CN107004522B - 用于确定手动操纵的输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定手动操纵的输入装置(10)，具有触敏的传感器元件(12)，该传感器元件被这样能运动地支承，从而该传感器元件在手动操纵时能沿操纵方向(14)运动，其中，触敏的传感器元件(12)与力传感器元件(16)机械耦合。

Description

用于确定手动操纵的输入装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定手动操纵的输入装置，具有触敏的传感器元件，该传感器元件被沿手动操纵的操纵方向能运动地支承。本发明还涉及一种具有输入装置的车辆。

背景技术

所述类型的操纵装置特别也在使用在车辆中时基本上是已知的，从而对此不需要特别的书面证据。输入装置例如是触敏的按键，借助于该按键车辆乘员可以通过接触来激活和/或关闭控制功能。这种控制功能例如可以是汽车收音机中的频道选择、激活或关闭刮水器、调节可自动调节的镜子、上述功能的组合和/或类似功能。

恰好在车辆中，但也在其它更多承受了外部机械影响的环境中，可能出现以下问题，即操纵由于车辆或操纵者的站立面或支承面的意外运动而被干扰。因此由于干扰作用，初始设置的输入功能可能由于干扰在不期望地移动的位置或在不期望的时间推移的时间点实现。输入功能的由此产生的不安全性虽然可以通过相应的其它输入通常重新被消除，然而这是花费高并且费事的。恰好在操纵者是车辆驾驶员时，这种情况被证明是特别不利的，这是因为驾驶员由于现在需要的大量其它输入步骤而不专注于其原本的驾驶任务。

例如DE 10 2012 203 831 A1公开了这种操纵装置。在这种操纵装置中，传感器元件被沿操纵方向能运动地支承。借助于弹簧将传感器元件抵抗操纵力预紧。如果传感器元件被沿操纵方向操纵，则该传感器元件在其移动了预设的行程之后操纵电开关元件。不进行力测量。恰好在车辆中使用时被证明为不利的是，传感器元件未与开关元件连接。这可能导致噪声并且也导致功能故障。抵抗操纵力的预紧还加剧了这种缺点。

发明内容

因此本发明的目的是，实现对于使用者或操作者的可靠的输入可能性或控制可能性。

作为解决方案利用本发明提出，在所述类型的输入装置中，触敏的传感器元件与力传感器元件机械耦合。

在车辆方面提出，车辆具有根据本发明的输入装置。

利用本发明首次提出，触敏的传感器元件与力传感器元件机械耦合，以便能借助于评估力传感器元件的力信号更好地判断，借助于触敏的传感器元件检测的操纵是否也实际上与由操纵者期望的操纵相符。在此本发明从以下情况出发，即在通过操纵者进行的期望的操纵中不仅发生触敏的元件的接触，而且补充地也存在力作用。如果操纵者例如在触敏的屏幕中在搜索期望的功能期间利用其手指划过屏幕，则例如通常会出现这种情况。一旦操纵者找到期望的功能，则他通常用压力按压屏幕，以便能激活期望的选出的功能。然而触敏的屏幕经常也检测到手指的位置，所述位置在手指移动经过屏幕表面期间已经被检测到。由此通常检测到一系列不期望的操纵，然而操作者基本上根本不希望激活这些操纵。利用本发明可以避免上述情况。由于触敏的传感器元件与力传感器元件机械耦合，因此可以实现，仅当同时也检测到足够大的力作用时才检测到操纵。为此，触敏的传感器元件被能运动地支承，从而触敏的传感器元件上的力作用可以导致作用到力传感器元件上。由此可以借助于力传感器元件检测由操作者的手指施加的压力。

输入装置例如可以是导航仪的触敏的屏幕。此外输入装置但也可以是触敏的按键，该按键用于激活或关闭车辆的控制功能。这种功能例如可以是开灯、操纵驻车制动器、切换变速器特性、上述功能的组合和/或类似功能。此外，输入装置也可以与收音机——特别在车辆中是汽车收音机——或类似设备连接。

优选地，力传感器元件仅沿优先方向相对于起作用的力是灵敏的，其中，力传感器元件优选地这样与触敏的传感器元件连接，即它的优先方向基本上与触敏的传感器元件上的期望的压力作用相一致。由此可以进一步改进所检测的操纵的准确度。

在触敏的传感器元件与力传感器元件之间的机械耦合可以在最简单的情况下由此建立，即力传感器元件贴靠在触敏的传感器元件上。此外也可以设置耦合元件，该耦合元件通过基本上在常规运行中刚性的元件形成，并且该耦合元件能够将力作用从触敏的传感器元件传递到力传感器元件上。通过能运动的支承可以确保，力作用由于操纵也被传递到力传感器元件上。

优选地，输入装置也包括评估单元，触敏的传感器元件和力传感器元件被连接至该评估单元上。评估单元对由触敏的传感器元件和力传感器元件提供的电信号进行评估并且由此确定是否存在操纵。如果例如由触敏的传感器元件提供相应的操纵信号，然而所分配的力传感器元件未提供该操纵信号，则可以借助于评估单元断定，其未被评估为操纵，这是因为缺少相应的力作用。

输入装置可以具有一个以上的触敏的传感器元件。相应地可以为每个触敏的传感器元件也设置与其机械连接的力传感器元件。另选地然而也可以设计为，触敏的传感器元件被能运动地支承在共同的表面上，并且设置仅一个唯一的力传感器元件用于所有的触敏的传感器元件。由此本发明能以简单的方式以仅一个唯一的力传感器元件用于多个触敏的传感器元件。当然也可以设置上述方案的组合。

本发明的一个改进方案提出，力传感器元件被设计用于，产生电的力信号并相应于起作用的力根据明确的分配规则为力信号分配来自预设至少三个的多个值中的一个值。由此能实现，后续的单元、例如评估单元评估该力信号并能相应于力信号的值推断出实际施加的力。优选地为力信号的每个值分配起作用的力的恰好一个值。分配可以是连续的，例如通过设置无限多个值的方式，相应于类似的力测量。但也可以设计为，力信号是被编码的数字信号。在此也可以通过用于力信号的有限多个值设置光栅。这能实现力信号的离散化，从而其以简单的方式供数字用途使用。特别有利的是，分配是线性的，从而在力信号与起作用的力之间存在比例。但仍然可以例如依赖于力测量传感器的特性也存在另一种依赖关系。

证明为特别有利的是，触敏的传感器元件被朝向力传感器元件加载力。这种设计方案也就提出，朝向操纵力通过操作者施加补充的、同时也作用于力传感器元件的力作用于触敏的传感器元件上。其优点在于，特别在出现高加速度的环境中，如果触敏的传感器元件仅贴靠在力传感器元件上，则也能实现机械耦合。嘎嘎声噪音和类似干扰以及功能故障可以由此减少。此外实现了以下设计方案：使力传感器进入可预设的运行状态中，在其中可以特别有利地进行力测量。

本发明此外也可以与执行器组合，该执行器实现了，产生触敏的传感器元件的触觉反作用。此外特别有利地设计为，触觉反作用仅在检测到操纵之后才借助于执行器提供给触敏的传感器元件。由此可以实现时间上的分离。

一个改进方案提出，触敏的传感器元件具有朝向力传感器元件的接触凸出部，该接触凸出部机械耦合力传感器元件。因此能实现，跨接触敏的传感器元件与力传感器元件之间的间距。借助于接触凸出部还可以实现可调节性，该调节性实现了，对触敏的传感器元件与力传感器元件之间的机械耦合依赖于布置有这些元件的空间环境条件加以考虑。

此外提出，输入装置具有执行器，该执行器与触敏的传感器元件机械耦合。

一个有利的设计方案还提出，触敏的传感器元件与力传感器元件一体形成。由此可以实现紧凑的结构单元，该结构单元可以被简单地继续加工。此外该设计方案还适合于，提供被检验的结构单元，这些结构单元的相互作用在继续加工时基本上不再改变。由此可以进一步改进制造，特别是在可靠性方面。

根据另一个设计方案提出，至少力传感器元件被防潮密封地布置。通过防潮密封的布置可以实现，力传感器元件在常规的运行中即使在不同的大气条件下也能可靠且尽可能无漂移地进行其力测量。整体上可以由此进一步改进可靠性。

根据另一个设计方案提出，力传感器元件具有电容式的测量单元。借助于电容式的测量单元能以简单且可靠的方式确定力。为此可以例如相对于另一个能导电的表面电绝缘地布置有弹性的、能导电的膜片。待测量的力作用于该膜片，从而膜片与对应接触面之间的间距相应于该力和膜片弹性而改变。这种改变可以借助于电容测量仪确定。通过将测量到的电容与例如事先储存的值相比较，随后可以推断出实际上起作用的力。具有这种电容式的测量单元的力传感器元件随后提供相应的力信号作为输出信号。

根据另一个设计方案提出，力传感器元件具有作为参考单元的另一个电容式的测量单元，其中，力传感器元件被设置用于，在考虑由参考单元提供的参考信号的情况下产生力信号。参考单元可以例如是相同的电容式的测量单元。然而该测量单元被加载不可改变的恒定的力，从而其优选地始终被相同地负荷。通过将参考单元的测量结果与电容式的测量单元的测量结果相比较，随后可以推断出力差别。在考虑到固定地预设的力的情况下，参考单元随后可以确定实际起作用的力并输出相应的力信号。为此，参考单元产生被考虑用于确定力测量传感器的力信号的参考信号。由此可以补偿漂移、特别是长期漂移、温度影响，湿度影响和/或类似影响。整体上这个设计方案实现了进一步提高测量准确度。

相应地通过一个改进方案提出，输入装置具有评估单元，该评估单元为了确定手动操纵而接收并组合式地评估由触敏的传感器元件提供的接触信号和由力传感器元件提供的力信号，其中，评估单元被设置用于，根据组合式评估的结果输出操纵信号。组合式评估可以设计为，形成链接信号，例如通过将各个信号相加，并且将该链接信号与比较值相比。根据比较结果随后产生显示出检测到的手动操纵的操纵信号。此外也可以将力信号和接触信号与分别分配有该信号的相应的比较值相比。根据两个比较结果随后产生操纵信号。当然也可以设置上述方案的组合。

其它优点和特征可以根据附图从对实施例的下面的说明中得出。实施例仅用于说明本发明且对于本发明不构成限制。在图中使用的附图标记表示相同的部件和功能。

附图说明

唯一的附图示出根据本发明的输入装置，其中，触控板作为触敏的传感器元件与力传感器元件机械耦合。

具体实施方式

唯一的附图示出输入装置10，该输入装置用于确定手动操纵。输入装置10具有触控板12作为触敏的传感器元件，该触控板被沿手动操纵的操纵方向14能运动地支承。触控板12当前被设计为电容式的触控板并且电连接在未示出的评估单元上。触控板12探测借助于使用者的手指22的操纵并将相应的信号提供给评估单元。触控板12当前被设计为刚性的、板状的结构单元并沿操纵方向14能移动地支承。能移动的支承在此未进一步显示，这是因为这种支承基本上可以任意地设计，而不会改变本发明的核心思想。触控板12被布置在输入装置10的壳体24的未示出的开口中。如果借助于手指22将压力沿操纵方向14施加到触控板12上，则图中示出的触控板12位置相对于壳体24同样沿操纵方向14移动。触控板12的工作原理在此基于对电容变化的检测。另选地然而也可以使用基于光学变化的检测的工作原理的触控板。

在图中，在触控板12下方布置有力传感器元件16。力传感器元件16与触控板12通过和触控板12在后侧连接的、作为接触凸出部的挺杆18机械耦合。挺杆18从触控板12伸向力传感器元件16的方向。触控板12和挺杆18当前彼此一体形成。所述布置这样选择，即挺杆18贴靠在力传感器元件16上。

力传感器元件16具有电路板26，在该电路板上设有印刷导线布置，该印刷导线布置与由黄铜板形成的顶盖32共同形成电容式的测量单元22。为此，电路板具有环形设计的印刷导线28，在该印刷导线内部，另一圆形的印刷导线30被与印刷导线28电绝缘地布置。顶盖32与具有相似半径的印刷导线28一样设计为圆形的，因此其外周部平放在印刷导线28上。同时顶盖32拱起，因此在顶盖32与印刷导线30之间存在间距。通过这种布置在印刷导线28、30之间形成电容，该电容能够借助于未示出的电容测量单元进行测量。电容测量单元将相应的力信号同样提供给评估单元。

电容式的测量单元20的电容依赖于，印刷导线30与顶盖32之间的间距有多大。如果利用挺杆18施加借助于手指22施加到触控板12上的沿操纵方向14起作用的压力，则与该力作用相应地进行触控板12和与其连接的挺杆18的移动。由此，挺杆18压到顶盖32上，从而顶盖的拱起程度降低。整体上由此减小了顶盖32与印刷导线30之间的间距，从而提高了电容式的测量单元20的电容。相应地，电容式的测量单元20产生了相应的信号，该信号被传输给评估单元。

评估单元接收触控板12和力传感器元件16的信号并仅当已经检测到触控板12和力传感器元件16的足够的信号时才产生控制信号。为此可以将信号分别与比较值相比较，其中，仅当每个所述信号本身超过为其分别分配的比较值时才产生控制信号。

为了确保挺杆18与顶盖32之间的可靠连接，还提出，触控板12相对于壳体24被朝向力传感器元件16加载力。为此设有预紧弹簧34，该预紧弹簧被布置在壳体24与触控板12之间。预紧弹簧34也就产生沿操纵方向14的预紧力，也就是使用者为激活操纵功能而以手指22向触控板12上施加的压力也起作用的相同方向。

在图中未示出的是，保护电容式的测量单元20防止受到湿气损害。为此，为设计在顶盖32与电路板26之间的空腔36填充弹性的、可压缩的塑料。由此确保了，尽可能防止湿气或液体进入空腔36中。因为液体或湿气的进入会由于介电性质的偏差而改变或歪曲电容式的测量单元20的电容，从而会影响功能的可靠性。通过密封功能使这种情况不再可能发生，因此能够实现电容式的测量单元20的持续可靠的功能。

所述结构——如在上文中已经描述地——还具有以下优点：挺杆18与顶盖32之间像顶盖32与印刷导线28之间一样需要较少地固定连接。对于常规的功能来说足够的是，相应的构件和在图中所示一样地布置。通过借助于预紧弹簧34产生的预紧力随后可以实现结构的接合。

实施例仅用于说明本发明，对于本发明不是限制性的。当然可以任意地设计尤其是也与评估或声学耦合有关的各功能，而不脱离本发明的思想。此外本发明当然不仅限于用在车辆中，而是本发明当然可以用于任意的输入装置、也就是说也用于收音机、家用电器或类似设备。通过力传感器可以实现，能够可靠地识别出操纵。

最后要说明的是，对于根据本发明的装置所描述的优点和特征以及实施方式同样适合于相应的方法并且反之亦然。因此可以为设备特征设置相应的方法特征并且反之亦然。

Claims (9)

1.一种用于确定手动操纵的输入装置(10)，具有触敏的传感器元件(12)，该传感器元件被这样能运动地支承，从而该传感器元件在手动操纵时能沿操纵方向(14)运动，以及具有力传感器元件，所述触敏的传感器元件(12)与力传感器元件(16)机械耦合，

其特征在于，

力传感器元件(16)具有电容式的测量单元(20)，该电容式的测量单元测量随着施加到力传感器元件的力变化而变化的电容，以及力传感器元件(16)具有电容式的参考测量单元，该参考测量单元测量不受施加到力传感器元件的力影响的参考电容，力传感器元件(16)在考虑变化的电容和由电容式的参考测量单元提供的参考电容的情况下产生力信号。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，力传感器元件(16)被设计用于，产生电的力信号并相应于起作用的力根据明确的分配规则为力信号分配来自预设的至少三个的多个值中的一个值。

3.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，触敏的传感器元件(12)被朝向力传感器元件(16)利用预设的力预紧。

4.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，触敏的传感器元件(12)具有朝向力传感器元件(16)的接触凸出部(18)，该接触凸出部机械耦合力传感器元件(16)。

5.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于执行器，该执行器与触敏的传感器元件(12)机械耦合。

6.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，触敏的传感器元件(12)与力传感器元件(16)一体形成。

7.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，至少力传感器元件(16)被防潮密封地布置。

8.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于评估单元，该评估单元为了确定手动操纵而接收并组合式地评估由触敏的传感器元件(12)提供的接触信号和由力传感器元件(16)提供的力信号，其中，评估单元被设置用于，根据组合式评估的结果输出操纵信号。

9.一种机动车，其特征在于包括根据前述权利要求中任一项所述的输入装置(10)。