CN104583890B - 用于机动车的功能装置的操作设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的功能装置的操作设备(10)，该操作设备包括：旋转调节器(12)，该旋转调节器以能够旋转的方式支承在保持件(14)上并且具有至少一个编码元件(16、18)；检测装置(20)，用于根据至少一个编码元件(16、18)的编码检测在旋转调节器(12)与保持件(14)之间的绝对旋转角；以及锁定装置，通过该锁定装置给旋转调节器(12)沿着旋转方向预定多个锁定位置(A、B、C、D、E、F)，其中，所述检测装置(20)设计用于，根据至少一个编码元件(16、18)的编码检测相应的锁定位置(A、B、C、D、E、F)以及在所述锁定位置(A、B、C、D、E、F)中至少两个之间的绝对旋转角。

Description

用于机动车的功能装置的操作设备
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的功能装置的操作设备。此外本发明还涉及一种机动车。
背景技术
为了操作机动车的功能装置设有相应的操作设备。这些操作设备可以包括旋转调节器或旋转编码器。当今的旋转调节器具有机械锁定位置，所述旋转调节器在各机械锁定位置中沿着其旋转方向锁定。这些锁定位置由使用者或操作人员触觉感知。经常地也附加地输出听觉信号，例如咔嚓声。这种类型的旋转调节器广泛流行并且例如用于机动车中的空调操作件或中央输入单元。通常旋转调节器用于离散功能的转接。例如在空调操作件中对应于每个锁定级将温度提升预定温度(例如0.5℃)或者提高通风装置的速度。
在基于图形的系统、如人机界面中，旋转调节器可以用于在人机界面的显示器中的导航。在此，将旋转调节器调节一个锁定位置，使得显示屏显示向上或向下移动一个步骤。在一个导航系统中，通过将旋转调节器调节一个锁定位置使得地图显示增大或减小一个等级。
旋转调节器的锁定位置通常机械地以锁定凸轮或者磁性地以磁极对产生。通过每个锁定位置输出一个相应的电气值。也就是说在旋转到下一锁定位置中时，一个电信号由控制装置分析处理，以便确定旋转方向和锁定级或咔嚓声的数量。该信号与触觉可感知的锁定级一致，其中旋转调节器锁定或在旋转之后保持稳定。
如果操作人员在空调操作件中将旋转调节器向右旋转三个锁定位置，那么控制装置获得三个信号，由此确定三次向右旋转以及将温度调高三个等级。通常将旋转编码器的位置光学地或借助于滑动触点量取。在此通常设有两个编码元件，所述两个编码元件设置在该旋转编码器上。这两个编码元件沿着旋转方向具有角偏移的编码，检测装置可以根据该角偏移的编码检测旋转方向。
在此，文献DE102005025887A1公开了一种机动车用操作设备，其具有旋转/按压操作元件。旋转/按压操作元件如此构成，使得标记元素可以通过旋转/按压操作元件的操纵在显示装置上运动，其中在旋转/按压操作元件的转动期间预定锁定位置。
此外由文献US2002/0057152A1已知一种具有旋转件的控制装置。旋转件的旋转角可以通过霍尔传感器检测。根据旋转角可以输出触觉反馈到操作人员。
文献DE102005055307A1描述了一种旋转调节器，其具有用于机动车中的增量旋转角传感器。具有周期性凹槽的编码元件固定在旋转调节器的轴上。通过旋转调节器的旋转和与之相关的编码元件旋转，凹槽旋转通过光栅的检测区域。这引起光传感器的模拟输出电压的调制。借助于分析处理电子装置可以给模拟输出电压的曲线配置旋转调节器的增量旋转角。
由文献DE102006060808A1已知一种具有环形或圆盘状磁体的用于构件的旋转角检测的角传感器。在磁体的磁场范围中设置霍尔元件，其中能够产生取决于磁体的旋转位置的数字信号。再者，磁阻传感器元件的模拟信号根据数字信号可配置给360°角范围的第一180°角范围或紧跟着第一角范围的第二180°角范围。
最后，文献DE102008057098A1描述了一种车辆用旋转调节器，该旋转调节器具有锁定和运动检测。通过旋转调节器的传感器装置可以检测调整元件的旋转方向和旋转角。
发明内容
本发明的目的在于，提供开始所述类型的操作设备，通过该操作设备可以实现更简单和更直观的操作。
该目的通过具有权利要求1的特征的操作设备和具有权利要求10的特征的机动车实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。
按照本发明的用于机动车的功能装置的操作设备包括：旋转调节器，该旋转调节器以能够旋转的方式支承在保持件上并且具有至少一个编码元件；检测装置，用于根据至少一个编码元件的编码检测在旋转调节器与保持件之间的绝对旋转角；以及锁定装置，通过该锁定装置给旋转调节器沿着旋转方向预定多个锁定位置，其中，所述检测装置设计用于，根据至少一个编码元件的编码检测相应的锁定位置以及在所述锁定位置中至少两个之间的绝对旋转角。
操作设备可以设置在机动车的仪表板或副仪表板中。机动车也可以包括多个操作设备，通过所述操作设备可以驱控功能装置，例如空调设备、导航系统、具有所属显示器的操作装置、娱乐系统或诸如此类。操作设备包括旋转调节器，该旋转调节器也可以构成为旋转/按压调节器。除此之外，操作设备还包括锁定装置，该锁定装置对于旋转调节器预定多个锁定级或锁定位置。该锁定位置可以机械地以锁定凸轮或者通过相应磁体产生。在旋转调节器的旋转中该旋转调节器锁定到各锁定位置中。
在旋转调节器上设置有至少一个编码元件。该至少一个编码元件优选沿着旋转调节器的周向或旋转调节器的轴延伸。再者操作设备包括检测装置，该检测装置可以包括传感器。此外检测装置可以位置固定地设置在操作设备的保持件或壳体上。通过至少一个编码元件的编码在检测装置中产生一个传感器信号或一个相应的输出信号。该编码元件例如可以包括一个或多个磁体并且检测装置可以包括电磁传感器、例如霍尔传感器。对此备选地，编码元件可以具有缺口或预定的几何结构，其通过检测装置的光学传感器探测。同样可以考虑使用滑动触点。
操作设备的检测装置现在设计用于，根据至少一个编码元件的编码单个地检测预定的锁定位置。因此不再必须单个地以电子方式分析处理锁定级。再者可以通过检测装置检测至少两个锁定位置之间的绝对旋转角。在此可以关于保持件以小于1°的精度分析处理旋转调节器的旋转角。再者可以通过检测装置根据至少一个编码元件的编码检测旋转调节器的旋转方向。在所述操作设备中存在离散锁定位置，所述离散锁定位置通过在使用者处的触觉反馈引起高品质的操作感觉。除此之外可以在锁定到下一锁定位置中之前通过检测装置识别出旋转调节器的略微偏转。由此可以通过简单的方式除了锁定位置之外也以高分辨率检测在锁定级之间的中间位置并且对其相应地进一步处理。
在一个实施方式中，操作设备包括控制装置，该控制装置根据检测的锁定位置和/或在至少两个锁定位置之间检测的绝对旋转角输出用于操作功能装置的控制信号。控制装置可以与检测装置耦合。根据通过检测装置检测的输出信号，可以通过控制装置输出控制信号用以驱控机动车的功能装置。在此可以在旋转调节器的锁定位置中和在中间位置上产生相应控制信号。再者在此也可以考虑旋转调节器的旋转方向。在此，如果旋转方向和旋转角已经在实现下一机械咔嚓声之前是已知的，则可以实现不同优点。如此可以在到达锁定位置之前就已经在功能装置中起动运算过程。再者可以在图形显示中实现图形元素的更流利的运动和过渡。
优选地，检测装置设计用于，根据至少一个编码元件的编码检测旋转调节器的转速和/或转速变化。根据转速可以相应适配图形显示。再者可以通过对转速或其变化的分析处理更好地根据使用者的操作输入驱控功能装置。
在一个设计方案中，旋转调节器具有两个编码元件并且检测装置根据编码元件的相应编码对于编码元件中的每个输出模拟输出信号。两个模拟信号可以视觉地、电磁地或机械地产生。两个模拟信号的曲线可以沿着旋转方向是相同的。优选地，通过检测装置根据编码沿着旋转方向对于编码元件中的每个提供基本上正弦形的输出信号。编码元件优选如此构成并且设置在旋转调节器上，使得通过检测装置提供的两个模拟信号相互交错。因此可以通过简单方式确定旋转调节器的旋转方向。
优选地，检测装置根据超过模拟输出信号中至少之一的阈值确定相应的锁定位置。通过预定对于模拟信号中的每个的阈值可以确定一种类型的数字信号。根据该数字信号的曲线可以推断各个锁定位置。该数字信号可以考虑用于可靠的分析处理，因为在相应输出信号的线性或偏移中的微小变化总是还导致安全的数字信号。
此外，检测装置根据模拟输出信号中至少之一的上升和/或下降曲线确定在至少两个锁定位置之间的绝对旋转角。为了分析处理在旋转调节器与保持件之间的旋转角，可以利用一个或两个模拟信号的幅度。在此考虑模拟信号的上升或下降区域或部段。也可以仅仅考虑用于确定旋转角的模拟输出信号，其信号曲线在确定旋转角的时刻具有上升或下降曲线。在此也可以通过模拟数字转换器数字化模拟信号，其中可以给信号幅度的每个值配置用于旋转角的值。在此不强制性地需要对旋转角的准确分析处理，因为如上所述地对旋转方向、转速和/或转速变化进行了分析处理。由此可以接受模拟信号中的非线性或偏移。
在操作设备的另一设计方案中，旋转调节器具有三个编码元件，并且检测装置根据用于三个编码元件中的两个的编码元件的相应编码分别输出数字输出信号并且对于三个编码元件中的第三个编码元件输出模拟输出信号。而且在操作设备的该实施方式中可以光地、电磁地或借助于滑动触点产生输出信号。检测装置根据三个编码元件中的两个分别输出一个数字输出信号。检测装置通过第三编码元件的检测输出模拟输出信号。通过这三个输出信号可以简单和可靠地检测各个锁定位置以及在至少两个锁定位置之间的旋转角。
优选地，检测装置根据两个数字输出信号确定旋转调节器的旋转方向和相应的锁定位置。编码元件——检测装置通过该编码元件的检测分别输出一个数字输出信号——优选如此构成并且沿着旋转调节器的周向设置，使得两个检测的数字信号相互交错。因此可以通过简单方式确定旋转调节器的旋转方向。此外，这两个编码元件的编码可以如此设计，使得根据两个数字信号可以确定各个锁定位置。
在另一实施方式中，检测装置根据模拟输出信号确定在至少两个锁定位置之间的绝对旋转角。模拟输出信号可以与旋转角成正比。因此可以精确地根据模拟信号的幅度确定旋转角。
按照本发明的机动车包括至少一个功能装置和前述的用于操作至少一个功能装置的操作设备。之前结合按照本发明的操作设备所述的优点和改进可以以相同方式转移到按照本发明的机动车。
附图说明
现在根据附图进一步阐明本发明。其中：
图1示出了操作设备的示意的截面侧视图；
图2示出了操作设备的检测装置的输出信号；以及
图3示出了在另一实施方式中操作设备的检测装置的输出信号。
具体实施方式
以下进一步描述的实施例是本发明的优选实施方式。
图1示出了操作设备10的示意的截面侧视图。操作设备10用于操作机动车功能装置。这样的功能装置可以是空调设备、导航系统、具有所属显示器的操作装置、娱乐系统或诸如此类。操作设备10包括旋转调节器12，其以能够旋转的方式支承在保持件14上。此外在旋转调节器12上设置两个编码元件16和18。编码元件16、18可以包括一个或多个磁体。对此备选地编码元件16、18可以包括电气触点。在另一实施方式中，编码元件16、18可以包括相应的缺口。
此外操作设备10包括检测装置20，该检测装置机械固定地与保持件14连接。检测装置20可以包括相应的传感器元件，该传感器元件与编码元件16、18如此配合，使得由检测装置20根据编码元件16、18的编码分别提供一个输出信号。如果编码元件16、18包括磁体，那么检测装置20可以具有电磁传感器，例如霍尔传感器。如果编码元件16、18具有电气触点，那么检测装置20可以包括滑动触点。如果编码元件16、18通过缺口形成，那么检测装置20可以包括光学传感器。
图2示出了输出信号22和24的相应曲线，所述输出信号由检测装置20根据旋转调节器12的旋转方向输出。通过旋转调节器12的旋转通过两个编码元件16和18在检测装置20中分别产生一个输出信号22、24。例如输出信号22通过借助于检测装置20对编码元件16的检测或扫描产生。输出信号24通过借助于检测装置20对编码元件18的检测产生。编码元件16、18在此如此构成，使得分别产生各一个基本上连续或模拟的输出信号22、24，其中输出信号22、24沿着旋转方向相互交错。在此输出信号22、24具有基本上正弦形的曲线。
操作设备10附加地具有一个在此未示出的锁定装置，通过该锁定装置对于旋转调节器12预定锁定位置。在本实施例中通过锁定装置提供六个锁定位置A、B、C、D、E和F，在图2中示出这些锁定位置。编码元件16、18的编码在此如此选择，使得输出信号22、24的最大值和最小值分别位于在锁定位置A至F中的两个之间的中间。
为了对模拟输出信号22、24进行分析处理，分别预定一个阈值26。因此可以对于模拟输出信号22、24中的每个分别确定一个数字信号28和30。如果所属的输出信号22、24超过阈值26，那么相应的数字信号28、30采取值1。在该范围中，即其中相应的输出信号22、24不超过阈值26，所属的数字信号28、30采取值0。根据两个数字信号28、30的相应值可以确定旋转方向以及各个锁定位置A至F。
此外可以根据输出信号22、24确定在至少两个锁定位置A至F之间的旋转角。为了确定在至少两个锁定位置A至F之间的区域中的旋转角，考虑输出信号22、24，该输出信号在该区域中具有上升或下降的曲线。在此应该确定在两个锁定级D与E之间的旋转角。在该例子中，在锁定级D与E之间的区域中确定四个值32、34、36以及38，并且确定对于值32至38的输出信号22、24的相应幅度。为此仅仅检测输出信号22的幅度，该信号在锁定级D与E之间的区域中是上升的。输出信号24——该信号在该区域中具有最小值——在此不被考虑，因为输出信号24的幅度值可以等于值32至38或者可以相互间非常接近。为了确定在锁定位置E与F之间的旋转角仅仅检测输出信号24，该输出信号在该区域中具有上升曲线(参见图2)。
操作设备10也可以包括三个编码元件16、18。图3示出了输出信号40、42与44的曲线，所述输出信号由操作设备10的检测装置20输出，所述操作设备包括三个编码元件16、18。编码元件16、18在此如此设计，使得检测装置20通过检测所述三个编码元件16、18中的两个分别输出一个数字输出信号40、42。根据数字输出信号40、42可以如结合图2中的数字信号28和30阐明的那样确定旋转方向以及各个锁定位置A至F。通过三个编码元件16、18中的第三个的分析处理由检测装置20输出输出信号44，该输出信号至少局部具有连续或模拟的曲线。根据输出信号44可以确定在锁定位置A至F中的两个之间的旋转角。

Claims (6)

1.一种用于机动车的功能装置的操作设备(10)，该操作设备包括：
-旋转调节器(12)，该旋转调节器以能够旋转的方式支承在保持件(14)上并且具有至少一个编码元件(16、18)；
-检测装置(20)，用于根据至少一个编码元件(16、18)的编码检测在旋转调节器(12)与保持件(14)之间的绝对旋转角；以及
-锁定装置，通过该锁定装置给旋转调节器(12)沿着旋转方向预定多个锁定位置(A、B、C、D、E、F)，其中
-所述检测装置(20)设计用于，根据至少一个编码元件(16、18)的编码检测相应的锁定位置(A、B、C、D、E、F)以及在所述锁定位置(A、B、C、D、E、F)中至少两个之间的绝对旋转角，
其特征在于，
所述旋转调节器(12)具有三个编码元件(16、18)，并且检测装置(20)根据用于三个编码元件(16、18)中的两个的编码元件(16、18)的相应编码分别输出数字输出信号(40、42)并且对于三个编码元件(16、18)中的第三个编码元件输出模拟输出信号(44)。
2.根据权利要求1所述的操作设备(10)，其特征在于，所述操作设备(10)包括控制装置，该控制装置根据检测的锁定位置(A、B、C、D、E、F)和/或在至少两个锁定位置(A、B、C、D、E、F)之间检测的绝对旋转角输出用于操作功能装置的控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的操作设备(10)，其特征在于，所述检测装置(20)设计用于，根据至少一个编码元件(16、18)的编码检测旋转调节器(12)的转速和/或转速变化。
4.根据权利要求1所述的操作设备(10)，其特征在于，所述检测装置(20)根据两个数字输出信号(40、42)确定旋转调节器(12)的旋转方向和相应的锁定位置(A、B、C、D、E、F)。
5.根据权利要求1或2所述的操作设备(10)，其特征在于，所述检测装置(20)根据模拟输出信号(44)确定在至少两个锁定位置(A、B、C、D、E、F)之间的绝对旋转角。
6.一种机动车，其具有至少一个功能装置和用于操作至少一个功能装置的、根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(10)。
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