专利名称：带有速动功能的控制装置以及装有该装置的手表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有速动功能的控制装置，这种控制装置包括支座、固定在支座可沿某轴线做平行移动的按钮以及能对按钮施加反作用力的弹性元件，该反作用力在按钮的移动过程中有一个最大值。本发明还涉及到一种包括壳体和此种类型控制装置的手表。
被称作快速动作控制装置的这种控制装置常常被用作触发电子表的接触片尤其是用于便携式电子设备的控制功能。不过，这种装置的按钮也可用来产生纯粹的机械命令。
比如说，这种装置可用来控制机械或电子计时表的开始和停止动作。速动功能指的是只要施加在按钮上的力不超过反作用力起作用的限度值，按钮就继续移动没有结果，由于停止此功能所需的作用力小于此限度值，所以一旦超过这个限度值，装置的状态就会突然地改变。因此可以精确地启动或停止计数器。
在这些熟知的手表中，具有此速动功能的部件通常成为计时机构的部件并固定在该机构的连接杆或板上。要克服的力由跳跃型弹簧装置产生，通过弯曲弹簧来工作，该弹簧与凸轮配合动作，如瑞士专利第642,220号中提供的装置。但这种装置占用的体积较大，这对于手表是个相当大的不利因素。
制造带速动功能的按钮也曾被提出过，其中，速动功能是由安装在壳体或按钮上的弹性元件来保证的，一个这种类型的解决方案可见瑞士专利第629,647号。在此专利中，弹性元件由一环形件构成，该环形件可径向变形，可在一个凸轮表面滑动且越过所述凸轮表面的突起部分。这种装置不需要太多空间，但难于控制触发点和实现此项功能所施加的力。
电子表的专门领域中也用到一种利用速动弹簧来产生快速动作的控制装置。比如说美国专利第4,234,769号中介绍的一种压缩型速动弹簧是由能变形的直簧片构成，并且由于两个固定端之间的压力该直簧片处于纵向弯曲状态。但是，这种弹簧有两个的稳定位置并由按钮控制，这就需要额外的回位弹簧。另一个缺点是这种永久的压力需要相当坚固的支撑，这在诸如手表之类的小仪器中是一个很不方便的因素。
这些缺点可以通过将受压弯曲簧片合并到一个较大的板簧而部分地得到克服，该板簧形成周边框架并可被按钮压弯，如美国专利5,075,524号所示。不过，这种系统要求按钮行程相对比较大，因此在小如手表的仪器中显得非常笨重。而且，这种弹性元件的固定也需要紧固的支撑以及一定的空间。
本发明的目标之一是提供一种带有速动功能的简单而紧凑的控制装置。另外，该装置应易于生产、装配以及使用可靠。
因此，本发明的第一个方面是关于一种带有速动功能的控制装置，该速动功能具有导言中说明的类型，其特征在于，插入到按钮和支座之间的弹性元件由弹性材料制成的细长片构成，并且在该细长片中央部分至少有一个中部区以及位于所述细长片末端的至少一对支撑区，所述支撑区紧靠按钮而所述中部区紧靠支座，因此，按钮的移动会纵向压弯所述细长片，并且当所述细长片处于静止位置时，其横截面呈弯曲状或为V字形。
这种布置方式的一个优点是该弹性元件不需要刚性地固定在支座上，因此就不需要特别地紧固。弹性元件的支撑区只需要处于正确的位置，比如说，在按钮的作用下或是自由装入壳体的结果。
实际上，该弹性元件既不需要固定在按钮上，也不需要固定在支座上。另一个优点是这种类型的弹性元件尺寸非常小，具体地说，不会大于按钮端部并且该装置组件的生产和装配都非常经济。
为了保证按钮和弹性元件有良好的工作状况，弹性元件最好在其中央部分有个按钮杆可穿过的孔。
在优选实施例中，所述的支撑区位于弹性元件的凹面，所述中部区位于弹性元件的凸面。有利的是，支座紧靠凹面而按钮紧靠凸面。
为了保证产品在整个使用寿命期的工作状况相同，应该固定弹性元件与支座和按钮的相对位置。因此，在与按钮接触的两相对端的附近弹性元件有切口部分。而在按钮上有与这些切口部分相接合的突出部，从而就确定了弹性元件和按钮的相对位置。按钮本身可以以普通的方式在支座中移动。
当弹性元件的形状由两个被圆形过度部分相互连接的平面壁构成时，其生产工艺变得简单。这种结构还保证了清楚限定的速动动作以及施加在其上的力可得到良好的控制，因此，同一个模具，做出来的零件互相是相同的。
本发明还涉及到带有表壳和上面定义的控制装置的手表。在这种手表中，表壳形成该控制装置的支座，按钮包括位于表壳外面的按钮端部和位于表壳的孔中的按钮杆以及处于表壳内部的突出部。弹性元件位于表壳外表面的凹腔中，并与按钮端部一起配合动作。
从美学的角度来看，手表的厚度是起着重要的作用。为了在让按钮易于操作的同时尽可能地减小手表的厚度，按钮端部和控制装置的弹性元件都应为细长形，最好为椭圆形。
参考附图，从下面的对优选实施例的说明中，本发明的其它优点和特征会更明显。在附图中，
图1为装有至少一个根据本发明的按钮控制装置的表壳的局部剖视图；图2为图1中物体的分解透视图；图3是与图2相似的从另一个角度得到的分解图。
图中显示的控制装置包括由表壳10构成的支座、固定到表壳10可沿轴线A-A作平行移动的按钮12以及位于表壳10和按钮12之间的弹性元件14。
表壳10可由任何实体材料做成，比如金属和塑料。所述表壳10包括中部16和后盖17，二者限定了装有表机件20的表腔18。在这里说明的手表中，后盖17构成了表机件20的底板。中部16有一圆柱形通孔22从表腔18通向表壳10的外侧，其中，通孔22的轴线与轴线A-A为同一直线。在靠近通孔22处，中部16包括在其外侧表面上的细长凹腔24，凹腔24的侧壁24a的形状是椭圆柱形。凹腔24的底部包括两个靠近侧壁24a的相对的凹口24b，和一个突出的形状为球冠形的中央部分24c，球冠的中心位于按钮12的轴线A-A上。
按钮12包括位于通孔22中的圆柱形按钮杆26，圆柱形按钮杆26最好由金属制成；按钮12还包括位于表壳10外边的按钮端部28，该按钮端部28较适合由塑料制成并且通过过盈压制固定在圆柱形按钮杆26上。按钮杆26的直径比通孔22稍小一些，因此按钮杆26可在通孔22中自由地滑动。在按钮杆26上设有两道凹槽，按钮12就位时，凹槽26a位于壳体16内并与中部16的内壁平齐，槽26b位于通孔22的中间位置。
簧片30为金属件29的一部分，金属件29固定在表机件上并与电池供能部件20的一个电极相连。簧片30包括卡口31，卡口31与凹槽26a相卡合，用来防止按钮12从通孔22中脱出。如后面所说，簧片30还完成电源接通功能，即当按钮12被充分压下时，其自由端与固定在后盖17的印刷电路板33上的引线柱32接触。
凹槽26b中的O形密封圈的整个外圈与通孔22的孔壁接触，从而实现了按钮12在中部16的通孔22中移动的密封。
按钮12的按钮端部28的外形是与凹腔相吻合的细长形状，因此按钮12只能作平移而不能转动。按钮端部28有个固定在按钮杆26上的向外凸出的冠形部分28a以及从冠形部分28a沿向着中部16的方向延伸到凹腔里边的椭圆柱形部分28b。按钮端部28还有横截面为锥形的下凹内表面28d。在椭圆柱形部分28b的内侧设有从按钮端部分别延伸至凹口24b里面的由指状物28c形成的两个突出部，其功能下文将予以说明。
弹性元件14由薄的不锈钢片制成，通常为椭圆形，在其中央设有一个直径稍大于按钮杆26的圆孔14a，因此按钮杆26可在圆孔14a中自由滑动。所述椭圆长轴为B-B，短轴为C-C，二轴相互垂直并垂直于通孔22的轴线A-A。
形成弹性元件14的薄片在其椭圆的两个长端都加工成开口，形成了可让指状物28c穿过的切口部分14b。弹性元件14经弯曲或折叠，可具有与生成平行于纵轴B-B的母线的几何面内切的形状，带有凹面14c和凸面14d。
在图中所示的实施例中，弹簧的大致形状为顶盖形，其两个平面壁用圆形过度部分连接在一起，从而形成了大致成V字形的横截面。值得注意的是弹簧绕轴A-A旋转对称，同时也对称于通过轴线A-A，B-B的中间纵向平面。
弹性元件14置放在凹腔24中，因此当按钮杆26安装在通孔22中时，按钮杆26经孔14a穿过弹性元件14，从而，凹面14c紧靠按钮端部28，接触面至少是位于其椭圆形端部附近的一对支撑区36；凸面14d至少通过一个按钮杆附近的中部区38紧靠支座的中央部位24c。弹性元件14通过突出部28c与切口部分14b的接合与按钮12的位置相对固定，因此弹性元件14不会摩擦侧壁24a。
在图示的实施例中，与按钮端部28紧靠的弹性元件14的支撑区位于切口部分14b的边缘。在图1中所示的初始位置，在每个切口部分14b的端部实际上都有两个支撑区36。弹性元件14的中央部分的凸面与表壳10在两个位于孔14a两侧的中部区38接触。
当装有上述装置的手表用户触动按钮12时，按钮端部28上就施加了使按钮杆26穿过表壳10的手动压力。在突出部28c附近，按钮端部28与弹性元件14的凹面14c接触，更准确地说，是接触在位于弹性元件14端部的两对支撑区36，弹性元件14的中部区38与凹腔的凸起的中央部位24c接触。从而，该压力就产生了使弹性元件14变形的作用力。
所以，弹性元件14就像一根中间受压两端受反作用力的梁。按钮上的手动压力的效果使得所述梁一方面趋于在其长度方向上弯曲，另一方面由于沿其末端边缘产生的平行于B-B的拉应力，所述梁也有沿其横向方向C-C展平的趋势。换句话说，弹性元件的V字形弯曲趋向于展平。该弹性元件的布置方式及其支撑区以中间纵向平面对称的性质使其应力和变形也对称，所以并不需要任何的固定措施来稳固弹性元件。
该梁的反作用力是其弯曲度和其横截面静态惯性矩的函数。截面形状V字的边越靠拢，其惯性矩越大。换句话说，对该梁施加足够大的压力，在按钮的平移过程中，V字展开，静态惯性矩减小。当弯曲度进一步增加，就会达到一个惯性矩值，如果超过该值，则该梁弯曲所需要的压力开始减小。一旦过了此点，继续对按钮上施加压力使得按钮难以下按，这就产生了速动作用。簧片30与引线柱32骤然接触，因此就确保了所需的电源接通。
弹性元件14两端的两个支撑区36之间的横向距离也对展平弹性元件14的横向截面起到作用，但这个补充作用并不是不可缺少的。
当按钮被放开，经弹性元件14和弹簧片30的共同作用，按钮回位。由于弹性元件14在按钮的整个行程中都提供了回复力，弹簧片30所产生的力就并不是必须的了。按钮也可以由弹性元件14利用按钮杆26来回位。
在试验中，弹性元件14由厚0.06毫米、宽3.50毫米、有效长度(两个14b之间的距离)为5.00毫米、中心孔孔径为1.40毫米、V字形开口夹角为140°的钢片制成，结果显示，需要加在按钮上的压力大约等于7牛顿。
很容易理解，在此描述的弹性元件14不仅制造成本很低，其装配也很容易并且不需要非常紧固的支撑。因为作用在弹性元件14上的最大力为所述需要加在按钮上的压力，所以如果压力超过该弹性元件的最大反作用力，该压力的超出部分将被与表壳接触的突出部28c吸收。
很清楚此处说明的实施例仅仅是多个不同实施例中的一个。如果将相应的支撑面以及按钮反装，该弹性元件也应反装。还可想出许多的其他方案。比如说，该弹性元件可以为圆形或矩形，甚至可以为翘曲面。在各情况中，当对该弹性元件施加弯曲压力时，其静态惯性矩应该减小。当弹性元件处于静止位置，也即该弹性元件还未产生弹性变形时，该弹性元件的横截面在由轴A-A和C-C定义的平面内弯曲时，该条件满足，其中，该平面垂直于弯曲沿其产生的轴B-B。
该弹性元件也可以设置在表壳内，或者甚至设置在表壳内部的用来放置该弹性元件的腔体内。另外，弹性元件也可以从一个或多个弹性片上延伸取代簧片30形成电接触。
本装置也可用作为除手表之外的其它仪器上的按钮，比如说电话或电脑。
权利要求
1.带有速动功能的控制装置，所述装置包括支座(10)、固定在所述支座(10)可沿轴线(AA)作平行移动的按钮(12)以及能对所述按钮施加反作用力的弹性元件(14)；该反作用力在所述按钮的移动过程中有一个最大值，所述控制装置的特征在于，插入到所述按钮(12)和所述支座(10)之间所述弹性元件(14)由弹性材料制成的细长片构成，并且在所述细长片中央部分至少有一个中部区(38)以及位于所述细长片末端的至少一对支撑区(36)，所述支撑区(36)紧靠所述按钮(12)而所述中部区(38)紧靠所述支座(10)，所以，所述按钮(12)的移动会沿纵向轴(B-B)弯曲所述细长片，并且当所述细长片处于静止位置时，其横截面呈弯曲状或为V字形。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性元件(14)既不固定在所述支座(10)上，也不固定在所述按钮(12)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性元件(14)在其中央部位的有可让所述按钮(12)的按钮杆(26)通过的孔(14a)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一对支撑区(36)位于所述弹性元件(14)的凹面(14c)上，所述中部区(38)位于所述弹性元件(14)的凸面(14d)上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹性元件(14)的凹面(14c)紧靠所述支座(10)，所述弹性元件(14)的凸面(14d)紧靠所述按钮(12)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述弹性元件(14)包括位于其两相对端附近的切口部分(14b)，所述按钮(12)包括与所述切口部分(14b)接合的突出部(28c)，从而确定了所述按钮(12)与所述弹性元件(14)的相对位置。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹性元件(14)对称于通过所述按钮(12)轴线的纵向平面。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹性元件(14)包括两个以圆形过度部分连接起来的平面壁。
9.手表，包括表壳(10)和根据前面任何一条权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述表壳(10)形成所述控制装置的支座；所述按钮(12)包括位于表壳外面的按钮端部(28)，在表壳的孔(22)中滑动的按钮杆(26)和位于表壳内部的突出部(28c)；和所述弹性元件(14)布置在所述表壳(10)外表面的凹腔(24)中并与所述按钮(12)的所述按钮端部(28)配合动作。
10.根据权利要求9所述的手表，其特征在于，所述按钮(12)的端部(28)和所述弹性元件(14)都是细长的形状，主要是椭圆形。
全文摘要
带速动功能的控制装置包括支座、固定在支座上可沿轴线平移的按钮以及不固定在支座或按钮上的弹性元件。在按钮和支座之间的弹性元件由弹性材料制成的细长片构成,包括位于端部的一对支撑区和至少一位于中央部分的中部支撑区。这些支撑区分别与按钮端部和支座的凸面配合动作。在静止位置,细长片呈弯曲的或V形横截面,在按钮移动并纵向弯曲弹性元件时,细长片能变形产生速动作用。该装置可用于控制手表或其它小型仪器的机械或电的动作。
文档编号G04G21/08GK1328274SQ0112088
公开日2001年12月26日 申请日期2001年6月6日 优先权日2000年6月7日
发明者B·维斯布罗德 申请人:Eta草图制造公司