CN103733158B - 操作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作装置，其具有手柄（1），手柄可以从静止位置相对于轴（2）手动地偏转，其中手柄（1）是能够围绕轴（2）旋转的和/或能够轴向地相对于轴（2）移动的和/或者能够相对于轴（2）倾斜的和/或者能够横向地相对于轴（2）移动的，操作装置具有用于检测手柄（1）的偏转的传感装置以及具有触觉装置，通过触觉装置根据手柄（1）的偏转，手柄（1）能够被施加能够在触觉上检测到的效果，手柄（1）与执行机构（3）紧固地连接，通过执行机构，根据手柄的偏转，手柄（1）能够在自由度内以＜1mm的移动路径被交替地移动地驱动。

Description

操作装置
技术领域
本发明涉及一种操作装置，其具有手柄，该手柄能够从静止位置相对于轴手动地偏转，其中手柄是能够围绕轴旋转的和/或能够轴向地相对于轴移动的和/或者能够相对于轴倾斜的和/或者能够横向地相对于轴移动的，具有用于检测手柄的偏转传感装置以及具有触觉装置，通过该触觉装置根据手柄的偏转，手柄能够被施加能够在触觉上检测到的效果。
背景技术
在机动车中使用这种操作装置以用于控制不同的车辆功能。手柄是能够在两个或者几个偏转类型中偏转的，从而能够控制在车辆功能上的更大的选择。
发明内容
本发明的目的在于实现一种前述类型的操作装置，该操作装置在简单的、具有较小结构尺寸的结构中实现从静止位置的偏转的检测和触觉的响应。
该目的根据本发明这样来实现，即手柄与执行机构固定地连接，通过该执行机构，根据手柄的偏转，手柄能够在自由度内以＜1mm的移动路径被交替地移动地驱动。
手柄优选能够被交替地轴向地相对于轴能移动的驱动。
因为操作装置的使用者知道手柄的偏转的类型，并且手柄的偏转的绝对值的知识大多不是必需的，以简单的方式对所有偏转类型相同地实现触觉的响应，这样执行机构可以设计为简单的并且带有较小的结构尺寸。
如果手柄能够以>100Hz的频率在自由度内被交替地移动地被驱动，那么触觉就在感知频率范围内实现，在该频率范围内，很难实现或者根本不能实现触觉的刺激方向的探测。
然而为了能够触觉地检测到偏转的类型，对于每种偏转类型，手柄可以被以不同的节奏模式交替地轴向的相对于轴移动地驱动。
手柄优选地以＜0.5mm的移动路径能够被交替地轴向的相对于轴移动地被驱动。
因此尽管有良好的触觉的响应，较小的移动路径对偏转的检测没有明显影响。
在更简单的、需要较少结构空间的设计中，执行机构可以是旋转对称的往复式电枢磁铁（Hubankermagnet），它的往复式电枢与手柄固定连接并且以移动路径能够被交替地轴向的相对于轴移动地被驱动。
为了使手柄在操纵后既能够复位到静止位置，又能够保持在静止位置，手柄可以抵抗一个弹簧复位力或者抵抗多个弹簧复位力从它的静止位置相对于轴能够偏转。
为了检测手柄的偏转，根据手柄的偏转能够由传感装置产生电信号，并且可以传递给控制电子元件，通过该控制电子元件相应地能够产生用于控制执行机构的控制信号。
当手柄的偏转可以无接触地由传感装置检测到时，在手柄上没有力的反作用。
因此还可实现较高的使用寿命，因为不会出现传感装置的机械应力。
对此可由光学传感器或者磁场敏感的传感器检测手柄的偏转。
对此与手柄的偏转相对应，经过径向磁化的永磁铁环可以以更简单的方式能够被移动地驱动，该永磁铁环在垂直于轴的第一平面中定向，在该第一平面的磁铁区域内多个磁场敏感的传感器元件布置在位置固定的第二平面内，该第二平面在手柄处于静止位置时垂直于轴延伸。
在这里，永磁铁优选地与执行机构或者手柄固定连接，这样结构单元由手柄、执行机构和永磁铁形成，通过该结构单元所需的结构空间保持较小并且安装得以简化。
如果在手柄处于静止位置时，以相同的角间隔和相对于轴的相同的径向间隔布置磁场敏感的传感器元件，则导致带有较少的部件和较小的结构空间要求的简单的结构。
可以理解的是，相同的角间隔是有利的，但并不是强制性要求的。
在优选的设计中，磁场敏感的传感器元件是霍尔传感器。
传感器元件的线路连接的简化由此来实现，使得磁场敏感的传感器元件布置在印刷电路板上，其中控制电子元件也可以布置在印刷电路板上。
附图说明
本发明的一个实施例在附图中示出，并在下面进一步解释。附图中唯一的图示示出了操作装置的示意性侧视图。
具体实施方式
示出的操作装置具有手柄1，该手柄能够从它的静止位置以下面的偏转类型中的至少两种相对于轴2偏转。
手柄1是能够围绕轴2旋转的，能够轴向地相对于轴2移动的，能够相对于轴2倾斜的以及能够横向地相对于轴2移动的。
执行机构3同轴地布置在手柄1上，该执行机构具有没有示出的往复式电枢磁铁和往复式电枢，该往复式电枢可以实现同轴地相对于轴2的0.5mm的往复行程。
经过径向磁化的永磁铁环4固定布置在执行机构3的背向手柄1的轴向的端部上。
通过借助执行机构3将永磁铁环4与手柄1的紧固的布置，导致永磁铁环4如手柄1一样相对于轴2的相同的偏转。
在相对于处于静止位置的轴2直角地延伸的、固定布置的印刷电路板5上，以相同的角间隔和与轴2之间相同的径向的间隔，布置三个或者多个霍尔传感器6，其与永磁铁环4间隔开但是在它的磁场范围内。
霍尔传感器6通过传感器线路8与控制电子元件7连接，并且控制电子元件7通过控制线路9与执行机构3连接。
在手柄1相对于轴2偏转时，永磁铁环的位置相对于霍尔传感器6发生改变，这一改变改变了由单个霍尔传感器6检测到的通量密度。
在控制电子元件7内处理由控制电子元件7传递的霍尔传感器6的信号并且产生相应的控制信号，该控制信号被传递给执行机构3用于控制，激发该执行机构做出以0.5mm的往复行程和1.5kHz的频率的轴向地相对于轴2的交替的运动。
这种交替的运动还传送到手柄2上，并且作为触觉的响应被使用者检测到。
此外，霍尔传感器6的信号通过没有示出的控制单元的输出端10传递以用于车辆功能的控制。

Claims (15)

1.一种操作装置，所述操作装置具有手柄，所述手柄可以从静止位置相对于轴手动地偏转，其中所述手柄是能够围绕所述轴旋转的和/或能够轴向地相对于轴移动的和/或者能够相对于所述轴倾斜的和/或者能够横向地相对于轴移动的，所述操作装置具有用于检测所述手柄的所述偏转的传感装置以及具有触觉装置，通过所述触觉装置根据所述手柄的所述偏转，所述手柄能够被施加能够在触觉上检测到的效果，其特征在于，所述手柄(1)与执行机构(3)固定连接，通过所述执行机构，根据所述手柄的偏转，所述手柄(1)能够在自由度内以＜1mm的移动路径被交替地移动地驱动以提供触觉的响应而不影响对偏转的检测，所述执行机构(3)是旋转对称的往复式电枢磁铁，所述往复式电枢磁铁的往复式电枢与所述手柄(1)固定连接并且以所述移动路径能够被交替地轴向地相对于轴(2)移动地驱动。
2.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述手柄(1)能够以>100Hz的频率在自由度内被交替地移动地驱动。
3.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，对于每种偏转类型，所述手柄(1)能够被以不同的节奏模式交替地轴向地相对于轴移动地驱动。
4.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，根据所述手柄(1)的所述偏转能够由所述传感装置产生电信号，并且可以传送给控制电子元件(7)，通过所述控制电子元件能够相应地产生用于控制所述执行机构(3)的控制信号。
5.根据权利要求3所述的操作装置，其特征在于，根据所述手柄(1)的所述偏转能够由所述传感装置产生电信号，并且可以传送给控制电子元件(7)，通过所述控制电子元件能够相应地产生用于控制所述执行机构(3)的控制信号。
6.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述手柄(1)的所述偏转能够无接触地由所述传感装置检测。
7.根据权利要求5所述的操作装置，其特征在于，所述手柄(1)的所述偏转能够无接触地由所述传感装置检测。
8.根据权利要求6所述的操作装置，其特征在于，能够由磁场敏感的传感器检测所述手柄(1)的所述偏转。
9.根据权利要求7所述的操作装置，其特征在于，能够由磁场敏感的传感器检测所述手柄(1)的所述偏转。
10.根据权利要求8所述的操作装置，其特征在于，与所述手柄(1)的所述偏转相对应，经过径向磁化的永磁铁环(4)能够被移动地驱动，所述永磁铁环在垂直于轴(2)的第一平面中定向，在所述第一平面的磁铁区域内，多个磁场敏感的传感器元件布置在位置固定的第二平面内，所述第二平面在所述手柄(1)处于静止位置时垂直于所述轴(2)延伸。
11.根据权利要求9所述的操作装置，其特征在于，与所述手柄(1)的所述偏转相对应，经过径向磁化的永磁铁环(4)能够被移动地驱动，所述永磁铁环在垂直于轴(2)的第一平面中定向，在所述第一平面的磁铁区域内，多个磁场敏感的传感器元件布置在位置固定的第二平面内，所述第二平面在所述手柄(1)处于静止位置时垂直于所述轴(2)延伸。
12.根据权利要求10所述的操作装置，其特征在于，在所述手柄(1)处于静止位置时，所述磁场敏感的传感器元件以相同的角间隔和相同的与轴的径向间隔布置。
13.根据权利要求11所述的操作装置，其特征在于，在所述手柄(1)处于静止位置时，所述磁场敏感的传感器元件以相同的角间隔和相同的与轴的径向间隔布置。
14.根据权利要求12所述的操作装置，其特征在于，所述磁场敏感的传感器元件是霍尔传感器(6)。
15.根据权利要求13所述的操作装置，其特征在于，所述磁场敏感的传感器元件是霍尔传感器(6)。
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