CN101258458A - 标记单元和包括这种标记单元的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于手动控制元件(2)的可旋转的标记单元，其包括两个标记组件(31、32)：一个是转子(32)，其相对于所述控制元件能可靠旋转；另一个是定子(31)，其以相对于转子保持固定的方式来体现。该转子和该定子同轴装配，并包含多个角度部分(317、318、327、328)，至少其中一些按照它们对所述控制元件定义稳定和非被稳定位置的方式被磁化。并且该转子和该定子有圆锥的或锥的形状，这使得减少所要求的半径空间和增加所谓的磁极间相互作用的有效表面成为可能。

Description

标记单元和包括这种标记单元的控制装置

本发明涉及一种标记单元和包含这种标记单元的控制装置。

这种标记单元和控制装置在汽车工业中具有特殊的应用，如果没有这将会受到限制。

它们特别是应用在车辆的仪表板上，以控制例如灯光、后视镜、风挡雨刷、收音机或多媒体装置的操作。

现有技术已知的控制装置一般包括手动控制元件，用户操作该元件引起电元件的启动或者机械零件的位移，根据这个元件所占有的不同位置来决定。

用户感觉到触觉效果是很重要的，例如，通过硬点，当操作这个控制元件的时候，以至于能感觉到这个操作准确地执行了。这种效果术语上称为“标记”控制元件的位置。

现有技术中已知的是配有弹簧的控制装置，如微型开关或按钮，其位置在有槽口的斜面上标记。然而，在这种装置中，金属零件之间的摩擦通常导致有害阻力和零件的过早磨损。

根据文献FR-A-2804240还知道一种装置，用来通过磁力开关控制机动车辆的电的功能。

这种装置包括壳体、可转动的手动控制元件和标记这种控制元件位置的装置。

该标记装置包括内圆柱环，其与可旋转的控制元件成为一体并在其外周配有多个永久磁体，和包括外圆柱环，其与壳体成为一体并在其内表面也安装有多个磁体。这两个环同轴安装，并且内环的磁体位于与外环的磁体相对的位置。

这种装置的缺点在于：这两个环很难相互对中；并且两个环的很小偏移可能引起该装置失灵甚至卡住。

此外，要求制造具有不同结构的两个被磁化的零件。

最后，为了获得足够的触觉效果，其径向空间要求较高。

本发明的目的是解决前面提到的现有技术的缺点并提供控制装置，该控制装置标记不同操作位置的装置实际上不磨损，因此能长时间保持恒定的触觉反馈。

本发明的还有提供标记单元和控制装置的目的，该控制装置空间要求小、结构简单并且易于制造和装配。

为了这个目的，本发明涉及用于手动控制元件的可旋转的标记单元。其包括两个标记部分：一部分是转子，该转子与所述控制元件成为一体转动；定子，该定子相对于转子保持固定，其特征在于：该转子和该定子同轴安装，并且包括多个角度部分，至少其中一些按照相对于所述控制元件定义的稳定和非稳定位置这种方式被磁化；和在于：该转子和定子有圆锥的或锥的形状，以减小径向空间要求并增加磁极间相互作用的所谓的“有效”表面。

该标记单元还可以包括下列特征中的一个或多个：

-转子和定子每个都有交替相反极性的角度部分。

-转子或定子包括角度部分，两个中其中只有一个部分被磁化为相同极性。

-转子和定子被磁化的角度部分具有相同的磁极，并且未被磁化的角度部分小于被磁化的角度部分，以便更精确地定义稳定位置。

-定子被磁化的角度部分具有相同的磁极，转子被磁化的角度部分有相同的极性，其与定子的磁极相反，其中未被磁化的角度部分大于被磁化的角度部分，以便更精确地定义稳定位置。

-定子或转子两者中的一个包括单一被磁化的角度部分，转子或定子两者中的另一个包括具有交替相反极性的角度部分或者两个角度部分中只有一个角度部分被磁化成相同的磁极。

-对于适于脉冲控制元件的标记单元，转子和定子的角度部分被磁化，以便于定义稳定的静止位置和一个或两个相邻的非稳定位置，转子的转动被机械限制到一个或多个非稳定位置的位置程度。

-转子和定子彼此被气隙e隔开。

-气隙e是通过包覆成型适宜的非粘性涂层到一个或两个标记组件上产生的。

本发明还涉及用于元件的控制装置，特别是用于电路或者机械元件，其包括固定支撑件、可旋转的手动控制元件、标记这个控制元件位置的装置和启动作用于其上的所述元件的装置，根据所述控制元件所占用的不同位置来标记和启动，其特征在于，所述标记装置包括如上述所定义的标记单元，且其特征在于定子与支撑件成为一体，转子与可旋转的手动控制元件成为一体转动。

根据本发明的本装置可以有下列特征中的一个或多个：

-转子可以相对这个控制元件轴向滑动，沿着它的旋转轴线X-X′，与弹性变形装置的恢复力方向相反，以这种方式其有效表面与定子的有效表面相分开。

-弹性变形装置是螺旋弹簧，其绕控制元件的旋转轴线X-X′安装，在弹簧一端与控制元件成为整体，其另一端与所述可移动的标记组件成为一体，该弹簧总是倾向于将转子靠近定子。

-控制元件制成可旋转的滚花轮、可旋转的控制按钮或者控制杆的可旋转端的形式，控制杆带有能支撑转子的内部旋转柄。

-定子在圆柱形组件中保持固定，起着对控制元件的支撑作用。

本发明的其它特征和优势由将要进行的描述中呈现，参考附图，这些附图显示了实施例的一可能模式，其作为一非限制性的指南给出。

在这些图中：

-图1是根据本发明的控制装置的一实施例模式的分解透视图；

-图2是控制装置部分的轴向剖视图，其沿通过图3中A-A′线的剖面截取；

-图3是图1中装置的透视图，其中各组件处于装配位置，为了清楚的显示，控制元件中部分透明表示；

-图4是所述控制元件内部的透视图；

-图5是该装置的两个标记组件之一的内部透视图；

-图6是根据派生装置的两个标记组件之一的内部透视图；

-图7是根据另一派生装置的两个标记组件的内部透视图；

-图8是根据另一所谓“脉冲”的派生装置的两个标记组件的内部透视图；

-图9是根据另一所谓“双稳态”的派生装置的两个标记组件的内部透视图。

参考图1，可以看到控制装置包括分为两个零件的支撑件1、可旋转的手动控制元件2、用于标记该元件2位置的单元3、和元件5的启动装置4。

在此处所描述的实施例的模式中，要被控制的元件5是一电路，其启动装置4由可移动的电触点组成，该电触点带有几个翼片，或滑移触点。

该装置的不同组件将在下面进行更详细的描述。

支撑件1包括主要部分11和盖的形式的次要部分12。

该主要部分11将被固定在例如机动车辆的仪表板上，因此相对控制装置来说其有一固定的参照。

根据未显示的其它派生形式，这个主要部分11将来还可固定在机动车辆的方向盘上，例如方向盘的分支上、支撑物上或方向盘周围控制的分支上，如远程收音机控制。

该主要部分11包括两个平行的法兰110和111，每个法兰有孔112、113分别穿过。这些孔112和113沿纵轴X-X′对齐。

这两个法兰110和111通过形成间隔物的两个纵向横梁114、115连接在一起。这两个横梁114和115垂直于两个法兰110和111的平面，并平行于轴线X-X′延伸。

此外，法兰110被两个孔117、117′横向穿过，这两个孔相对于孔112在直径方向相对，其作用将在下面描述。

电路5被装在法兰111的内表面119上，也就是面向法兰110方向的表面。

纵向横梁115还包括连接托架116，用于容纳电路5的导电片50的末端。在图3中清晰的显示了该连接托架116。它一方面用于将电路5连接到其电源，令一方面连接到将被启动的装置，如灯、收音机或风挡雨刷。

下面将结合图1和图2对次要部分12进行描述。

其包括凹座120，该凹座由圆柱形部分121组成，该部分被底部122所封闭。

在圆柱形部分121和底部122交界处被倒成斜角，该交界处具有标号123。

次要部分12还包括中心柱124，其垂直于底部122延伸，位于凹座120的内部。

中心销126由底部122向外凸出。其位于中心柱124的延伸轴线上。

此外，圆柱形部分121包括多个棘爪钩127，在本实施例的模式上有四个。这些钩127由凹座120的边缘延伸，沿与底部122的相反方向，平行于杆124。

次要部分12由具有弹性的材料制成更好，如塑料，以便棘爪钩127有一些弹性。

最后，两个凸起125、125′由底部122向外凸出。其相对于中心销126在直径方向相反。

当次要部分12安装在主要部分11内部时，中心销126位于法兰110的孔112内，这两个凸起125、125′分别位于两个孔117、117′内。

如图3所示，该图处于装配位置，凸起125、125′和销126向法兰110的外表面118的外侧凸出。

因此在这个位置，次要部分12与固定的主要部分11成为一体，并且杆124沿纵轴X-X′延伸。

在此处所描述的实施例模式中，可旋转的手动控制元件2具有滚花轮的形式。下面将参考图1、2和4进行更详细的描述。

控制元件2包括外部圆柱形的套筒20，其一端由圆形的底部22所封闭。当控制装置的所有元件装配后，套筒20的纵轴与主要部分11的轴线X-X′同轴。

该控制元件还包括内部圆柱形的套筒21，其与外部圆柱形的套筒20同轴，并由底部22在其内部延伸。该内部套筒21的长度短于外部套筒20的长度。

转轴23由底部22向外凸出。其沿轴线X-X′延伸。在装配位置中，该转轴23位于法兰111的孔113中。

套筒20的外表面有槽口更好，以便于用户提高抓紧力。

最后，内部套筒21在其外表面上有纵向筋210，此处有三个，这些筋平行于轴线X-X′延伸。这些筋210在图4中显示的更清晰。

参考图2可以看到，次要部分12和控制元件2的尺寸是凹座12的圆柱形部分121的外径略小于套筒20的内径，以便能起到支撑作用。此外，杆124的直径基本上与内部套筒21的内径基本相符，两者间有微小间隙。

因此，当次要部分12和控制元件2装配后，杆124部分穿进内部套筒21中，以确保元件2相对于次要部分12的旋转导向。

用户可以相对于所述次要部分12转动控制元件2，围绕轴X-X′，该轴构成其旋转轴。

用于标记控制元件2位置的单元3，包括两个标记组件，转子32和定子31。这两个组件具有相同的结构，只是磁性可能不同。

在实施例的第一个例子中，只对组件31，即定子，进行详细描述，参考图1、2和5。转子32的不同的组成部分，其与组件31相同并具有相同的参考标号，但以前缀32开始。

定子31具有一般的锥形并具有一定的厚度。因此，它包括圆形的大直径的开口311和小直径圆柱形的开口310。

在其内部圆柱壁上，开口310有三个纵向槽312，该槽平行于锥形组件的旋转轴线X-X′，如图5所示。

组件31的内部锥形表面具有标号313。

锥形组件31的外部表面包括圆柱形部分314和锥形部分315。

最后，如图1和5所示，在组件31最大直径部分的厚度范围内分布四个纵向槽316，其在圆柱形表面314和其附近的部分锥形表面315上开放，这些槽平行于组件31的旋转轴线X-X′。

标记组件31的内部锥形表面313被磁化。此后称其为“中空的有效表面”。

参考图5，可以看到其包括多个被磁化的角度部分317、318，其极性交替相反。换句话说，具有“北极”极性的被磁化的角度部分317被插入到两个具有“南极”极性的被磁化的角度部分318之间。参考符号“N”表示“北”极，“S”表示“南”极，这些参考符号被指定给每个角度部分。

相反的，标记组件32的外部锥形表面325被称为“凸出的有效表面”，其包括多个被磁化的角度部分327、328，其极性也具有交替相反的“N”和“S”极性。

被磁化的部分可以是单独的零件，粘在标记组件31和31上或者与标记组件成为一体，例如可以通过包覆成型。它们也可以是具有角度部分的磁化元件，这可以通过烧结的工艺来获得。

因为这两个标记组件31和32具有相同的尺寸，组件31的中空的有效表面313与标记组件32的凸出的有效表面325具有互补的形状。还需要注意的是该有效表面与通过半径方向分布获得的有效表面相比具有更大的尺寸。

这两个标记组件装配后如图2所示。

标记组件31同支撑件1的次要部分12通过棘爪被牢固地固定并成为一体。其被安排在次要部分12的内部，以便于棘爪钩127进入到槽316中。

开口310的内部直径明显大于杆124的外部直径，这样杆就能穿进标记组件31中。

此外，组件32围绕元件2的内部套筒21安装，以便于其槽322与该套筒21的纵向筋210相配合。

这种结构确保了标记组件32和控制元件2的转动互锁，而允许其相对于内部套筒21在有限行程范围内自由轴向平移。

当它们装配后，这两个标记组件31和32的旋转轴线与控制元件2的旋转轴线X-X′同轴。

此外，螺旋弹簧6装在内部套筒21的周围。其一端与元件2的底部22紧靠，而其相反端靠于标记组件32的内部锥形表面323上。

该弹簧6总是趋向于沿组件31的方向移动标记组件32。

滑移触点4与手动控制元件2一起旋转。其围绕转轴23固定并由底部22向外凸出，以便与电路5的导电条相摩擦。

下面将对该装置的操作进行更详细的描述。

在初始稳定的静止位置，如图2所示，被磁化的有效表面313和325相互分开气隙e，标记组件31的磁体北极与标记组件32的磁体南极相对。

滑移触点4相对于电路5的导电条处于特定位置，此时由后者传递的信号相应于第一状态。借助于纯粹说明性的例子，例如，如果这个装置用于控制机动车辆的灯，那么这些灯可以被关掉。

当用户希望去启动电路5时，可转动控制元件2。圆盘32的北极过渡性的经过一位置，在这个位置这些北极与标记组件31的北极相对。磁场排斥，这个位置是不稳定的。

在这个位置，标记组件32有非常轻微的弹回，沿套筒21滑移，并轻微压缩弹簧6。

当两个标记组件31和32的相同极性的角度部分彼此相对并排斥时，操作者感觉到阻力和硬点的通过。

当操作者继续转动元件2时，标记组件32经过下一个稳定位置，在这个位置，其被磁化部分的北极与标记组件31的被磁化部分的南极相对。磁体相互吸引，组件32沿轴线X-X′向组件31的方向滑动，螺旋弹簧6的恢复力有助于此。

操作者感觉到他刚经过硬点，并且有元件2的移动已经正确地执行的触感。

此外，滑移触点4相对于电路5的导电条发生位置变化，此时由后者传递的信号相应于第二状态，其不同于第一状态。在前面提到的例子中，机动车辆的灯被点亮。

被磁化的角度部分的数量适合不同位置的数量，该不同位置可通过控制元件2来选择。

根据派生的实施例，图中未显示，被磁化的角度部分可能仅在锥形有效表面313、325的一部分上设置，能被控制元件2所占有的位置数量相应受到限制。

设置两个标记组件31和32间的气隙e的宽度可以用来调节磁体间的吸引力，以适合操作者必须施加到控制元件2去转动它的力。

气隙e通过在两个标记组件31、32中的一个上成型多余的厚度来获得。

最后，可以看到本发明的其它派生实施例是可以设想的。

因此，这两个标记组件31和32可用圆锥形取代锥形。

参考图6，标记组件的派生形式可以由一个磁性组成，其中“减少了”标记组件的磁性。

因而可以这样设置：对组件31仅角度部分318被例如“北”极所磁化，角度部分317保持“磁性上的”中性；与此类似，在组件32上，仅角度部分327被例如“北”极所磁化。这种派生形式在成本方面有优势，如果形成有效表面的各部分中仅有一半被磁化。

在这种派生形式中，稳定位置定义为当“北”极与未被磁化部分相对时的位置。

当然，也可以安排角度部分327例如被“南”极磁化，那么稳定位置将被定义为当“南”极面对“北”极时，组件31和32的中性部分彼此相对的位置对应于非稳定位置。

根据图7中的派生形式，可以安排对组件31只有角度部分318被例如“北”极所磁化，角度部分317保持“磁性上的”中性，而在组件32上，只有一个部分327a被例如“南”极所磁化。

这样组件32可以全部由塑料制成，带有单独一个附加的磁化部分，例如通过胶粘。

图8所示为用于产生脉冲控制的组件31和32的结构，其可用于例如上调或下调半自动齿轮箱中的齿轮、广播卫星的广播台或者增加或降低巡航控制系统的速度设定值。

根据这个例子，组件31有两个部分318a被“北”极所磁化，一个部分317a或者是磁性地中性或者有“南”极磁性相应于静止位置。其它部分317和318未被磁化。

组件32有被磁化部分327a，其相对于组件31的旋转机械受限，例如图中所示通过停止位329，这样“北”极327a只能位移到角度部分318a和317a上。

这样，标记单元就创建了两个非稳定的控制位置，这两个位置最好是相应于滑移触点4建立电接触的位置，以至形成所谓的“脉冲”信号，其用于增加或降低控制模块的参数。位于中部的静止的稳定位置和稳定的中间位置最好是相应于滑移触点4没有建立任何电接触的位置。

在这种结构中，当脉冲产生后，滚花轮自动返回到其中间位置，这个可以被任何适合的处理单元所利用。

图9所示派生形式不同于图8的派生形式仅在于角度部分327a由“南”极磁性代替“北”极。

这样就建立了双稳态的标记单元，因为只有两个位置，其中角度部分327a的“南”极位于角度部分318a中的一个“北”极上方时，是稳定位置。

这个双稳态的标记单元适用于，例如，启动或关闭巡航控制命令。

此外，为了更好地限定稳定和非稳定位置，特别是当角度部分中只有一部分被磁化，另一部分保持中性时，可以安排角度部分有不同的角度范围。

这样，通过提供较窄宽度的“中性”部分，例如被磁化部分的一半宽度，稳定位置就能限定的更精确。

标记组件31也能与支撑件1的次要部分12做成一块。

电路5能够被例如机械元件所替代，滑移触点4能被控制销所替代，控制销的转动将导致前面提到的机械元件的位移。

最后，支撑件1尤其是其主要部分11可以有不同形式。转轴23和法兰111可以去除，滑移触点4和电路5可以设置到其它地方，这样用户可以接近控制元件2的底部22。该控制元件2就呈现滚花的控制轮的形式，这种的可以用来控制机动车辆内部的收音机。

刚刚描述的控制装置有许多超过现有技术装置的优点。

标记组件31和32的锥形形状使得这些组件能自己对正，并能增加磁化表面的区域，并因此增加旋转运动的扭矩，而不增加组件31和32的直径。

此外，因为标记组件32是沿轴向移动的，这就使得在被磁化的有效表面313和325之间能保持回弹运动，并能对力/位移曲线进行调整。

本发明不局限于带有支撑件11的结构。事实上，上述所描述的带有两个锥形的被磁化组件用来实现标记的结构有小的空间要求，并能简单容易的与控制杆成为一体。例如用于机动车辆的灯和风挡雨刷。

本发明被描述成用于滚花控制轮的旋转标记。

当然，本发明也能应用到旋转控制旋钮，例如用于机动车辆中的多功能和导航命令。在这个例子中，带有两个锥形组件的标记装置，其小的半径空间要求使得两个锥形组件中的一个能够很容易的装于旋钮中，而另一组件装于旋钮支撑件中。

Claims (14)

1.用于手工控制元件的可旋转的标记单元，包括两个标记组件(31、32)，其中之一是转子，与所述控制元件一起旋转，和定子，相对于所述转子保持固定，其特征在于：所述转子和所述定子同轴安装，并且包括多个角度部分(317、318、327、328)，至少其中一些按照它们对所述控制元件定义稳定和非稳定位置的方式被磁化；并且所述转子和定子有圆锥的或锥的形状，以减少半径空间要求和增加磁体间相互作用的所谓的“有效”表面。

2.如权利要求1所述的单元，其特征在于：所述转子和所述定子的每个都有交替相反极性的角度部分。

3.如权利要求1所述的单元，其特征在于：所述转子或所述定子包括角度部分，其中，两个所述角度部分中只有一个被磁化成相同磁极。

4.如权利要求3所述的单元，其特征在于：所述定子和所述转子的被磁化的角度部分(317、318、327、328)有相同的磁极；并且未被磁化的角度部分比被磁化的角度部分要小，以更加精确的定义稳定位置。

5.如权利要求3所述的单元，其特征在于：所述定子的被磁化的角度部分有相同的磁极；所述转子的角度部分有相同的磁极，其与所述定子的极性相反；并且所述未被磁化的角度部分比所述被磁化的角度部分大，以更加精确的定义稳定位置。

6.如权利要求1所述的单元，其特征在于：所述定子或所述转子两者之一包括单一的被磁化的角度部分(327a)；所述转子或所述定子两者之中的另一个包括交替相反极性的角度部分(317、318)或者其两个角度部分中只有一个被磁化带有相同的极性。

7.如权利要求1所述的标记单元，适合于脉冲控制元件，其特征在于：所述转子和定子的角度部分的磁化被执行，以便定义稳定的静止位置和一个或两个邻近的非稳定位置；并且所述转子的转动被机械限制到所述非稳定位置的位置程度。

8.如前述权利要求任一项所述的标记单元，其特征在于：所述转子和所述定子彼此被气隙e隔开。

9.如权利要求8所述的标记单元，其特征在于：所述气隙e是通过包覆成型适宜的非粘性涂层到一个或两个标记组件上产生的。

10.用于元件(5)的控制装置，尤其是用于电路或机械元件的控制装置，包括固定支撑件(1、11、12)、可旋转的手动控制元件(2)、标记这个控制元件(2)的位置的标记装置(3、31、32)和根据所述控制元件(2)所占有的不同位置作用于其上的启动所述元件(5)的启动装置(4)，其特征在于：所述标记装置包括权利要求1到7中任何一个权利要求所述的标记单元；并且所述定子与所述支撑件成为一体，所述转子与所述可旋转手动控制元件成为一体旋转。

11.如权利要求10所述的控制装置，其特征在于：所述转子(32)可以相对于这个控制元件(2)沿控制元件(2)的旋转轴X-X′并与弹性变形装置(6)的返回力相反地轴向滑动，以这种方法，所述转子(32)的有效表面(313、325)与所述定子(31)的有效表面(325、313)分开。

12.权利要求11所述的控制装置，其特征在于：所述弹性变形装置(6)是螺旋弹簧，绕所述控制元件(2)的旋转轴X-X′安装，螺旋弹簧的一端与所述控制元件(2)成为一体，它的另一端与所述可移动的标记组件(31、32)成为一体，该弹簧(6)总是倾向于将所述转子靠近所述定子。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：所述控制元件被制成可旋转的滚花轮、可旋转的控制钮或者控制杆的可旋转端的形式，控制杆带有能支撑所述转子的内部旋转轴。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述定子在圆柱形组件(121)中保持固定，圆柱形组件起着对所述控制元件的支撑作用。

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