KR20080094666A - Electric switch for motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 특별히 가혹한 환경에서 사용될 수 있는 전기 스위치(electrical switch)에 관한 것이다. 또한 보다 상세하게는 본 발명은 자동차에 사용되는 전기 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to electrical switches that can be used in particularly harsh environments. More particularly, the present invention relates to an electrical switch used in an automobile.
전기 스위치들은 어떤 기능을 전기적으로 작동시키기 위해 사용된다. 이들 전기 스위치들은, 수행되는 기능에 따라, 작동되었을 때 전류를 흐르게 하는 접촉부 장치들(contactor devices)이나, 작동되었을 때 전류 흐름을 차단하는 회로 차단기(circuit breaker) 장치들이나, 또는 휴지 상태(rest state)에 있는지 또는 스위칭된 상태에 있는지에 따라 2 가지 전류를 스위칭(switch)하는 전환 스위치들(change-over switches)일 수 있다.Electrical switches are used to electrically operate certain functions. These electrical switches, depending on the function performed, are contactor devices that flow current when actuated, circuit breaker devices that interrupt current flow when actuated, or rest state. May be change-over switches that switch two currents, depending on whether the device is in a state of being turned on or in a switched state.
자동차의 경우 승객 칸의 서비스들을 제어하기 위해 저전압 스위치들이 사용된다. 예를 들어, 창문 승강 장치와, 위험 경고들과, 좌석 조정 장치와, 썬루프(sun roof)와, 카 오디오(car audio)와, 내장 컴퓨터(onboard computer)와, 콘솔 제어부(console controls)와, 내부 조명과 기타 이와 같은 용도들을 위해 스위치들이 사용된다.In automobiles, low voltage switches are used to control the services of the passenger compartment. For example, window lifts, hazard warnings, seat adjustments, sun roofs, car audio, onboard computers, console controls, Switches are used for interior lighting and other such applications.
스위치들은 긴 수명 기간에 걸쳐 스트레스를 받는다. 어떤 경우에 있어서, 스위치들은 100,000회 내지 2백만 회 이상의 사용의 주기를 겪는다. 나아가, 스위치들은 먼지와 태양에 과도하게 노출되는 영역에 설치된다. 예를 들어, 특별히 가혹한 환경을 갖는 이러한 영역들은 조향 핸들(steering handle)과 조향 칼럼(steering column)의 상부와, 계기판의 상부와, 사이드 몰딩(side moldings)과, 후방 패널(real panel) 등의 영역이다. The switches are stressed over a long lifetime. In some cases, the switches undergo 100,000 to 2 million cycles of use. Furthermore, switches are installed in areas that are excessively exposed to dust and the sun. For example, these areas, which have particularly harsh environments, include steering handles and steering column tops, instrument panel tops, side moldings, real panels, and the like. Area.
모든 먼지 입자들의 크기와 마주치며, 입자들의 크기는 지리학상의 영역에 따라 달라진다. 갈수록 두드러지는 전면 유리창의 경사로 인하여, 어두운 색상의 소재와 결합된 것과 자주 마주치고, 태양에 대한 노출은 계기 패널(instrument panel)의 상부 표면에서 약 105 ℃의 온도에 이르게 할 수 있다.It encounters the size of all dust particles, the size of which depends on the geographic area. Due to the increasingly prominent inclination of the windshield, it is often encountered in combination with dark colored materials, and exposure to the sun can lead to temperatures of about 105 ° C. on the upper surface of the instrument panel.
전기 스위치는 접촉부(contactor)가 마련되는 스위칭 요소(switching element)를 구비한다. 마련된 접촉부는 선형 병진 운동으로 운동할 수 있는 부분이다. 그러므로 접촉부는 사용자에 의해 조작되는 수동 제어 구동기(액추에이터)나 푸시 버튼(push button)의 작용으로 휴지 위치(rest position)로부터 스위칭 위치로 이동하고, 또한 반대로 이동한다.The electrical switch has a switching element provided with a contactor. The prepared contact portion is a portion that can be moved in a linear translation motion. Therefore, the contact portion moves from the rest position to the switching position and vice versa under the action of a manually controlled driver (actuator) or push button operated by the user.
두 가지 유형의 기술이 제공될 수 있다. 폐회로 위치(closed-circuit position)에서 스위칭 요소(switching element)를 통해 흐르는 전류가 100 mA 를 초과하거나 초과하기만 하면 자동 세척식 마찰 접촉부(self-cleaning rubbing contact)가 사용될 수 있고, 폐회로 위치에서 스위칭 요소를 통해 흐르는 전류가 100 mA 미만이면 밀봉된 타격 접촉부(striking contact)나 마찰 접촉부(rubbing contact)(IP 5 또는 그 이상)가 사용될 수 있다.Two types of techniques can be provided. Self-cleaning rubbing contacts can be used as long as the current flowing through the switching element in the closed-circuit position exceeds or exceeds 100 mA, and switching in the closed-circuit position Sealed striking or rubbing contacts (IP 5 or higher) can be used if the current flowing through the element is less than 100 mA.
그러나 이들 스위치들의 작동 주기의 횟수의 조건들로 표현되는 내구성(endurance)은 불충분하다. 사용자가 수동 구동기(actuator)에 너무 큰 힘을 가한다면, 제어부가 작동하지 않을 위험이 존재하거나, 접촉부 및/또는 스위칭 요소의 파손의 위험까지도 존재할 수 있다. 제조 단계들은 다양한 구성 부분들의 위치를 조정함에 있어서 변형들을 도입한다. 제조의 분산(manufacturing dispersion)에 관한 어떤 제어도 존재하지 않으므로, 당연히 전기 스위치가 작동하지 않는 위험이 존재한다. However, endurance, expressed as conditions of the number of operating cycles of these switches, is insufficient. If the user applies too much force to the manual actuator, there is a risk that the control unit will not operate, or even a risk of breakage of the contacts and / or switching elements. Manufacturing steps introduce variations in adjusting the position of the various components. Since no control exists regarding manufacturing dispersion, there is, of course, a risk that the electrical switch will not work.
스위치들을 위해 현재 이용되는 기술들은 충분히 긴 시간동안 먼지의 제한을 유지하지 않는다. 먼지는 스위치들에 스며들어 축적되고, 가동 부분들이 막힐 수 있다. 나아가, 고온은 접촉부 및/또는 수동 조작기(manual actuator)의 차단을 일으켜 구성 부분들의 점진적인 손상을 가져온다. 구성 소재들은 팽창으로 인한 변형을 겪는다. 그러므로 스위치들은 일찍 노화된다.The techniques currently used for switches do not maintain the dust limit for a sufficiently long time. Dust may seep into the switches and accumulate, and the moving parts may be blocked. In addition, high temperatures cause the contact and / or manual actuator to shut off resulting in gradual damage to the components. The constituent materials undergo deformation due to expansion. Therefore, the switches age early.
본 발명이 해결하고자 하는 주된 문제점은, 자동차용 전기 스위치를 개량하는 데 있다. 또한 다른 문제점은 가혹한 환경에서 작동하도록 특별히 의도된 스위치를 최적화하려는 것이다.The main problem to be solved by the present invention is to improve the electric switch for automobiles. Another problem is to optimize the switches specifically intended to operate in harsh environments.
그러므로 본 발명은 접촉부(contactor)를 구비하는 전기 스위칭 요소를 구비하는 유형의 전기 스위치로서, 스위치는 직선 병진 운동에 의해 휴지 위치로부터 스위칭 위치로 움직이고 또한 반대로 움직이며, 지지부에서 제자리에 유지되고, 접촉부를 구동시키는 스위칭 요소를 제어하기 위한 수동 구동기를 구비한다.The present invention is therefore an electrical switch of the type having an electrical switching element with a contactor, the switch being moved from the rest position to the switching position and also vice versa by linear translational movement, held in place at the support, And a manual driver for controlling the switching element for driving.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스위치는 수동 구동기와 연결되는 전기 스위칭 요소의 스위칭 위치에서 접촉부의 상부 표면과 전기 스위칭 요소가 장착되는 지지부의 상부 표면의 사이에 존재하는 처짐(slack)을 보상하는 수단을 구비한다.According to one aspect of the invention, the switch comprises means for compensating for slack existing between the upper surface of the contact and the upper surface of the support on which the electrical switching element is mounted at the switching position of the electrical switching element in connection with the manual driver. It is provided.
환언하면, 접촉부와 접촉부의 지지부의 사이에 존재하는 모든 치수 변동을 제어하기 위한 수단이 마련된다. 본 발명으로 인해, 이동 부분들과 고정 부분들의 사이의 치수가 일정하게 유지될 수 있다. 이들 치수 변동들은 제조 때문에 존재하거나, 먼지에 대한 노출이나 증가된 온도 때문에 존재한다.In other words, means are provided for controlling all dimensional variations that exist between the contact and the support of the contact. Due to the invention, the dimension between the moving parts and the fixing parts can be kept constant. These dimensional variations exist because of manufacturing or because of exposure to dust or increased temperature.
특별히 바람직하게는, 처짐을 보상하기 위한 수단은, 지지부의 상부 표면으로부터 돌출하는 상부 탭(upper tab)을 구비할 수 있다. 상부 탭은 전기 스위칭 요소의 상부 표면에 결합할 수 있다. 그리고 이러한 전기 스위칭 요소는 상부 탭과 지지부의 이와 같은 상부 표면의 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상부 탭은 전기 스위칭 요소를 제자리에 유지시키기 위한 제1 시스템을 구성한다. Particularly preferably, the means for compensating for sagging may have an upper tab projecting from the upper surface of the support. The upper tab can couple to the upper surface of the electrical switching element. And such an electrical switching element can be arranged between the upper tab and this upper surface of the support. This upper tab constitutes a first system for holding the electrical switching element in place.
특별히 바람직하게는, 처짐을 보상하는 수단은, 지지부의 상부 표면으로부터 돌출하는 기계적 정지부를 구비할 수 있다. 기계적 정지부는 전기 스위칭 요소의 스위칭 위치에서 접촉부의 상부 표면과 연결되는 수동 구동기의 모든 운동을 차단할 수 있다. 수동 구동기의 운동은 스위칭 위치를 얻기 위해 필요한 미리 설정된 거리 이상을 운동할 수 없다. 기계적 정지부는 상부 탭에 의해 형성될 수 있다.Particularly preferably, the means for compensating for deflection may have a mechanical stop projecting from the upper surface of the support. The mechanical stop can block all movements of the manual drive in connection with the upper surface of the contact at the switching position of the electrical switching element. The movement of the manual drive cannot move more than the preset distance required to obtain the switching position. The mechanical stop can be formed by the upper tab.
바람직하게는 처짐을 방지하는 수단은, 지지부의 상부 표면으로부터 돌출하며 스프링을 형성하는 하부 탭(lower tab)을 구비할 수 있다. 전기 스위칭 요소는 하부 탭의 위에 설치될 수 있다. 이러한 하부 탭은 전기 스위칭 요소를 제자리에 유지하기 위한 제2 시스템을 구성할 수 있다. 제2 탭의 스프링 기능을 통해, 제2 탭은 스위칭 요소를 지지부에 설치할 때 및 사용되는 동안 발생할 수 있는 치수 변동을 감소시키도록 허용할 수 있다.Preferably the means for preventing sagging may have a lower tab that protrudes from the upper surface of the support and forms a spring. The electrical switching element can be installed above the lower tab. This lower tab may constitute a second system for holding the electrical switching element in place. Through the spring function of the second tab, the second tab can allow to reduce dimensional fluctuations that may occur when installing the switching element to the support and during use.
하부 탭과 지지부의 상부 표면의 사이에 비드(bead)가 설치될 수 있다. 비드의 길이는 하부 탭의 강성(stiffness)이 조정되는 것을 가능하게 한다. 전기 스위칭 요소는 바람직하게는 전자 인쇄 회로 기판에 납땜될 수 있다. 전자 카드(electronic card)를 포함하는 스택(stack)의 존재는 특별히 처짐 보상 수단의 존재를 필요로 한다.Beads may be installed between the lower tab and the upper surface of the support. The length of the beads allows the stiffness of the lower tabs to be adjusted. The electrical switching element can preferably be soldered to the electronic printed circuit board. The presence of a stack comprising an electronic card particularly requires the presence of deflection compensation means.
바람직하게는 스위치는Preferably the switch
수동 구동기가 휴지 위치로부터 접촉부의 상부 표면과 결합되는 전기 스위칭 요소의 스위칭 위치를 향하여 및 반대로 지지부를 중심으로 하여 피봇 운동하게 하도록 의도된 회전축을 구비할 수 있다. 환언하면, 직선 슬라이딩 운동으로 작동하는 접촉부는 피봇 운동하는 푸쉬 버튼(pivoting push-button)에 의해 구동된다. 수동 구동기와 전기 스위칭 요소의 사이의 축방향 정렬 불량과 관련된 위험은 최소로 감소된다. It may be provided with an axis of rotation intended to cause the manual driver to pivot from the rest position towards the switching position of the electrical switching element engaged with the upper surface of the contact and vice versa about the support. In other words, the contact, which operates in a linear sliding motion, is driven by a pivoting push-button. The risk associated with axial misalignment between the manual driver and the electrical switching element is reduced to a minimum.
수동 구동기의 구동 표면에 대한 수직선과, 접촉부의 상부 표면에 대한 수직선의 사이에 형성된 각도는 약 0°내지 2°이다. 그러므로 구동 표면(actuation)과 접촉부의 상부 표면의 사이에 각도 공차(angular tolerance)가 존재한다. 사용자가 촉각의 느낌을 경험하기 위해서, 스위치는 지지부와 수동 구동기의 사이에 배치되는 스프링을 구비할 수 있다. 이러한 스프링은 또한 수동 구동기가 리셋 위치(reset position)로 복귀시키기 위한 복귀 스프링으로 작용할 수 있다.The angle formed between the vertical line with respect to the drive surface of the manual driver and the vertical line with respect to the upper surface of the contact is about 0 ° to 2 °. Thus, there is an angular tolerance between the actuation and the upper surface of the contact. In order for the user to experience a tactile feel, the switch may have a spring disposed between the support and the manual drive. This spring can also act as a return spring for the manual drive to return to the reset position.
제한적이지 않은 실시예들에 관한 첨부되는 개략적인 도면들을 참조한 이하의 상세한 설명 중에, 본 발명이 더 잘 이해될 것이며 본 발명의 다양한 장점과 고유한 차이점들이 더 확실히 명확해질 것이다. In the following detailed description with reference to the accompanying schematic drawings of non-limiting embodiments, the present invention will be better understood and the various advantages and inherent differences of the present invention will become more apparent.
도 1은 제1 실시예에 따른 전기 스위치의 사시도를 도시한다.1 shows a perspective view of an electrical switch according to a first embodiment.
도 2는 제2 실시예에 따른 전기 스위치의 정면도를 도시한다.2 shows a front view of the electric switch according to the second embodiment.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 타원형 스위치(1)는 밀봉된 타격식 접촉(striking contact)이나 마찰식 접촉(rubbing contact)의 형태의 스위칭 요소(2)를 구비한다. 전기 스위칭 요소(2)는 구성 요소가 통합된 유형이다. 전기 스위치는 PCB(인쇄 회로 기판; printed circuit board)로도 알려진 전자 카드(4)에 납땜 연결부들(3)에 의해 고정된다. 납땜 전기 도선(6)은 전기 연결을 제공한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the elliptical switch 1 has a
스위칭 요소(2)는 두 개의 위치들의 사이에서 운동할 수 있는 접촉부(7)를 구비한다. 접촉부(7)는 수동 구동기(9)의 하부 표면과 접촉하는 상부 표면(8)을 갖는다. 사용자가 구동기(9)에 압력을 가하면(도 2의 화살표 P), 구동기가 이동하여(도 2의 화살표 M), 구동기의 구동 표면(11)이 접촉부(7)의 상부 표면(8)과 접촉한 이후, 접촉부(7)가 가압된다(도 2의 화살표 T).The switching
사용자는 구동기(9)를 누르면, 구동기는 축(12)을 중심으로 피봇 운동한다. 스위칭 요소(2)는 지지부(13) 상에서 피봇 운동하는 구동기(9)를 형성하는 플 라스틱 부분에 마련된 구동 표면(11)에 의해 구동된다. 구동 표면(11)의 수직선(N)과 접촉부(7)의 상부 표면(8)의 사이의 최대 각도(α)는 2°이다. When the user presses the
제1 실시예에서(도 1), 납땜된 스위칭 요소(2)를 갖는 전자 카드(4)는, 예를 들어 두 개의 길이 방향 체결구들이나 유지 클립들(14)에 의해 지지부(13)에 고정된다. 이러한 체결구들이나 클립들은 지지부의 상부 표면으로부터 연장된다. 지지부(13)는 고분자 소재(polymer material)로 제조된다.In the first embodiment (FIG. 1), the
본 발명에 따르면, 스위치(1)는 스위칭 요소(2)의 접촉부(7)의 상부 표면(8) 위에서 발생하는 모든 처짐을 보상하도록 의도된 수단을 구비한다. 이를 행하기 위하여, 지지부(13)는 상부 표면(17)으로부터 연장되어 기계적 정지부(16)로 작용하는 측면 플랜지(lateral flange)와 일체를 이룬다.According to the invention, the switch 1 has means intended to compensate for any deflections occurring above the
기계적 정지부(16)는 구동 표면(11)이 구동 지점에서 4 N의 힘보다 크게 강하게 구동될 때(P) 스위칭 요소(2)와 카드(4)를 보호한다. 처짐 보상 수단을 형성하는 정지부(16)의 존재로 인하여, 가압된 스위칭 위치에 있는(도 1에서 점선으로 도시됨) 접촉부(7)의 상부 표면(8)과 지지부(13)의 상부 표면(17)의 사이의 거리(b)가 확보된다. The
구동의 순간에 촉각의 느낌(이동 및 힘)을 얻기 위하여 지지부와 구동 표면의 사이에 스프링(18)이 부가될 수 있다.A
제2 실시예에 있어서(도 2를 참조), 스위치(1)는 스위칭 요소(2)의 접촉부(7)의 상부 표면(8)에서 발생하는 처짐을 보상하도록 의도된 수단을 구비한다.In the second embodiment (see FIG. 2), the switch 1 is provided with means intended to compensate for the sagging occurring at the
제1 실시예와 유사하게, 기계적 정지부(16)는 구성 요소들의 잘못된 사 용(abuse)을 방지하며, 그러므로 스위치(2)의 잘못된 사용을 방지한다. 정지부(16)는 지지부(13)에 대하여 실질적으로 평행하게 정지부(16)로부터 연장되는 탭(19)을 형성하는 측면 요소를 더 구비한다.Similar to the first embodiment, the
탭(19)은 스위칭 요소(2)의 상부 표면(20)의 위에 배치된다. 가압된 위치에 있는(도 2에서 점선으로 표시됨) 접촉부(7)의 상부 표면(8)과 지지부(13)의 상부 표면(17)의 사이의 치수(b)는 탭(19)의 상부 표면(21) 덕분에 유지된다. 구동기(9)의 하부 표면은 탭(19)의 상부 표면에 맞닿으며, 그로 인해 접촉부(7)가 미리 설정된 한계를 초과하여 가압되는 것을 방지한다. 탭(19)은 과도한 구동력을 견딘다. The
탭(19)은 스위칭 요소(2)가 지지부(13)에 대해 고정되는 것을 가능하게 하는 처짐 방지 수단으로 작용한다. 상세하게는, 스위칭 요소(2)와, 스위칭 요소의 납땜 연결부들(3)과 전자 카드(4)는 탭(19)의 하부 표면과 지지부(13)의 상부 표면(17)의 사이에 배치된다. 그러므로 거리(b)가 일정하게 유지된다.The
스프링으로 작용하는 플라스틱 날개(plastic blade)이나 탭(22)에 의해 구성 요소들의 치수 변동을 흡수하여 처짐을 방지하기 위하여 부가 수단이 마련된다. 이러한 날개(22)는 지지부(13)의 상부 표면(17)으로부터 연장한다. 납땜된 스위칭 요소(2)를 갖는 전자 카드(4)는 날개(22)의 위에 장착된다. 블레이드(22)의 강성은 아래의 비드(23)의 존재에 의해 제어된다. 비드(23)는 지지부(13)의 상부 표면(17)과 날개(22)의 하부 표면의 사이에 마련된다. 비드(23)의 길이는 날개(22)를 위한 다양한 강성 수치를 조정하고 얻는 것을 가능하게 한다.Additional means are provided for absorbing dimensional variations of the components by means of plastic blades or
지지부(13)의 상부 표면(17)과 날개(22)의 사이의 높이는, 전자 카드(4)와, 납땜 연결부들(3)과 스위칭 요소(2)를 포함하는 스택(stack)의 두께(c)에도 불구하고 치수(b)가 일정하게 유지되게 한다. 초기 제조와 이어서 이루어지는 장착의 이유로 인하여, 이러한 거리(c)는 쉽게 제어될 수 없지만 날개(22)의 탄성에 의해 보상된다.The height between the
본 발명의 보상 수단으로 인해 거리(b)는 일정하게 유지된다. 이러한 거리(b)는 이미 견뎌낸 주기들의 조건들과, 온도와 먼지로 인한 오염에도 불구하고 접촉부(7)가 항상 동일한 깊이로 가압되게 하는 것을 허용한다. 전기 기능의 구동은 85 ℃까지 보장된다. 85 ℃ 내지 105 ℃의 사이에서, 전기 기능은 보장되지 않지만, 이러한 기능의 회복할 수 없는 손상은 존재하지 않는다.The distance b is kept constant due to the compensation means of the invention. This distance b allows the
본 발명은 설명되고 도시된 실시예들에 한정되지 않는다. 이로 인해 청구항들 집합에 의해 정의되는 범위로부터 벗어나지 않고도 많은 변형들이 이루어질 수 있다.The invention is not limited to the embodiments described and illustrated. This allows for many modifications to be made without departing from the scope defined by the set of claims.
본 발명은 특별히 가혹한 환경에서 사용될 수 있는 전기 스위치(electrical switch)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차에 사용되는 전기 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to electrical switches that can be used in particularly harsh environments, and more particularly to electrical switches used in motor vehicles.
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