开关头部触发机构及车载开关的制作方法

本实用新型属于开关技术，尤其是车载开关技术。

背景技术：

车载开关一般是采用弹性体结构与塑料壳体的配合来实现运动。在变速器装置中，车载开关具有相当重要的作用。车载开关的工作性能对于变速器及车辆能够长期安全可靠地运行具有重要意义。

车载开关需要在复杂的情况下工作：在高温时，变速箱温度可达130℃以上，而在某些情况下，温度在零下40℃左右，极端温度下，开关能否安全稳定工作直接关系到车辆的安全行驶；其次，变速箱里的油在高温时会产生油压；再者，开关的工作电流范围大，倒挡开关电流大，空挡开关电流小；最后，车辆的振动较大。也就是说车载开关所处环境的温度因素、电气因素和机械因素使得其稳定工作的难度非常大。

触发机构是车载开关的重要结构部件，其结构直接影响到车载开关性能。

技术实现要素：

实用新型目的：提供一种开关头部触发机构，并进一步提供一种具有该开关头部触发机构的车载开关，以解决现有技术存在的至少一个问题，提高开关的可靠性。

技术方案：一种开关头部触发机构，包括具有中空容置部的顶杆柱塞，位于中空容置部内的第一弹性件，与第一弹性件套接的第二弹性件，位于顶杆柱塞内并与第一弹性件和第二弹性件末端抵接的活动块，安装在顶杆柱塞端部的端块，以及穿过所述端块和活动块并与第二弹性件套接的伸缩杆；所述伸缩杆与活动块之间具有预定的间隙。

所述伸缩杆的端部可在第一弹性件内往复移动。

在进一步的实施例中，所述第一弹性件和/或第二弹性件为弹簧。在其他实施例中，亦可以为弹片，例如碗型弹片。

在进一步的实施例中，所述伸缩杆具有内端部、中段部和外端部；所述第二弹性件套接于内端部并与中段部抵接；所述中段部的外径小于第一弹性件的内径，可沿第一弹性件的轴向往复移动；所述活动块套接于中段部，活动块的侧端与外端部的侧壁之间具有预定的间隙。

在进一步的实施例中，所述第一弹性件的弹性系数大于第二弹性件。在其他实施例中，第一弹性件的弹性系数也可以等于第二弹性件的弹性系数，通过调整伸缩杆、活动块的结构参数即可。

本实用新型还提供一种车载开关，包括上述任一实施例所述的开关头部触发机构。

在进一步的实施例中，该车载开关还包括车载开关主体部和开关芯部组件；所述车载开关主体部内设置有第一容置部和第二容置部，所述开关头部触发机构安装于第一容置部中，所述开关芯部组件安装于第二容置部中；

所述开关芯部组件包括开关芯部运动机构、上壳体、与上壳体适配的下壳体、触脚和密封橡胶组件；

所述开关芯部运动机构位于上壳体与下壳体之间的容置腔内，所述橡胶密封组件套在上壳体外侧并密封上壳体与下壳体之间的连接间隙；所述触脚的一端延伸至下壳体中，该端部设置有静触点。

在进一步的实施例中，所述开关芯部运动机构包括上盖体，与上盖体适配的下盖体，位于上盖体和下盖体之间的动触片，穿过动触片上通孔并与上盖体和下盖体固定的活动杆，套设于所述活动杆上且一端与动触片抵接、另一端与上盖体或下盖体抵接的弹性元件，以及安装于下盖体两侧的复位弹性件。

在进一步的实施例中，所述下盖体上具有一缺口，形成动触片容置部，该缺口的底部与动触片的底面、缺口的侧壁与动触片的侧面具有凹凸定位部。

在进一步的实施例中，所述下盖体的下侧部对称设置有凸台，所述复位弹性件可套接于该凸台上；所述下盖体的上侧部具有对称设置的定位凸起，所述上盖体对应设置有定位孔。

在进一步的实施例中，所述触脚包括接插脚和触点，所述接插脚的一端具有一凸台，该凸台的一侧形成一缺口部，凸台具有一盲孔，所述触点插接固定于盲孔中；所述触点位于接插脚中轴线的外侧。

在进一步的实施例中，密封橡胶组件包括密封橡胶件和接触头；所述密封橡胶件的中部开有通孔，沿该通孔的周向具有管状加厚区；接触头具有密封端面和杆部，所述杆部穿过通孔并与密封垫片连接。

有益效果：在本实用新型中，第二弹性件能够缓冲及减少芯部压缩行程作用，芯部不需要大行程就可以达到客户要求的动作点位置要求，从而能够减小密封橡胶产生大的变形量，提高橡胶寿命。

附图说明

图1是本实用新型开关头部触发机构的剖视图。

图2是本实用新型开关头部触发机构的主视图。

图3是本实用新型开关头部触发机构的分解图。

图4是本实用新型开关芯部运动机构的结构示意图。

图5是本实用新型实施例一的开关芯部结构剖视图。

图6是本实用新型实施例二的开关芯部结构剖视图。

图7是本实用新型车载开关实施例一的剖视图。

图8是本实用新型车载开关实施例二的剖视图。

图9是本实用新型插接脚的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，申请人对现有各种方案进行了深入地分析，具体如下。申请人在调查和分析车载开关的使用情况后发现，车载开关容易失效的问题长期困扰着相关厂家和技术人员，如何避免汽车在运行过程中出现因为开关失效而导致汽车档位故障，提高汽车驾驶的安全性和可靠性，避免人员伤亡和财产损失，是目前亟需解决的问题。

为此，申请人仔细研究了各种车载开关的结构和工作原理，进行了多次的实验模拟和验证（分析过程将在下文详述），发现现有车载开关的开关头部单弹簧的预压力过大，与档位杆摩擦力大，手感不顺畅，操作不灵敏；同时，单弹簧结构无法产生比芯部开关小的作用力，无法产生小行程作用，进而密封橡胶容易产生运动疲劳，不同客户产品通用性较差。也就是说，现有车载开关的结构使得其摩擦力较大，操作较为不顺畅；同时这种结构也使得密封橡胶更容易磨损，降低了其使用寿命。

例如现有车载开关一包括顶杆柱塞、头部压块和头部压力弹簧，上述部件安装于壳体内，头部压力弹簧的两端分别抵接于顶杆柱塞内和头部压块上。在这个车载开关中，由于零件是分离装配的，其给密封橡胶的装配增加了难度，降低了效率。同时，更为重要的是，由于头部压力弹簧要比芯部弹簧大，否则顶杆在下压过程中会出现芯部弹簧还未压缩，头部压力弹簧就已经开始变形，导致开关参数不稳定。这个车载开关中，密封橡胶的压缩距离无法较小，容易疲劳破裂。单弹簧线径大且压缩量大，容易导致弹簧疲劳断裂。最后，该结构头部在用于外部侧压动作时，头部容易被破坏，影响开关的寿命。

现有车载开关二包括顶杆柱塞、压力弹簧和活动压块，其中压力弹簧的两端分别抵接于活动压块和顶杆柱塞，顶杆柱塞和活动压块之间铆接固定，形成一个整体。在这个车载开关中，同样无法减小密封橡胶的压缩距离，减小橡胶的疲劳；同样单弹簧线径大且压缩量大，容易导致弹簧疲劳断裂；除此之外，用铆接面作为定位基准，参数不好控制，铆接方式对整体长度尺寸精确控制亦有难度。

现有车载开关三包括外顶杆柱塞、套装在外顶杆柱塞内的内顶杆柱塞，以及压力弹簧、伸缩杆和垫片，压力弹簧的两端分别抵接在内顶杆柱塞和伸缩杆上。在该车载开关中，同样无法缩小密封橡胶的变形距离，防止橡胶疲劳。同样单弹簧线径大且压缩量大，容易导致弹簧疲劳断裂。外顶杆柱塞用于承受侧向压力，内顶杆柱塞用于固定压力弹簧，顶杆柱塞头部斜面需要碳氮共渗处理，无法用于铆接，也就是说无法通过将内外顶杆柱塞整合成一个零件，无法节约成本。

为此，申请人提出了以下解决方案：

如图1、图2和图3所示，本实用新型设计了一种开关头部触发机构。其主要包括顶杆柱塞101、第一弹性件102、第二弹性件103、活动块105、端块106和伸缩杆104。如图1所示，顶杆柱塞内部中空，形成顶杆容置腔，第一弹性件和第二弹性件套接并收容于该容置腔内，顶杆容置腔的内端具有向轴向的收缩部101a，第二弹性件的末端可与该收缩部抵接；第一弹性件的末端可抵接于顶杆容置腔的内端101b。活动块安装在顶杆容置腔的开放端，活动块和第一弹性件或第二弹性件的长度之和约等于顶杆容置腔的深度（不同位置，深度不同）。

在该实施例中，第二弹性件的长度大于第一弹性件的长度，在其他实施例中，可以根据需要调整伸缩杆的长度，第二弹性件的长度可能等于或者小于第一弹性件的长度。顶杆柱塞的外表面设置有两环形凸起部。伸缩杆具有不等径的三段，分别为内端部104a、中段部104b和外端部104c。

伸缩杆的内端部插接于第二弹性件内，中段部插接于活动块上的通孔内，且中段部的外径小于第一弹性件的内径，伸缩杆可沿第一弹性件的内部往复移动。端块固定连接在顶杆柱塞的末端，用于封闭顶杆容置腔内的元件。伸缩杆与活动块之间（或者说活动块的侧端与外端部的侧壁之间）具有预定的间隙。在优选情况下，第一弹性件和第二弹性件为弹簧，当然也可以为其他类型的弹性件，例如弹片。在其他实施例中，端块也可以设置在顶杆柱塞的内侧，在此不做限定。

顶杆柱塞受到外部操作杆侧向力或直向力作用产生向下运动，因在第二弹性件的作用下，初始状态伸缩杆与活动块之间有预定的间隙（例如0.5mm或其他数值），因为小压力弹簧压力又远小于芯部复位弹簧，顶杆柱塞往下运动预定距离（0.5mm或其他数值）的过程中芯部接触头保持静止状态。

因此，本实用新型可以有效减小开关芯部压缩总行程，从而减小密封橡胶产生大的变形量，提高橡胶寿命。也就是说，通过改进开关头部触发机构的结构，减少开关芯部压缩总行程，进而延长橡胶密封件和开关的使用寿命。当然，可以通过改进开关中其他部分的结构来延长开关的使用寿命。本实用新型提供的是一种解决方案和思路。

在进一步的实施例中，第二弹性件可以套接在第一弹性件的外侧，伸缩杆的端部中空，与顶杆柱塞和第二弹性件套接，即伸缩杆的端部形成空腔结构，具有能够抵接第二弹性件的部位，例如凸起。上一实施例中，抵接端面位于伸缩杆的外侧，在该实施例中，抵接端面位于伸缩杆的内侧。该方式，即第二弹性件位于第一弹性件外侧的方案，亦可实现与上述实施例的效果，解决相应的技术问题。同样，采用弹片，例如碗型弹片的方式亦可实现压缩行程的效果。

在进一步的实施例中，端块与顶杆柱塞的连接方式亦可采用其他方式，例如将端块设置在顶杆柱塞的内侧，而非必须套接或铆接在顶杆柱塞的外侧。

在进一步的实施例中，第一弹性件的弹性系数大于第二弹性件。从解决本实用新型的问题角度来说，弹性系数的限定并非是必要的，第二弹性件的弹性系数亦可等于第一弹性件的弹性系数。通过调整结构参数，例如控制活动块和伸缩杆之间的间隙等方式即可解决这一问题。从车载开关整体工作的角度，限定弹性系数能够取得更好的技术效果。即第二弹性件的弹性系数小于两个并联回复弹簧的弹性系数，第二弹性件和第一弹性件的系数之和大于两个并联回复弹簧的弹性系数。

由于第二弹性件远小于芯部双弹簧力（回复弹簧），第二弹性件起到缓冲及减少芯部压缩行程作用，芯部不需要大行程就可以达到客户要求的动作点位置要求。因为第一弹性件远大于芯部双弹簧力（回复弹簧），第一弹性件起到加力作用及加大总行程作用，同时第二弹性件也可以起到补充大弹簧的力，从而减少第一弹性件线径及压缩长度，提高第一弹性件机械寿命，同时第一第二弹性件相互补充，从而得到不同触发阶段产生不同力值作用，满足不同客户需求，提高开关寿命，通用性更强。

在更进一步的实施例中，本实用新型进一步提供一种车载开关。该车载开关具有上述开关头部触发机构。除此之外，在进一步的实施例中，该车载开关还包括车载开关主体部10和开关芯部组件；车载开关主体部内设置有第一容置部和第二容置部，开关头部触发机构安装于第一容置部中，所述开关芯部组件安装于第二容置部中。车载开关主体部主要为一壳体，开关头部触发机构和开关芯部组件安装在其中。其中，开关芯部组件主要包括开关芯部运动机构、上壳体209、与上壳体适配的下壳体207、触脚3和密封橡胶组件。在成品中，伸缩杆104的一端与接触头402抵接。

从图5至图8中可知，无论是常开型开关还是常闭型开关，其基本结构是一致的，其主要区别在于动触片和静触片的相对位置，以及缓冲弹簧的位置。从图5至图8的两组实施例中，可以清晰地看出两者结构的差别。

如图所示，开关芯部运动机构位于上壳体和下壳体之间的容置腔内，橡胶密封组件

套在上壳体外侧并密封上壳体与下壳体之间的连接间隙；触脚的一端延伸至下壳体中，该端部设置有静触点。下壳体的下方设置有密封堵头5。

结合图4详细描述开关芯部运动机构，从图4可知，开关芯部运动机构主要包括上盖体201、下盖体202、活动杆203、弹性元件204、动触片205和复位弹性件206。

其中，上盖体具有中空凸起部，上盖体两侧对称设置有定位孔，上盖体的内侧具有与弹簧和活动杆适配的定位孔或定位凸起/凹槽。下盖体的上侧对称设置有定位凸起，通过定位凸起和定位孔连接上盖体和下盖体。活动杆、动触片和弹性元件（缓冲弹簧）设置于上盖体和下盖体之间，上盖体和下盖体内设置有活动杆定位孔，活动杆的两端插接于其中，缓冲弹簧套接在活动杆上，缓冲弹簧的一端抵接于上盖体或者下盖体内侧，另一端抵接于动触片上。动触片的两臂上分别固定有动触点。动触片的中部设置有活动孔，活动杆可穿过该孔。

下盖体的内侧，例如在侧壁和底壁上设置有凸起或凹陷部，动触片的底部和侧壁对应设置有凹陷部或凸起部，通过凹凸配合的方式限定动触片的活动范围，提高动触片运动的稳定性。下盖体的外侧底部对称设置有凸台，复位弹性件套接固定在该凸台上。

利用凸台来定位弹簧，使弹簧位置更加精准可靠，避免弹簧直接作用在金属片，避免因弹簧在压缩过程中，动触片移动或错位，其弹簧力对动静触点的接触通电的影响。避免弹簧疲劳，同时容易满足不同客户开关动作力要求。

上下盖体采用分体式结构，便于放缓冲弹簧及定位销，从而使整体尺寸更加紧凑，减少芯部内部空间，型号通用性更佳；动触片及弹簧装配定位准确，避免动触片或弹簧因振动导致错位或脱落现象，提高生产效率，定位精度及动触片可靠性。采用缓冲弹簧保持对动触片的压力，一是便于动静触点之间接触调整灵活性，二是能够减少动静触片接触时的作用力，延长动静触点的寿命。

最后，采用活动杆、缓冲弹簧及动触片，起到保护动触片不受太外力作用导致变形或位置滑动导致的接触不良。可以使开关在振动及运动情况下弹簧及动触片位置准确，重复动作精度高。

如图5至图8所示，触脚包括接插脚301和触点302，所述接插脚的一端具有一凸台，该凸台的一侧形成一缺口部，凸台具有一盲孔，所述触点插接固定于盲孔中；触点位于接插脚中轴线的外侧。或者说，触点向远离插接脚中轴线的方向。当两个插接脚安装在下壳体中时，缺口部相对的部分形成一个扩大的容置空间，以便于其他元件的安装和盛放，为此可以减小开关整体的体积。

如图5至图所示，密封橡胶组件包括密封橡胶件401和接触头402；所述密封橡胶件的中部开有通孔，沿该通孔的周向具有管状加厚区401b，通过该区域及橡胶密封件的边缘形成双重密封；接触头具有密封端面和杆部，所述杆部穿过通孔并与密封垫片连接。接触头为金属触头。接触头与橡胶密封件形成过盈配合。密封端面与密封橡胶件之间形成第一密封部，杆部与密封橡胶件之间形成第二密封部，密封垫片与密封橡胶件之间形成第三密封部。首先，通过过盈配合和铆接等方式形成三层密封，解决了现有技术漏油失效等问题。更为重要的是，在此结构中，伸缩杆与金属质的接触头撞击，而不与橡胶密封件接触，因此橡胶密封件的使用寿命更长，更不容易产生疲劳破裂。

本实用新型的工作过程如下：

1. 顶杆柱塞受到外部操作杆侧向力或直向力作用产生向下运动，因在小压力弹簧（第二弹性件）作用下，初始状态伸缩杆与活动块之间有0.5mm间隙，因为小压力弹簧压力又远小于复位弹簧，顶杆柱塞往下0.5mm过程中接触头保持静止状态。

2. 当顶杆柱塞运动超过0.5mm时继续往下运动过程中，此时伸缩杆与活动块接触，大压力弹簧（第一弹性件）开始起作用，但因为大压力弹簧+小压力弹簧比复位弹簧力大得多，活动块相对顶杆柱塞保持不动，此时头部弹簧压力促使接触头带动整体活动杆组件往下运动，当动触片组件两个银触点与常开静插脚组件两个银触点接触，此时开关通电，动触片组件相对常开静触点保持静止状态，但整体活动杆组件（除动触片外）会继续往下运动直到与活动杆下盖接触常开塑料底座才会停止，在此动触片停止运动到整体活动组件停止往下运动过程中，活动杆弹簧压缩变形，保护动触片不受头部力作用发生变形或位置移动。

3. 当整体活动杆组件停止运动时，顶杆柱塞继续往下运动，此时头部大压力弹簧+小压力弹簧开始压缩变形直到最后停止。在该实施例中间隙为0.5mm，在其他实施例中，该间隙值可以为其他数值。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。