CN104040466B - 具有触敏的输入面的输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有触敏的输入面的输入装置，具有用于获取接触输入面的物体的位置的传感器、用于传输传感器数据的接口和用于产生可触觉感知的反馈的器件，该器件设计用于移动沿着轴线活动支承的输入面。

Description

具有触敏的输入面的输入装置
技术领域
本发明涉及一种具有触敏的输入面的输入装置。
背景技术
具有触敏的输入面的输入装置被越来越多地应用在电子设备中。这方面的例子是便携式的媒体播放设备、移动电话等。此外，这种具有触敏的输入面的输入装置也被作为用户界面在机动车中使用。通过触敏的输入面，用户可以进行操作输入，例如用户可以从具有多个选项的菜单中选出一个菜单项并由此触发确定的动作。在此，在最简单的情况下通过用户用手指点击输入面实现输入过程，附加地，用户可以用手指在输入面上进行滑动的运动，用于触发确定的动作。因此，用户执行确定的运动模式，其中运动模式对应于专门的意义或功能。
传统的触敏的输入面具有传感器，例如电容式传感器，它们能够获取接触输入面的物体的位置。在此，该传感器或该些传感器可以矩阵式地构成，因此可以获得物体当前位置的坐标作为传感器数据。该物体例如是接触输入面的用户手指。这些传感器数据要么可以直接在输入装置中被处理，要么在与该输入装置连接的评估装置中被处理，为此输入装置具有接口，输入装置通过该接口与其它装置连接。
由US 2011/0141052A已知这种类型的输入装置。该输入装置包括触摸的输入面，为获取用户输入设置有力传感器，该力传感器在操纵时产生相应的信号。该输入装置能够为用户产生可触觉感知的反馈。
由US2007/0057927A1已知一种尤其是用于机动车的输入装置，带有触敏的输入面以及带有致动器，该致动器使设计为触摸屏的触敏的输入面可以沿着轴线来回移动。
由WO2010/055234A1已知一种输入装置，带有能触觉感知的反馈和相应的致动器。
以类似的方式，WO2010/046494A1也记载了一种带有触觉反馈的输入装置。在用户输入时，借助于包括电磁铁的致动器移动输入面。
由DE 10 2008 008 921 A1已知一种触敏的输入面，其中，除了获取接触输入面的物体的位置以外还可以设置开关触点的触发。为此，在触敏的输入面下方设置有开关，当用户在输入面上施加足够大的垂直力、输入面因此执行倾翻运动时，触发开关过程。输入面可以具有用于产生可触觉感知的反馈的器件，反馈可以以振动或者通过“咔嚓”声实现。通过这种可触觉感知的反馈通知用户输入过程已经发生。
但是研究表明，输入面翻转的输入装置不是最佳的，因为给用户装置不稳定的感觉。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种具有触敏的接触面的输入装置，该输入面稳定且结实地构造。
为了实现这个目的，在开头所述类型的输入装置中按照本发明规定，所述输入面以能运动的方式设置在滑块上，该滑块能围绕垂直于输入面的运动轴线的转轴至少略微地转动并且所述至少一个压力或力传感器设置在所述滑块上。
在按照本发明的输入装置中，所述触敏的输入面可水平移动地被支承，通过输入面的移动产生可触觉感知的反馈，无需使输入面倾翻或者以某种方式摇摆作用。因为按照本发明的输入装置的输入面稳定且结实地构成，给用户特别高级的输入面的感觉。当用户操纵输入面时，即，当用户用手指按压输入面时，可以产生能触觉感知的反馈。在达到力或压力的阈值时，产生可触觉感知的反馈。同样，在松开输入面以后可以产生能触觉感知的反馈。活动支承的输入面沿着轴线的运动作为触觉的咔嚓声被感觉到，因此用户在操纵(按压)输入面时和/或在松开输入面时得到如传统的键盘中一样的触觉反馈。
在按照本发明的输入装置中规定，所述输入面可动地设置在滑块上，该滑块可以围绕垂直于输入面运动轴线的转轴至少略微地转动。借助于滑块实现了围绕垂直于输入面运动轴线的轴的运动，由此可以获取垂直地作用在输入面上的力或相应的压力。力的获取使得能够在超过力或压力的阈值以后触发一动作，例如在操作菜单中的选择过程。尽管所述滑块原则上可以执行围绕固定的转动中心的转动运动，但是在操作时实际走过的行程是小的。所述滑块构造为杠杆状并且支承在杠杆的一个端点上，由此实现规定的转动运动。为了能够更好地获取用户的操作输入，规定，在滑块上设置至少一个压力或力传感器，用于获取垂直地作用在输入面上的力或压力。备选地可以规定，在滑块上设置两个或多个压力或力传感器，它们相互间隔开。因为可以获取到物体(手指)在触敏的输入面上的位置，所以能够根据借助于压力或力传感器获取到的信息通过杠杆原理计算出用户在接触点使用的力。相应地，可以为触敏的输入面上的每个接触点计算实际的接触力。
按照本发明的一种扩展设计可以规定，设置在滑块区域的压力或力传感器被设计成无行程的传感器。因为滑块的转动运动与其尺寸大小相比是微小的，因此可以使用无行程传感器，用于测量压力或力。无行程的传感器优选可以设计成电阻应变片，这种传感器的优点是，它们实际上没有磨损。
为了能够尽可能精确地获取力或压力，所述输入面可以在转动中心与压力或力传感器之间设置在滑块旁边或上面。因此，优选设计成杠杆的滑块支承在其转动中心上，可沿着轴线运动的输入面位于杠杆或滑块上，在杠杆(滑块)的另一(自由)端上设置有压力或力传感器。通过这种方式能够以特别高的精度获取力或压力。
用于产生可触觉感知的反馈的器件设计成机电的致动器。致动器例如可以是电动机、起重磁铁或电磁线圈(螺线管线圈)，这些部件中的每个都能够使触敏输入面沿着其运动轴线来回运动，由此产生可触觉感知的反馈。
为了进一步改善按照本发明的输入装置的操作可以规定，所述输入面在侧面点状或线状地被导引或支承。因此，这种支承防止输入面垂直于其运动方向倾翻。输入面优选可以在其相对置的(两个)侧面上被支承。这种支承限制了运动自由度，因此输入面可以仅借助于致动器单轴地沿着其运动方向运动，另外用户可以通过作用在输入面上的压力触发微小的转动运动，该压力能借助于压力或力传感器获取。
本发明还涉及一种机动车。按照本发明的机动车包括所述类型的输入装置。
所述输入装置优选这样装配在按照本发明的机动车中，使得所述输入面能够执行横向的运动，也就是说，从驾驶员座椅看去，所述输入面从左向右运动并再次往回运动。
附图说明
根据实施例参照附图详细说明本发明的其它优点和细节。附图是示意图并且示出：
图1在侧视图中示出了按照本发明的输入装置的一种实施例；
图2是图1所示的输入装置的俯视图；以及
图3是图1所示的输入装置的另一俯视图。
具体实施方式
在图1中以侧视图示出的输入装置1包括触敏的输入面2。图3是图1所示的输入装置1的俯视图，在附图中可以看出，输入面2具有多个扁平的电容式传感器3，所述传感器使得能够精确地获取物体4在输入面2上的接触点的位置。这种传感器3是公知的，它们具有x-y矩阵，因此形式为坐标的、接触点的位置可以被获取并且为了评估通过接口传输。在所示的实施例中，输入面2设计为矩形并且设置在滑块5上。在输入面2的下方设有固定元件6，但是输入面2不与滑块5固定连接，而是可沿着轴线在滑块5上运动。电磁的致动器7位于滑块5下方，该致动器能够使设置在滑块5上方的输入面2在双箭头8的方向上运动。当致动器7被操纵时，输入面2执行受控的来回往复运动，该运动被用户作为可触觉感知的反馈感觉到。当用户接触输入面2的表面时，通过这种方式可以向用户提供反馈，其中，接触必需可选地以特定的最小力进行。备选或附加地，也可以当用户再次松开输入面2时，使用户获得可触觉感知的反馈。
在图1中可以看出，滑块5设计为杠杆，滑块5一端可以围绕转轴9转动。但是在使用输入装置1时，转动被限制在非常小的角度范围内。在静止状态，滑块5通过其与转动中心9相对置的端部10抵靠在压力传感器11上。在所示的实施例中，压力传感器11设计为电阻应变片，此外压力传感器11在其它实施例中也可以设计为测力计或类似的装置。在此重要的是，压力或力传感器提供一传感器信号，该传感器信号是由用户在接触输入面2时产生的压力或力的大小。使用无行程的传感器、尤其是电阻应变片作为压力传感器11是有利的，即，无行程的传感器实际上没有磨损并且也可以获取滑块5微小的转动，该转动导致力-或压力变化。因为压力传感器11设置在滑块5的自由端部上，因此可以特别准确地获取通过物体4(用户手指)施加的力。
如果物体4位于输入面2上的不同位置，获取由于物体4和压力传感器11之间的不同间距引起的各个压力值或力值，因此需要利用杠杆原理换算由压力传感器11获取的值。因为通过输入面2同时获取物体4在输入面2上的位置，杠杆长度或者说在物体4与压力传感器11之间垂直于力方向的间距是已知的。因此可以换算由压力传感器11获取的压力值或力值。在换算以后可比较实际的力值或压力值，因此可以为力或压力确定特定的阈值。在超过阈值时触发一动作，例如当用户使用的力或压力超过特定的阈值时，视为用户输入已经进行。当压力或力低于一阈值时，能够以类似的方式触发一动作，例如可以在低于确定的阈值时利用致动器7产生可触觉感知的反馈。
在图2中可以看出，滑块5在转轴9的区域内具有突出的轴颈12，它们以可转动的方式接纳在接纳部/支承装置13中。两个相对置的轴颈12和各自的接纳部13共同形成转动支座，它能够实现滑块5围绕转轴9的转动。
在图2中还可以看出，输入面2支承在侧面的支承点14上，用于防止输入面2在通过用户接触时倾翻。
输入面2在相对置的端部具有支承元件15、16，它们设计为突出的轴颈并且与滑块5的相对应构成的支承元件17、18共同作用。因此，输入面2沿着通过双箭头8表示的轴线关于滑块5轴向运动。
参照图1-3描述的输入装置1是机动车的组成部分并且这样设置，使输入面2可以执行横向的运动。

Claims (9)

1.一种具有触敏的输入面(2)的输入装置(1)，具有用于获取接触所述输入面(2)的物体(4)的位置的多个电容式传感器(3)、用于传输传感器数据的接口和用于产生能触觉感知的反馈的器件，其中，所述器件具有机电的致动器(7)，所述致动器被设计用于使以能沿着一轴线运动的方式被支承的所述输入面(2)运动，其中，所述输入装置(1)具有用于获取垂直地作用在所述输入面(2)上的力或压力的至少一个压力或力传感器(11)，并且其中，当物体(4)接触所述输入面(2)的表面并且通过所述压力或力传感器(11)测得的接触超过或低于力或压力的特定阈值时，产生能触觉感知的反馈，其特征在于，所述输入面(2)以能运动的方式设置在滑块(5)上，该滑块能围绕垂直于输入面(2)的运动轴线的转轴(9)至少略微地转动并且所述至少一个压力或力传感器(11)设置在所述滑块(5)上。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述滑块(5)能围绕位于所述输入面(2)外部的转轴(9)摆动。
3.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，所述压力或力传感器(11)被设计成无行程的传感器。
4.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，所述输入面(2)在所述转轴(9)与所述压力或力传感器(11)之间设置在滑块(5)旁边或上面。
5.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，所述输入面(2)在侧面上点状或线状地在所述滑块(5)上或旁边被导引或支承。
6.根据权利要求3所述的输入装置，其特征在于，所述压力或力传感器(11)被设计成电阻应变片。
7.根据权利要求5所述的输入装置，其特征在于，所述输入面(2)在相对置的侧面上点状或线状地在所述滑块(5)上或旁边被导引或支承。
8.一种机动车，其特征在于，该机动车包括根据权利要求1至7中任一项所述的输入装置。
9.根据权利要求8所述的机动车，其特征在于，所述输入装置被装配成使输入面能执行横向的运动。
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