用于開關(guān)應(yīng)用的柱塞機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】柱塞機構(gòu)(100)由具有圓柱形本體連同半球形末端(104)的柱塞(102)形成。柱塞機構(gòu)(100)被包覆模制使得半球形末端(104)被露出。柱塞機構(gòu)提供用于殼體(404)的落入部件，具有旋轉(zhuǎn)控制件(402)，所述旋轉(zhuǎn)控制件(402)具有一個或多個鎖鍵(408)。隨著旋轉(zhuǎn)控制旋鈕(406)旋轉(zhuǎn)，露出的半球形末端(104)與鎖鍵(408)接觸，從而在不使用彈簧的情況下且在沒有吸引力問題的情況下提供改進的扭矩和觸感。
【專利說明】用于開關(guān)應(yīng)用的柱塞機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種柱塞機構(gòu)，且更具體地涉及用于在通訊設(shè)備中使用的開關(guān)的增加的扭矩和改進的觸感的柱塞機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]通訊設(shè)備，比如雙向無線電設(shè)備，通常包括用于控制諸如音量調(diào)節(jié)和信道改變的操作特征的至少一個旋轉(zhuǎn)控制旋鈕。當(dāng)在耐震環(huán)境比如公共安全環(huán)境中操作時，具有帶有強的觸覺反饋的良好用戶界面的通訊設(shè)備是非常值得期望的。在公共安全環(huán)境中工作的用戶通常將設(shè)備攜帶在其一側(cè)的帶夾上，這需要用戶在實際上沒有向下看設(shè)備的情況下控制旋鈕和開關(guān)。在某些應(yīng)用中，控制旋鈕和開關(guān)需要對帶手套和/或在噪雜和高溫條件下工作的用戶來說可以接近。具有強的用戶界面的旋轉(zhuǎn)控制件在這些環(huán)境條件下是特別重要的。
[0003]旋轉(zhuǎn)控制件在過去已經(jīng)利用球柱塞機構(gòu)來增加扭矩并改進觸覺反饋。然而，普通的現(xiàn)成球柱塞利用了在壽命周期和連續(xù)開/關(guān)使用之后可能引起性能降低和變形的彈簧和材料。尤其是在旋轉(zhuǎn)應(yīng)用中，球柱塞可能還需要潤滑，這增加可能的污染、復(fù)雜性、成本并導(dǎo)致可能的零件劣化。
[0004]另外，隨著球柱塞機構(gòu)的使用可能出現(xiàn)多種制造相關(guān)的問題，包括球吸引力問題，其中保持特征是不足的，造成球脫落。當(dāng)致動松動的球和筒時可能出現(xiàn)不想要的“咔噠聲”。
[0005]因此，需要一種改進的柱塞機構(gòu)，其能夠在開關(guān)應(yīng)用比如通訊設(shè)備的旋轉(zhuǎn)控制應(yīng)用中應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖連同下面的詳細說明包括在本說明書中并形成本說明書的一部分，且用于進一步圖示各種實施方式并解釋根據(jù)本發(fā)明的各種原理和優(yōu)點，在附圖中，貫穿不同的視圖，相同的附圖標(biāo)記指代相同或功能上相似的元件。
[0007]圖1是根據(jù)各種實施方式形成的柱塞機構(gòu)。
[0008]圖2顯示了根據(jù)各種實施方式的套筒的橫截的前視圖和側(cè)視圖。
[0009]圖3A顯示了根據(jù)實施方式的圖1的柱塞。
[0010]圖3B顯示了圖1的柱塞的替代實施方式。
[0011]圖4是利用了根據(jù)各種實施方式形成和操作的柱塞機構(gòu)的通訊設(shè)備的局部俯視等距視圖。
[0012]圖5是利用了根據(jù)各種實施方式形成和操作的柱塞機構(gòu)的通訊設(shè)備的局部橫截面圖。
[0013]技術(shù)人員將理解，圖中的元件為簡化和清楚而示出且未必按比例繪制。例如，圖中某些元件的尺寸可相對于其它元件被夸大以幫助改進對本發(fā)明實施方式的理解。【具體實施方式】
[0014]在描述根據(jù)本發(fā)明的詳細實施方式之前，應(yīng)觀察到，實施方式主要存在于為控制旋鈕提供純粹基于機械的解決方案的裝置部件中。
[0015]因此，裝置部件在合適的地方用附圖中的常規(guī)符號表示，僅顯示與理解本發(fā)明實施方式有關(guān)的那些具體細節(jié)，以便本發(fā)明不會被具有本文說明益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員容易明白的細節(jié)所混淆。
[0016]簡要地說，本文提供一種在旋轉(zhuǎn)控制開關(guān)中使用的柱塞機構(gòu)，其提供增加的扭矩和觸覺反饋。柱塞機構(gòu)通過較低的成本、較少的復(fù)雜性和是容易的制造難度，提供超過過去復(fù)雜球柱塞的改進。改進的柱塞機構(gòu)非常適用于需要小的落入解決方案以增加力/扭矩或觸感的應(yīng)用。柱塞機構(gòu)非常適合于其中產(chǎn)品暴露于高溫和苛刻環(huán)境的應(yīng)用。產(chǎn)品，比如在公共安全環(huán)境中操作的通訊設(shè)備，可得益于結(jié)合有改進的柱塞機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)開關(guān)的增加的扭矩和觸感。
[0017]在本文件中，諸如第一和第二、頂部和底部等的關(guān)系術(shù)語可以僅用于將一種實體或行為與另一種實體或行為區(qū)別開，而不必需要或暗示在這些實體或行為之間的任何實際的這種關(guān)系或順序。術(shù)語“包括”、“包括”或其任何其它變化形式意圖涵蓋非排他的包括，使得包括一系列元素的過程、方法、物品或裝置不是僅包括那些元素，而是可以包括沒有明確列出或這樣的過程、方法、物品或裝置固有的其它元件。“包括…”后面的元素在沒有更多約束的情況下不排除在包括該元素的過程、方法、物品或裝置中存在另外相同的元件。
[0018]圖1是根 據(jù)各種實施方式形成的柱塞機構(gòu)100。該柱塞機構(gòu)100包括具有圓柱形本體連同第一端104和第二端106的柱塞102,第一端104是半球形端或末端。柱塞機構(gòu)100還包括套筒108，套筒108被包覆模制到柱塞102使得柱塞的第一端104穿過套筒突出以露出半球形端。套筒108顯示為是透明的，使得內(nèi)部元件可以被觀察到。柱塞102可以由兩個球形端形成，如圖1所示，或者如在隨后的視圖中顯示的，柱塞102可以由一個球形端和一個平坦端形成。
[0019]根據(jù)應(yīng)用，套筒由低壓縮永久變形材料比如硅樹脂或合適的硬度計或硬度的其它橡膠制成。對于環(huán)境苛刻的條件，套筒材料可以被選擇成是能夠抵抗化學(xué)腐蝕的、高溫的和壽命長的。根據(jù)應(yīng)用，套筒材料還可以由天然潤滑材料比如油滲硅樹脂、低摩擦系數(shù)液體注射模制(LIM)或壓縮模制硅樹脂制成，僅舉幾個例子。
[0020]根據(jù)希望的扭矩量，背襯元件110可以聯(lián)接到套筒的一端以提供增加的表面積來壓縮柱塞102的第二端106。堅硬的背襯元件110可以由剛性塑料比如玻璃填充的聚碳酸酯等制成。背襯元件材料應(yīng)被選擇成為提供到套筒108的附著力。硅樹脂套筒108在模制過程期間結(jié)合到背襯元件110。因為在模制過程期間材料被選擇用于自然附著，所以在形成柱塞機構(gòu)100中不需要月父。
[0021]對于不需要或不希望背襯元件100的應(yīng)用，套筒108簡單地被模制到柱塞102的第二端106上。
[0022]柱塞由提供抗腐蝕的硬材料比如不銹鋼金屬或非常硬的塑料制成。金屬可以被拋光以根據(jù)應(yīng)用提供改進的耐磨性和平滑功能。在與匹配部件相互作用的情況下，第一端102作為柱塞末端操作且其半球形提供必要的反饋。柱塞102的尺寸(長度、直徑、寬度、深度)取決于應(yīng)用。柱塞可以是實心的以增加重量和扭矩，或者是中空的以在較輕的應(yīng)用中提供減少的重量。例如，對于較輕應(yīng)用可以使用深拉鋼板金屬，且對于較重的應(yīng)用可以使用440C硬化不銹鋼。柱塞機構(gòu)100不需要使用彈簧或球軸承，使其容易制造和組裝。
[0023]圖2顯示了根據(jù)各種實施方式的套筒108和背襯元件110的橫截面前視圖和側(cè)視圖(沒有顯示柱塞102)。剖面A-A顯示了背襯元件110的外圓周。剖面B-B顯示了包覆模制圓柱形本體102 (未顯示)和背襯元件110的套筒108的開口。
[0024]盡管可以使用預(yù)制的套筒來代替包覆模制的套筒108，但是預(yù)制的套筒是遠遠不值得期望的，因為其涉及到更多的組裝，缺乏附著力且部件松動的危險。利用包覆模制的套筒108來形成柱塞機構(gòu)100是更值得期望的，因為附著性能提供改進的落入部件，這消除松動的獨立部件，如結(jié)合圖4和5進一步顯示和描述的。
[0025]如之前提到的，對于不需要或不希望背襯元件110的應(yīng)用，套筒108將簡單地被模制在柱塞102的第二端106上。
[0026]圖3A顯示了圖1的柱塞102，而圖3B顯示了圖1的柱塞的替代實施方式。圖3A顯示了具有第一和第二半球形端104、106的柱塞102。圖3B顯示了具有第一半球形端104和第二平坦端306的柱塞100的替代實施方式。需要更多扭矩的應(yīng)用可使用具有第二平坦端306的柱塞受益，特別是如果結(jié)合提供用于壓縮的增加的表面積的背襯元件110使用。
[0027]由各種實施方式提供的柱塞機構(gòu)110非常適用于需要小的落入解決方案來增加力/扭矩或觸感的應(yīng)用。柱塞機構(gòu)100非常適用于產(chǎn)品暴露于高溫和苛刻環(huán)境的應(yīng)用。不想要的咔噠聲和其它吸引力問題現(xiàn)在被避免，這是因為已經(jīng)消除了球和彈簧的使用。柱塞機構(gòu)100提供了用于增加開/關(guān)鎖鍵的落入部件而沒有增加開關(guān)的復(fù)雜性，如將結(jié)合圖4和5描述的。
[0028]圖4是利用根據(jù)各種實施方式形成和操作的柱塞機構(gòu)100的通訊設(shè)備400的局部俯視等距視圖。圖5是利用根據(jù)各種實施方式形成和操作的柱塞機構(gòu)100的通訊設(shè)備400的局部橫截面圖。通訊設(shè)備400可以是無線電設(shè)備，比如公共安全無線電設(shè)備或其它通訊設(shè)備，其具有希望增加的扭矩和改進的觸感的旋轉(zhuǎn)控制件402。
[0029]參考圖4和5，通訊設(shè)備400包括殼體404，旋轉(zhuǎn)控制件402聯(lián)接在殼體404上，旋轉(zhuǎn)控制件包括控制旋鈕406和多個鎖鍵408。旋轉(zhuǎn)控制件402與殼體404的聯(lián)接可以利用眾所周知的聯(lián)接和安裝技術(shù)來實現(xiàn)且因此將不進一步詳細描述?？梢岳貌煌愋偷男D(zhuǎn)控制件402，只要利用鎖鍵408來實施。鎖鍵408可以由硬止動件、凸出物、單齒或多齒的齒輪或波動型特征來形成，僅舉幾個例子。殼體包括圓柱形凹部或凹穴410，在圓柱形凹部或凹穴410內(nèi)落入和保持柱塞機構(gòu)100。柱塞102的突出的半球形末端104位于旋轉(zhuǎn)控制件402的兩個鎖鍵408之間。圓柱形凹部410提供后壁，柱塞機構(gòu)抵靠該后壁壓縮。柱塞機構(gòu)100或旋轉(zhuǎn)控制件402都不需要使用用于扭矩、觸感或反饋的彈簧。在圖5中，背襯元件110的替代方案被顯示。如之前提到的，背襯元件110可以用于提供用于壓縮的增加的表面積。
[0030]作為實際的例子，已經(jīng)并入的由440C實心不銹鋼形成的具有約6.5mm的長度、205mm的寬度的合適尺寸的柱塞已經(jīng)實現(xiàn)為提供6_12英寸-盎司的扭矩值。
[0031]隨著旋轉(zhuǎn)控制件402經(jīng)由旋鈕406而旋轉(zhuǎn)，鎖鍵408在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)點處碰到柱塞機構(gòu)100的半球形末端104。隨著鎖鍵408碰到半球形末端104，靠在鎖鍵408上的柱塞機構(gòu)100的壓縮和解壓縮提供增加的扭矩和觸覺反饋。隨著旋轉(zhuǎn)控制件402轉(zhuǎn)動，鎖鍵408旋轉(zhuǎn)，各個鎖鍵提供柱塞被壓縮到圓柱形凹部410內(nèi)所用的阻力，因而提供旋轉(zhuǎn)扭矩，用于強性的開-關(guān)或轉(zhuǎn)變階段觸覺反饋。旋轉(zhuǎn)的其余部分可以或可以不包括鎖鍵，取決于應(yīng)用。
[0032]例如，在音量調(diào)節(jié)中使用的旋轉(zhuǎn)控制件可以結(jié)合球柱塞機構(gòu)100僅利用單齒齒輪，以提供開/關(guān)扭矩。在另一示例中，用于頻率/信道改變選項的旋轉(zhuǎn)控制件可以結(jié)合球柱塞機構(gòu)100利用多齒齒輪，以在每一個信道改變轉(zhuǎn)變時提供強的扭矩。同一柱塞機構(gòu)100因此容易適合于許多開關(guān)應(yīng)用。較硬的鎖鍵行為此刻可以通過柱塞機構(gòu)100的并入來實現(xiàn)而不會影響開關(guān)的功能。
[0033]因此，提供了非常適合于需要小的落入解決方案來增加力、扭矩和觸感的應(yīng)用的、改進的柱塞機構(gòu)100。該落入方法消除了對許多彈簧的需要，從而降低了成本并方便了組裝?，F(xiàn)在避免了由之前的球柱塞類型的方法引起的不想要的咔噠聲和其它吸引力問題。柱塞機構(gòu)100在需要容易辨別的開/關(guān)開關(guān)或其它功能轉(zhuǎn)變開關(guān)的旋轉(zhuǎn)控制應(yīng)用中特別有用。高阻的柱塞機構(gòu)100增加扭矩和觸感，從而提供用于在苛刻環(huán)境比如高溫、腐蝕和/或噪音環(huán)境下操作的通訊設(shè)備的改進的用戶界面。
[0034]在前述應(yīng)用中，描述了本發(fā)明的【具體實施方式】。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在不偏離所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的范圍的情況下可以做出各種修改和改變。相應(yīng)地，說明書和附圖應(yīng)被看做是示例性的而沒有限制意思，且所有這樣的修改意圖包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？梢砸鹑魏我嫣帯?yōu)點或解決方案出現(xiàn)或變得更明顯的益處、優(yōu)點、問題的解決方案和任何(一個或多個)要素不被認為是任何或所有權(quán)利要求關(guān)鍵、需要或本質(zhì)的特征或要素。本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限定，包括在該申請的未決期間做出的任何修訂及公開的那些權(quán)利要求的所有等效形式。
【權(quán)利要求】
1.一種柱塞機構(gòu)，包括: 柱塞， 其具有圓柱形本體連同第一端和第二端，所述第一端是半球形端；以及套筒，其包覆模制到所述柱塞，所述柱塞的所述第一端穿過所述套筒突出以便露出所述半球形端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述柱塞的所述第二端是半球形端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述柱塞的所述第二端是平坦端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述柱塞機構(gòu)作為用于增加鎖鍵的部件操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述柱塞機構(gòu)是無彈簧的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述柱塞是中空的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述柱塞是實心的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述套筒由耐撕的硅樹脂或橡膠材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，其中所述套筒由抵擋預(yù)定腐蝕材料、預(yù)定溫度范圍和預(yù)定壽命損耗的材料形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱塞機構(gòu)，還包括: 背襯元件，其聯(lián)接到所述套筒以在所述第二端處形成襯套。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的柱塞機構(gòu)，其中所述背襯元件提供增加的表面積以用于柱塞壓縮。
12.—種通訊設(shè)備，包括: 殼體； 圓柱形凹部，其形成在所述殼體內(nèi)； 柱塞機構(gòu)，其坐落在所述圓柱形凹部內(nèi)，所述柱塞機構(gòu)包括: 圓柱形本體連同半球形末端，所述圓柱形本體利用套筒包覆模制以露出所述半球形末端；以及 旋轉(zhuǎn)控制件，其聯(lián)接到所述殼體，所述旋轉(zhuǎn)控制件包括響應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)控制件被旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的鎖鍵，所述鎖鍵的旋轉(zhuǎn)在預(yù)定旋轉(zhuǎn)點處碰到所述柱塞機構(gòu)的所述半球形末端，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通訊設(shè)備，還包括背襯元件，其聯(lián)接到過包覆模制的圓柱形本體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的通訊設(shè)備，其中，所述背襯元件提供增加的表面積以用于將所述柱塞機構(gòu)壓縮到所述圓柱形凹部內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通訊設(shè)備，其中，所述柱塞機構(gòu)是無彈簧的。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通訊設(shè)備，其中，所述通訊設(shè)備包括便攜式無線電設(shè)備或車載式無線電設(shè)備。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通訊設(shè)備，其中，所述柱塞機構(gòu)提供增加的開-關(guān)鎖鍵。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通訊設(shè)備，其中，所述柱塞機構(gòu)提供落入部件進入所述圓柱形凹部內(nèi)以用于增加的開/關(guān)鎖鍵。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通訊設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)控制件包括另外的鎖鍵，且所述柱塞機構(gòu)響應(yīng)于被抵靠所述另外的鎖鍵旋轉(zhuǎn)而提供轉(zhuǎn)變階段的觸覺反饋。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通訊設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)控制件作為所述通訊設(shè)備的音量調(diào)節(jié)控制件操作，且所述柱塞機 構(gòu)為所述音量調(diào)節(jié)控制件提供開-關(guān)鎖鍵。
【文檔編號】G05G1/10GK103946943SQ201280056523
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月18日
【發(fā)明者】帕特里克·S·克拉埃 申請人:摩托羅拉解決方案公司