一种悬浮支撑结构及力检测和振动反馈悬浮结构的制作方法

1.本实用新型涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种悬浮支撑结构及包含该悬浮支撑结构的力检测和振动反馈悬浮结构。


背景技术：

2.传统的汽车中控面板一般通过旋转开关或机械按键的方式进行操作，在长期使用过程中机械按键会发生磨损，而且在机械按键的缝隙中会累积污垢，导致汽车控制器无法接收到机械按键的输入信号，造成用户无法继续使用汽车控制器。虽然一些汽车上已经使用了触摸按键，如中国专利公开的一种用于车载空调的触摸控制系统授权公告号为cn207088904u，但其内部结构设计不合理，体积较大，导致占用空间大；而且这些触摸按键未设置振动反馈功能，使用该触摸按键系统时，无法通过人体感官快速反应，导致驾驶员无法判断按键是否已经被触发，容易造成驾驶员的误判断、分散驾驶员的注意力，体验效果差。
3.目前，一些汽车厂商选用钢珠、弹簧的悬浮结构来实现触摸面板的振动反馈，振动方向沿触摸面板的按压方向相同，但其结构复杂，做模困难，生产成本高，振动反馈效果差，并且在振动过程中所产生的噪音大，易对驾驶员造成影响，体验效果差。
4.为此，中国实用新型专利授权公告号cn208722143u公开了一种触摸面板的振动反馈结构，包括安装座和用于安装触摸面板的安装支架，安装座上固连有连接支架，连接支架上连接有可产生振动的弹性片，安装支架连接于该弹性片上，安装座上设有其驱动方向与弹性片的垂线同向的振动单元，振动单元的振动部作用在安装支架上。
5.弹性片悬浮结构存在以下问题：1.对弹片尺寸控制有很高要求，成本高；2.装配螺钉多，装配工序复杂、生产周期长；3.调整弹片刚度需要重新开模；4.需要铜柱保证可靠性；5.振动噪声大；6.只能适用单向振动需求。
6.中国实用新型专利授权公告号cn214068588u公开的一种连接件及包含其的悬浮装置，该连接件具有相互连接的第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部沿着连接件的轴向方向分布，第一连接部与第一部件卡合连接，第二连接部与第二部件卡合连接，第一连接部，和/或，第二连接部沿着连接件的径向方向可进行弹性变形。该专利存在以下问题：1.占位空间尺寸略大：悬浮(固定)零件用于装配硅橡胶的结构整体，比较复杂且尺寸偏大并位于产品侧壁之上；2.悬浮(固定)零件用于装配硅橡胶的结构需要模具侧向抽芯机构实现；3.只能适用单向震动需求。
7.中国实用新型专利授权公告号cn216866369u公开了一种平移门吊轨：包括导轨和固定件，导轨通过固定件安装在墙壁上；导轨至少为两个，相邻两个导轨之间设有连接件。连接件的两端分别设有径向延伸的第一连接部、第二连接部，相邻两个导轨相向的一端分别设有第一凹入部和第二凹入部，第一连接部可拆式连接在第一凹入部内，第二连接部可拆式连接在第二凹入部内。将导轨设置成多根，然后两两之间通过连接件可拆式连接，这样设置后，导轨可以批量生产，然后根据具体需求将合适数量的导轨通过连接件组装起来，从
而达到降低生产成本的目的。该专利与本实用新型的领域不同。
8.中国实用新型专利授权公告号cn217526806u公开了一种汽车空调滤芯盖板，包括盖板机构，所述盖板机构上设置有握把，且盖板机构盖合于滤芯外框的端部，所述握把下端四个拐角处均固定有弹力套锁机构。本实用新型中，通过按压握把，当三角形滑块接触到圆杆四外壁，会碰撞出咔嚓声响，两个三角形滑块与凸块二下端进行卡接，当需要取下盖板时，只需要继续按压握把，当再次听到咔嚓声响，此时可以方便的取下盖板且不易损坏，可以防止因损坏需要频繁更换盖板带来的用车成本的提升；在背板四边外侧壁安装相互紧密连接的橡胶块一和橡胶块二，使其能够贴紧滤芯外框内壁，这样可以增加其密封性能，减少灰尘等微小颗粒对空调滤芯的堵塞。
9.中国发明专利申请公布号cn107209553a公开的一种用于机动车辆的触觉反馈装置，其包括：可移动部件，其包括触敏表面和用于振动触敏表面的至少一个振动致动器；和固定部件，其意图为固定到机动车辆，其特征在于，其包括至少部分地插设在可移动部件和固定部件之间的至少一个非对称阻尼构件，所述非对称阻尼构件被配置为使得由振动致动器产生的振动在一个方向上比另一个方向上衰减得更多。
10.目前汽车内需要集成安装压力检测和振动反馈功能的智能开关产品小型化趋势十分明显，特别是方向盘开关和一些长条型的饰板内智能开关，为了适应oem的小尺寸需求，急需一种小型化的悬浮结构来保证按压部和固定部分有很好的分离，较好的刚性，精准的定位。来保证产品在整个生命周期里稳定，又要保证两部分之间可靠的连接。汽车只能开关成本压力日趋严峻，也需要一种结构更为简单，成本更加低廉的产品来提供企业竞争力。另外oem都期望智能开关可实现多种模式的振感反馈，也急需设计可实现不同方向振动的悬浮结构来匹配电子架构。


技术实现要素：

11.本实用新型所需要解决的技术问题之一针对现有悬浮结构所存在的上述不足而提供结构和装配简单、成本低且能实现多种模式的悬浮支撑结构。
12.本实用新型所需要解决的技术问题之二在于提供一种包含上述悬浮支撑结构的力检测和振动反馈悬浮结构。
13.为了实现上述发明目的，本实用新型的悬浮支撑结构，采用橡胶制成，其至少具有一第一柱状部、第二柱状部和第三柱状部，所述第一柱状部具有与悬浮部分接触的第一端面和与固定部分接触的第二端面；所述第二柱状部从第一端面延伸出去，所述第三柱状部从第二端面延伸出去；所述第二柱状部的外周面与所述悬浮结构过盈配合接触，所述第三柱状部的外周面与所述固定部分过盈配合接触。
14.在本实用新型的一个优选实施例中，还包括第四柱状部，所述第四柱状部从所述第二柱状部远离所述第一端面的一端延伸，所述第四柱状部的最大直径大于所述第二柱状部最大直径且所述第四柱状部与第二柱状部连接的端面与所述悬浮部分接触。
15.在本实用新型的一个优选实施例中，在所述第四柱状部内开设有一第一孔，所述第一孔延伸进所述第二柱状部内。
16.在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一孔位于所述第四柱状部和第二柱状部的中心轴线上。
17.在本实用新型的一个优选实施例中，所述第四柱状部至少有部分外周面呈锥形。
18.在本实用新型的一个优选实施例中，还包括第五柱状部，所述第五柱状部从所述第三柱状部远离所述第二端面的一端延伸，所述第五柱状部的最大直径大于所述第三柱状部最大直径且所述第五柱状部与第三柱状部连接的端面与所述固定部分接触。
19.在本实用新型的一个优选实施例中，在所述第五柱状部内开设有第二孔，所述第二孔穿过所述第三柱状部和第一柱状部延伸进入所述第二柱状部内。
20.在本实用新型的一个优选实施例中，所述第五柱状部至少有部分外周面呈锥形。
21.在本实用新型的一个优选实施例中，还包括第六柱状部，所述第六柱状部从所述第五柱状部远离所述第三柱状部的一端延伸出去。
22.在本实用新型的一个优选实施例中，所述悬浮支撑结构的邵氏硬度范围为30
°
～70
°
。
23.本实用新型的包含上述悬浮支撑结构的力检测和振动反馈悬浮结构，包括固定部分和悬浮部分，其中所述悬浮部分通过至少三个以上的悬浮支撑结构弹性支撑在所述固定部分上；所述悬浮部分由所有悬浮支撑结构围成的区域为触控区域；在所述触控区域内设置有至少一个振子或者/和至少一个压力感应元件。
24.在本实用新型的一个优选实施例中，在所述触控区域内设置至少一个触控点。
25.由于采用了如上的技术方案，本实用新型的悬浮支撑结构具有结构和装配简单、成本低的优点且能实现多种模式的悬浮支撑。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例1的悬浮支撑结构及一种应用方式示意图。
27.图2为本实用新型实施例1的悬浮支撑结构及另一种应用方式示意图。
28.图3为本实用新型实施例2的悬浮支撑结构及一种应用方式示意图。
29.图4a至图4h为本实用新型实施例1的悬浮支撑结构与悬浮部分、固定部分之间的装配示意图。
30.图5a和图5b为本实用新型实施例1的悬浮支撑结构的受力分析示意图。
31.图6a至图6c为现有悬浮支撑结构的受力分析示意图。
32.图7为本实用新型实施例1的悬浮支撑结构的振动衰减的正弦波形图。
33.图8为本实用新型三个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
34.图9为图8的a-a剖视图。
35.图10为四个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的第一种力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
36.图11为图10的a-a剖视图。
37.图12为四个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的第二种力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
38.图13为图12的a-a剖视图。
39.图14为四个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的第三种力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
40.图15为图14的a-a剖视图。
41.图16为四个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的第四种力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
42.图17为图16的a-a剖视图。
43.图18为四个实施例2的悬浮支撑结构布置形成的第一种力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
44.图19为图18的a-a剖视图。
45.图20为四个实施例2的悬浮支撑结构布置形成的第二种力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
46.图21为图20的a-a剖视图。
47.图22为10个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的全悬浮型的力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
48.图23为图22的a-a剖视图。
49.图24为10个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的全悬浮型的力检测和振动反馈悬浮结构简图。
50.图25为8个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的半悬浮型的力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
51.图26为图25的a-a剖视图。
52.图27为8个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的半悬浮型的力检测和振动反馈悬浮结构简图。
53.图28为8个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的局部悬浮型的力检测和振动反馈悬浮结构示意图。
54.图29为图28的a-a剖视图。
55.图30为8个实施例1的悬浮支撑结构布置形成的局部悬浮型的力检测和振动反馈悬浮结构简图。
具体实施方式
56.以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本实用新型。
57.实施例1
58.参见图1和图2，图中所示的悬浮支撑结构10，采用橡胶例如硅橡胶弹性体制成，其具有一第一柱状部11、第二柱状部12、第三柱状部13、第四柱状部14、第五柱状部15、第六柱状部16。
59.第一柱状部11具有与悬浮部分20接触的第一端面11a和与固定部分30接触的第二端面11b以及连接第一端面11a和第二端面11b的外圆周部11c。
60.第二柱状部12从第一端面11a向上延伸出去，第三柱状部13从第二端面11b向下延伸出去。
61.第四柱状部14从第二柱状部12远离第一端面11a的一端向上延伸，第四柱状部14的最大直径大于第二柱状部12的最大直径，这样在第四柱状部14与第二柱状部12的连接处形成一端面14c。在第四柱状部14内开设有一第一孔14a，该第一孔14a延伸进第二柱状部12
内。第一孔14a位于第四柱状部14和第二柱状部12的中心轴线上。设置第一孔14a的目的是装配时，第四柱状部14挤压过程中的过盈量可向第一孔14内收缩变形，达到减小装配力的目的。另外第四柱状部14至少有部分外周面14b呈锥形。
62.第五柱状部15从第三柱状部13远离第二端面11b的一端向下延伸，第五柱状部15的最大直径大于第三柱状部13的最大直径，这样在第五柱状部15与第三柱状部13的连接处形成一端面15b。第五柱状部15至少有部分外周面15a呈锥形。
63.第六柱状部16从第五柱状部15远离第三柱状部13的一端向下延伸出去。第六柱状部16的头部呈弧形。第六柱状部16呈细长且实心结构，这样便于零件插入对手件的安装孔(即固定部分30的孔31中)，同时便于手指或者工具夹持第六柱状部16，然后用力拉入对手件的安装孔(即固定部分30的孔31中)。由于第六柱状部16的直径比较小，实心结构可有效提高零件受力强度。
64.结合参见图4a至图4h，上述悬浮支撑结构10装配时，首先将第四柱状部14部分呈锥形的外周面14b对准悬浮部分20上的孔21，然后将整个悬浮支撑结构10向上推，由于在第四柱状部14中开设有第一孔14a，第四柱状部14在上推挤压过程中，多余的料回挤向第一孔14a中，使得第四柱状部14顺利越过悬浮部分20上的孔21而进入到悬浮部分20上的孔22中(孔22的直径大于孔21的直径并大于第四柱状部14的最大外径，而孔21的直径小于第四柱状部14的最大外径)。在第四柱状部14顺利越过悬浮部分20上的孔21而进入到悬浮部分20上的孔22中后，端面14c勾在悬浮部分20的孔22与孔21之间的台阶面23上，同时第二柱状部12与孔21过盈配合。悬浮部分20上的孔21的孔底24与第一柱状部11的第一端面11a接触。悬浮部分20制造时，孔21的下部制成扩孔状，便于第四柱状部14的呈锥形的外周面14b顺利导入到孔21中。
65.接着将第六柱状部16插入到固定部分30的孔31中并穿过孔31，然后用手指拽住第六柱状部16的头部向下拉，直到第五柱状部15的呈锥形的部分外周面15a进入到孔31中。继续向下拉第六柱状部16，第五柱状部15受到孔31的挤压内缩，越过孔31。在第五柱状部15越过孔31后，第五柱状部15的端面15b勾在固定部分30的孔31的孔底面32，同时第四柱状部14与孔31过盈配合并且孔31的孔顶面33与第一柱状部11的第二端面11b接触。固定部分30制造时，孔31的上部制成扩孔状，便于第五柱状部15的呈锥形的外周面15a顺利导入到孔31中。
66.上述悬浮支撑结构10装配后，第一柱状部11的外圆周部11c可以同时与悬浮部分20和固定部分30接触(参见图1)，也可以同时不与悬浮部分20和固定部分30接触(参见图2)。如果第一柱状部11的外圆周部11c可以同时与悬浮部分20和固定部分30接触，可以应用于x或y向加速度较大时(通常8g以上)的场景。如果第一柱状部11的外圆周部11c同时不与悬浮部分20和固定部分30接触，即相对于图1，图2中的第一柱状部11的外圆周部11c直径增大，增加z向配合面积，其应用于z向加速度要求较大时(通常8g以上)和悬浮部分20的重量较大时(通常在100g以上)的场景。
67.结合图5a至图5b和图6a至图6c，上述悬浮支撑结构10的第二柱状部12和第三柱状部13可以承受xy向力fxy，第四柱状部14的端面14c承受悬浮部分向上的力f
z上
，第一柱状部11的第一端面11a承受悬浮部分向下的力f
z下
，第一柱状部11的第二端面11a承受固定部分向上的力f
z下
，第五柱状部15的端面15b承受固定部分向下的力f
z下
,这样比图6a至图6c所示
的现有技术只用外圆柱面受z向力fz的受力面更多，在相同直径的情况下，承受能力更强，相对图6a至图6c所示的现有技术材料更省。
68.实施例2
69.参见图3，该实施例的悬浮支撑结构10a的区别在于取消了第六柱状部16，在第五柱状部15内开设有第二孔15c，该第二孔15c穿过第三柱状部13和第一柱状部11延伸进入第二柱状部12a内。第二孔15c位于第五柱状部15、第三柱状部13、第一柱状部11和第二柱状部12a的中心轴线上。该实施例1的悬浮支撑结构10a较实施例，增大各个柱状部的直径，装配时首先将悬浮支撑结构10a压入固定部分30的孔31中，然后使用工具压入悬浮部分20的孔21中。
70.参见图7，上述悬浮支撑结构10能增大阻尼，吸收振动能量，减少振动噪声。
71.参见图8和图9，上述悬浮支撑结构10可以三个组合使用，悬浮部分20通过三个悬浮支撑结构10弹性支撑在固定部分20上；悬浮部分20由所有悬浮支撑结构10围成的区域为触控区域40；在触控区域40内设置有至少一个振子41或者/和至少一个压力感应元件42。在触控区域40的中心设置一个触控点43。
72.当然悬浮部分20通过四个悬浮支撑结构10弹性支撑在固定部分20上；悬浮部分20由所有悬浮支撑结构10围成的区域为触控区域40；在触控区域40内设置有至少一个振子41或者/和至少一个压力感应元件42。在触控区域40的中心或者不是中心设置一个触控点43(参见图10至图17)。
73.下面结合图10至图21来说明上述悬浮支撑结构10和10a所采用不同硅橡胶弹性体材料与加速度关系。
74.图10至图13和图18至图19所示的条件是：悬浮部分20的重量为50g，驱动频率为180hz,触控点43在触控区域40的中心位置。悬浮部分及其它结构条件锁定后结果参见表1。
75.表1
[0076][0077]
图14至图17和图20至图21所示的条件是：悬浮部分20的重量为50g，驱动频率为180hz,触控点43偏置触控区域40的中心位置。悬浮部分及其它结构条件锁定后结果参见表2。
[0078]
表2
[0079][0080]
上述悬浮支撑结构10可以根据不同的硬度范围，组合出不同悬浮状态的产品，刚度也可以通过硬度来自由调节。具体参见图22至图30和表3。
[0081]
图22至图30均是采用8个上述悬浮支撑结构10来连接悬浮部分20和固定部分30，只是8个上述悬浮支撑结构10所采用的硅橡胶弹性体材料硬度不同，其中图22至图30中的“o”表示悬浮支撑结构10采用低硬度的硅橡胶弹性体材料，“δ”表示悬浮支撑结构10采用高硬度的硅橡胶弹性体材料。图22至图27中的触控点43为三个，图28至图30中的触控点43为两个。
[0082][0083]
由于采用了如上的技术方案，本实用新型具有如下的技术效果：
[0084]
1.“王”字形悬浮支撑结构10同时实现悬浮部分20和固定部分30的分割和连接(参见图1、图2和图4a至图4h)。
[0085]
2.悬浮支撑结构10的第二柱状部12与孔21过盈配合和第四柱状部14与孔31过盈配合，结构简单、定位精度高。
[0086]
3.悬浮支撑结构10中的第一端面11a和第二端面11b与悬浮部分20和固定部分30接触，组装和拆卸工艺简单、装配力小、保持力大。
[0087]
4.简化固定部分与悬浮部分装配的悬浮支撑结构10的形状，降低模具制作难度和成本。
[0088]
5.通过不同硬度的悬浮支撑结构10可以组合出不同悬浮状态的产品。
[0089]
6.整体刚度可以通过硅橡胶硬度来调节。
[0090]
7.硅橡胶起到阻尼和吸收噪音的作用。

技术特征：
1.悬浮支撑结构，采用橡胶制成，其特征在于，至少具有一第一柱状部、第二柱状部和第三柱状部，所述第一柱状部具有与悬浮部分接触的第一端面和与固定部分接触的第二端面；所述第二柱状部从第一端面延伸出去，所述第三柱状部从第二端面延伸出去；所述第二柱状部的外周面与悬浮结构过盈配合接触，所述第三柱状部的外周面与所述固定部分过盈配合接触。2.如权利要求1所述的悬浮支撑结构，其特征在于，还包括第四柱状部，所述第四柱状部从所述第二柱状部远离所述第一端面的一端延伸，所述第四柱状部的最大直径大于所述第二柱状部最大直径且所述第四柱状部与第二柱状部连接的端面与所述悬浮部分接触。3.如权利要求2所述的悬浮支撑结构，其特征在于，在所述第四柱状部内开设有一第一孔，所述第一孔延伸进所述第二柱状部内。4.如权利要求3所述的悬浮支撑结构，其特征在于，所述第一孔位于所述第四柱状部和第二柱状部的中心轴线上。5.如权利要求4所述的悬浮支撑结构，其特征在于，所述第四柱状部至少有部分外周面呈锥形。6.如权利要求2权利要求所述的悬浮支撑结构，其特征在于，还包括第五柱状部，所述第五柱状部从所述第三柱状部远离所述第二端面的一端延伸，所述第五柱状部的最大直径大于所述第三柱状部最大直径且所述第五柱状部与第三柱状部连接的端面与所述固定部分接触。7.如权利要求6所述的悬浮支撑结构，其特征在于，在所述第五柱状部内开设有第二孔，所述第二孔穿过所述第三柱状部和第一柱状部延伸进入所述第二柱状部内。8.如权利要求6所述的悬浮支撑结构，其特征在于，所述第五柱状部至少有部分外周面呈锥形。9.如权利要求8所述的悬浮支撑结构，其特征在于，还包括第六柱状部，所述第六柱状部从所述第五柱状部远离所述第三柱状部的一端延伸出去。10.如权利要求1所述的悬浮支撑结构，其特征在于，所述悬浮支撑结构的邵氏硬度范围为30
°
～70
°
。11.包含权利要求1至10任一项权利要求所述的悬浮支撑结构的力检测和振动反馈悬浮结构，包括固定部分和悬浮部分，其特征在于，所述悬浮部分通过至少三个以上的悬浮支撑结构弹性支撑在所述固定部分上；所述悬浮部分由所有悬浮支撑结构围成的区域为触控区域；在所述触控区域内设置有至少一个振子或者/和至少一个压力感应元件。12.如权利要求11所述的力检测和振动反馈悬浮结构，其特征在于，在所述触控区域内设置至少一个触控点。

技术总结
本实用新型公开的悬浮支撑结构及力检测和振动反馈悬浮结构，其悬浮支撑结构，采用橡胶制成，其至少具有一第一柱状部、第二柱状部和第三柱状部，所述第一柱状部具有与悬浮部分接触的第一端面和与固定部分接触的第二端面；所述第二柱状部从第一端面延伸出去，所述第三柱状部从第二端面延伸出去；所述第二柱状部的外周面与所述悬浮结构过盈配合接触，所述第三柱状部的外周面与所述固定部分过盈配合接触。本实用新型的悬浮支撑结构具有结构和装配简单、成本低的优点且能实现多种模式的悬浮支撑。撑。撑。


技术研发人员：赵香星 王斌 何有勇 袁辉
受保护的技术使用者：延锋汽车科技重庆有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/8/5