CN102476587B - 用于车辆的触觉滚轮开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的触觉滚轮开关，其包括触觉轮保持架、触觉轮、电机、和编码器狭缝。触觉轮可旋转地安装在触觉轮保持架中，并且具有在其一侧上形成的锥齿轮单元。电机安装在触觉轮保持架中，并且具有在其两端安装的驱动轴和编码器狭缝。更具体地，在连同电机一起运行时，驱动并旋转驱动轴和编码器狭缝。此外，行星小齿轮固定到电机的驱动轴上，并且与触觉轮的锥齿轮接合，以便行星小齿轮连同锥齿轮一起运行，并且印刷电路板与用于检测编码器狭缝的旋转的传感器一起使用。

Description

用于车辆的触觉滚轮开关

相关申请的交叉参考

本发明要求2010年11月26日提交的韩国专利申请号10-2010-0119191的优先权，其全部内容合并于此以供参考。

技术领域

本发明涉及用于车辆的触觉滚轮(hapticscrollwheel)开关，并且更具体地，涉及通过简化安装在使用触觉滚轮开关的车辆的控制台中的各种开关能够快速安全地操作开关的用于车辆的触觉滚轮开关。

背景技术

通常，触觉学是通过对使用者施加力、振动、和/或动作，利用使用者的接触感觉的触觉反馈技术(tactilefeedbacktechnology)。为了控制这种虚拟物体(virtualobjects)，并且为了增强机器和装置的远程控制，这个力学的刺激可以用来帮助创造虚拟物体(只存在于计算机模拟中的物体)。尽管触觉装置能够测量使用者施加的总的力(bulkforces)或反作用力，但是不应该混淆测量由使用者施加到如同在触摸屏装置上使用的那些界面的压力或力的接触或触觉传感器。

常规地，信息的传输主要通过视觉或声音的感觉进行。然而，尤其随着在汽车中计算机界面或虚拟环境的发展，由于使用者对其他类型的感觉信息的需要的增长，正在广泛地进行对触觉学和推出触觉学应用产品的研究。

随着时间的推移，现在，由于为驾驶员或乘客提供了几个方便功能，所以车辆中开关的数量增加。因为开关的数量，驾驶员在驾驶时经常感到不知所措，并且因此在驾驶时变得分心，试图操作这些开关，从而降低了驾驶时的安全等级。

因此，强烈需要集成的开关，其通过将这些开关的功能集成到几个乃至一个开关上，代替当前存在的大量开关/按钮/操作机构，并且能够快速操作开关。

发明内容

本发明的实施例是要提供用于车辆的触觉滚轮开关，其通过将车辆中安装的各种开关集合成触觉滚轮开关，简化了开关，并且能够快速并安全的操作该开关，从而有助于防止驾驶员变得分心并且改善了驾驶员的安全。

根据本发明的实施例，用于车辆的触觉滚轮开关包括触觉轮保持架，其安装在车辆内部之内；触觉轮，可旋转地安装在触觉轮保持架中，并且被配置成具有在其一侧上形成的锥齿轮单元(bevelgearunit)；电机，安装在触觉轮保持架中，并被配置成具有安装在其两端的驱动轴和编码器狭缝(encoderslit)，当连同发动机一起运转时，旋转并驱动该驱动轴和编码器狭缝；行星小齿轮(piniongear)，固定到电机的驱动轴上，并且与触觉轮的锥齿轮接合，使得行星小齿轮连同锥齿轮一起运转；和印刷电路板(printedcircuitboard)，被配置成具有用于检测编码器狭缝的旋转的传感器。

此外，触觉轮也可进一步包括轮体，轮体安装在触觉轮内从而支撑触觉轮，并且轮体被配置成具有在其一个面中形成的锥齿轮单元。此外，滚轮可以形成为具有滚动销(scrollpin)，该滚动销被配置成穿过轮体并且可旋转地连接到触觉轮保持架。可也在轮体和触觉轮保持架之间安装轴承。

这些轴承可包括分别安装在轮体两侧的第一和第二轴承。第一轴承支撑轮体，以便轮体不偏离正确位置，并且第二轴承支撑穿过轮体的滚轮。可在第二轴承的一个面上形成支撑突起，并且支持突起被配置成与滚轮点接触。

例证性地，在电机的驱动轴中可安装减震导向装置(damperguide)，从而当旋转行星小齿轮时，吸收驱动轴的形变和摆动。

附图说明

现在将参考某些附图说明的示例性的实施例详细描述本发明的上面和其他特征，该附图在下文中只以示例说明的方式给出，并因此不限制本发明，并且其中：

图1是示出根据本发明的示例性的实施例的用于车辆的触觉滚轮开关的图；

图2是根据本发明的示例性实施例的用于车辆的触觉滚轮开关的分解视图；和

图3是根据本发明的示例性的实施例的用于车辆的触觉滚轮开关的横截面视图；

应该理解，所附附图不需要按比例，其代表本发明的基本原理说明的各种优选的特征的一些简化表示。公开于此的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特定意图的应用和使用环境确定。

在图中，整个附图中相同参考数字涉及本发明的相同或等同部件。

图中每个元件的符号

1：触觉滚轮开关10：触觉轮保持架

11：支撑件20：触觉轮

21：轮体21a：锥齿轮单元

22：滚轮22a：滚动销

23、24：轴承24a：支撑突起

30：行星小齿轮31：减震导向装置

40：电机41：驱动轴

42：编码器狭缝保持架43：编码器狭缝

44：电机外壳50：印刷电路板

51：光传感器

具体实施方式

应当理解，术语“车辆”或“车辆的”或其他这里使用的类似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客汽车；包括各种小船和船舶的水运工具；飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动汽车、氢能源车和其他可替换燃料车辆(例如源自除石油以外的资源的燃料)。如本文中所涉及的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动力的车辆。

现在将参考附图详细描述本发明的实施例。

图1至3是示出根据本发明的说明性的实施例的用于车辆的触觉滚轮开关的示图。

根据本发明，如图所示，用于车辆的触觉滚轮开关1包括触觉轮保持架10、触觉轮20、电机40、印刷电路板50等。

在本发明的说明性实施例中的触觉轮保持架10安装并固定在车辆的内部。说明性地，触觉轮保持架10可以被安装在驾驶员能够容易地操作触觉轮保持架10的地方，例如车辆的内部安装的典型的仪表板、控制台或方向盘。

在如上所述安装的触觉轮保持架10的顶部(也就是说，暴露在车辆内部之内的部分)可以安装多个支撑件11，并且支撑件11从触觉轮保持架的顶部伸出。触觉轮20(后面将描述)可旋转地安装在两个支撑件11的顶端。

如图1和2所示，触觉轮20可旋转地安装在触觉轮保持架10的支撑件11中。触觉轮20的外圆周面有折皱或沟槽，以便能够容易地旋转触觉轮20。这个折皱/或沟槽形可以由用于制造触觉轮20的材料以不规则形(irregularities)或滚花(knurling)形成。

进而，轮体21示例性地安装在触觉轮20内(也就是说，触觉轮20围绕轮体21)，并且被配置成支撑触觉轮20并连同触觉轮20旋转。滚轮22也示例性地安装在轮体21的一个面上或(圆形体的侧面)。滚轮22使轮体21在触觉轮保持架10中旋转。滚动销22a安装在滚轮22中，并且从滚轮22伸出以穿过轮体21，并且可旋转地连接到触觉轮保持架10的支撑件11的顶端。轮体21和触觉轮20能够因此借助于滚动销22a在触觉轮保持架10的支撑件11上旋转。

进而，锥齿轮单元21a形成在轮体21的一个面(侧)上，并且沿着轮体21的轴柱的(axi-cylindrical)方向伸出。锥齿轮单元21a与后面将描述的行星小齿轮30接合，并且连同行星小齿轮30一起运转。

进而，轴承23和24安装在可旋转地连接到触觉轮保持架10的支撑件11上的滚动销22a的两端上，因此提供给滚动销22a、滚轮22、和轮体21平滑旋转。这里，滚轮22可以连同轮体21一起旋转并运行，或者在其他实施例中，滚轮22可以不连同轮体21一起运行，而是只旋转轮体21。

如图2和3所示，轴承23和24包括分别安装在轮体21的两个侧面上的第一和第二轴承构件23和24。第一和第二轴承构件(bearingmembers)23和24支撑轮体21，以便轮体21能够在触觉轮保持架10的支撑件11上旋转，而不偏离正确位置。

特别地，第一轴承构件23的直径小于第二轴承构件24。因此，优选地，第一轴承构件23支撑轮体21的一个面，在该面中具有形成在该面中的锥齿轮单元21a，并且在锥齿轮单元21a相反侧，第二轴承组件24支撑轮体21的另一个面。

如上所述安装的第二轴承组件24支撑穿过轮体21的滚轮22。多个支撑突起24a以一定的间隔形成在与滚轮22相对的第二轴承构件24的一个面中，并且被配置成与滚轮22点接触。

因此，第二轴承构件24的支撑突起24a能够通过吸收当旋转触觉轮20时可能产生的摇晃，而吸收触觉轮20的震动，同时支撑突起24a与滚轮22点接触。进而，因为由点接触使面上的摩擦最小，所以触觉轮20能够温和且平滑地旋转。

同时，行星小齿轮30可旋转地安装在触觉轮保持架10的支撑件11上。如上所述，行星小齿轮30与随着触觉轮20旋转的轮体21的锥齿轮单元21a接合。

进而，行星小齿轮30以连同电机40一起运转的方式连接到电机40。电机40嵌入到设置在触觉轮保持架10的下面的电机外壳44中。

驱动轴41形成在如上所述安装的电机40的顶部，并且从电机40的顶部伸出。当向电机40供给电力时，旋转并驱动驱动轴41。电机40的驱动轴41被形成为穿过电机外壳44和触觉轮保持架10。驱动轴41连接到行星小齿轮30，并且连同行星小齿轮30一起运转。

进而，减震导向装置31被插入触觉轮保持架10的支撑件11中，并且固定在小齿轮30的下面。减震导向装置31的功能是引导电机40的驱动轴41。由于电机40的驱动轴41的形变和摆动由减震导向装置31吸收，所以驱动轴41能够在恒定位置连续地传送均匀的扭矩(uniformtorque)。

编码器狭缝保持架42安装在电机40的底部，并且在连同驱动轴41一起运转时，被旋转并驱动。编码器狭缝43被固定到编码器狭缝保持架42上。印刷电路板50安装在电机外壳44的下侧，与编码器狭缝43隔开，并且印刷电路板50被配置成包括用于传感编码器狭缝43的旋转的光传感器51。

印刷电路板50通过将电力供给到电机40，控制电机40的运行，并且有利地防止当电机40产生扭矩时由手抖动产生的不正确的检测。

下面说明根据本发明的如上所述配置的用于车辆的触觉滚轮开关。

首先，当通过印刷电路板50将电力供给电机40时，驱动并旋转电机40的驱动轴41。通过固定到触觉轮保持架10的支撑件11的减震导向装置31，防止如上所述的驱动并旋转的电机40的驱动轴41形变并摇晃。因此，驱动轴41可以传送均匀的扭矩。

进而，当电机40的驱动轴41如上所述旋转时，固定到驱动轴41的顶端的行星小齿轮30，和在底部的编码器狭缝43，与驱动轴41一起被驱动并旋转。电机40的旋转数由用于检测编码器狭缝43的光传感器51检测，并且因此印刷电路板50根据环境提供触觉感。

当驱动轴41如上所述旋转行星小齿轮30时，轮体21的锥齿轮单元21a旋转与行星小齿轮30接合的轮体21和触觉轮20，其中锥齿轮单元21a与行星小齿轮30接合。

这时，行星小齿轮30增加驱动轴41的扭矩，并且将增加的扭矩传送到锥齿轮单元21a，从而旋转轮体21和触觉轮20。

当驾驶员人工地旋转触觉轮20时，电能可以首先传输到轮体21、然后到锥齿轮单元21a、然后到行星小齿轮30、再到电机的驱动轴41并且然后到编码器狭缝43。

有利地是，本发明的触觉滚轮开关1允许驾驶员(或使用者)通过简单的操作整体地控制许多功能，并且通过触觉反馈敏感地察觉到更多东西，可以减少按钮的数目，可以改善感知，以便在驾驶时不分散驾驶员的注意力，并且也可改善驾驶员的安全性。

本发明的上述实施例是说明性而不是限定性的。可以存在各种替换和等同物。基于本发明的其它的增加/减少/或修改是显而易见的，并且意图属于附加的权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种用于车辆的触觉滚轮开关，包括：

触觉轮保持架，安装在所述车辆内部；

触觉轮，可旋转地安装在所述触觉轮保持架中，并且被配置成具有在所述触觉轮的一侧上形成的锥齿轮单元；

电机，安装在所述触觉轮保持架中，并且被配置成具有安装在其两端的驱动轴和编码器狭缝，当连同所述电机一起运转时，所述驱动轴和所述编码器狭缝被驱动并旋转；

行星小齿轮，固定到所述电机的所述驱动轴上，并且与所述触觉轮的锥齿轮接合，使得所述行星小齿轮连同所述锥齿轮一起运转；和

印刷电路板，被配置成具有用于检测所述编码器狭缝的旋转的传感器，

其中所述触觉轮进一步地包括：

轮体，安装在所述触觉轮内以支撑所述触觉轮，并被配置成具有在所述轮体的一个面中形成的所述锥齿轮单元；

滚轮，形成为具有滚动销，所述滚动销被配置成穿过所述轮体并且可旋转地连接到所述触觉轮保持架；和

轴承，安装在所述轮体和所述触觉轮保持架之间。

2.根据权利要求1所述的触觉滚轮开关，其中：

所述轴承包括分别安装在所述轮体的两侧的第一轴承和第二轴承，

所述第一轴承支撑所述轮体，使得所述轮体不偏离正确位置，并且

所述第二轴承支撑穿过所述轮体的所述滚轮。

3.根据权利要求2所述的触觉滚轮开关，进一步地包括支撑突起，其形成在所述第二轴承的一个面中，并且被配置成与所述滚轮点接触。

4.根据权利要求1所述的触觉滚轮开关，进一步地包括减震导向装置，其安装在所述电机的所述驱动轴中，并且被配置成当旋转所述行星小齿轮时，吸收所述驱动轴的形变和摆动。

5.一种操作触觉滚轮开关的方法，包括：

向电机提供电力以旋转所述电机的轴，其中由减震导向装置防止所述电机的轴形变和摆动，所述减震导向装置固定到触觉轮保持架的支撑件，从而将均匀的扭矩传送到触觉轮；

响应于旋转所述电机的轴，旋转固定到所述电机的轴的顶端的行星小齿轮和连接于所述电机的轴的底部的编码器狭缝；

由光传感器检测所述编码器狭缝移动的量；和

基于所述编码器狭缝移动的量，印刷电路板将触觉感觉提供到所述触觉轮，

其中所述触觉轮具有安装在所述触觉轮内以支撑所述触觉轮的轮体，并且具有形成在所述轮体的一个面中的锥齿轮单元、具有穿过所述轮体并且可旋转地连接到所述触觉轮保持架的滚动销的滚轮、和安装在所述轮体和所述触觉轮保持架之间的轴承。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步地包括：

由第一轴承支撑所述轮体，使得所述轮体不偏离正确位置，和

由第二轴承支撑所述穿过所述轮体的滚轮。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步地包括通过在所述第二轴承的一个面上形成的一个或多个支撑突起，与所述滚轮点接触。

8.根据权利要求5所述的方法，进一步地包括当旋转所述行星小齿轮时，由所述减震导向装置吸收所述电机的轴的形变和摆动。