CN106201024A - 输入设备、方向盘以及具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆，包括：输入设备；和控制器，其配置成接收来自所述输入设备的信号，并产生对应于接收的信号的预定控制信号。输入设备包括：旋转元件，其具有设置在其一部分上的第一磁体；固定元件，其具有多个设置在其表面上的第二磁体，所述第二磁体根据所述多个第二磁体的分布位置具有彼此不同磁场强度；以及检测元件，其基于在所述旋转元件旋转时在所述第一磁体和所述多个第二磁体之间由于所述第一磁体的位置变化而产生的磁场强度的变化，生成包括与所述旋转元件相对于所述固定元件的相对位置有关的信息的信号。

Description

输入设备、方向盘以及具有其的车辆
技术领域
本公开的实施例总体涉及车辆，且更具体地涉及车辆的用户接口(user interface)。
背景技术
近年来，增加了车辆中用于改善驾驶者便利性、安全性以及舒适性的设备。因此，也增加了用于操作车辆的用户接口类型。
例如，用户接口，如按钮、操纵杆(lever)、和拨盘(dial)可用于传统车辆。有不同类型的按钮，包括灯按钮、广播信号选择按钮、和窗户开/关按钮。多种类型的操纵杆包括用于方向指示的选择操纵杆和雨刮器操作杆。多种类型的拨盘可包括用于设定空调器温度的拨盘和音频音量控制拨盘。
然而，这类用户接口可具有操作困难。例如，菜单选择受到限制。随着菜单选项增加，按钮/操纵杆/拨盘数目必然也增加。问题是，由于尺寸限制，不能增加按钮/操纵杆/拨盘数目。
换句话说，菜单功能扩展是不可行的。也就是，当单个菜单是用单个按钮/操纵杆/拨盘分配的时，则使用同一按钮/操纵杆/拨盘额外分配另一个菜单几乎是不可能的。结果，当增加按钮/操纵杆/拨盘数目时，额外按钮/操纵杆/拨盘需要在宽面积上分布。这可引起用户接口中集中度的降低和驾驶者的额外分心。
发明内容
因此，本公开的一个方面提供作为改善的用户接口的输入设备，其能够提供输入设备的更宽扩展性和更高集中度，并能够改善用户的驾驶便利性。本公开的额外方面部分在下面说明书中陈述，并部分从说明书中明显看出，并可通过公开的实施例的实践获知。
根据本公开的实施例，车辆包括：输入设备；和控制器，其配置成接收来自输入设备的信号，并生成需要接收的信号的预定控制信号。输入设备包括：旋转元件，其具有设置在其一部分上的第一磁体；固定元件，其具有设置在其表面上的多个第二磁体，所述第二磁体根据多个第二磁体的分布位置具有彼此不同磁场强度；以及检测元件，其基于在所述旋转元件旋转时在所述第一磁体和所述多个第二磁体之间由于所述第一磁体的位置变化而产生的磁场强度的变化，生成包括与所述旋转元件相对于所述固定元件的相对位置有关的信息的信号。
所述多个第二磁体可径向设置在固定元件的表面上。
在多个第二磁体中，设置在多个第二磁体中心的磁体的磁场强度可比与中心隔开设置的磁体的磁场强度更强。
旋转元件可以是具有球形的球体。
旋转元件的一部分可突出从而限制旋转元件的旋转范围，且第一磁体可设置在旋转元件的突出部上。
第一磁体和多个第二磁体可具有彼此相反的磁极。
车辆还可包括：第一壳体，旋转元件的一部分设置在其中，且固定元件固定安装在其中；开关，其配置成通过旋转元件的压缩和旋转元件压缩的释放实现的开/关，生成指示导通状态或关闭状态的第二信号；以及第二壳体，其容纳第一壳体并具有开关，所述开关安装在旋转元件的压缩力通过第一壳体传输到开关的位置。
第一壳体和第二壳体可具有圆柱形状。
轴承可设置在第一壳体和第二壳体之间从而允许第一壳体顺畅地在第二壳体中移动。
震动吸收元件可设置在旋转元件和第一壳体之间从而吸收旋转元件与第一壳体碰撞时产生的冲击。
弹性元件可设置在第一壳体和第二壳体之间。
而且，根据本公开的实施例，输入设备包括：旋转元件，其具有设置在其一部分上的第一磁体；固定元件，其具有设置在其表面上的多个第二磁体，所述第二磁体根据多个第二磁体的分布位置具有彼此不同磁场强度，以及检测元件，其基于在所述旋转元件旋转时在所述第一磁体和所述多个第二磁体之间由于所述第一磁体的位置变化而产生的磁场强度的变化，生成包括与所述旋转元件相对于所述固定元件的相对位置有关的信息的信号。
所述多个第二磁体可径向设置在固定元件表面上。
在多个第二磁体中，设置在多个第二磁体中心的磁体的磁场强度可比与中心隔开设置的磁体的磁场强度更强。
旋转元件可以是具有球形的球体。
旋转元件的一部分可突出从而限制旋转元件的旋转范围，且第一磁体可设置在旋转元件的突出部上。
第一磁体和多个第二磁体可具有彼此相反的磁极。
而且，根据本公开的实施例，车辆包括：输入设备，其设置在车辆方向盘系统上，以及控制器，其配置成接收来自输入设备的信号并生成对应于接收的信号的预定控制信号。输入设备包括：旋转元件，其具有设置在其一部分上的第一磁体；固定元件，其具有多个设置在其表面上的第二磁体，所述第二磁体根据多个第二磁体的分布位置具有彼此不同磁场强度，以及检测元件，其基于在所述旋转元件旋转时在所述第一磁体和所述多个第二磁体之间由于所述第一磁体的位置变化而产生的磁场强度的变化，生成包括与所述旋转元件相对于所述固定元件的相对位置有关的信息的信号。
方向盘系统可包括：轮缘(rim)、轮辐(spoke)、和毂(hub)。输入设备可安装在毂中。可替换地，输入设备可安装在轮缘中。
附图说明
本公开的这些和/或其它方面可结合附图，从下面具体实施例的描述中更明显且更易于理解，其中：
图1是根据本公开第一实施例的方向盘示图，该方向盘是具有输入设备；
图2是从另一个角度观看的方向盘示图，其中安装有根据如图1所示的第一实施例的输入设备；
图3是根据图1中示出的第一实施例的输入设备的结构示图；
图4是包括在图3中输入设备的球体和磁体的结构示图；
图5是根据本公开第一实施例的输入设备的操作示图；
图6是根据本公开第一实施例的输入设备的输入信号的示图；
图7是根据第一实施例的控制方框图，其示出通过接收来自输入设备的输入信号生成控制信号；
图8是示出具有根据本公开第二和第三实施例的输入设备的方向盘的示图；
图9是根据本公开第四实施例的输入设备的结构图；
图10是根据本公开第五实施例的输入设备的结构图。
附图标记说明
102,802,852:输入设备
104:方向盘
150:图形用户接口，平视显示器(HUD：Head Up Display)
302,902,1002:球体
304,904,1004:内壳体
306,906,1006:外壳体
324,344,944,1044:磁体
362,962,1062:开关
364,964,1064:弹性元件
366,992,994,1094:轴承
404:霍尔传感器
具体实施方式
下面参考附图详细描述本公开的实施例。如本领域人员将理解的那样，所描述的实施例可以不同方式修改，而不偏离本公开精神或范围。因此，这里描述的实施例不是为了限制本公开的范围。进一步，在整个说明书中，相似的标识号指相似要素。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例，而不是为了限制本公开。如这所用，单数形式“一”、“一个”旨在包括复数形式，除非本文另外明确指出。进一步可以理解，术语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，规定所述特征、整数、步骤、操作、要素、和/或组件的存在，但不排除一个或更多其它特征、整数、步骤、操作、要素、组件、和/或其中的组的存在或添加。如这里所用，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项的任意和所有组合。
应该理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括机动车辆，一般如乘用汽车，包括运动型多功能车辆(SUV)、巴士、卡车、不同商用车辆、包括多种舟和船的水上船只，飞机等，且包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合电动车辆，氢动力车辆和其他可替换燃料车辆(例如，从非石油资源衍生的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油驱动车辆和电动车辆。
此外，应该理解，下面的方法、其中的方面中的一个或更多可至少通过一个控制器执行。术语“控制器”可指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成以存储程序命令，且处理器经特别编程以执行程序命令进而执行以下进一步描述的一个或更多过程。而且，应该理解，以下方法可由包括控制器的设备结合一个或更多其它组件执行，这可被本领域的技术人员理解。
下面详细参考本公开的实施例，其中的实例在附图中示出。
图1是根据本公开第一实施例的方向盘示图，所述方向盘是具有输入设备的方向盘系统。根据本公开第一实施例的输入设备102可安装在配置成操纵车辆的方向盘104中。
方向盘104可包括轮缘106、轮辐108、和毂110。警报按钮(alarmbutton)112可安装在毂110的中心。在毂110中，根据第一实施例的一对输入设备102可安装在警报按钮112的右侧和左侧。
输入设备102的安装位置可考虑驾驶者把握方向盘104的位置来设定。高速驾驶稀少的一般驾驶类型中，驾驶者把握方向盘的位置位于3点钟的方向和9点钟的方向。因此，如图1所示，输入设备102可安装在当驾驶者把握在方向盘104的3点钟方向和9点钟方向之间时驾驶者两个拇指都接触的位置，因此，用户可在驾驶的同时易于操作输入设备102。
根据第一实施例的输入设备102可配置成允许驾驶者易于且便于操作驾驶所需的不同装置。例如，如图1所示，平视显示器(HUD)型图形用户界面150可露出在车辆前部的前窗(wind shield)中，且可选择露出的图形用户界面150的菜单。由此，通过输入设备102的旋转(滚动)，可实现菜单间的移动或设置值的变化，且所选内容可通过点击输入设备102来确认。
图2是从另一个角度看方向盘的示图，其中安装有如图1所示的根据第一实施例的输入设备。如图2所示，根据第一实施例的输入设备102可以以具有球形的球体形成(参考图3中302)，并以球体的一部分从方向盘104表面突出的方式安装。驾驶者可通过操作图3中球体302的突出部以不同方式，如旋转、点击、和按压的方式生成所需的输入信号，该信号是从输入设备102输入到车辆控制器的信号。
图3是根据图1中示出的第一实施例的输入设备的结构图。
图3(A)是输入设备102的透视图。如图3(A)所示，根据第一实施例的输入设备102可包括球体302、内部壳体304、外部壳体306、开关362、以及弹性元件。球体302的一部分可露出到内部壳体304的外部，且驾驶者可旋转/点击/按压露出部分。内部壳体304和外部壳体306可以以圆柱形状形成。无论球体302的形状如何，内部壳体304和外部壳体可具有多边形圆柱形状以及圆柱体形状。
图3(B)是输入设备102的侧截面视图。球体302可基本具有球形，且还可包括以凸起方式形成的锁定凸起322。球体302的一部分可设置在内壳体302中，且剩余的球体302可露出于外部。形成球体302的锁定凸起322的部分可设置在内壳体304中。锁定凸起322可与球体302作为单个模塑体(molding)一体形成。可替换地，球体部分和锁定凸起322可分开制造，且然后可以机械方式，如组装和粘附的方式彼此连结。
锁定凸起322可配置成限制球体302的旋转角度，以便当球体在内壳体304内旋转时阻止球体302旋转超过一定角度。锁定凸起322的形状和尺寸形成为限制球体302的旋转角度。因此，在球体302设置在内壳体304并在其中旋转的状态中，当球体302的旋转达到一定旋转角度时，锁定凸起322可与内壳体304的内表面接触，且可阻止球体302的进一步旋转，以便可限制球体302的旋转角度。
磁体324可设置在锁定凸起322面对内壳体304的表面上。磁体324可具有圆形并可稍微从锁定凸起322的表面突出。可替换地，除了圆形，磁体324还可以以不同多边形形成。球体302的磁体324可具有与下述内壳体304的磁体344相反的极性，也就是磁体324和磁体344不相容。因为球体302的磁体324和内壳体304的磁体344具有彼此不同的极性，强引力可施加在两个磁体324和344之间，使得球体302可保持稳定状态，而不从内壳体304逸出。球体302的磁体324可定义为第一磁体，而内壳体304的磁体344可定义为第二磁体。磁体324可以是永磁体。磁体324可以是磁性单极的(magneticmonopole)。
内壳体304可具有圆柱形状。作为形成锁定部分322一侧部分的部分球体302可设置在内壳体304的上部。在内壳体304上边缘的内侧中可具有震动吸收元件342。当球体302旋转时，锁定凸起322可与内壳体304的上边缘的内侧碰撞，且可产生噪声。因此，震动吸收元件342可吸收冲击，可抑制噪声的产生，且可阻止球体302和内壳体304的损伤。震动吸收元件342可以是由橡胶制成的O形圈。可替换地，震动吸收元件342可以是由氨基甲酸乙酯(urethane)制成的O形圈。
多个磁体344可设置在内壳体304的内底部上。多个磁体344可设置在固定元件346的上表面上。固定元件346可具有一定面积，且固定元件346的上表面可具有平面或流畅曲面。固定元件346可以以固定元件346的上表面与球体302的锁定凸起322相对的方式安装。当球体302旋转时，球体302的磁体324可在与内壳体304的磁体344向上分开一定距离的同时移动。在前述配置中，磁场可在球体302的磁体324和内壳体304的磁体344之间产生。
外壳体306可具有圆柱形状。外壳体306的内径可比内壳体304的外径大。内壳体304可设置在外壳体306的内部空间中。开关362可安装在外壳体306的内底部。开关362可在驾驶者按压球体302时接通，且当驾驶者松开球体302按压时，开关362可关闭并生成开/关信号。当驾驶者按压球体302时，压力可通过内壳体304按压开关362，然后开关363可接通。当驾驶者松开球体302的按压时，按压内壳体304的力可消失且因此开关362可关闭。
弹性元件364可安装在内壳体304和外壳体306之间，具体地，在内壳体304外侧的下表面和外壳体306内侧的底部之间。当内壳体304被按压时，弹性元件364可被压缩，当内壳体304的压缩松开时，弹性元件364可返回到原始状态。弹性元件364可通过弹性元件364的回复力向上移动到原始位置，该位置是内壳体304被按压之前的位置，然后在内壳体304和开关362之间的接触可通过提升内壳体304来松开，从而关闭开关362。
轴承366可设置在内壳体304和外壳体306之间。特别地，轴承366可安装在外壳体306的内壁上。可安装至少一个轴承366，可替换地，多个轴承可对称安装。轴承366可配置成减小内壳体304外壁和外壳体306内壁之间的摩擦，其中当内壳体304被压缩或压缩松开时，可产生摩擦，因而执行上下往复运动。轴承366可以是球轴承。轴承366可以被润滑剂取代。此外，当内壳体304的外壁和外壳体306的内壁由具有低摩擦系数的材料形成时，轴承366可省略。
图4是包括在图3的输入设备中球体和磁体的结构。
图4(A)是从内壳体344的磁体344察看球体302的示图。磁体324可设置在锁定凸起322的中心上。如箭头所示，磁体324可通过旋转球体302径向移动。为了描述的方便，图4(A)中示出八个方向，但不限于八个方向。球体302可具有更高自由度，且因此可在不同方向上移动。球体302可以以弯曲方式和直线方式移动。
图4(B)是内壳体304的磁体344的平面图。也就是，图4(B)是从球体302察看时磁体344的上表面的示图。如上所述，多个磁体344可径向设置在固定元件346的上表面上。每个磁体344可具有圆形。多个磁体344中，磁体的尺寸可随着磁体接近中心(O)而增大，且磁体的尺寸可随着磁体远离中心(O)而减小。因此，磁体的磁场强度可随着磁体接近中心(O)而变强，磁体的磁场强度可随着磁体远离中心(O)而变弱。
当球体302的磁体324面对固定元件346的多个磁体344时，根据磁体位置，多个磁体344的尺寸(或磁场强度)不同的原因是因为磁体324和344之间的磁场强度根据球体302的旋转角度而不同。因此，因为磁场强度的变化可表示球体302的磁体324的位置变化，当磁场变化被检测时，可检测球体302的磁体324的相对于固定元件346的多个磁体344的位置(旋转角度)变化。
当与内壳体304的磁体344比较时，如图4(A)所示的从<a>到<h>的球体302的移动方向可对应于如图4(B)所示的从<a>到<h>的方向。当球体302的磁体324由于球体302的旋转在方向<a>移动时，移动轨迹可在内壳体304的磁体344的方向<a>上形成。当球体302的磁体324由于球体302的旋转在方向<g>移动时，移动轨迹可在内壳体304的磁体344的方向<g>上形成。
图4(C)是内壳体304的磁体344的侧截面视图。多个磁体344可附接(或嵌入)而从固定元件346的上表面稍微突出。当球体302旋转时，球体302的磁体324移动的轨迹可具有弯面，且因此由设置在内壳体304固定元件346上表面上的多个磁体344形成的表面可以是弯曲形状。
内壳体304的每个磁体344可连接到至少一个霍尔传感器404。霍尔传感器404可检测多个磁体344产生的磁场强度的变化，然后可产生磁场检测信号。当球体302的磁体324的位置由于球体302的旋转改变，霍尔传感器404检测的磁场强度可根据改变的位置而改变。因此，基于磁场强度的变化，可确定球体302的磁体324相对于固定元件346的多个磁体344的位置，也就是球体302的旋转角度。
霍尔传感器404可通过使用霍尔效应检测磁场，然后将磁场强度转换成电压。霍尔效应是当磁场中的导体中的电流在磁场垂直方向上流动时，在与磁场和电流均垂直的方向上产生电场的效应。霍尔效应与电流流动的导线和固体中移动的电荷有关。垂直于电流流动的导线的磁场可允许在导线中移动的电荷向一个表面弯曲。因此，负电荷堆叠在导线表面上，线路表面带负电，而导线另一表面带正电。
因此，电场可跨导线存在，且这定义为霍尔效应，且霍尔电场可通过测量跨导线(导线两端)的电压差(霍尔电压)来估计。此外，因为利用霍尔效应，电极漂移速度为vD＝E/B，可测量移动电极的漂移速度，并可确定正负。
图5是根据本公开第一实施例的输入设备操作的示图。
如图5(A)所示，球体302的旋转可表示驾驶者可以以不同角度旋转球体302的操作。球体302的旋转可包括在上、下、左、和右四个方向(包括各方向之间角度)上旋转球体302，并在内壳体304的上部边缘和同心圆上旋转。
如图5(B)所示，点击球体302可表示驾驶者可向下按压球体302然后松开压缩的操作。球体302可通过点击向下移动然后返回到原始位置。
图6是根据本公开第一实施例的输入设备的输入信号的示图。
图6(A)是通过点击根据本公开第一实施例的输入设备102的球体302产生的电信号的曲线图。当驾驶者按压球体302然后松开球体302，也就是压缩球体302然后松开压缩时，开关362可接通并关闭。当开关362接通时，开关362中生成的输入信号的电压电平可增加，且当开关362关闭时，开关362中生成的输入信号的电压电平可减小。也就是，如图6(A)所示，根据开关362的开/关，可生成方波脉冲信号作为输入信号。通过方波脉冲信号的发生，可以识别进行点击操作。
图6(B)是根据本公开第一实施例的输入设备102的球体302旋转产生的电信号的曲线。当驾驶者旋转球体302时，根据球体302的磁体324的位移可发生磁场变化，如图3和4所示。磁场变化可通过霍尔传感器404检测，并可显示为具有波形的电压变化，如图6(B)所示。例如，在图6(B)中，当球体302的磁体324面对内壳体304的磁体344的中心点(O)，即球体302的磁体324设置在原始位置时，可产生约5.3mV的最高电压。当球体302的磁体324移动并设置在内壳体304的磁体344的最远边缘时，可产生约2mV的最低电压。当球体302的磁体324返回到内壳体304的磁体344的中心点(O)时，可再次产生约5.3mV的最高电压。
在图6(B)中，球体302的磁体324从中心点(O)移动到边缘部分时的速度和球体302的磁体324从边缘部分返回到中心点(O)时的速度之间有差值，磁体324从中心点(O)移动到边缘部分在1秒到6秒之间，磁体324从边缘部分返回到中心点(O)在6秒到9秒之间。设置在内壳体304的固定元件346上的多个磁体344中，设置在中心点(O)的磁体的磁场强度比设置在边缘部分的磁体的磁场强度更强。因此，球体302的磁体324从中心点(O)移动到边缘部分时的速度可比球体302的磁体324从边缘部分返回到中心点(O)时的速度更快，磁体324从中心点(O)移动到边缘部分在1秒到6秒之间，磁体324从边缘部分返回到中心点(O)在6秒到9秒之间。
为了球体302的磁体324从中心点(O)移动到边缘，需要驾驶者操作，但不需要为了在6秒到9秒之间球体302的磁体324从边缘部分返回到中心点(O)，而由驾驶者操作，因为球体302可旋转并通过两个磁体324和344之间的相互作用返回到中心点(O)，这两个磁体具有彼此不同的磁极。
图7是通过接收来自根据第一实施例的输入设备的输入信号生成控制信号的控制方框图。电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)702可接收输入设备102的球体302的操作产生的输入信号，然后生成对应于相应操作的控制信号。
输入设备102的球体302的旋转产生的输入信号可通过模拟-数字转换器(ADC)704转换为数字信号，然后传输到ECU 702。参考预定查询表，ECU 702可生成对应于输入信号的控制信号。
点击输入设备102的球体302产生的输入信号可通过模拟-数字转换器(ADC)706转换为数字信号，然后传输到ECU 702。参考预定查询表，ECU 702可生成对应于输入信号的控制信号。
对应于旋转和点击球体302或旋转和点击组合每一个的控制信号可以以所有组件为对象，这些组件可由驾驶者在驾驶的同时操作。例如，控制信号可配置成控制显示在车辆前窗上的平视显示器，并配置成控制车灯的开/关，且配置成控制车辆多媒体装置。此外，控制信号可配置成控制车辆的速度/制动/变速器。
如上所述，根据本公开实施例的输入设备可通过旋转和点击、以及旋转和点击组合中每一种显著改善用户界面中菜单的扩展。具体地，通过标记，传统输入设备显示某些功能分配在大量按钮/操纵杆/拨盘的每一个中，但根据本公开实施例的输入设备可允许不同菜单通过旋转和点击、以及旋转和点击组合中每一种操作。具体地，当与图形用户界面组合时，用户界面可仅通过更新固件无限制地扩展。
图8是具有根据本公开第二和第三实施例的输入设备的方向盘的示图。
图8(A)是具有根据本公开第二实施例的输入设备方向盘的示图，具体地，输入设备802安装在方向盘804的轮缘806。当驾驶者以高速驾驶高性能车辆时，驾驶者通常可把握在方向盘804的2点钟和10点钟方向之间。当把握在方向盘804的2点钟和10点钟方向之间时，可进行快速操作。在高性能车辆中，输入设备802可安装在轮缘806的位置，其中该位置是驾驶者把握方向盘804的2点钟和10点钟方向之间时，驾驶者两个拇指彼此接触的位置，如图8(A)所示，且因此输入设备802可易于以高速操作。
图8(B)是具有根据本公开第三实施例的输入设备852的方向盘的示图，具体地，单个输入设备852安装在方向盘814的轮缘810的右侧或左侧。一般地，人们优势(dominantly)使用右手或左手，因此可安装单个输入设备852，以便人们可利用优势手操作输入设备852。
图9是根据本公开第四实施例的输入设备的结构图。图9是根据第四实施例的输入设备的侧截面视图。球体902可基本为球形，且还可包括以凸起方式形成的锁定凸起922。球体902的一部分可设置在内壳体904中，且球体902的剩余部分露出在外面。形成球体902的锁定凸起922的部分可设置在内壳体904中。锁定凸起922可与球体902一起形成为单个模塑体。可替换地，球体部分和锁定凸起922可分开制造，且然后彼此以机械方式，如组装和粘附连结。
锁定凸起922可配置成限制球体902的旋转角度，以便当球体在内壳体904内旋转时，阻止球体902旋转超过一定角度。锁定凸起922的形状和尺寸可形成为限制球体902的旋转角度。因此，在球体902设置在内壳体904内并旋转的状态中，当球体902的旋转达到一定旋转角度时，锁定凸起922可与内壳体904的内表面接触，且可阻止球体902的进一步旋转，以便可限制球体902的旋转角度。
磁体924可设置在面对内壳体904的锁定凸起922的表面上。磁体924可具有圆形并可从锁定凸起922的表面稍微突出。可替换地，除了圆形，磁体924可以以多边形形状形成。球体902的磁体924可具有与下面描述的内壳体904的磁体944相反的极性，也就是磁体924和磁体944不相容。球体902的磁体924可定义为第一磁体，而内壳体904的磁体944可定义为第二磁体。磁体924可以是永久磁体。磁体924可以是磁单极的。
内壳体904可具有圆柱形状。作为形成锁定凸起922一侧部分的球体902的一部分可设置在内壳体904的上部。在内壳体904上边缘的内侧可具有震动吸收元件942。当球体902旋转时，锁定凸起922可与内壳体904的上边缘的内侧碰撞，且可产生噪声。因此，震动吸收元件942可吸收冲击，可抑制噪声的发生，且可阻止球体902和内壳体904的损坏。震动吸收元件942可以是由橡胶制成的O形圈。可替换地，震动吸收元件942可以是由氨基甲酸乙酯制成的O形圈。
内壳体904可延长得较长，以便球体902的上部以及球体902的下部可设置在内壳体904中。也就是，球体902设置在内壳体904中，大部分球体902可设置在内壳体904的内部，且球体902的部分上部可露出于外面。内壳体904可从球体902的下部和球体902的上部支撑球体902。也就是，内壳体904的内壁的两点可突出从而支撑球体902的下部和上部。支撑力可阻止球体902向内壳体904的外部逸出。轴承992和994可设置在与内壳体904的球体902接触的突出部上。轴承992和994可配置成减小球体902的表面和内壳体904之间的摩擦。轴承992和994可以是球轴承。轴承992和994可以以润滑剂替代。此外，当球体902的表面和内壳体904的外壁由具有低摩擦系数的材料形成时，轴承992和994可省略。
多个磁体944可设置在内壳体904的内底部上。多个磁体944可设置在固定元件946的上表面上。固定元件946可具有一定面积，且固定元件946的上表面可具有平面或流畅曲面。固定元件946可以以固定元件946的上表面与球体902的锁定凸起922相对的方式安装。当球体902旋转时，球体902的磁体924可移动，同时向上与内壳体904的磁体944分开一定距离。在前述配置中，可在球体902的磁体924和内壳体904的磁体944之间产生磁场。
外壳体906可具有圆柱形状。外壳体906的内径可比内壳体904的外径大。内壳体904可设置在外壳体906的内部空间中。开关962可安装在外壳体906的内底部。当驾驶者按压球体902时，开关962可接通，并且当驾驶者松开按压球体902时，开关962可关闭并产生开/关信号。当驾驶者按压球体902时，按压力可通过内壳体904按压开关962，且开关962可接通。当驾驶者松开球体902的压缩时，按压内壳体904的力可消失，且因此开关962可关闭。
弹性元件964可安装在内壳体904和外壳体906之间，具体地，在内壳体904外侧的下表面上和外壳体906内侧的底部之间。当内壳体904被按压时，弹性元件964可被压缩，且当内壳体904的压缩松开时，弹性元件964可返回到原始状态。弹性元件964可通过弹性元件964的回复力向上移动到原始位置，该位置是内壳体904被按压之前的位置，然后内壳体904和开关962之间的接触可通过提升内壳体904来松开，从而关闭开关962。
轴承966可设置在内壳体904和外壳体906之间。具体地，轴承966可安装在外壳体906的内壁上。至少可安装一个轴承966，且可替换地，可对称安装多个轴承。轴承966可配置成减小内壳体904的外壁和外壳体906的内壁之间的摩擦，其中当内壳体904被压缩或压缩松开时可产生摩擦，因而上下往复运动。轴承966可以是球轴承。轴承966可以以润滑剂取代。此外，当内壳体904的外壁和外壳体906的内壁由具有低摩擦系数的材料形成时，轴承966可省略。
图10是根据本公开第五实施例的输入设备的结构图。图10是根据第五实施例的输入设备的侧截面图。球体102可基本具有球形形状，并还可包括以凸起形式形成的锁定凸起1022。部分球体1002可设置在内壳体1004中，且剩余球体1002可露出在外面。形成球体1002的锁定凸起1022的部分可设置在内壳体1004中。锁定凸起1022可与球体1002作为单个模塑体一体形成。可替换地，球体部分和锁定凸起1022可分开制造，且然后可以机械方式，如组装和粘附方式彼此连结。
锁定凸起1022可配置成限制球体1002的旋转角度，以便可当球体在内壳体1004的内部旋转时阻止球体1002旋转超过一定角度。锁定凸起1022的形状和尺寸可形成为限制球体1002的旋转角度。因此，在球体1002设置在内壳体1004中并旋转的状态中，当球体1002的旋转达到一定角度时，锁定凸起1022可与内壳体1004的内表面接触，且可阻止球体1002的进一步旋转，使得球体1002的旋转角度可被限制。
磁体1024可设置在面对内壳体1004的锁定凸起1022的表面上。磁体1024可具有圆形并可从锁定凸起1022的表面稍微突出。可替换地，除了圆形，磁体1024还可以以多边形形状形成。球体1002的磁体1024可具有与下述内壳体1004的磁体1044相反的极性，也就是磁体1024和磁体1044不相容。球体1002的磁体1024可定义为第一磁体，而内壳体1004的磁体1044可定义为第二磁体。磁体1024可以是永磁体。磁体1024可以是磁性单极的。
内壳体1004可具有圆柱形状。作为形成锁定凸起1022的一侧部分的部分球体1002可设置在内壳体1004的上部。在内壳体1004的上边缘的内侧中，可提供震动吸收元件1042。当球体1002旋转时，锁定凸起1022可与内壳体1004的上边缘的内侧碰撞，且可产生噪声。因此，震动吸收元件1042可吸收冲击，可抑制噪声的产生，且可阻止球体1002和内壳体1004的损伤。震动吸收元件1042可以是由橡胶制成的O形圈。可替换地，震动吸收元件1042可以是由氨基甲酸乙酯制成的O形圈。
轴承1094可设置在内壳体1004的上边缘表面上，其中该表面与球体1002接触。轴承1094可配置成减小球体1002的表面和内壳体1004的摩擦。轴承1094可以是球轴承。轴承1094可以以润滑剂取代。此外，当球体1002的表面和内壳体1004的外壁由具有低摩擦系数的材料形成时，可省略轴承1094。
多个磁体1044可设置在内壳体1004的内底部上。该多个磁体1044可设置在固定元件1046的上表面上。固定元件1046可具有一定面积，且固定元件1046的上表面可具有平面或流畅曲面。固定元件1046可以以其上表面与球体1002的锁定凸起1022相对的方式安装。当球体1002旋转时，球体1002的磁体1024可移动，同时向上与内壳体1004的磁体1044分开一定距离。在上述配置中，磁场可在球体1002的磁体1024和内壳体1004的磁体1044之间产生。
外壳体1006可具有圆柱形状。外壳体1006的内径可比内壳体1004的外径大。内壳体1004可设置在外壳体1006的内部空间中。开关1062可安装在外壳体1006的内底部上。当驾驶者按压球体1002时，开关1062可接通，并且当驾驶者松开按压球体1002时，开关1062可关闭并产生开/关信号。当驾驶者按压球体1002时，按压力可通过内壳体1004按压开关1062，且开关1062可接通。当驾驶者松开球体1002的压缩时，按压内壳体1004的力可消失，且因此开关1062可关闭。
弹性元件1064可安装在内壳体1004和外壳体1006之间，具体地，在内壳体1004外侧的下表面上和外壳体1006内侧的底部之间。当内壳体1004被按压时，弹性元件1064可被压缩，且当内壳体1004的压缩松开时，弹性元件1064可返回到原始状态。弹性元件1064可通过弹性元件1064的回复力向上移动到原始位置，该位置是内壳体1004被按压之前的位置，然后内壳体1004和开关1062之间的接触可通过提升内壳体1004松开，从而关闭开关1062。
轴承1066可设置在内壳体1004和外壳体1006之间。具体地，轴承1066可安装在外壳体1006的内壁上。可安装至少一个轴承1066，且可替换地，多个轴承可对称安装。轴承1066可配置成减小内壳体1004的外壁和外壳体1006的内壁之间，其中当内壳体1004被压缩或压缩松开时，可产生摩擦，因而执行上下往复运动。轴承1066可以是球轴承。轴承1066可以以润滑剂取代。此外，当内壳体1004的外壁和外壳体1006的内壁由具有低摩擦系数的材料形成时，轴承1066可省略。
从上面的描述可显然看出，可提供作为能够实现用户界面功能的更广的扩展性、输入设备的集中度以及增强驾驶便利性的改进的用户界面输入设备的输入设备。
虽然已经示出并描述了本公开的几个实施例，本领域技术人员可理解可不偏离本公开的原理和精神地，对这些实施例做出改变，本公开的保护范围由权利要求及其等同配置限定。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：
输入设备；以及
控制器，其配置成接收来自所述输入设备的信号，并产生对应于所接收的信号的预定控制信号，
其中所述输入设备包括：
旋转元件，其具有设置在其一部分上的第一磁体；
固定元件，其具有多个设置在其表面上的第二磁体，所述第二磁体根据所述多个第二磁体的分布位置具有彼此不同的磁场强度；以及
检测元件，其基于在所述旋转元件旋转时在所述第一磁体和所述多个第二磁体之间由于所述第一磁体的位置变化而产生的磁场强度的变化，生成包括与所述旋转元件相对于所述固定元件的相对位置有关的信息的信号。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中
所述多个第二磁体径向设置在所述固定元件的表面上。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中
在所述多个第二磁体中，设置在所述多个第二磁体中心的磁体的磁场强度比与所述中心隔开设置的磁体的磁场强度更强。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中
所述旋转元件是具有球形的球体。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中
所述旋转元件的一部分突出从而限制所述旋转元件的旋转范围，并且
所述第一磁体设置在所述旋转元件的突出部上。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中
所述第一磁体和所述多个第二磁体具有彼此相反的磁极。
7.根据权利要求1所述的车辆，还包括：
第一壳体，其中设置所述旋转元件的一部分，且所述固定元件固定安装在其中；
开关，其配置成通过所述旋转元件的压缩和所述旋转元件压缩的松开进行接通/关断，来生成指示接通状态或关闭状态的第二信号；以及
第二壳体，其容纳所述第一壳体并具有所述开关，所述开关安装在所述旋转元件的压缩力通过所述第一壳体传递到所述开关的位置。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中
所述第一壳体和第二壳体具有圆柱形状。
9.根据权利要求7所述的车辆，其中
轴承设置在所述第一壳体和第二壳体之间从而允许所述第一壳体在所述第二壳体内顺畅移动。
10.根据权利要求7所述的车辆，其中
震动吸收元件设置在所述旋转元件和所述第一壳体之间从而吸收所述旋转元件与所述第一壳体碰撞时产生的冲击。
11.根据权利要求7所述的车辆，其中
弹性元件设置在所述第一壳体和第二壳体之间。
12.一种输入设备，包括：
旋转元件，其具有设置在其一部分上的第一磁体；
固定元件，其具有多个设置在其表面上的第二磁体，所述第二磁体根据所述多个第二磁体的分布位置具有彼此不同磁场强度；以及
检测元件，其基于在所述旋转元件旋转时在所述第一磁体和所述多个第二磁体之间由于所述第一磁体的位置变化而产生的磁场强度的变化，生成包括与所述旋转元件相对于所述固定元件的相对位置有关的信息的信号。
13.根据权利要求12所述的输入设备，其中
所述多个第二磁体径向设置在所述固定元件的表面上。
14.根据权利要求13所述的输入设备，其中
在所述多个第二磁体中，设置在所述多个第二磁体中心的磁体的磁场强度比与所述中心隔开设置的磁体的磁场强度更强。
15.根据权利要求12所述的输入设备，其中
所述旋转元件是具有球形形状的球体。
16.根据权利要求15所述的输入设备，其中
所述旋转元件的一部分突出从而限制所述旋转元件的旋转范围，以及
所述第一磁体设置在所述旋转元件的突出部上。
17.根据权利要求12所述的输入设备，其中
所述第一磁体和所述多个第二磁体具有彼此相反的极性。
18.一种车辆，包括：
输入设备，其设置在所述车辆的方向盘系统上；以及
控制器，其配置成接收来自所述输入设备的信号，并产生对应于所接收的信号的预定控制信号，
其中所述输入设备包括：
旋转元件，其具有设置在其一部分上的第一磁体；
固定元件，其具有多个设置在其表面上的第二磁体，所述第二磁体根据所述多个第二磁体的分布位置具有彼此不同的磁场强度；以及
检测元件，其基于在所述旋转元件旋转时在所述第一磁体和所述多个第二磁体之间由于所述第一磁体的位置变化而产生的磁场强度的变化，生成包括与所述旋转元件相对于所述固定元件的相对位置有关的信息的信号。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中
所述方向盘系统包括轮缘、轮辐、和毂，且所述输入设备安装在所述毂中。
20.根据权利要求18所述的车辆，其中
所述方向盘系统包括轮缘、轮辐、和毂，且所述输入设备安装在所述轮缘中。
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