具有按钮行程限制结构的开关系统 |
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| 申请号 | CN201180030502.3 | 申请日 | 2011-05-18 | 公开(公告)号 | CN102959664A | 公开(公告)日 | 2013-03-06 |
| 申请人 | 3M创新有限公司; | 发明人 | 戴维·M·卢特格林; 迈克尔·J·佩谢托; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 开关 系统，所述开关系统具有用户可启动按钮和按钮行程限制结构。所述开关系统包括：壳体，所述壳体包括开口； 电路 板组件，所述 电路板 组件设置在所述壳体中；以及电开关组件，所述电开关组件连接到所述电路板组件。所述按钮行程限制结构适于在启动所述电开关组件时阻止所述用户可启动按钮的启动表面朝向所述电开关组件移动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种开关系统，包括： |
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| 说明书全文 | 具有按钮行程限制结构的开关系统技术领域[0001] 本发明涉及开关系统，更具体地讲，涉及具有可用以保护电开关组件的按钮行程限制结构的开关系统。 背景技术[0003] 通常期望电开关组件能够降低生产成本并具有令人满意的美感和触感。通常，成本取决于零件的数量、材料的质量和部件的配置。低成本目标和具有改善的耐用性目标之间通常存在冲突。 [0004] 已努发各种开关系统设计以改善开关组件的耐用性和可靠性。 [0005] 一些传统开关组件使用压杆元件以压缩导电弹性圆顶，该导电弹性圆顶接着完成电路。压杆可包含向下延伸的限制机构以防止弹性圆顶或电路过载。 [0006] 仍需要适于更多应用的开关组件，该开关组件更耐用、更有效防潮防碎屑、具有更低的制造成本并具有更理想的美学和触觉特性。 发明内容[0007] 本发明提供一种开关系统，该开关系统包括：壳体，其具有开口；电路板组件，其设置在壳体中；电开关组件，其连接到电路板；用户可启动按钮，其设置在壳体的开口中；和按钮行程限制结构。用户可启动按钮可于启动位置与非启动位置之间移动并且包括能够接触电开关组件的启动表面。按钮行程限制结构被定位成在启动电开关组件时阻止用户可移动按钮的启动表面朝向电开关组件移动。 [0008] 在另一个实施例中，开关系统可包括：壳体，其具有开口；电路板组件，其设置在壳体中；电开关组件，其连接到电路板；用户可启动按钮，其设置在壳体的开口中；和按钮行程限制结构。用户可启动按钮可于启动位置与非启动位置之间移动并且包括能够接触电开关组件的启动表面。按钮行程限制结构没有完全环绕电开关组件的一部分或用户可启动按钮的一部分。 [0009] 在又一个实施例中，开关系统可包括：壳体，其具有开口；电路板组件，其设置在壳体中；电开关组件，其连接到电路板；用户可启动按钮，其设置在壳体的开口中；和按钮行程限制结构。用户可启动按钮包括启动构件和柔性膜，该柔性膜将启动构件连接到壳体使得用户可启动按钮可于启动位置与非启动位置之间移动。附图说明 [0010] 结合附图，参考以下对本发明的多个实施例的详细说明，可更全面地理解本发明，其中： [0011] 图1是具有按钮行程限制结构的开关系统的分解透视图。 [0012] 图2和图3是分别处于非启动位置和启动位置的开关系统的剖面图，该开关系统具有按钮行程限制结构和柔性膜，该柔性膜将用户可启动按钮连接到壳体。 [0013] 图4是开关系统的俯视剖面图，该开关系统具有沿启动方向自壳体向外突出的按钮行程限制结构。 [0014] 图5是开关系统的剖面图，该开关系统具有固定到电路板组件的按钮行程限制结构。 [0015] 图6A至6D提供按钮行程限制结构的各种实施例的示意性前视图。 [0016] 图7提供组装PTT控制箱的透视图，其中可利用缆线以及听力保护装置来实施本发明的示例性实施例。 [0017] 附图未必按比例绘制。附图中所使用的类似标号是指类似部件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的部件并非意图限制另一附图中使用相同标号标记的部件。 具体实施方式[0018] 在以下说明中，参考了附图，附图形成说明的一部分，并且在附图中通过举例说明的方式示出若干特定的实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可设想其他实施例并可进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。 [0019] 除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有本领域中常用的含义。本文给出的定义有利于理解本文中频繁使用的某些术语，并且并不意味着限制本发明的范围。 [0020] 除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可以变化。 [0021] 以端点表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值（例如，1到5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5）以及该范围内的任何范围。 [0022] 除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”涵盖具有复数形式的实施例。除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。 [0023] 本发明提供开关系统，其可用以限制传递至电路板安装开关的力。根据一个实施例，该开关系统包括：壳体；电路板组件，其设置在壳体中；电开关组件，其连接到电路板；和用户可启动按钮，其设置在壳体的开口中。用户可启动按钮可于启动位置与非启动位置之间移动并且包括能够接触电开关组件的启动表面。该开关系统还包括按钮行程限制结构，其被定位成在启动电开关组件时阻止用户可启动按钮的启动表面朝向电开关组件移动。 [0024] 图1示出了开关系统1，其包括具有开口3的壳体2、电路板组件4、电开关组件5a、5b、5c和5d、用户可启动按钮6a（未示出）、6b、6c和6d以及按钮行程限制结构7a、7b、7c和 7d。在此具体实例中，开关系统在按键通话(PTT)控制箱中实施。 [0025] 壳体用来封闭开关组件和与装置（与开关组件一起使用）相关的任何其他组件，例如图1中实例所示的PTT控制箱。壳体旨在容纳开关组件、电路板以及一些实施例中的其他合适的内容物。优选地，壳体也旨在保护开关组件、电路板以及一些实施例中的其他合适的内容物，使其免受与湿气、碎屑、震动或其他原因相关的损害。 [0026] 壳体可由任何适合数量的部分或零件制成。在图1所示的实施例中，壳体包括第一部分8和第二部分9。被构造为盖子的第二部分9适于紧固至第一部分8，该第一部分被构造为外壳以容纳电路板组件4和其他组件（例如包括在PTT控制箱中）。参考图2，被构造为外壳的壳体的第一部分8可包含一个或多个配准结构23（例如塑料柱）或其他结构以利于电路板组件4在壳体2内的定位。可使用（例如）与壳体的对应部件25配合的一个或多个机械紧固件（例如螺钉24）、一体化到壳体第一部分8中的一个或多个塑料扣合件或其他装置，将电路板组件4紧固至壳体的第一部分8中。相似地，可使用一个或多个机械紧固件（例如与壳体的结构配合的螺钉）、一体化到壳体的第一和第二部分中的塑料扣合件或其他装置，将第一部分8紧固至第二部分9。或者，可用适于与该壳体的材料一起使用的粘合剂来紧固第一部分8与第二部分9。 [0027] 优选地，第一部分8和第二部分9适于形成密封以防止大量湿气和碎屑进入壳体2。可通过使第一部分8的结构与第二部分9的结构配合来实现密封。例如，可通过使壳体的第二部分9上的凸缘12与壳体的第一部分8上的对应表面接触而形成密封，使得基本上防止湿气和碎屑进入壳体。在可选的示例性实施例中，可将垫圈设置在凸缘12与壳体的第一部分8上的对应表面之间。在另一个可选的示例性实施例中，可将粘合剂沉积在壳体的第一部分8上的对应表面与壳体的第二部分9之间以形成密封。或者，可通过其他合适的装置提供密封。 [0028] 壳体2可由各种合适的材料制成。在一个示例性实施例中，壳体2由聚碳酸酯制成。其他示例性材料包括具有足够刚度和耐用性以容纳装置的内容物的塑料和金属。可使用适于所选择材料的各种方法来制造壳体。例如，注模技术可用于制造一些实施例。在一些示例性实施例中，一个或多个按钮行程限制结构可与壳体的至少一部分（例如第二壳体部分9）形成一体。也可使用其他技术，例如浇铸法、机械加工法或锻造法。 [0029] 用户可启动按钮6a至6d和按钮行程限制结构7a至7d可设置在壳体3上，并且电开关组件5a至5d可设置在电路板组件4上，使得当组装开关系统1时其基本上对准，如图1至图3中所示。壳体的第一部分8可包括一个或多个配准结构23（例如塑料柱）和/或与电路板上的对应部件相关的其他结构（例如开口26、凹陷部、突出部或类似物），以将电路板组件适当地定位和固定在壳体中。当沿激活方向22对一个或多个各自的用户可启动按钮6a、6b、6c或6d施加足够的力时，可启动一个或多个电开关组件5a、5b、5c或5d。 [0030] 图2提供处于非启动位置的开关系统的一个实施例的透视剖面图，其中用户可启动按钮6通过柔性膜21悬接在开口3中。柔性膜21具有足够的弹性，使得用户可启动按钮6可相对于壳体移动以启动电开关组件5，如图3中所示。在一个示例性实施例中，柔性膜21的厚度小于用户可启动按钮6的厚度，因而具有大于用户可启动按钮6的柔性，即使柔性膜21和用户可启动按钮6是由相同材料制成也是如此。 [0031] 当（例如）通过使用者的手指沿启动方向22对用户可启动按钮6施加力时，柔性膜21弹性变形使得启动表面10与电开关组件5的压杆28或其他启动装置接触，如图3中所示。当电开关组件5的（例如）压杆28位移超过特定点时，启动电开关组件5并且启动与按钮相关的功能。当移除力时，柔性膜21、用户可启动按钮6和电开关组件5的压杆28或其他启动装置返回到非启动位置。 [0032] 在一些示例性实施例中，柔性膜21包括硅橡胶或由硅橡胶制成，而用户可启动按钮6由不同的材料制成。在其他示例性实施例中，柔性膜21和用户可启动按钮6两者均由硅橡胶制成或包括硅橡胶。或者，柔性膜21和用户可启动按钮6可由任何耐用并且柔性的材料（包括（但不限于）热塑性橡胶或热塑性聚氨酯或它们的组合）制成。 [0033] 在一个实施例中，柔性膜21和用户可启动按钮6完全覆盖壳体2的开口3。在另一个实施例中，柔性膜21和用户可启动按钮6可仅覆盖壳体2的开口3的一部分。柔性膜21和用户可启动按钮6可为基本上不透气和不透液，以至少部分或优选地完全密封开口3并防止湿气和碎屑进入壳体2。 [0034] 柔性膜21可以若干合适的方式接合至壳体2，例如通过使用沉积于柔性膜21的周边与壳体2的对应表面之间的粘合剂。在可选的示例性实施例中，柔性膜21可通过包覆成型、溶剂熔接或其他合适的方法接合至壳体2。或者，可在（例如）注模过程期间将柔性膜21和设置在开口3中的用户可启动按钮6制造为壳体2的结构。这可通过改变壳体的厚度、从而使得柔性膜21和用户可启动按钮6落入壳体2中而实现。在此类示例性实施例中，术语“开口”是指柔性膜21和用户可启动按钮6占用的壳体2的区域。 [0035] 进一步参考图2和图3，按钮行程限制结构7被定位成在启动电开关组件5时阻止用户可启动按钮6的启动表面10朝向电开关组件5移动。这样一来，保护电开关组件5免受超过电开关所能容忍的预定值的力。除保护电开关组件5和电开关组件5与电路板组件4之间的电连接以外，本发明的按钮行程限制结构7还保护将电开关组件5接合至电路板组件4的机械连接的完整性。 [0036] 在图1所示和图6A单独示出的示例性实施例中，按钮行程限制结构7a、7b、7c或7d中的一个或多个或27的至少一部分沿大致正交于由电路板组件产生的平面的方向自壳体的一部分突出。然而，在其他示例性实施例中，按钮行程限制结构7可具有若干部分，这些部分沿平行于由电路板组件产生的平面的方向、交叉于由电路板组件产生的平面的方向或其组合自壳体的一部分突出。 [0037] 图1示出了分别与电开关组件5a、5b、5c和5d相关的按钮行程限制结构7a、7b、7c和7d。按钮行程限制结构7a、7b、7c或7d中的一个或多个可具有大致平坦的形状，例如其包括以厚度15隔开、并具有宽度18和高度19的第一主表面16和第二主表面17。在一些示例性实施例中，第一主表面16和第二主表面17可为在一些示例性实施例中大致彼此平行的平表面。按钮行程限制结构7a、7b、7c或7d中的一个或多个可具有凹陷部14或其他凹槽，电开关组件5a、5b、5c或5d或用户可启动按钮6a、6b、6c或6d的一部分可于凹陷部14或其他凹槽之间移动、可移动穿过凹陷部14或其他凹槽、可在凹陷部14或其他凹槽上方或下方移动。凹陷部或凹槽可具有或包括任何合适的形状，例如U形、圆形的部分、矩形、任何其他合适的形状或其组合。 [0038] 在一个实施例中，按钮行程限制结构7具有使得按钮行程限制结构无法完全环绕电开关组件5或用户可启动按钮6的一部分的形状。即，按钮行程限制结构没有完全环绕（例如）电开关组件5的压杆28，如图2中所示。在该示例性实施例中，按钮行程限制结构7具有大致矩形的轮廓（可选择地，具有一个或多个圆角）和大致U形的凹陷部或凹槽以容纳（例如）电开关组件的压杆28或用户可启动按钮的一部分。此类形状有利于快速并且容易的组装。 [0039] 可以更改按钮行程限制结构7的尺寸以符合特定应用的规格。在一个示例性实施例中，按钮行程限制结构7的宽度和高度与用户可启动按钮6的尺寸具有相同数量级，使得当启动电开关组件5时用户可启动按钮6的启动表面10朝向电开关组件5的移动受到阻止。按钮行程限制结构7的厚度与按钮行程限制结构7的宽度的比值可小于1:1，优选地小于1:2，并且更优选地小于1:4。在一个示例性实施例中，按钮行程限制结构具有介于约6mm至25mm之间的宽度、介于约6mm至25mm之间的高度和介于约1mm至6mm之间的厚度。 [0040] 在组装期间，如图1中所示，首先将电路板组件4定位和紧固在被构造为外壳的壳体的第一部分8中。根据本发明的一个或多个按钮行程限制结构的形状允许壳体的第二部分9（被构造为盖子）仅定位和紧固至壳体的第一部分8。在该示例性实施例中，一个或多个按钮行程限制结构7a、7b、7c或7d设置在壳体2的第二部分9上。因此，当组装第一壳体部分8和第二壳体部分9时，按钮行程限制结构将正确插入用户可启动按钮和电开关组件之间，而无需与（例如）使电开关组件或用户可启动按钮的一部分穿过按钮行程限制结构中的完全环绕开口相关的额外和费力组装步骤。具体地讲，开关组件5a至5d的压杆28可（例如）被容纳在按钮行程限制结构7a至7d的凹槽14中。 [0041] 图6B至6D提供没有完全环绕电开关组件5的一部分或用户可启动按钮6的一部分的按钮行程限制结构的其他实施例。按钮行程限制结构可为具有一个或多个曲边、直边或其组合的任何形状，所述形状在启动电开关组件5时阻止用户可启动按钮6的启动表面10朝向电开关组件5移动。例如，按钮行程限制结构可成形为自壳体的一部分或多个部分突出的一个矩形或多个矩形，如图6B和6C中所示。在一些实施例中，要使按钮行程限制结构起到期望作用，可能不必提供如上所述的凹陷部或其他凹槽。或者，按钮行程限制结构可为弯曲形状或任何具有曲边或直边的形状的组合，在图6A中提供了它的一个示例性形状。 在另一个实施例中，如图6D所示，按钮行程限制结构可由自壳体的一部分延伸的一个或多个柱组成，其具有矩形或圆柱形形状或直边或曲边的任何组合。 [0042] 在另一个实施例中，按钮行程限制结构7'可包括：部分7'x，其沿电开关组件5的启动方向22自壳体2的一部分向外突出，如图4中所示；以及部分7'y，其垂直于电开关组件5的启动方向22突出。或者，按钮行程限制结构7"可固定到电路板组件4，如图5中所示。在这些实施例中，按钮行程限制结构7'和7"以如上所述的方式发挥作用，但出于制造方面或其他方面的考虑可优选有助于PTT控制箱的各种组件在（例如）壳体2中的布置。 [0043] 在图2和3所示的实施例中，按钮行程限制结构7具有多种用途。除保护电开关组件5免受过度力以外，按钮行程限制结构7还保护用户可启动按钮的柔性膜21免于过度变形。柔性膜21的塑性变形可导致按钮不能返回到非启动位置。此外，如果柔性膜21在一定程度上破裂或以其他方式损坏，则柔性膜21会使壳体不再防潮和防碎屑并且会使美学品质下降。 [0044] 按钮行程限制结构7可与壳体2的一部分一起制造为一个零件。或者，可以单独制造按钮行程限制结构7并且使用合适的粘合剂或机械紧固件（例如螺钉或塑料扣合紧固件）将其紧固至壳体2的一部分。 [0045] 按钮行程限制结构7可由各种合适的材料制成。在一个示例性实施例中，按钮行程限制结构7由与壳体2相同或不同的材料制成，并且可由（例如）聚碳酸酯制成。或者，可使用其他材料。在其他示例性实施例中，按钮行程限制结构7和壳体2可由不同的材料制成或包括不同的材料。优选地，合适的材料提供足够刚度以在有意或无意按下用户可启动按钮6时限制以其他方式传递到电开关组件5的过度力。 [0046] 为提供额外支承并且防止过度力，可以可选地提供支承结构11（图1中所示）。示例性支承结构11自按钮行程限制结构7突出并且固定到壳体2，以为按钮行程限制结构7提供额外稳定性。在一个示例性实施例中，支承结构可成形为于按钮行程限制结构7a、7b、7c或7d中的一个或多个的一部分与壳体2的一部分之间延伸的桁架或三角形凸起，如图1中所示。 [0047] 图7示出了本发明的开关系统的示例性实施方案。如结合图1至图5所示和所述，可以在通过（例如）缆线74连接到听力保护装置72（例如一对耳塞）和无线电设备73的PTT控制箱71中实施开关系统。具体地讲，示例性开关系统（未示出）可设置在PTT控制箱71的壳体中。根据本发明的开关系统的耐用性允许使用者通过按下用户可启动按钮75来可靠地启动PTT控制箱的各种功能。 [0048] 除开关系统的各个结构的上述益处以外，本发明的开关系统还包括传统开关组件未解决的若干益处。本发明的开关系统由相对较少的零件构成，从而限制了生产成本。此外，本发明的开关系统不仅保护电开关的组件，还保护电开关组件与电路板组件之间的机械和电连接。优选由柔性膜悬接的用户可启动按钮符合期望的美学和触觉特性，并且优选地进行制造和组装以提供防潮和防碎屑的密封。本发明的按钮行程限制结构也会起到保护用户可启动按钮功能（启动电开关组件以及使壳体防潮防碎屑）的作用。 [0049] 至此已参照其数个实施例描述了开关系统。对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明范围的前提下可做出许多修改。因此，应当理解，本公开通过示例性而非限制性的方式呈现本发明。还应理解，上述各个结构可考虑以任何组合方式发挥作用以及与多种类型的装置一起发挥作用。组合在一起的不同结构仅出于清晰易懂的目的。 |
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