CN102756751B - 触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种触觉式方向盘开关设备以及包括其的触觉式方向盘开关系统，所述触觉式方向盘开关设备包括：触觉轮外壳单元，该触觉轮外壳单元被构造成设置在车辆方向盘上；电路板单元，该电路板单元被构造成设置在触觉轮外壳单元内部；以及触觉轮装置，该触觉轮装置包括触觉轮装置致动器、触觉旋钮和触觉轮装置感测单元，该触觉轮装置致动器被构造成与电路板单元建立电连接并包括触觉轴，所述触觉旋钮与触觉轴相连并暴露地设置在触觉轮外壳单元内，所述触觉轮装置感测单元被构造成检测触觉轴的旋转状态，其中触觉轮装置设置在车辆方向盘的正面或背面。

Description

触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统

技术领域

本发明涉及一种开关装置，更具体地说，涉及这样一种具有简单结构的开关装置，该开关装置实现了驾驶员在操纵方向盘上的平稳操作并允许驾驶员进行快速感知。

背景技术

开关装置被用作用于对诸如车辆、机床、终端、多媒体装置、游戏机等设备进行选择和操纵的装置。然而，也在进行关于用于所述设备的不同功能选择的开关装置的各种研究和开发。除了简单的按压开关类型的按钮开关之外，这样的开关装置的示例包括能够轴向旋转的旋转开关。此外，对于具有不同修改结构的旋转开关进行了各种研究和制造。

同时，由于开关装置所操纵的对象具有复杂而多样的功能，因此开关装置需要用于选择组合的层次操作的功能并能够通过逐步操作而能够具有层次操作功能。然而，这样的常规开关装置带来这样的缺点，即，该装置仅仅具有其中用于发出照明光的光源设置在布置于开关装置的开关旋钮上的图标处的构造，并且由于其不执行与各种操作模式相对应的主动显示功能因此使用者遭受必须注意分离的显示屏带来的不便性。也就是说，常规的开关装置涉及这样的问题，即，由于使用者必须同时注意开关装置的开关旋钮和显示屏以操纵开关装置，所以开关装置的操纵是不方便的，或者在开关装置安装在车辆上的情况下驾驶员的驾驶注意力被分散，从而降低了车辆的驾驶安全性。此外，另一种常规的开关装置具有其中显示装置和开关装置彼此一体化的静电电容型开关结构。然而，常规的触摸开关具有对其操纵的弱响应性，从而使用者不会感到直接操纵的感觉。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有简单结构的触觉式方向盘开关设备和包括该设备的触觉式方向盘开关系统，所述触觉式方向盘开关设备安装在车辆的方向盘上，具有紧凑尺寸，可以显著降低制造成本，并且改善了其操纵性。

为了实现上述目的，在一个方面，本发明提供了一种触觉式方向盘开关设备，其包括：触觉轮外壳单元，该触觉轮外壳单元被构造成设置在车辆方向盘上；电路板单元，该电路板单元被构造成设置在触觉轮外壳单元内部；和触觉轮装置，该触觉轮装置包括触觉轮装置致动器、触觉旋钮和触觉轮装置感测单元，所述触觉轮装置致动器被构造成与所述电路板单元建立电连接并包括触觉轴，所述触觉旋钮与所述触觉轴相连并暴露地设置在触觉轮外壳单元中，所述触觉轮装置感测单元被构造成检测所述触觉轴的旋转状态，其中，所述触觉轮装置设置在所述车辆方向盘的正面或背面。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮在供布置所述车辆方向盘的布置平面上可实现旋转操作，并且所述触觉轮装置致动器沿所述触觉轴的纵向竖直地移动。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮可设置在所述车辆方向盘的正面，并且所述触觉轴的旋转中心轴线与所述车辆方向盘旋转所在的平面相交。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉轮装置致动器的所述触觉轴可包括分别形成在该触觉轴的两端的第一末端和第二末端。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮可与所述触觉轴的所述第一末端相连，并且所述触觉轮装置感测单元与所述触觉轴的所述第二末端相连。

在该触觉式方向盘开关设备中，在所述触觉旋钮和所述触觉轴的所述第一末端之间可设置轴旋钮保持器，以防止所述触觉旋钮和所述第一末端之间的相对旋转。

在该触觉式方向盘开关设备中，在所述触觉轮装置感测单元和所述触觉轴的所述第二末端之间可设置轴感测保持器，以防止所述触觉轮装置感测单元和所述第二末端之间的相对旋转。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉轮装置感测单元可包括：与所述触觉轮装置致动器相连的装置感测主体部；和装置检测传感器部，该装置检测传感器部被构造成检测所述装置感测主体部的旋转状态，其中所述装置感测主体部包括：装置感测主带轮，该装置感测主带轮以使得所述装置感测主带轮和所述轴感测保持器之间的相对旋转被限制的方式与所述轴感测保持器相连；装置感测副带轮，该装置感测副带轮以与所述装置感测主带轮间隔开的方式与所述装置感测主带轮相连；装置感测带，该装置感测带被构造成将所述装置感测主带轮与所述装置感测副带轮互连；和装置盘，该装置盘连接到所述装置感测副带轮并被构造成当所述装置感测副带轮旋转时与所述装置感测副带轮一起旋转，所述装置盘以可旋转的方式设置在与所述装置检测传感器部相对应的位置处。

在该触觉式方向盘开关设备中，装置感测主带轮与装置感测副带轮的旋转比可大于1。

该触觉式方向盘开关设备还可包括按压开关单元，该按压开关单元被构造成当所述触觉旋钮沿所述触觉轴的纵向竖直移动时产生切换信号。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述按压开关单元可包括：按压开关，该按压开关设置在所述电路板单元上；和按压开关操作部，该按压开关操作部被构造成与所述触觉轮装置致动器一起竖直地移动。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述按压开关可以多个数量提供。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉轮装置感测单元可与触觉轮装置致动器一起竖直地移动。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮可由透光材料形成，所述电路板单元包括旋钮板，该旋钮板被构造成允许所述触觉轴的所述第一末端从该旋钮板穿过并充当所述触觉轮装置致动器的末端，并且在所述旋钮板上安装触觉旋钮光源单元以输出光。

在该触觉式方向盘开关设备中，在所述触觉旋钮的外部可设置按钮开关单元，使得该按钮开关单元独立于所述触觉旋钮竖直地操作。

在该触觉式方向盘开关设备中，按钮开关单元可包括：按钮，该按钮被构造成以使得在该按钮的一个表面暴露于所述触觉轮外壳单元的外部的方式设置在所述触觉旋钮的外部；按钮引导部，该按钮引导部被构造成在其一端设置在按钮内，并且在其另一端朝向所述电路板单元设置在所述触觉轮外壳单元内；按钮引导部保持器，该按钮引导部保持器被构造成附接到所述按钮引导部并以能与所述按钮引导部一起可竖直地稳定运动的方式设置在所述触觉轮外壳单元内；和按钮开关，该按钮开关被构造成以使得与所述按钮引导部保持器紧密接触的方式设置在所述电路板单元的一个表面上。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述按钮引导部保持器可包括形成在该按钮引导部保持器的一侧的按钮引导部保持器止挡件，并且所述触觉轮外壳单元包括轮外壳主体止挡件，该轮外壳主体止挡件在所述触觉轮外壳单元上形成为使得与所述按钮引导部保持器止挡件紧密接触以与所述按钮引导部保持器止挡件对应，从而防止所述按钮引导部保持器与所述触觉轮外壳单元的所述轮外壳主体分离而脱离所述轮外壳主体。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述按钮引导部保持器可包括被构造成操作所述按钮开关的按钮引导部保持器操作部。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述按钮开关单元还可包括按钮光源单元，并且所述按钮引导部由导光材料形成。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述按钮引导部保持器操作部可包括按钮引导部保持器操作部安放面，该按钮引导部保持器操作部安放面形成在所述按钮引导部保持器操作部的一个表面上，从而与所术按钮引导部紧密接触以支撑所述按钮引导部。

在该触觉式方向盘开关设备中，在按钮引导部和按钮之间可设置按钮滤色器，以仅透射具有预定频带的光。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮可包括在其一个表面上形成的凹入形状的触觉旋钮凹陷，所述触觉旋钮凹陷具有这样的结构，即：沿垂直于所述触觉旋钮的旋转中心的方向形成在的凹陷深度，从所述触觉旋钮的中心沿径向方向逐渐减小。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮可包括触觉旋钮抓握部，该触觉旋钮抓握部突出地形成在所述触觉旋钮的一个表面上。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮可包括触觉旋钮接触表面，该触觉旋钮接触表面以双料注射(dual injection)方式形成在所述触觉旋钮的顶部上，以增加驾驶员的手指和所述触觉旋钮之间的接触摩擦力。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉轴的旋转中心轴线可设置成与所述车辆方向盘旋转所在的平面平行。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述触觉旋钮可以与所述车辆方向盘的轮缘以预定距离间隔开的方式设置在所述车辆方向盘的背面。

在该触觉式方向盘开关设备中，所述预定距离可选择在一定范围内，该范围使得当驾驶员抓握所述车辆方向盘的轮缘时能够操纵所述触觉旋钮。

在该触觉式方向盘开关设备中，在所述触觉旋钮和所述触觉轮装置之间可设置触觉传递单元，以传递所述触觉旋钮和所述触觉轮装置之间的旋转状态。

所述触觉式方向盘开关设备还可包括方向盘光源单元，该方向盘光源单元设置在所述触觉轮外壳单元内并且被构造成与所述电路板单元建立电连接，以便响应于所述触觉旋钮的操作输出预定光。

所述触觉式方向盘开关设备还可包括轮缘光源输出单元，该轮缘光源输出单元设置在所述车辆方向盘的轮缘内并且被构造成接收从所述方向盘光源单元进入的光并将接收到的光输出到外部。

所述触觉式方向盘开关设备还可包括方向盘光源单元，该方向盘光源单元设置在所述触觉轮外壳单元内并且被构造成与所述电路板单元建立电连接，以便响应于从外部车辆控制装置施加的电信号输出预定光。

在另一个方面，本发明提供了一种触觉式方向盘开关系统，该触觉式方向盘开关系统包括触觉式方向盘开关设备、控制单元和存储单元，所述触觉式方向盘开关设备包括触觉轮外壳单元、电路板单元和触觉轮装置，所述触觉轮外壳单元被构造成设置在车辆方向盘上，所述电路板单元被构造成设置在所述触觉轮外壳单元内部，所述触觉轮装置包括触觉轮装置致动器、触觉旋钮和触觉轮装置感测单元，所述触觉轮装置致动器被构造成与所述电路板单元建立电连接并包括触觉轴，所述触觉旋钮与所述触觉轴相连并暴露地设置在所述触觉轮外壳单元内，所述触觉轮装置感测单元被构造成检测所述触觉轴的旋转状态，其中，所述触觉轮装置设置在所述车辆方向盘的正面或背面，所述控制单元被构造成与所述触觉式方向盘开关设备建立电连接，所述存储单元被构造成与所述控制单元建立电连接并存储用于预定操作模式的预定数据。

附图说明

从结合附图的本发明的优选实施方式的以下详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将显而易见，在附图中：

图1是示出安装有根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的方向盘的示意性顶面图；

图2是示出其中根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备安装在车辆方向盘的正面的状态的示意性简图；

图3是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的示意性立体图；

图4是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的示意性顶面图；

图5是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的示意性剖视图；

图6是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的触觉旋钮的示意性剖视图；

图7是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的示意性分解立体图；

图8是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的按钮开关单元的示意性立体图；

图9是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的按钮开关单元的按钮引导部保持器和轮外壳主体的示意性局部放大立体图；

图10是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的示意性局部放大分解立体图；

图11是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的局部放大底部立体图；

图12是示出包括根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的触觉式方向盘开关系统的示意性框图；

图13是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的触觉旋钮的旋转操作的示意性立体图；

图14是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的按钮开关单元的操作的示意图；

图15是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的轴旋钮保持器的修改示例的示意性立体图；

图16是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的按钮开关单元的示意性局部放大立体图；

图17是示出根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的按钮滤色器的按钮滤色器主体的示意性顶面图；

图18是示出根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的已安装状态的示意性后视图；

图19是示出其中根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备安装在车辆方向盘的背面的状态的示意性简图；

图20是示出安装在车辆方向盘的背面的根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的局部放大后视图；

图21是示出根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的示意性局部立体图；

图22是示出驾驶员和由该驾驶员操纵的根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备之间的位置关系的示意性状态图；

图23是示出根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的方向盘光源单元的示意性局部立体图；

图24是示出包括根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的触觉式方向盘开关系统的示意性框图；

图25是示出根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的方向盘光源单元的修改示例的示意性立体图；以及

图26是示出图25中指示的部分“B”的局部放大立体图。

具体实施方式

现在，将在下文中结合附图更详细地描述根据本发明的优选实施方式的触觉式方向盘开关设备和包括该设备的触觉式方向盘开关系统。

根据本发明的一个实施方式的触觉式方向盘开关设备10安装在车辆的方向盘2上，以使得驾驶员更容易地操纵开关装置，触感被施加到驾驶员，并且执行物理警告功能，从而提高驾驶员的注意力和使用中的便利性。

车辆的方向盘2可包括轮缘2A与轮毂2B和2C。轮缘2A借助轮辐2C与轮毂主体2B相连。在该实施方式中，虽然轮缘被构造成环型，但其可以在使驾驶员能够形成用于操纵方向盘的接触区的范围内以多种方式被构造，但不限于此。

根据本发明的触觉式方向盘开关设备10设置在车辆方向盘的正面或背面。也就是说，触觉式方向盘开关设备10如图1和2所示设置在车辆方向盘2的正面，或者如图18和19所示设置在车辆方向盘2的背面。首先，在前一种结构中，触觉式方向盘开关设备10设置在轮毂主体2B上，但其可以以多种方式设置在一定范围内，在该范围内实施拇指轮式结构，以使得驾驶员能够简单而容易地操纵开关装置。在触觉式方向盘开关设备10设置在车辆方向盘2的正面的情况下，其具有这样的结构，其中，开关装置10的触觉轴(将在随后描述)的纵向(即最终地触觉旋钮围绕其旋转的旋转中心轴线I-I)与布置有车辆方向盘2的平面PLN相交，使得驾驶员能使用他或她的拇指平稳地进行开关装置的旋转操作。

更具体而言，触觉式方向盘开关设备10包括触觉轮外壳单元100、电路板单元200和触觉轮装置300。电路板单元200和触觉轮装置300稳定地安装在触觉轮外壳单元100内。

触觉轮外壳单元100稳定且牢固地设置在车辆方向盘2上，更具体而言，在该实施方式中设置在轮毂主体2B上。

触觉轮外壳单元10包括轮外壳罩110、轮外壳主体120和轮外壳基部130。轮外壳罩110、轮外壳主体120和轮外壳基部130彼此接合以限定容纳其它组成元件的内部空间。

轮外壳罩110中形成有通孔113，以使得随后将描述的触觉轮装置300穿过通孔113贯穿地设置在轮外壳罩110中。轮外壳罩110包括形成在其一个侧端处的轮外壳罩安装部111。轮外壳罩安装部111具有这样的结构，其中，该安装部与随后将描述的轮外壳主体120和/或轮外壳基部130接合。

按钮引导部115形成在轮外壳罩110的通孔113的内周缘上，使得随后将描述的按钮开关单元500的按钮510能稳定地竖直移动。

轮外壳主体120设置成抵靠轮外壳罩110，并且包括通孔123。通孔123与通孔113相连以建立触觉轮装置300的稳定连接。轮外壳主体120包括在其外侧形成的轮外壳主体安装部121，以使得轮外壳主体安装部121与轮外壳罩安装部111接合，以确保轮外壳罩110和轮外壳主体120之间的稳定接合。

轮外壳主体120包括阻隔肋124，阻隔肋124以使得从通孔123的外周径向地延伸的方式形成在轮外壳主体120的上部上。阻隔肋124用来引导随后将描述的按钮510的稳定竖直移动。阻隔肋124可形成为多个。按钮通孔125形成在两个相邻的阻隔肋124之间，使得按钮开关单元500的至少部分组成元件能穿过按钮通孔125。按钮保持器引导部126形成在按钮通孔125的内表面上，以便引导随后将描述的按钮引导部保持器540的稳定竖直移动，并且防止按钮引导部保持器540和轮外壳主体120的错误组装。此外，在按钮通孔125的内表面上形成轮外壳主体止挡件127，使得可以通过随后将描述的按钮开关550等防止按钮510由于该按钮510的竖直恢复力而不期望地从按钮通孔125分离而脱离该按钮通孔。

轮外壳基部130设置成使轮外壳罩110与夹在轮外壳罩110和轮外壳基部130之间的轮外壳主体120相面对。轮外壳基部130包括在其外周上形成的轮外壳基部安装部131，以使得其与轮外壳罩安装部111接合，从而确保轮外壳罩110和轮外壳基部130之间的稳定接合。

轮外壳基部连接器132设置在轮外壳基部130上，并且连接到随后将描述的电路板单元200的板连接器引脚211设置在轮外壳基部连接器132中，以与外部电气装置建立电连接。在本文中，虽然用附图标记200表示的元件被称为电路板单元，但其可以在形成电路布线的范围内实施为典型的印刷电路板或插入成型结构。此外，电路板单元200可以在实现电信号的传输的范围内以多种方式构造，例如形成为用于向外部释放从LED等产生的热量的金属板。

电路板单元200设置在触觉轮外壳单元100内部。电路板单元200可形成为单个板，但在该实施方式中，采用具有多个板的结构。印刷电路板200与另一个元件，特别是随后将描述的触觉轮装置300电连接，以使得可以建立向触觉轮装置致动器310的触觉轴施加旋转力或感测触觉轴的旋转状态的电信号的传输。

电路板单元200包括主板210、感测板220、柔性板230和旋钮板240。主板210设置在轮外壳主体120和轮外壳基部130之间，并且连接器引脚211设置在主板210上以与外部电气装置建立电连接。主板210具有形成在其中心的通孔213，以使得另一个元件(即触觉轮装置致动器310)可穿过通孔213贯穿地设置在主板210内。

随后将描述的触觉轮装置300的触觉轮装置感测单元330的元件设置在感测板220上。感测板220竖直地设置在主板210上。这是本发明的一个实施方式的示例，并且感测板的布置结构不限于此，而是可以对感测板进行各种修改，所述修改包括与主板一体化到一起。在该实施方式中，感测板220固定地安装在触觉轮装置300的触觉轮装置固定器320的固定器基部323上，以实施竖直地设置在主体210上的结构。

柔性板230在两端分别连接到相对于彼此竖直地定向的主板210和感测板220，以在主板210和感测板220之间建立平稳的电连接。在该实施方式中，虽然主板210和感测板220借助柔性板230彼此相连，但可以实施主板210和感测板220彼此直接相连的结构。

旋钮板240设置在随后将描述的触觉轮装置300的触觉轮装置致动器310的顶部上。触觉旋钮光源单元340设置在旋钮板240上，以使得借由触觉旋钮301的光输出功能可由触觉旋钮光源单元340执行。

触觉轮装置300设置在触觉轮外壳单元100内。触觉轮装置300包括触觉轮装置致动器310、触觉轮装置固定器320和触觉轮装置感测单元330。触觉轮装置致动器310与电路板单元200建立电连接，使得其从内部控制单元/外部控制单元接收电信号，以便产生预定的旋转力、冲击力或旋转抑制力，并且响应于操纵者转动或旋转触觉旋钮的状态根据通过电连接的电信号预先存储在存储单元中的方案或以用于警告车辆状态的某种预定的已存储方式为操纵者提供内力感觉。在该实施方式中，触觉轮装置致动器310实施为电动马达。根据该实施方式的触觉轮装置致动器310形成为双轴电动马达。术语“双轴”是指其中旋转轴连接到触觉轮装置致动器的两端的结构。触觉旋钮301和触觉轮装置感测单元330分别连接到实施为双轴电动马达的触觉轮装置致动器310的触觉轴311和313。触觉轴311和313设置在触觉轮装置致动器310的两端上，并且包括第一末端311和第二末端313。第一末端311连接到触觉旋钮301，并且第二末端313连接到随后将描述的触觉轮装置感测单元330。

触觉轮装置致动器310借助于触觉轮装置固定器320稳定地设置在触觉轮外壳单元100内，并且与随后将描述的按压开关单元400的按压开关操作部420一起进行稳定的竖直移动。触觉轮装置固定器320包括固定器主体321和固定器基部323。固定器主体321具有形成在其上端的通孔326，并且具有形成在其下端的通孔324。构造为双轴电动马达的触觉轮装置致动器310的触觉轴311和313分别穿过固定器主体通孔326和固定器基部通孔324贯穿地设置在触觉轮装置致动器310的上端和下端内。固定器安装部分别设置在固定器主体321和固定器基部323的外周上，并且诸如螺栓的固定器紧固构件328穿过固定器安装部安装在固定器主体321和固定器基部323上，使得固定器主体321和固定器基部323可牢牢地彼此紧固。

固定器主体321具有形成在其上端上的旋钮板安放部327，以使得电路板单元200的旋钮板240可安放在旋钮板安放部327上以实现稳定的固定状态。固定器基部感测安装部325形成在固定器基部323的一侧并且实现触觉轮装置感测单元330的可旋转副带轮轴336的稳定安装状态。

触觉旋钮301与触觉轴311相连，并且暴露地设置在触觉轮外壳单元100的一个表面上。触觉旋钮301与触觉轮装置致动器310的触觉轴311相连，并且轴旋钮保持器312可设置在触觉旋钮301和触觉轴311之间。轴旋钮保持器312夹在触觉旋钮301与触觉轴311和313的第一末端311之间，从而通过轴旋钮保持器312可以防止触觉旋钮301与触觉轴311和313的第一末端的不期望的相对旋转。

轴旋钮保持器312和第一末端311采取压配合构造。轴旋钮保持器312的外周可具有防止接触区域之间的相对旋转的倒角的多边形结构。此外，轴旋钮保持器312不限于此，而是在具有防止触觉旋钮和触觉轮装置致动器的触觉轴之间的相对旋转的结构的范围内，可以以多种方式被构造，例如借助诸如单独的旋钮螺钉等的紧固装置实现第一末端和轴旋钮保持器之间的接合状态。

触觉旋钮301包括触觉旋钮板301a和触觉旋钮主体301b。触觉旋钮主体301b具有形成在其下部的凹部301c，以便轴旋钮保持器312可以容纳在凹部301c中。触觉旋钮板301a设置在触觉旋钮主体301b的一个表面上。触觉旋钮主体301b和触觉旋钮板301a可以彼此一体地形成。触觉旋钮抓握部301-2形成在触觉旋钮板301a的一个表面上，使得使用者可执行触觉旋钮301的平稳旋转操作，即围绕触觉轮装置致动器310的触觉轴311和313平稳的旋转操作而无任何打滑。

此外，在触觉旋钮301的一个表面上形成触觉旋钮凹陷301-1。触觉旋钮凹陷301-1形成为凹入形状，并且采取这样的结构，即：该触觉旋钮凹陷沿触觉旋钮301的旋转轴的方向的深度朝触觉旋钮的中心区域逐渐增加。也就是说，触觉旋钮凹陷301-1具有这样的结构：沿垂直于触觉旋钮301的旋转中心的方向形成的凹陷深度d1和d2，从触觉旋钮301的中心沿径向方向逐渐减小。也就是说，如图6所示，触觉旋钮凹陷301-1的在触觉旋钮301的中心区域处的深度d1被设为远大于触觉旋钮凹陷301-1的在触觉旋钮301的周缘区域处的深度d2，使得驾驶员能使用他或她的手指(特别是他或她的拇指)对触觉旋钮301进行更平稳的旋转操作。

借助于该结构，驾驶员能实现手指和触觉旋钮301之间的轻松接触状态，以便在操纵方向盘2的同时，在使用他或她的手指例如拇指对触觉旋钮301进行旋转操作时执行对触觉旋钮301的平稳旋转操作。换句话讲，在触觉旋钮301具有其中未形成触觉旋钮凹陷或触觉旋钮凹陷中凸地形成半球形状的结构的情况下，驾驶员难以通过他或她按压触觉旋钮301的顶部表面而对触觉旋钮进行平稳的旋转操作。相反，在触觉旋钮301形成有如上构造的触觉旋钮凹陷的情况下，驾驶员能通过他或她按压触觉旋钮301的顶部表面，尤其是通过他或她抓握方向盘的轮缘而对触觉旋钮进行更平稳的旋转操作。

此外，触觉旋钮301可包括用于允许驾驶员执行平稳的旋转操作的元件。也就是说，触觉旋钮抓握部301-2突出地形成在触觉旋钮301的一个表面上。借助于触觉旋钮抓握部301-2的构造，当驾驶员使用他或她的手指例如拇指对触觉旋钮310进行旋转操作时，他或她能保持平稳的旋转状态而没有任何打滑。

触觉旋钮301可形成为单体，但也可具有双料注射结构，以在必要时允许驾驶员借助触觉旋钮30对触觉开关装置进行更平稳的操纵。也就是说，触觉旋钮301可具有这样的结构，其中，在触觉旋钮301的表面上形成触觉旋钮接触表面301-3，该接触表面由在接触驾驶员的手指等的皮肤时具有较小可能打滑的材料制成，以便增加驾驶员的手指和触觉旋钮之间的接触摩擦力。例如，触觉旋钮301可具有这样的结构，其中，由附图标记301-4表示的部分主要由诸如聚碳酸酯(PC)的材料形成，并且由诸如聚氨酯等的双料注射热塑性弹性体形成的触觉旋钮接触表面301-3另外地形成在部分301-4的一个表面上。在这种情况下，当驾驶员操纵触觉旋钮时，可防止由于他或她的手指上出现的汗水而导致的打滑，以便进行平稳的旋转操作。

触觉轮装置感测单元330与触觉轴311和313的第二末端313相连以检测触觉轴的旋转状态，即触觉轮装置致动器310的操作状态。触觉轮装置致动器的第二末端与触觉轮装置感测单元330相连。为了防止触觉轮装置致动器310和触觉轮装置感测单元330之间的相对旋转，而在触觉轮装置致动器310的触觉轴的第二末端和触觉轮装置感测单元330之间设置轴感测保持器314。轴感测保持器314是与用于在第一末端和触觉旋钮之间连接的轴旋钮保持器312相对应的元件。轴感测保持器314的形状和结构与轴旋钮保持器312的形状和结构相同，因此其详细描述将用轴旋钮保持器312的上述描述代替。

触觉轮装置感测单元330在该实施方式中实施为光检测器。触觉轮装置感测单元330包括装置感测主体部330a和装置检测传感器部339。装置感测主体部330a与触觉轮装置致动器310相连以输出触觉轴的旋转状态，并且装置检测传感器部339检测装置感测主体部330a的旋转状态。在该实施方式中，虽然装置感测主体部被构造为用于机械传递触觉轴的旋转状态的结构，并且装置检测传感器部实施为用于检测装置感测主体部的旋转的光传感器，但可以实施其中装置感测主体部包括磁体并且装置检测传感器部包括磁性传感器的构造。该实施方式的装置感测主体部330a包括装置感测主带轮331、装置感测副带轮335、装置感测带333和装置盘337。装置感测主带轮331以使得该装置感测主带轮331和轴感测保持器314之间的相对旋转被限制的方式与轴感测保持器314相连，从而使该装置感测主带轮331与触觉轴的第二末端313一起旋转。装置感测主带轮331具有形成在其中心的主带轮安装孔332(参见图10)，以使得轴感测保持器314被插入和容纳在主带轮安装孔332中。在装置感测主带轮331的下端处设置有轴惯性主体315，轴惯性主体315充当用于通过装置感测主带轮331实现触觉轴的稳定操作并产生准确的内力感觉的组成元件。轴惯性主体315被构造为环形，使得其贴合地设置在装置感测主带轮331的主带轮安装孔332的外周周围。如果需要，轴惯性主体315和装置感测主带轮331可彼此一体地形成，但根据该实施方式的轴惯性主体形成为单独的元件，从而其借助诸如螺栓的紧固构件而牢固地安装到装置感测主带轮315的下端。

装置感测副带轮335与装置感测主带轮331相连而与从该装置感测主带轮331间隔开，并且装置感测带333将装置感测主带轮331和装置感测副带轮335互连，以将装置感测主带轮331的机械旋转状态传递给装置感测副带轮335。装置盘)337具有同轴地连接到装置感测副带轮335的结构，并且当装置感测副带轮335旋转时与装置感测副带轮335一起旋转。装置盘337由副带轮轴336以可旋转的方式支撑。副带轮轴336以可旋转的方式安装到触觉轮装置固定器320的固定器基部323。在这种情况下，副带轮轴336插入地设置在固定器基部323的固定器基部感测安装部325内。装置感测副带轮335和装置盘337安装到副带轮轴336。在副带轮轴336和装置感测副带轮335之间可进一步设有副带轮衬套338，以便实现固定器基部323和装置感测副带轮335之间的平稳旋转。装置检测传感器部339设置在感测板220上，而与装置盘337相邻。装置检测传感器部339实施为光传感器。装置盘337设置在发光部分和装置检测传感器部339的光接收部分之间，以便由装置检测传感器部将触觉轴的第二末端的旋转状态经由装置感测主带轮、装置感测带、装置感测副带轮和装置盘转化为光信号，以允许装置检测传感器部分输出电信号的变化。这种电信号的变化可通过设置在轮外壳基部连接器132中的连接器引脚传送到内部或外部电气装置。

在该实施方式中，装置感测主带轮331与装置感测副带轮335的旋转比优选地具有大于1的值。在通过驾驶员的手指操纵的触觉旋钮301旋转一次，即连接到触觉旋钮301且进行同轴旋转的装置感测主带轮331旋转一次时，装置感测副带轮335旋转几次，从而能最终增加通过装置检测传感器部分339对于触觉旋钮301的一次旋转的分辨力，以实现对触觉旋钮301和触觉轴的更准确的检测。

在上述实施方式中，虽然已经描述了触觉轮装置感测单元采用带轮/带结构，但其可以在感测触觉旋钮或触觉轴的准确旋转状态的范围内以多种方式构造，例如采用齿轮传动结构。在触觉轮装置感测单元采用齿轮传动结构的情况下，触觉轴侧的齿轮和其中设置触觉轮装置感测单元的装置盘的齿轮可直接彼此相连，并且如果需要，可以在这些齿轮之间相连地设置不止一个惰轮。此外，在上述实施方式中，虽然触觉轮装置感测单元实施为光传感器结构，但其可以在感测触觉旋钮的旋转状态的范围内以多种方式构造。

借助于触觉旋钮、触觉轮装置致动器和触觉轮装置感测单元的构造，涉及操纵者意图的操纵状态经由触觉旋钮被触觉轮装置感测单元检测，并且将从实施为双轴马达的触觉轮装置致动器产生的预定内力感觉信号通过触觉旋钮以从内部电气装置或外部电气装置传递的预定方式施加到操纵者，以响应于由触觉轮装置感测单元检测的操纵状态实施诸如警告等的操作，或者以预定方式施加，使得操纵者能实现更稳定而准确的触觉感知。触觉旋钮301以使得触觉旋钮301围绕充当中心轴线的触觉轴进行旋转运动的方式实现布置有车辆方向盘2的大致平面上的旋转操作。借助于旋转操作，使用者可借助车辆方向盘2的轮缘2A保持操纵状态，并且同时可实施使得通过他或她的拇指能够操纵触觉式方向盘开关设备10的拇指轮式操作。这可以增强诸如通过触觉旋钮平稳选择预设菜单的操纵功能，甚至通过取消不得不使驾驶员的手离开方向盘(更具体地为轮缘)以操纵开关的操作而不会在抓握轮缘的状态下转移驾驶员的驾驶注意力。例如，在通过将执行往复操作(seesaw operation)或围绕铰接点滚动操作(scroll operation)的常规结构与显示装置相关联而实施用于在屏幕上显示预定选择菜单的装置的过程中，伴随着问题，因为驾驶员难以在进行预定菜单选择时控制选择操纵，因而容易错过他或她想要选择的菜单。另一方面，在拇指轮驱动类型的触觉式方向盘开关设备的情况下，伴随着优点，因为驾驶员能够通过驾驶员的拇指在顺时针或逆时针方向上的旋转操作而快速且准确地选择他或她想要的菜单，从而实现内力感觉的更平稳提供。此外，也可以多种方式形成与触觉式方向盘开关设备的旋转操作相关联的用户界面。

同时，根据本发明的触觉式方向盘开关设备借助触觉旋钮能够进行按压操作，即沿垂直于布置有车辆方向盘的平面的纵向的竖直移动。借助于这样的结构，本发明的触觉式方向盘开关设备能基于拇指轮驱动方法通过平稳的触觉旋转操作和按压操作实施各种操作。触觉式方向盘开关设备还可包括按压开关单元400，用于通过触觉式方向盘开关设备的竖直移动而输出切换信号的变化。按压开关单元400包括按压开关410和按压开关操作部420。按压开关410设置在电路板单元200的主板210的一个表面上。虽然按压开关410在该实施方式中实施为竖直地操作的轻触开关，但其在执行按压操作的范围内可以以多种方式构造，例如实施为金属弹片开关。按压开关操作部420与触觉轮装置致动器310一起竖直移动以开启或关闭按压开关410。按压开关操作部420包括按压开关操作主体421和按压开关操作凸起423。按压开关操作主体421具有环形结构。按压开关操作主体421具有形成在其中心的通孔422，从而设置在触觉轮装置致动器310的外周上的触觉轮装置固定器320贯穿地设置在通孔422中。按压开关安装部424形成在按压开关操作主体421的通孔422的内周面上，并且固定器主体按压开关安装部322形成在触觉轮装置固定器320的外周面上以对应于按压开关安装部424。因此，按压开关安装部424与固定器主体按压开关安装部322接合，使得按压开关操作主体421和触觉轮装置固定器320可稳定地彼此组装在一起并可保持在安装状态。此外，按压开关操作部420可具有这样的结构，其中，紧固元件设置在按压开关操作主体421的外周面上，使得按压开关操作主体和触觉轮装置固定器在固定器主体与固定器基部接合时可以彼此紧固。

按压开关操作凸起423设置在按压开关操作主体421的外周上，使得其可以建立与按压开关410的直接接触，可以恒定地保持在其中按压开关操作凸起423、按压开关操作主体421、触觉轮装置固定器320、触觉轮装置致动器310和触觉旋钮301通过按压开关410的初始支撑状态顺序地连接的结构的支撑状态，并且在将大于施加到按压开关410的力的外力施加到触觉旋钮301上时可以建立预定的竖直移动状态。

在本发明的一个实施方式中，按压开关410以多个数量提供。按压开关操作凸起423也以多个数量提供以对应于多个按压开关410。在该实施方式中，借助于数量均为四个的按压开关410和按压开关操作凸起423，触觉轮装置致动器310和触觉旋钮301可通过按压开关410建立稳定的支撑状态。

在当外力不施加到触觉旋钮上时的正常情况下，触觉轮装置致动器310通过按压开关410建立稳定的竖直支撑状态。另一方面，当诸如驾驶员的使用者以大于预设值的力竖直地按压触觉旋钮301时，经由触觉旋钮301、触觉轮装置致动器310、触觉轮装置固定器320和按压开关操作部420使按压开关410的电信号发生变化。在该实施方式中，按压开关410的数量提供为四个，并且可以根据触觉旋钮301的按压方向而实施单独的切换操作。例如，可以实施倾斜操作，其中，当使用者按压触觉旋钮301的右上端时，只有某个区域受压，从而使触觉轮装置致动器310仅在其一侧端向下移动。另一方面，在使触觉旋钮301的中心区域保持水平状态所情况下当使用者竖直地按压与触觉轮装置致动器310相连的触觉旋钮301时，实现完全竖直的按压操作，从而可以从四个按压开关产生信号。可以实施这样的结构：当相对于触觉旋钮301的中心(即触觉轮装置致动器310的中心轴线)对角地设置的按压开关在一定时间内被同时或连续地按压时，这被看作是完全竖直的按压操作，而不是各个单独的倾斜操作。

同时，按压开关单元400可具有这样的结构：按压开关410牢固地设置在主板210上，并且在触觉轮装置感测单元330与触觉轮装置致动器310一起竖直地移动时，只有按压开关操作部420与触觉轮装置致动器一起竖直地移动。感测板220牢固地设置在触觉轮装置固定器320的设置有触觉轮装置致动器310的固定器基部323上，并且装置感测主体部的装置感测主带轮连接到触觉轴且装置感测副带轮连接到固定器基部，使得装置检测传感器部分和装置感测主体部分建立其中两者最终与触觉轮装置一起竖直地移动的结构。借助于该结构，实施按压操作的按压开关单元与实施旋转操作的触觉轮装置之间的连接最终通过触觉旋钮进行，从而可以通过竖直按压操作和旋转操作的整合赋予诸如驾驶员的操纵者优良的操纵感觉，并且可以实施多样化的操作，例如同时实现稳定的倾斜功能。

触觉式方向盘开关设备还可包括这样的构造，该构造能通过在实施旋转操作和按压/倾斜操作以及执行各个功能时借助光的输出而改善视觉。本发明的触觉轮装置300可包括触觉旋钮光源单元340。触觉旋钮光源单元340(参见图15)设置在电路板单元200的旋钮板240上。旋钮板240设置在触觉轮装置致动器310的顶端上，使得触觉轴311的第一末端311贯穿地设置在触觉轮装置致动器310的端部处。更具体而言，旋钮板安放部327形成在固定器主体321的上端上，以便将旋钮板240安放在旋钮板安放部327中(参见图5)。在这种情况下，旋钮板240可通过单独的线与主板210建立电连接。触觉旋钮光源单元340设置在旋钮板240的一个表面上并且实施为LED。触觉旋钮301由诸如聚碳酸酯(PC)的透光材料形成，使得离开旋钮板240上的触觉旋钮光源单元340的光能顺利地传输到外部。触觉旋钮光源单元340可以多个数量提供。根据本发明的触觉旋钮光源单元340被构造成使得发出蓝色、绿色和红色光的LED等角度地布置在旋钮板240上，或者以多个数量布置为一体化模块以输出多色。从实施为LED的触觉旋钮光源单元340发出的光透射和/或引导穿过触觉旋钮主体301b的底部表面并输出到外部。触觉旋钮光源单元340被操作成使得各种颜色、尺寸和周期的光以预定的可控方式被输出到外部，例如，在预定时间段内周期性地以预定方式闪烁光，在不断地变化的信号周期内输出光，或同时地输出给定的颜色以输出组合颜色，使得诸如驾驶员的使用者能在视觉上快速地感知触觉式方向盘开关设备的操作状态或由使用者选择的操纵状态。

同时，根据本发明的触觉式方向盘开关设备10包括按钮开关单元500，使得按钮开关单元和触觉轮装置能执行组合的操纵功能。按钮开关单元500设置在触觉旋钮301的外部。在这种情况下，按钮开关单元500可通过触觉旋钮301实现独立于触觉轮装置致动器或按压开关单元的单独的竖直操作，以产生某些变化的切换信号。

根据本发明的实施方式的按钮开关单元500被构造成围绕触觉旋钮301的外周缘。按钮开关单元500包括按钮510、按钮引导部530、按钮引导部保持器540和按钮开关550。按钮510设置在触觉旋钮301的外部，使得在其一个表面处暴露于触觉轮外壳单元100的外部。按钮510包括头部511和主体513。按钮头部511暴露地设置在触觉旋钮301的外部，并且按钮主体513设置在按钮头部511的下端。虽然在该实施方式中按钮头部511和按钮主体513彼此一体地形成，但它们可以彼此单独地形成。

按钮图标512可显示在按钮头部511的一个表面上，并且可以直接形成在按钮头部511的一个表面上。按钮头部511可具有这样的结构，其中，如果需要，其由诸如聚碳酸酯的透明材料形成，从而通过单独的显示装置输出按钮图标。

按钮头部511和按钮主体513被构造成在两者之间限定内部空间，从而能将按钮引导部530设置在该内部空间中。按钮引导部530在其一端处设置在按钮510内，并且在其另一端处朝电路板单元200设置在触觉轮外壳单元100内。也就是说，按钮引导部530以在其另一端朝主板210定向的方式设置在按钮头部511和按钮主体513之间限定的内部空间中。按钮引导部530包括头部531和主体533。虽然在该实施方式中按钮引导部头部531和按钮引导部主体533彼此一体地形成，但它们可以彼此分离地形成。按钮引导部主体533连接到按钮引导部头部531的一端，并且按钮引导部头部531的顶端以插入的方式设置在按钮头部511和按钮主体513之间限定的内部空间中。按钮引导部主体533的底端以朝主板210定向的方式设置在按钮引导部保持器540内。按钮引导部530由透明或彩色导光材料形成，从而将通过按钮引导部主体533的末端进入按钮引导部530的光通过按钮引导部主体533的一个表面传输到外部。在按钮引导部主体533的一侧形成凸安装部535，并且在按钮引导部保持器540的一侧形成凹安装部544以对应于凸安装部535，使得凸安装部535和凹安装部544彼此贴合地接合。按钮引导部主体533包括形成在其外周面上的凹槽534，使得凹槽534与形成在按钮引导部保持器540上的保持器接纳槽542接合，以在按钮引导部530和按钮引导部保持器540之间建立平稳的相对安装结构，从而能避免在平稳安装和组装触觉轮外壳单元100时错误组装的可能性。

按钮引导部保持器540附接到按钮引导部530，并且以可与按钮引导部530一起竖直地稳定移动的方式设置在触觉轮外壳单元100中，更具体而言，设置在轮外壳主体120中。按钮引导部保持器540以可竖直运动的方式插入轮外壳主体120的一个表面上形成的按钮通孔125内。按钮引导部保持器540具有沿其纵向形成在其外表面上的按钮引导部保持器线546。在按钮通孔125的内表面上形成按钮保持器引导部126以对应于按钮引导部保持器线546，使得按钮引导部保持器线546和按钮保持器引导部126能以可竖直运动的方式彼此接合。

按钮引导部保持器540包括按钮引导部保持器操作部543，该按钮引导部保持器操作部543从形成在按钮引导部保持器540的中心的按钮引导部保持器容纳部541的内表面的下端向下延伸，使得按钮引导部保持器操作部543能与设置在按钮引导部保持器下方的按钮开关550保持恒定的接触状态。也就是说，按钮引导部保持器540、按钮引导部530和按钮510可具有它们由单独的支撑装置支撑的结构，但在该实施方式中具有它们由按钮开关550顺序地支撑的结构。

借助于这样的结构，由诸如驾驶员的使用者施加到按钮510的压力通过按钮引导部保持器540传递到按钮开关550。在这种情况下，按钮引导部保持器操作部543具有这样的结构：该按钮引导部保持器操作部543从按钮引导部保持器容纳部541的内表面向下延伸从而朝底部定向。按钮引导部保持器操作部543具有形成在其顶部表面上的安放面547，以建立按钮引导部主体保持部536的安放状态。也就是说，按钮引导部530具有形成在其下端的两个按钮分支537和形成在其中心的按钮引导部主体保持部536，使得按钮引导部主体保持部536与按钮引导部保持器操作部安放面547紧密接触以实现稳定的安装结构。按钮引导部分支537从按钮引导部主体530的下端分支以实现其中从设置在按钮开关550的两侧的一对按钮光源单元560发出的光能传输至顶部的结构。按钮光源单元560实施为LED等。按钮光源单元560可相对于每个按钮引导部设置成多个，以实现其中按钮光源单元560被单独地分配到一对按钮引导部分支的结构。按钮引导部530可由诸如聚碳酸酯的透明导光材料形成或者可具有带有预定颜色的结构。

此外，按钮开关单元500还可包括显示装置，该显示装置能使用离开按钮光源单元的光形成各种图标。同时，按钮光源单元具有这样的结构，该结构相对于每个按钮引导部或每个按钮滤色器输出具有多种颜色的光。按钮开关单元500还可包括按钮滤色器520。按钮滤色器520包括按钮滤色器基部521和按钮滤色器主体523。按钮滤色器基部521形成为用于均匀地分散通过按钮滤色器基部521的底部表面进入的光的导光材料。按钮滤色器主体523包括：第一透射区523a，该第一透射区523a允许第一颜色光离开输出具有多种颜色的光的按钮光源单元；第二透射区523b，该第二透射区523b允许不同于第一颜色光的第二颜色光离开按钮光源单元；相交区523c，第一透射区和第二透射区在该相交区523c处彼此相交；和阻挡区523d，该阻挡区523d阻挡第一颜色光和第二颜色光。相交区523c可与第一透射区523a和第二透射区523b一起形成第一按钮图标512a和第二按钮图标512b。例如，按钮光源单元可包括红色LED和蓝色LED。第一透射区允许红光离开，并且第二透射区允许蓝光离开，以便能穿过第一透射区、第二透射区、相交区等显示诸如“USER SET”或的预定图标。

虽然在上述实施方式中已描述了其中触觉式方向盘开关设备设置在车辆方向盘的正面上的结构，但在另一个实施方式中，触觉式方向盘开关设备10S可设置在车辆方向盘的背面。也就是说，如图18和19所示，触觉式方向盘开关设备10S设置在方向盘2的背面。如图19所示，触觉式方向盘开关设备10S的触觉轴的旋转中心轴线(最终地，触觉式方向盘开关设备10S的触觉旋钮301S的旋转中心轴线II-II)设置成平行于布置有车辆方向盘2的平面PLN旋转，使得驾驶员能使用他或她的除拇指之外的手指(例如无名指、中指等)更平稳地操作触觉式方向盘开关设备10S，并且能将触觉传递给驾驶员。

如图21所示，触觉式方向盘开关设备10S包括触觉轮外壳单元100S、电路板单元和触觉轮装置300S。触觉轮外壳单元100S具有其与车辆方向盘的方向盘主体一体地形成的结构，并且可以多种方式修改，例如具有其中电路板单元嵌入触觉轮外壳单元内的结构。在该实施方式中，下文将集中于触觉轮装置300S来描述触觉式方向盘开关设备10S。触觉轮装置300S包括：具有触觉轴311S的触觉轮装置致动器310S；连接到触觉轴311S且暴露于外部的触觉旋钮301S；和被构造成检测触觉轴311S的旋转状态的触觉轮装置感测单元330S。触觉轮装置致动器310S可被实施为电动马达。触觉轮装置致动器310S和触觉旋钮301S借助触觉传递单元310-1S、310-2S和310-3S彼此连接。也就是说，触觉传递带轮310-1S设置在触觉轴311S的末端处，并且触觉连接带轮310-3S设置在触觉旋钮301S的触觉旋钮主体301-1S的末端301-2S处。触觉传递带轮310-1S和触觉连接带轮310-3S通过触觉传递带310-2S彼此相连，使得来自触觉轮装置致动器310S的功率能传递到触觉传递带轮和触觉连接带轮，以致使将预定的触觉功能施加到触觉旋钮。虽然在该实施方式中已经描述了通过带轮结构来执行从触觉轮装置致动器310S向触觉旋钮的功率传递，但其可以多种方式进行修改，例如实现其中触觉轮装置致动器和触觉旋钮彼此直接相连的结构。

在这种情况下，触觉旋钮301S设置在触觉轮外壳单元(未示出)内，并且还可包括用于通过从触觉轮外壳单元延伸的触觉旋钮引导部101S和102S实施稳定旋转的支撑结构。

触觉轮装置感测单元330S与触觉旋钮301S相连。也就是说，触觉轮装置感测单元330S包括装置感测盘337S和装置检测传感器部339S。装置感测盘337S可同轴地连接到触觉旋钮301S。装置检测传感器部339S可实施为设置成与装置感测盘337S相邻的光传感器。如果需要，装置检测传感器部339S可实施为磁性传感器。装置检测传感器部339S设置在电路板单元的感测板220S上。借助于该结构，实施了预定的触觉操作，并且能感测通过由驾驶员操纵的触觉旋钮的触觉旋钮的旋转操作，从而能提供某些切换功能和准确的内力感觉信息。

图22示出了其中驾驶员操作设置在车辆方向盘2的背面上的根据本发明的另一个实施方式的触觉式方向盘开关设备的状态。通常，由于某些切换操作有较高可能是在直道而非弯道上行驶时进行，因此在直道上驾驶的驾驶员能在抓握车辆方向盘2的轮缘2A的同时使用他或她的诸如中指的手指操纵触觉旋钮301S，并且能借助触觉旋钮301S顺利地接收预定的内力感觉信息。这样，触觉旋钮301S以与车辆方向盘的轮缘2A以预定距离间隔开的方式设置在车辆方向盘2的背面。在该实施方式中，与轮缘2A间隔开的预定距离被设为5cm或20cm，但优选地在一定范围内选择，该范围使得在驾驶员抓握车辆方向盘2的轮缘2A的同时用他或她的除了拇指之外的手指平稳地操纵触觉旋钮。此外，通过基于在方向盘旋转期间与触觉旋钮的不期望的接触和驾驶员使用从转向角度传感器(未示出)产生的信号的意图确定是否旋转方向盘，可以控制触觉式方向盘开关设备的操作。

同时，本发明的触觉式方向盘开关设备10还可包括位于除了触觉旋钮或按钮之外的区域处的单独的光源单元，以便输出与切换操作相对应的光或输出光以在车辆进入车辆的预定警告状态时通知驾驶员该状态。也就是说，根据本发明的触觉式方向盘开关设备10包括方向盘光源单元4B和5B。方向盘光源单元4B和5B设置在车辆方向盘2上。更具体而言，如图23所示，方向盘光源单元4B和5B设置在轮毂主体2B和轮辐2C之间。方向盘光源单元4B和5B包括方向盘光源4B和方向盘光传输部分5B。方向盘光源4B实施为LED等。在该实施方式中，方向盘光源4B设置在轮毂主体2B的一侧。方向盘光源板3B设置在轮毂主体2B的容纳部分2B-1内，并且方向盘光源4B设置在方向盘光源板3B的一个表面上。方向盘光源4B的数量和从方向盘光源4B输出的光的颜色可以多种方式构造。方向盘光传输部分5B可实施为导光板(light guide)。方向盘光传输部5B包括光传输主体5B-1和光传输与输入部5B-2。通过光传输与输入部5B-2离开方向盘光源4B的光穿过光传输主体5B-1输出到外部。借助于这样的光输出功能，驾驶员对通过的光信号进行快速感知，使得他或她能平稳地处理输出信号。通过方向盘光源单元输出的光可以是与触觉旋钮的旋转操作相对应的预定光。此外，如果需要，可以响应于从外部车辆控制装置施加的电信号通过方向盘光源单元输出光。例如，当需要为驾驶员提供预定警告或通知功能时，执行通过方向盘光源单元的预定光输出功能，使得驾驶员能进行快速感知并通过快速感知形成对策，所述警告为例如针对下列各项的警告：未释放驻车制动器、车门或行李箱打开、ABS故障、车辆蓄电池的放电或电动车的电荷水平下降、机油压力、轮胎的低压或高压、未佩戴安全带、发动机检查警告等。

这样的警告可以独立于触觉功能进行或与触觉功能一起进行。每种警告状态可以被分类，并且可以将触觉功能或光输出功能预设到每一类。在车辆的当前状态落入预定类别内的情况下，可以执行与预定类别相对应的触觉功能或光输出功能。例如，诸如未释放驻车制动器或车门或行李箱打开等的状态被划入第1类，并且由触觉功能输出的振动和通过方向盘光源单元输出的光被设为第1级，以便触觉轮装置致动器的马达能产生20％的额定输出、20％的方向盘光源的最大光输出，并且将输出周期设为1秒(s)。

此外，针对ABS故障、车辆蓄电池的放电或电动车的电荷水平下降、机油压力、轮胎的低压或高压等的警告被划入第2类，并且由触觉功能输出的振动和通过方向盘光源单元输出的光被设为第2级，以便触觉轮装置致动器的马达能产生40％的额定输出、40％的方向盘光源的最大光输出，并且将输出周期设为40毫秒(ms)。

此外，针对轮胎的低压或高压、未佩戴安全带、发动机检查警告等的警告被划入第3类，并且由触觉功能输出的振动和通过方向盘光源单元输出的光被设为第3级，以便触觉轮装置致动器的马达能产生70％的额定输出、70％的方向盘光源的最大光输出，并且将输出周期设为10毫秒(ms)。这样，可以根据设计规范改变预定类别，以改变相关警告功能的重要程度。

此外，虽然在上述实施方式中已描述了其中方向盘光源单元设置在轮毂主体和轮辐之间的结构，但方向盘光源单元不限于此，而是可以以多种方式修改。也就是说，如图25和26所示，方向盘光源单元可包括轮缘光源输出单元6A。即，轮缘光源输出单元6A设置在车辆方向盘2的轮缘2A中，并且由预定的线型导光材料形成。轮缘2A可具有形成在其中的光源输出单元容纳部分2A-1。轮缘光源输出单元6A的末端以接触方式与接收来自方向盘光源4A的光的方向盘光传输部分5B相连，如图25的局部剖开放大区域中所示，使得离开方向盘光源4A的光能可输出到外部。虽然在该实施方式中未示出，但轮缘光源输出单元可接收来自单独的光源的光。借助于这样的构造，可以执行更平稳的光输出功能。此外，该光输出功能可通过安装在车辆中的单独的输出装置实施，例如，车辆的仪表板或中央装饰面板。

同时，根据本发明的触觉式方向盘开关设备可以以其与其它元件一体地实施的状态包括在触觉式方向盘开关系统1中。也就是说，触觉式方向盘开关系统1可实施为包括连接到控制单元20的存储单元30的系统，并且还可包括如图12所示的算术逻辑单元40。为了通过触觉旋钮301实施旋转操作，触觉式方向盘开关系统1包括触觉式方向盘开关设备10，触觉式方向盘开关设备10包括：提供内力感觉的触觉轮装置致动器310；感测触觉轮装置致动器310的旋转操作状态的触觉轮装置感测单元330；以及触觉旋钮301，并且该触觉式方向盘开关设备10设置在车辆方向盘2的正面或背面。触觉式方向盘开关系统1与通过方向盘触觉轮装置致动器310的竖直移动实现按压操作的按压开关单元400和设置在触觉旋钮外部的按钮开关单元500相连，从而根据需要向按压开关单元400和按钮开关单元500发送电信号或从它们接收电信号。

从触觉式方向盘开关设备10的开关单元输入到触觉式方向盘开关系统1的信号被施加到触觉式方向盘开关系统1的控制单元20。控制单元20通过由算术逻辑单元40执行的给定算术和逻辑处理产生预定的控制信号，并且基于用于其希望通过例如触觉式方向盘开关设备选择、操纵和操作的操作单元的预定操作模式的预定数据以及从触觉式方向盘开关设备10输入的信号将所述预定控制信号施加到输出单元，所述操作模式为例如空调设备的操作温度控制模式、用于诸如目的地选择或路径搜索的导航操作的导航模式，等等。预定数据存储在与控制单元20建立电连接的存储单元30中。触觉式方向盘开关系统1可包括作为输出单元包括在触觉式方向盘开关设备10中的触觉轮装置致动器310。此外，触觉式方向盘开关系统1可包括用于显示图像的单独的显示单元50和/或作为输出单元的用于输出声音的音频输出单元60。另外，来自控制单元20的控制信号可直接施加到作为待被直接控制的对象的目标操作单元70，例如，诸如车辆的空调设备和导航器的操作单元。

此外，触觉式方向盘开关系统1可实施为包括与控制单元20连接的存储单元30的系统，并且还可包括如图24所示的算术逻辑单元40。控制单元可以实施为单个类型或多数类型。也就是说，如图24所示，控制单元20通过触觉通信单元7等建立与单独的车辆控制单元8等的通信，并且可以通过执行诸如导航器、车辆音频系统、空调系统、警告灯等的目标操作单元70的控制功能的单独的车辆控制单元8进行输出控制。在这种情况下，车辆控制单元8与车辆感测单元9相连，使得其能够基于来自检测车辆的状态的车辆感测单元9的信号执行根据如在上述实施方式中的类别的分类的警告操作以为驾驶员提供警告，所述信号即车辆驻车制动器操作信号、发动机检查信号、轮胎压力感测信号等。

上述实施方式仅仅是示例性的以描述本发明，其并不旨在限制本发明，而是可以以多种方式解释。

根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括如上所述的触觉式方向盘开关设备的触觉式方向盘开关系统具有下列有利效果。

首先，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统设置在车辆方向盘的正面或背面，使得驾驶员能够在他或她抓握车辆方向盘的状态下平稳地操纵触觉式方向盘开关设备。

其次，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统包括双轴旋转式触觉轮装置致动器，从而能实现更紧凑和准确的旋转感测结构。

第三，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统能通过触觉旋钮同时地实施旋转操作和按压操作，从而能实现紧凑的构造和更准确的操作。此外，能够实施通过按压开关单元进行定向操作以便提供将被操作的开关一体化的简化结构，从而有利于触觉式方向盘开关设备的制造并显著降低制造成本。

第四，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统能通过设置在触觉旋钮外部的按钮开关单元执行更简化和组合的开关功能。

第五，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统能够响应于通过设置在触觉旋钮或按钮开关单元中的光源单元的开关操作输出预定光而允许驾驶员进行更快速的视觉感知。

第六，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统能可通过滤色器实施简化而组合的图标输出功能，从而以低制造成本实现组合的功能。

第七，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统允许牢固地安装触觉轮装置致动器，使得在操纵开关旋钮时惯性矩影响最小化，从而有利于操纵触觉旋钮。

第八，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统设置在车辆方向盘的正面或背面，使得其实现甚至在驾驶员抓握方向盘的状态下也使用拇指的拇指轮式操作结构，或使用他或她的除了拇指之外的诸如无名指、中指等的手指的操作结构，从而实施驾驶员的平稳操作。

第九，根据本发明的触觉式方向盘开关设备和包括其的触觉式方向盘开关系统使得能够响应于触觉旋钮的操作通过方向盘光源单元输出预定光，从而能将视觉信息提供给驾驶员。因此，驾驶员能更加快速而平稳地感知开关操作状态、车辆警告或通知状态等，并且能在驾驶时处理紧急问题。

虽然已结合附图中所示的示例性实施方式描述了本发明，但其仅仅是示例性的，并且本发明不限于这些实施方式。应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可进行实施方式的各种等同改变和变型。因此，本发明的真实技术范围应由所附权利要求的技术精神限定。

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0038250和2011年4月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0038251的权益，这两份申请全文以引用方式并入本文。本申请与由同一申请人提交的专利申请，即2010年3月25日提交的名称为“HAPTIC STEERINGWHEEL SWITCH DEVICE AND HAPTIC STEERING WHEEL SWITCH SYSTEMINCLUDING THE SAME”(触觉式方向盘开关设备和包括该设备的触觉式方向盘开关系统)的序列号为12/680,198的美国实用新型专利申请有关。

Claims (27)

1.一种触觉式方向盘开关设备，该触觉式方向盘开关设备包括：

触觉轮外壳单元，所述触觉轮外壳单元被构造成设置在车辆方向盘上；

电路板单元，所述电路板单元被构造成设置在所述触觉轮外壳单元的内部；

触觉轮装置，所述触觉轮装置包括：触觉轮装置致动器，所述触觉轮装置致动器被构造成与所述电路板单元建立电连接并包括触觉轴；触觉旋钮，所述触觉旋钮与所述触觉轴相连并暴露地设置在所述触觉轮外壳单元内；和触觉轮装置感测单元，所述触觉轮装置感测单元被构造成检测所述触觉轴的旋转状态，所述触觉旋钮能沿垂直于供布置所述车辆方向盘的平面的竖直方向运动；

按压开关，所述按压开关设置在所述电路板单元上；和

按压开关操作部，所述按压开关操作部设置在所述触觉轮装置致动器的外周面上，

其中，根据所述触觉旋钮沿所述竖直方向的运动，所述触觉轮装置致动器沿所述竖直方向运动，并且所述按压开关操作部随所述触觉轮装置致动器一起沿所述竖直方向运动并挤压所述按压开关，并且

其中，所述按压开关操作部的至少一部分与所述按压开关建立直接接触。

2.根据权利要求1所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉旋钮在供布置所述车辆方向盘的所述平面上实现旋转操作。

3.根据权利要求2所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉旋钮设置在所述车辆方向盘的正面，并且所述触觉轴的旋转中心轴线与所述平面相交。

4.根据权利要求3所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉轮装置致动器的所述触觉轴包括分别形成在该触觉轴的两端的第一末端和第二末端。

5.根据权利要求4所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉旋钮与所述触觉轴的所述第一末端相连，并且所述触觉轮装置感测单元与所述触觉轴的所述第二末端相连。

6.根据权利要求5所述的触觉式方向盘开关设备，其中，在所述触觉旋钮和所述触觉轴的所述第一末端之间设置轴旋钮保持器，以防止所述触觉旋钮和所述第一末端之间的相对旋转。

7.根据权利要求5所述的触觉式方向盘开关设备，其中，在所述触觉轮装置感测单元和所述触觉轴的所述第二末端之间设置轴感测保持器，以防止所述触觉轮装置感测单元和所述第二末端之间的相对旋转。

8.根据权利要求7所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉轮装置感测单元包括：与所述触觉轮装置致动器相连的装置感测主体部；和装置检测传感器部，该装置检测传感器部被构造成检测所述装置感测主体部的旋转状态；

所述装置感测主体部包括：

装置感测主带轮，所述装置感测主带轮以使得所述装置感测主带轮和所述轴感测保持器之间的相对旋转被限制的方式与所述轴感测保持器相连；

装置感测副带轮，所述装置感测副带轮以与所述装置感测主带轮间隔开的方式与所述装置感测主带轮相连；

装置感测带，所述装置感测带被构造成将所述装置感测主带轮与所述装置感测副带轮互连；和

装置盘，所述装置盘连接到所述装置感测副带轮并且被构造成当所述装置感测副带轮旋转时与所述装置感测副带轮一起旋转，所述装置盘以可旋转的方式设置在与所述装置检测传感器部相对应的位置处。

9.根据权利要求8所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述装置感测主带轮与所述装置感测副带轮的旋转比大于1。

10.根据权利要求4所述的触觉式方向盘开关设备，其中，被所述按压开关操作部按压的所述按压开关产生切换信号。

11.根据权利要求1所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述按压开关以多个数量提供。

12.根据权利要求10所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉轮装置感测单元与所述触觉轮装置致动器一起竖直地移动。

13.根据权利要求10所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉旋钮由透光材料形成，所述电路板单元包括旋钮板，所述旋钮板被构造成允许所述触觉轴的所述第一末端从该旋钮板穿过并充当所述触觉轮装置致动器的末端，并且在所述旋钮板上安装触觉旋钮光源单元以输出光。

14.根据权利要求3所述的触觉式方向盘开关设备，其中，在所述触觉旋钮的外部设置按钮开关单元，使得该按钮开关单元独立于所述触觉旋钮竖直地操作。

15.根据权利要求14所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述按钮开关单元包括：

按钮，所述按钮被构造成以使得在该按钮的一个表面暴露于所述触觉轮外壳单元的外部的方式设置在所述触觉旋钮的外部；

按钮引导部，所述按钮引导部被构造成在其一端设置在所述按钮内，并且其另一端朝所述电路板单元设置在所述触觉轮外壳单元内；

按钮引导部保持器，所述按钮引导部保持器被构造成附接到所述按钮引导部并以能与所述按钮引导部一起可竖直地稳定运动的方式设置在所述触觉轮外壳单元中；和

按钮开关，所述按钮开关被构造成以使得与所述按钮引导部保持器紧密接触的方式设置在所述电路板单元的一个表面上。

16.根据权利要求15所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述按钮引导部保持器包括形成在该按钮引导部保持器的一侧的按钮引导部保持器止挡件，并且所述触觉轮外壳单元包括轮外壳主体止挡件，所述轮外壳主体止挡件在所述触觉轮外壳单元上形成为使得与所述按钮引导部保持器止挡件紧密接触以与所述按钮引导部保持器止挡件对应，从而防止所述按钮引导部保持器与所述触觉轮外壳单元的轮外壳主体分离而脱离所述轮外壳主体。

17.根据权利要求15所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述按钮引导部保持器包括被构造成操作所述按钮开关的按钮引导部保持器操作部。

18.根据权利要求17所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述按钮开关单元还包括按钮光源单元，并且所述按钮引导部由导光材料形成。

19.根据权利要求18所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述按钮引导部保持器操作部包括按钮引导部保持器操作部安放面，所述按钮引导部保持器操作部安放面形成在所述按钮引导部保持器操作部的一个表面上，从而与所述按钮引导部紧密接触以支撑所述按钮引导部。

20.根据权利要求18所述的触觉式方向盘开关设备，其中，在所述按钮引导部和所述按钮之间设置按钮滤色器，以仅透射具有预定频带的光。

21.根据权利要求3所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉旋钮包括在其一个表面上形成的凹入形状的触觉旋钮凹陷，所述触觉旋钮凹陷具有这样的结构，即：沿垂直于所述触觉旋钮的旋转中心的方向形成的凹陷深度，从所述触觉旋钮的中心沿径向方向逐渐减小。

22.根据权利要求3所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉旋钮包括触觉旋钮抓握部，所述触觉旋钮抓握部突出地形成在所述触觉旋钮的一个表面上。

23.根据权利要求3所述的触觉式方向盘开关设备，其中，所述触觉旋钮包括触觉旋钮接触表面，所述触觉旋钮接触表面以双料注射方式形成在所述触觉旋钮的顶部上，以增加驾驶员的手指和所述触觉旋钮之间的接触摩擦力。

24.根据权利要求1所述的触觉式方向盘开关设备，该触觉式方向盘开关设备还包括方向盘光源单元，所述方向盘光源单元设置在所述触觉轮外壳单元内并且被构造成与所述电路板单元建立电连接，以便响应于所述触觉旋钮的操作输出预定光。

25.根据权利要求24所述的触觉式方向盘开关设备，该触觉式方向盘开关设备还包括轮缘光源输出单元，所述轮缘光源输出单元设置在所述车辆方向盘的轮缘内并且被构造成接收从所述方向盘光源单元进入的光并将接收到的光输出到外部。

26.根据权利要求1所述的触觉式方向盘开关设备，该触觉式方向盘开关设备还包括方向盘光源单元，所述方向盘光源单元设置在所述触觉轮外壳单元内并且被构造成与所述电路板单元建立电连接，以便响应于从外部车辆控制装置施加的电信号输出预定光。

27.一种触觉式方向盘开关系统，该触觉式方向盘开关系统包括触觉式方向盘开关设备、控制单元和存储单元，

所述触觉式方向盘开关设备包括：

触觉轮外壳单元，所述触觉轮外壳单元被构造成设置在车辆方向盘上；

电路板单元，所述电路板单元被构造成设置在所述触觉轮外壳单元的内部；

触觉轮装置，所述触觉轮装置包括：触觉轮装置致动器，所述触觉轮装置致动器被构造成与所述电路板单元建立电连接并包括触觉轴；触觉旋钮，所述触觉旋钮与所述触觉轴相连并暴露地设置在所述触觉轮外壳单元内；和触觉轮装置感测单元，所述触觉轮装置感测单元被构造成检测所述触觉轴的旋转状态，所述触觉旋钮能沿垂直于供布置所述车辆方向盘的平面的竖直方向运动；

按压开关，所述按压开关设置在所述电路板单元上；和

按压开关操作部，所述按压开关操作部设置在所述触觉轮装置致动器的外周面上，

其中，根据所述触觉旋钮沿所述竖直方向的运动，所述触觉轮装置致动器沿所述竖直方向运动，并且所述按压开关操作部随所述触觉轮装置致动器一起沿所述竖直方向运动并挤压所述按压开关，

所述控制单元被构造成与所述触觉式方向盘开关设备建立电连接；并且

所述存储单元被构造成与所述控制单元建立电连接，并且为预定操作模式存储预定数据。