任何其他变化旨在涵盖非排他性包含，从而构成元件列表的过程、方法、制品或者设备并不仅仅包括那些元件而是可以包括未被特意地列出或者这种过程、方法、制品或者设备所固有的其他元件。在前边是“包括（comprises…a）”的元件不带更多约束地并不排除在包括该元件的过程、方法、制品或者设备中存在另外的相同元件。 [0025] 图1和图2示出根据第一实施例的旋转开/关控制开关100的第一和第二部分分解组件。图3示出图示图1的旋转开/关控制开关的装配顶视图。图4示出图示图1的旋转开/关控制开关的部分装配顶视图。参考图1-4，旋转开/关控制开关100由多个装配构件形成，包括：旋钮102、轴104、外壳106、驱动部件108、承载部件110、多个摩擦元件112、顺应性部件114以及杠杆116。将在这里详细描述每一个构件及其与其他构件的相互装配。 [0026] 参考图1，轴104被耦接到旋钮102并且从那里延伸。外壳106由侧壁122和基座124形成，基座具有轴104通过其延伸的孔118。外壳106包括围绕孔118形成凹进区域120以接纳该多个装配构件的内侧表面。多个止动装置结构126沿着外壳106的凹进区域120的内侧表面集成。在图4中还示出的套管销128和限位结构130在外壳106的基座124上集成。可以使用留出对轴104的接入的板160来封装外壳106。 [0027] 参考图1，驱动部件108能够沿着轴104向下滑动从而位于外壳106的凹进区域120内。根据实施例，驱动部件108是单一模制件，包括具有通过其延伸的孔隙132的柱部分131、在柱部分131的基座处形成的驱动器台阶或者垫圈136以及延伸到具有位于其上的驱动销134的翼片138中的驱动器基座139。轴104能够通过驱动部件108的孔隙132插入。驱动销134能够响应于旋钮102和轴104的旋转而旋转。根据实施例，驱动销134的旋转由外壳106的限位结构130限制于预定的旋转范围。在外壳内集成的限位结构130具有用于在零度角度和大于180度的角度处停止轴104和驱动部件108的旋转的两个侧面。 [0028] 根据实施例，在轴104和驱动部件108的孔隙132之间的配合具有预定的旋转间隙，还被称作“旋转狭槽”。旋转间隙防止在轴104和驱动部件108之间的配合过紧或者过松。过紧的配合将会防止点击的产生，并且过松的配合将会引起用户可能感知成松弛旋钮的不正常的触觉反馈。该预定间隙提供增加的声响反馈，并且降低使用者减少用户“戏弄（tease）”开关在两个位置诸如开和关位置之间悬停的能力。 [0029] 参考图1，驱动部件108的驱动器台阶136用于支撑承载部件110。承载部件110是单一模制件，包括具有从其延伸的圆形壁144的承载基座142、位于承载基座142上的承载销146、在承载基座中形成的孔隙140以及在圆形壁144内形成的多个凹进的承载开口148。当承载部件110被插入在外壳106内时，驱动部件108的柱部分131和轴104通过承载部件孔隙140延伸，并且承载部件110在驱动部件108的驱动台阶136上停止。由驱动台阶136提供的预定空间的间隙将因此在承载基座142和驱动基座139之间形成，这在以后讨论。 [0030] 如在图1、2和3中所示，多个摩擦元件112中的每一个摩擦元件位于承载部件110的该多个凹进的承载开口148中的一个内。该多个摩擦元件112可以由将在每一个元件越过分别的止动装置126地行进时提供摩擦的任何元件形成，例如辊、滚珠、片状金属突起或者半圆形滑块等。当朝着圆形壁144装载在承载部件110内时，顺应性部件114提供适当的弹簧负载，使得当承载部件位于外壳106内时，该多个摩擦元件112中的每一个以适当的弹簧负载朝着外壳106的该多个止动装置结构126中的每一个推动。当带有处于适当的弹簧负载下的顺应性部件114地使用时，具有该多个止动装置结构126的外壳106提供产生扭矩和单击（速动）的摩擦/阻力表面。响应于朝着外壳106的该多个止动装置结构126加载摩擦元件的顺应性部件114，产生了平衡的作用力。与相应的止动装置结构相结合地使用至少两个摩擦元件（即每个元件两个或者更多隆起）。 [0031] 参考图1-4，杠杆116包括外壳106的套管销128通过其出现的杠杆孔150。如在图2中所示，杠杆116进一步包括具有在其间形成狭槽156的顶部杠杆凹部152和底部杠杆凹部154的顶部和底部杠杆部分。杠杆116的狭槽156接纳承载基座142，使得顶部杠杆凹部152接合承载部件110的承载销146。底部杠杆凹部154接合驱动部件108的驱动销134。因此，在承载基座142和驱动基座139之间由驱动台阶136形成的间隙容纳具有底部杠杆凹部154的底部杠杆部分。 [0032] 用阴影地示出图4的部分装配顶视图以便看到单一模制件-顺应性部件114并且已经省略了多个摩擦元件112以更加清楚地示出承载部件110的凹进的承载开口148。仅举几例，轴104、驱动部件108、外壳106，和承载部件110可以由适当的金属诸如不锈钢、铝或者黄铜形成并且优选地使用钢进行金属注射模制（MIM）。这个视图还示出如在外壳106的基座内形成的限位结构130。 [0033] 在操作中，驱动部件108能够在如由限位结构130设定的大于180度的旋转范围上被轴104旋转。在操作中，杠杆116响应于初始在该旋转范围的预定部分内被轴104旋转的驱动部件108而旋转。该旋转范围的预定部分可以例如被设定在0到40度之间。在旋转范围的这个预定部分之间，在顶部杠杆凹部152接合承载部件110的承载销146时，驱动部件108与底部杠杆凹部154接合和从那里脱离。承载部件110在预定的旋转范围上响应于被驱动部件108旋转的杠杆116而旋转。位于承载部件110上的该多个凹进的承载开口148中的该多个摩擦元件112随着承载部件的旋转而旋转。该多个摩擦元件112被顺应性部件114朝向该多个止动装置结构126压迫。由于承载部件110的旋转，每一个摩擦元件将从一个止动装置行进到下一个，从而产生扭矩和单击。所有的摩擦元件112同时地行进并且因此提供用于示意开关已经被接通的单击。 [0034] 因此，在轴104向驱动部件108传递运动，并且驱动部件108向杠杆116传递运动，并且杠杆116向承载部件110传递运动从而摩擦元件112同时地越过止动装置结构126地行进时，在旋转范围的预定部分（例如0到40度）之间发生单击。沿着第一方向，在这个视图中逆时针（CCW）方向的旋转，使得开关从关到开，从而产生单击。 [0035] 在逆时针（CCW）旋转开始时，单击提供开关从关到开的指示。轴104继续CCW旋转到预定的旋转角度，例如在大约40度的角度处，引起驱动部件108的驱动销134从杠杆116的底部杠杆凹部154脱离。这个时间从承载部件110旋转解耦轴104旋转，并且由此位于凹进的承载开口148内的该多个摩擦元件112保持静止。可用于驱动部件108的其余的旋转范围（从40度到大于180度）被用于改变用户接口特征控制诸如音量控制、调光控制或者其他可变功能控制。因此，轴104能够进一步沿着CCW方向旋转直至驱动部件108被限位结构130停止而不将运动传递到承载部件110。继续的CCW旋转改变操作特征（诸如增加音量或者增加照明）直至限位结构130受到撞击，这等价于最大操作条件。因此，旋钮102和轴104的旋转（在承载未被接合时）是控制用户接口操作特征的可变功能的旋转的部分。 承载销146在整个操作中都保持在顶部杠杆凹部152中接合。 [0036] 沿着第二方向，在这个视图中顺时针（CW）方向的旋转以相反的方式改变操作特征，诸如降低音量或者减弱照明，直至开关利用单击从开到关。从最大音量条件，轴104的顺时针旋转降低音量直至驱动部件108的驱动销134恢复接合到底部杠杆凹部154中（以大约40度的角度）。在这个事件之后，轴104的进一步CW旋转（例如在40度到0度之间）通过杠杆116而被传递到承载部件110。承载部件110向该多个摩擦元件112传递运动，从而摩擦元件沿着CW方向同时地从一个止动装置行进到下一个直至驱动部件108被限位结构130的另一侧停止，从而产生另一个单击以指示从开到关的改变。 [0037] 图5A-5F，图示根据该实施例的驱动销134的旋转。图5A示出其中驱动销134在零度的旋转角度下被耦接到杠杆116的实体视图502和透视视图504。图5B示出其中驱动销134在预定的旋转角度例如40程的旋转角度下被从杠杆116解耦的实体视图506和透视视图508。图5C示出其中驱动销134在大于40度的角度下完全地从杠杆116解耦的实体视图510和透视视图512。图5D示出其中驱动销134进一步远离杠杆116地旋转的实体视图514和透视视图516。图5E示出其中驱动销134在大致180度的角度下进一步远离杠杆116地旋转的实体视图518和透视视图520。图5F示出其中在撞击限位结构130时驱动销134旋转到大于180度的角度的实体视图522和透视视图524。 [0038] 因此，根据第一实施例，旋转开/关控制开关100产生从关到开的一个击打和从开到关的另一个击打。这两个击打由相同的摩擦元件和止动装置对产生。使用至少两个摩擦元件和相应的止动装置提供增加的扭矩以用于单击。所有的摩擦元件同时地操作，从而沿着每一个旋转方向产生仅仅一个击打。 [0039] 图6是包含根据该申请的实施例形成的旋转开/关开关的通信装置600，诸如便携手持式无线电装置。通信装置600包括外罩605和与之耦接的控制旋钮602、603。旋钮的定向与图1所示相反，并且因此在第一方向上的旋转产生用于使得无线电装置从关到开并且增加音量的顺时针（CW）旋转，并且在第二方向上的旋转提供用于降低音量的逆时针旋转直至开关从开到关。控制旋钮602、603向诸如音量控制和频道选择的无线电功能提供用户接口。虽然控制旋钮602被示为成角度的控制旋钮，但是还可以使用笔直控制旋钮。在公共安全应用中成角度的控制旋钮是有利的，因为在视觉受到约束的条件下旋钮能够容易地定位以及在手持式操作期间提供用于适合戴着手套的使用者的、增加的间隙区域。 [0040] 能够在控制旋钮602内实现旋转开/关控制开关100（或者将在以后描述的其他实施例600、900）。在操作中，旋钮602沿着顺时针（CW）方向旋转以使得无线电装置从关到开，这产生了单击。旋钮602能够以由各种实施例提供的方式在大于180度的预定旋转范围上进一步旋转以增加音量。当回过来参考第一实施例驱动部件108撞击限位结构130时，最大音量达到。为了降低音量，旋钮602沿着逆时针（CCW）方向旋转并且在沿着相反方向撞击限位结构130时，无线电装置利用单击而断开。在公共安全环境中单击触觉反馈提供显著的优点。该多个摩擦元件朝着该多个止动装置的同时旋转提供的增加的扭矩增强了触觉反馈，由此改进用户接口。增加的扭矩还增加了在不利的环境条件下特别有用的操作稳定性。 [0041] 虽然已经依据顺时针和逆时针旋转描述了某些实例，但是各种元件同样能够被配置为相反的旋转。由各种实施例提供的旋转开关基于在部件之间的运动的传递而操作。相应地，轴、驱动部件、承载部件和杠杆在外壳内以可旋转方式耦接从而轴的旋转引起驱动部件的旋转，驱动部件的旋转将运动传递到杠杆，并且杠杆在预定的旋转范围上将运动传递到承载部件，在该预定的旋转范围内，摩擦元件越过止动装置地行进，由此利用扭矩生成单击以用于开/关。 [0042] 承载部件旋转以预定角度与轴和驱动部件的旋转解耦。在驱动部件（经由轴）在开关的可变功能控制，诸如音量升/降或者调光期间旋转时，承载部件保持静止。 [0043] 图7、图8和图9示出根据第二实施例的旋转开/关控制开关700。图7示出其中旋转开/关控制开关700由多个装配构件形成的装配视图，包括：旋钮702、轴704、外壳706、驱动部件708、承载部件710、多个摩擦元件712、顺应性部件714和杠杆716。 [0044] 在这个第二实施例中，已经增加了摩擦元件712的数目以在仍然生成单击操作时提供另外的扭矩。承载部件710和外壳706已经被修改以沿着凹进区域720容纳数目增加的摩擦元件712和数目相应增加的止动装置结构726。顺应性部件714由橡胶材料或者其他适当的材料形成，以通过朝向止动装置结构726以压缩方式耦接该多个摩擦元件712而提供另外的作用力。如在以前的实施例中，顺应性部件714可以被形成为u形部件，然而在这个第二实施例中，顺应性部件714进一步由切除片段形成以容纳每一个摩擦元件712，从而每一个摩擦元件在一对止动装置之间被朝着外壳壁推动。外壳706进一步包括限位结构730（在其他视图中示出）。外壳止动装置结构726与置于相应的承载凹进开口748内的摩擦元件712相对准。在旋钮702转动轴104时，驱动部件708旋转杠杆716，从而旋转承载部件710。该多个摩擦元件112将运动传递到承载部件710，并且摩擦元件越过该多个止动装置726地同时地从一个止动装置移动到下一个止动装置，从而导致利用增加的扭矩的一次击打。 [0045] 图8示出其中承载部件710具有位于每一个承载凹进区域720内的摩擦元件712的部分分解视图。外壳706包括沿着侧壁形成的止动装置结构726。在这个视图中，驱动部件708的驱动销734也是可视的。 [0046] 图9示出旋转开/关控制开关700的装配顶视图。该多个摩擦元件712在如在最初的实施例中提供的、初始的、轴旋转的预定范围上同时地朝着由相应的止动装置结构726提供的摩擦表面被以压缩方式旋转。轴104的继续旋转将轴104旋转从承载部件710解耦，并且由此，位于凹进的承载开口748内的该多个摩擦元件712保持静止。轴704和驱动部件708能够在其余的旋转范围上继续旋转，而不将运动传递到承载部件710，直至驱动部件708被限位结构730停止。 [0047] 反转该运动，轴704能够远离限位结构730地旋转，从而旋转驱动部件708，而不将运动传递到承载部件710。在达到预定的旋转角度时，驱动部件708与杠杆716再次接合，这继而旋转承载部件710。承载部件710的旋转同时地朝着由相应的止动装置结构726提供的摩擦表面以压缩方式旋转摩擦元件712，从而在沿着相反方向撞击限位结构730时在初始的预定范围内产生单击。 [0048] 在操作方面，旋转开/关控制开关700以与第一实施例的旋转开/关控制开关100相同的方式操作。如由图7-9中的第二实施例提供地，因此能够通过增加摩擦元件的数目并且利用得到修改以适合数目增加的摩擦元件的顺应性部件714和承载部件710而实现额外的扭矩。 [0049] 图10、图11和图12示出根据第三实施例的旋转开/关控制开关900。图10和11示出其中旋转开/关控制开关900包括旋钮902、轴904、外壳906、驱动部件908、承载部件910、多个摩擦元件912，和杠杆916的分解视图。在该实施例中，以前的实施例中的驱动销已经被实现为钩结构970。杠杆916现在包括用于旋转承载销946的杠杆销980和单一凹部952。在该实施例中，在承载销946保持在杠杆凹部952中接合时，驱动部件908使用驱动钩结构970以钩住杠杆销980。除了通过那里延伸的驱动部件908和轴104的部分，基板 960被用于封装外壳906。图12示出在承载部件910内插入的驱动部件的顶视图。 [0050] 驱动钩结构970用于以在前描述的方式通过预定的旋转范围旋转承载部件910。在旋钮902旋转时，旋钮旋转轴104，从而旋转驱动部件908。驱动钩结构970用作凸轮并且将运动传递到杠杆销980，从而旋转杠杆916。在杠杆916旋转时，杠杆凹部952将运动传递到承载销946，由此旋转承载部件910。在初始的预定旋转范围内，在摩擦元件同时地在它们相应的止动装置之上滚动时，由摩擦元件912产生了单击。这样，在旋转开关接通时利用单击操作提供了改进的扭矩。 [0051] 在驱动部件908已经通过如由凸轮设定的预定旋转角度旋转之后，杠杆916停止利用驱动部件908旋转，由此将承载部件910从轴904解耦。因此，轴904能够在大于180度的范围上继续进一步旋转，直至驱动部件108被限位结构930停止而不将运动传递到承载。承载销946在整个操作中保持在杠杆916上的杠杆凹部952中接合。对于轴104的CW旋转发生反转的操作序列，由此在旋转开关被旋转关时提供带有改进的扭矩的单击操作。 [0052] 在所有的不同的实施例中，旋转开关利用单击操作提供大于180度的旋转和增加的开/关扭矩。响应于轴被沿着第一方向旋转，轴转动驱动部件，驱动部件转动杠杆，并且杠杆转动承载。在预定的旋转范围内，例如在轴的0到40度旋转之间产生单击。驱动部件然后在预定角度处，例如在40度的角度处从杠杆解耦。驱动部件然后进一步远离杠杆地旋转直至到达外壳的限位结构。响应于轴被沿着第二方向旋转，驱动部件朝向杠杆返回地旋转并且在预定的旋转角度处，例如在40度的角度处耦接到承载销。杠杆将运动传递到承载直至驱动部件运动沿着相反方向受到限位结构限制。在轴的、例如从40到0度旋转的预定的旋转范围内产生单击。在所有的实施例中，在全部的旋转中，承载保持在杠杆中接合。再次，已经通过所有的不同的实施例提供了带有增加的扭矩的单击。 [0053] 相应地，已经提供了一种改进的旋转开/关控制开关组件。该旋转开/关开关在维持单击操作时提供增加的扭矩以用于利用大于180度的旋转改进触觉反馈，在公共安全应用中这是特别重要的。能够通过与外壳中的相应的止动装置相结合地增加摩擦元件和在承载内的相应的凹进部分的数目而进一步实现额外的扭矩。各种实施例利用增加的扭矩和单击操作提供平衡的设计。当作为旋转开/关音量控制开关的一个部分实现时，增加的扭矩提供改进的触觉反馈，这对于在不利的环境条件下工作的、戴着手套的使用者而言是特别有益的。 [0054] 虽然已经根据音量控制和调光描述了各种实施例，但是应该理解，旋转控制开/关开关还能够被用于其中开关控制可变阻抗以调节用户接口特征的其他功能。虽然对于便携式公共安全类型装置是特别有利的，但是旋转控制开关还可以应用于移动和车辆类型电子装置以及固定装置。可以在利用DC或者AC电力操作的应用中利用该开关。 [0055] 在前面的说明中，已经描述了本发明的具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，如在以下权利要求中阐述地，能够在不偏离本发明的范围的情况下实现各种修改和改变。相应地，应该在示意性的而非限制性的意义上理解说明书和附图，并且所有的这种修改旨在被包括在本发明的范围内。利益、优点、问题方案和可以引起任何利益、优点或者方案发生或者变得更加显著的任何元件（一个或者多个）均不被理解成是任何或者所有权利要求的关键性的、要求的或者基本的特征或者元件。本发明仅仅由包括在该申请审查期间作出的任何修订和所提出的那些权利要求的所有的等价形式的所附权利要求限定。 |
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