CN107107742A - 用于可动部件的操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于可动部件(20)、尤其是车身开口覆盖件的操纵装置(10)，包括至少一个操纵器件(11)和至少一个机电转换元件(12)，所述机电转换元件(12)可通过操纵器件(11)从第一模式进入第二模式中，在第一模式中机电转换元件(12)感测通过操纵器件(11)的操纵，并且在第二模式中机电转换元件(12)释放操纵器件(11)，使得操纵器件(11)可朝向可动部件(20)方向运动，所述机电转换元件(12)包括电活性聚合物和/或压电元件。

Description

用于可动部件的操纵装置

技术领域

本发明涉及一种用于可动部件、尤其是车身开口覆盖件的操纵装置。

背景技术

已知覆盖件、如车辆油箱盖和家具抽屉具有关闭装置，其可通过所谓的推-推机构(Push-Push Mechanismus)锁止和解锁。该推-推功能也由圆珠笔公开，其中，销借助弹簧在心形曲线装置中运动，使得仅通过按压操纵头就可使销移出和缩回。由US2010045049A1公开了这种推-推锁止机构，其打开或闭锁可动部件，该机构具有心形曲线装置。

DE 102014106846 A1也公开了一种用于车辆油箱盖的同类型的推-推机构。

已知解决方案的缺点在于，在使用单独的传感器和执行器时的高费用以及相关的复杂接线。此外，对于复杂且部分容易出错的推-推元件采用大体积解决方案，其还具有相对大的质量。

发明内容

本发明的任务在于至少部分消除上述缺点。本发明的任务尤其是在于以低成本且简单的方式通过省却机械和电动元件减少重量并且实现改善的机械和电子元件的组合。

上述任务通过一种具有独立权利要求特征的、用于可动部件的操纵装置来解决。本发明的其它特征和细节由从属权利要求、说明书和附图给出。

根据本发明的操纵装置用于释放可动部件，其中，“释放”可理解为感测的释放和机械的释放。为此，操纵装置包括至少一个操纵器件和机电转换元件，所述机电转换元件可通过操纵器件从第一模式进入第二模式中，在第一模式中机电转换元件感测通过操纵器件的操纵，并且在第二模式中机电转换元件释放操纵器件并且操纵器件可朝向可动部件运动。根据本发明的机电转换元件的特征在于，通过操纵器件对机电转换元件的操纵可实现在第一模式和第二模式之间的转换，反之亦然。

因此，根据本发明的操纵装置基于使用传感器－执行器模块，其通常处于第一模式中，在该第一模式中可感测通过操纵器件的操纵并且只有在所述操纵之后机电转换元件才转换到第二模式中，在该第二模式中机电转换元件用作执行器。

由此实现锁止装置的按需响应(On-Demand Ansprechen)，由此可省却在目前的系统中所使用的机械元件。例如可省却推-推元件的心形曲线机构，这降低了成本并且提高了可靠性和使用寿命。由于构件和安装空间显著减少，实现了执行器的寿命延长以及低成本和重量减轻的结构。因此，执行器可通过简单且低成本的结构适应新的使用寿命要求。在第二模式中操纵器件被释放，使得该操纵器件朝向可动部件运动并且引起可动部件的位置变化，从而用户可这样接触可动部件，使得其可改变可动部件的位置。在此可想到，可动部件最初位于其关闭位置中，在该关闭位置中用户不被允许或不能使可动部件从关闭位置移出。当机电转换元件释放操纵器件，使得操纵器件可朝向可动部件运动并且可动部件从其原始位置中移出时，用户可抓住该可动部件或对其加载一个力，使得保持可进入被覆盖的开口入口。但应指出，第一模式到第二模式的转换也可反过来进行，即，通过操纵器件对机电转换元件的操纵可使机电转换元件从第二模式进入第一模式中。因此可实现：可动部件返回其原始位置中，在该原始位置中操纵器件朝向相反的方向、即远离可动部件地运动并且机电转换元件随后再次处于第一模式中，在该第一模式中可感测通过操纵器件的操纵。根据本发明在操纵器件和可动部件之间存在作用连接，该作用连接能实现传递力。在此，操纵器件例如可固定在可动部件上或与之一体构造。基于该连接，操纵器件在可动部件运动时一同运动。在此，操纵器件可完全从机电转换元件中移出。在可动部件返回其原始位置的关闭过程中，操纵器件在此在机电转换元件中运动、穿过机电转换元件或从其旁经过，使得机电转换元件可根据具体实施方式在此重新感测电容变化。另一种可能性在于，可动部件和操纵器件通过钩连接连接。在操纵器件被机电转换元件释放之后，操纵器件可在一个圆形轨道上运动，由此在打开状态中钩不再与操纵器件作用连接。在此，钩既可设置在可动部件上又可设置在操纵器件上。

有利的是，在根据本发明的操纵装置中电子单元控制机电转换元件的模式。为此，机电转换元件与电子单元这样连接，使得在感测到通过操纵器件的操纵时向电子单元发送信号，电子单元分析该信号并且向机电转换元件发送回一个相应信号。由此可控制从第一模式向第二模式的转换和从第二模式向第一模式的转换。即，机电转换元件在第一模式中识别通过操纵器件的力作用，这由电子单元分析并且决定是否应实施机电转换元件的模式转换。电子单元还可用于控制可能的停机时间，其存在于出现由于错误操纵操纵器件引起的不希望或错误进行的模式转换时。如果在所述停机时间中进一步感测到通过操纵器件的操纵，则这可被错误地解读为释放操纵器件的请求，即使只是希望可动部件和因此操纵器件返回其原始位置中。因此可通过使用根据本发明的电子单元有利地避免该错误功能。

根据本发明可设想，第一弹簧元件作用于操纵器件，由此，操纵器件可在其位置方面变化。在此操纵器件与该弹簧元件作用连接，使得操纵器件可被加载弹力。因此，操纵器件可在释放状态中通过由弹簧元件施加的弹力在其位置方面变化。为此弹簧卸压，由此导致操纵器件的运动变化，使得操纵器件可朝向可动部件运动。

同样有利的是，在机电转换元件上设置有锁止机构，其可通过机电转换元件进入打开位置和关闭位置，尤其是锁止机构与至少一个第二弹簧元件作用连接。锁止机构用于在其处于关闭位置中时阻止操纵器件朝向可动部件运动。在锁止机构和操纵器件之间的作用连接阻止操纵器件通过第一弹簧元件或通过外部作用于操纵器件的力作用朝向可动部件运动。在锁止机构的打开位置中，该锁止机构释放操纵器件，使得操纵器件可朝向可动部件运动。锁止机构在此成功地防止在机电转换元件故障或错误功能时操纵器件朝向可动部件运动并且错误地释放开口。在此可有利的是，锁止机构与至少一个第二弹簧元件作用连接。在第一模式中，第二弹簧元件在此将锁止机构压向机电转换元件，从而阻止操纵器件朝向可动部件运动。在第二模式中，机电转换元件的力作用于锁止机构并且因此抵抗第二弹簧元件，其中，机电转换元件的力值大于第二弹簧元件的力值，从而锁止机构可从关闭位置进入打开位置中。有利的是，当机电转换元件处于第一模式中时，锁止机构位于关闭位置中。反过来有利的是，当机电转换元件处于第二模式中时，锁止机构位于打开位置中。

根据本发明可设想，设置有机械的应急机构，借助其可纯机械地操纵可动部件、尤其是使其进入打开位置中。在此可通过应急机构分离在可动部件和操纵器件之间的作用连接，使得可动部件至少在断电情况下也可打开。在此，应急机构例如可借助鲍登线被操纵，其可在可接近的位置上由授权用户操纵。应急机构尤其是只能在紧急情况下被操纵，由此可避免未授权用户可打开可动部件。

另外有利的是，机电转换元件包括电活性聚合物或形状记忆合金或压电元件。所有三种形式可归入人造肌肉的类别并且具有这样的特点，即，所用材料既可用作传感器又可用作执行器。电活性聚合物(EAPs)根据总组(Hauptgruppen)划分为离子和电子EAPs，其还可进一步分为分组(Untergruppen)。下面借助电介质EAPs、即电子EAPs的一个分组说明EAPs的作用方式，但不局限于此。原理结构在此类似于具有可机械拉伸的电介质的平行极板电容器的作用方式并且由此既可用作传感器又可用作执行器。因此，在第一模式中基于电容变化感测通过操纵器件的操纵，该电容变化源于被施加到机电转换元件、即人造肌肉上的力作用，由此机电转换元件的可拉伸的电介质变形。电活性聚合物的作用方式基于电子的电荷输送。电活性聚合物的优点在于可实现的高拉伸性、聚合物的低密度以及可自由变形性。因此它是轻的、柔性且无声的执行器且具有高的能量密度。此外，封装的执行器——其根据负荷几乎可用于所有环境条件下——还具有非常低的材料成本。在机电转换元件用作执行器的第二模式中，电压被施加到机电转换元件的电极上，使得电介质基于相互吸引的电荷被压缩并且经受垂直于磁场方向的拉伸。此外，引起变形的静电压力由所施加的电压决定。在使用形状记忆合金时涉及这样的材料，其在一定温度下经历可逆的组织转变，该组织转变伴随外部几何形状变化进行。基于良好的温度特性可通过电流简单地实现执行运动，由此得到低成本的解决方案。此外，形状记忆合金的优点在于，当不再输入热能时其可回到其原始形状。形状记忆合金可在没有明显疲劳的情况下传递非常大的力并且具有高的特定工作能力(spezifisches)同时仅需小的安装空间。压电元件是陶瓷传感器－执行器模块并且尤其是可用于恶劣环境条件下。压电元件有效用于通过施加电压实施机械运动或在机械力的作用下产生电压和因此信号。压电元件在此可以是特定的结晶或压电陶瓷、即多晶材料，其在较小电压下发生变形。根据本发明还可设想使用上述实施方式、即电活性聚合物、形状记忆合金或压电元件的组合。在此例如可将其中一种实施方式设计为传感器并将另一种设计为执行器。

另一优点可如下实现，即，所述操纵器件具有至少一个激活元件和/或至少一个压力元件。激活元件的任务在于，为尤其是在第一模式中的机电转换元件加载一个力，使得该力可被机电转换元件感测到。在此例如可设想，激活元件具有适合的形状，其引起在机电转换元件中的电容变化，由此可产生特定信号，该信号可引起向第二模式的转换。在此可这样构造激活元件，使得机电转换元件在水平或垂直方向上被压缩。因此，例如可以是销形形状或操纵器件的锥形或渐缩的形状。因此可涉及附加安装在操纵器件上的元件或可直接由操纵器件本身规定的形状。根据本发明的压力元件例如可实现用于操纵器件的阻挡功能或误用检测。在此，操纵器件在至少一个端部上具有特殊形状或特殊成形的元件，该元件这样构造，使得阻止操纵器件从操纵装置中移出。在此这样设计压力元件的几何尺寸，使得在朝向机电转换元件运动时也由此向机电转换元件施加机械力，由此使该机电转换元件变形并且因此产生信号。当机电转换元件在此位于第一模式中时，该阻挡元件用于使操纵器件不能从操纵装置中移出，即，通过机电转换元件和压力元件的几何形状产生阻挡功能，因为压力元件构造得比在机电转换元件中间的空间要大。压力元件因此构成机电转换元件的一个端部，其位于与激活元件相反的端部上。

根据本发明可设想，机电转换元件和/或电子单元可与车辆的中央锁止系统和/或被动进入系统连接。这具有以下优点，即，至少一个机电转换元件和/或电子单元可接收信号，使得可引起机电转换元件的模式转换或电子单元中用于转换机电转换元件模式的命令。因此在通过向可动部件施加力来操纵操纵器件之前就已经可实现模式转换或用于模式转换的预警。例如可设想，机电转换元件在此之前处于能耗低的待机或睡眠模式中并且通过被动进入系统或中央锁止系统唤醒，并且可转换到第一或第二模式中。与此相应地，感测打开请求，其可通过电子单元分析用于按授权或按需打开可动部件。

另一优点可如下实现，即，设置有至少一个另外的机电转换元件，其构造用于感测授权的打开过程。在此，所述另外的机电转换元件可仅构造为传感器或仅构造为执行器或构造为传感器-执行器模块。这引起尤其是可感测或检测误用，其例如通过错误打开或通过破坏引起。由此例如可产生表示操纵装置的误用并且感测暴力打开的报警信号。误用检测这样作用：所述另外的机电转换元件通过施加到可动部件上的、使其进入释放开口的打开位置中的机械力运动，使得压力元件向所述至少第二机电转换元件施加力并因此引起电容变化，该电容变化通过电子单元检测。基于压力元件的几何形状，压力元件机械地卡在所述另外的机电转换元件上并且阻止可动部件被暴力打开。根据中央锁止系统或被动进入系统的状态，电子单元可短暂警报：这是打开可动部件的错误方式，或电子单元可发出持续报警信号指示这是可动部件非授权打开。

根据本发明可设想，所述机电转换元件只有在感测之后才可转换到第二模式中。与此相应地，机电转换元件在原始状态中处于第一模式中并且只有在感测到例如通过操纵器件和/或中央锁止系统和/或被动进入系统的操纵之后才转换到第二模式中。由此实现：避免操纵器件通过机电转换元件意外释放。这一方面提高了安全性并且另一方面降低了操纵装置的故障概率。

其它改善本发明的措施由对在附图中示意性示出的本发明的几个实施例的下述说明得出。所有由权利要求、说明书或附图公开的特征和/或优点包括结构细节、空间布置和方法步骤不仅本身而且也可在不同组合中对于本发明是重要的。在此应注意，附图仅具有说明性特征并且不以任何形式限制本发明。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明。在附图中：

图1为按本发明的操纵装置的第一种实施方式；

图2为按本发明的操纵装置的第二种实施方式；

图3为按本发明的操纵装置的第三种实施方式；

图4为按本发明的电子单元的示意图。

具体实施方式

在图1中示出按本发明的操纵装置10的第一种实施方式。在所显示的方式中，机电转换元件12、操纵器件11的大部分、压力元件18以及第一弹簧元件13位于壳体40中。壳体在此成型为柱形或多边形并且朝向一个短的侧面敞开，使得操纵器件11以及激活元件17的一部分从壳体40中伸出。操纵器件11在此具有激活元件17，该激活元件位于操纵器件11的上端部上并且因此至少部分从壳体40中伸出，其中，激活元件17在朝向或伸入壳体的一侧上具有锥形或斜平面(-plan)渐缩的结构。由此，激活元件17的直径或边缘尺寸相对于操纵器件11的最上端以一定比例减小。在激活元件17的锥形或斜平面渐缩的端部上设有操纵器件11的柱形部分，操纵器件11的柱形或多边形部分在其直径或边缘尺寸中最大具有激活元件17的锥形或斜平面端部的尺寸。操纵器件11的该部分在设有机电转换元件12的壳体40内部延伸。因此，操纵器件11的柱形或多边形部分在壳体40内部被机电转换元件12包围，使得机电转换元件12可施加一个力到操纵器件11上并且该操纵器件通过机电转换元件12被固定。作为替代方案，机电转换元件12也可仅位于操纵器件11的一侧，在此，操纵器件11的几何形状应相应调整并且操纵器件11的后侧在此情况下为平面的或在导向槽中引导。在图1中在操纵器件11的下端部上设有压力元件18，该压力元件在其直径中也相对于操纵器件11的柱形或多边形部分增大地构造。在压力元件18上设置第一弹簧元件13，该第一弹簧元件借助其一个端部支撑在壳体40上并且以另一端部支撑在压力元件18上。在图1中操纵装置10和因而机电转换元件12位于第一模式中，在该第一模式中可动部件20关闭开口。操纵器件11在此与可动部件20作用连接，并且操纵器件11具有应急机构16，通过该应急机构可分离在操纵器件11和可动部件20之间的作用连接。在所示位置中弹簧元件13位于压缩位置中，并且机电转换元件12作用于操纵器件11的力大于弹簧元件13的弹力。在所示的第一模式中，机电转换元件12作为传感器接通并且与电子单元30这样连接，使得基于通过操纵器件11的机械力作用记录并且感测机电转换元件12的电容变化，随后电子单元30对机电转换元件12加载电压，使得该机电转换元件进入第二模式中、即执行器功能中。当电子单元30使机电转换元件12转换到执行器模式中时，这导致机电转换元件12变形，在此，机电转换元件12收缩，使得不再有力从机电转换元件12作用于操纵器件11，并且压力元件18可相应地在壳体40中朝向可动部件20运动。通过弹簧元件13的弹力使操纵器件11朝向可动部件20运动，从而基于在操纵器件11或激活元件17与可动部件20之间的作用连接可动部件20弹起或者说至少部分释放开口。在未示出的、机电转换元件12用作执行器的第二模式中，机电转换元件12这样收缩，使得其朝向壳体40运动，从而释放足够空间，使得压力元件18在壳体40中可朝向可动部件20运动。在操纵器件11和可动部件20之间的作用连接在此通过钩连接实现，其中，钩在轴线50处设置在可动部件20上并且与相应设置在激活元件17和轴线50上的配合件配合作用。在此，在可动部件20和激活元件17之间的连接例如可这样分开，即，操纵器件11连同激活元件17这样在一个圆形轨道上运动，使得在可动部件20上的钩通过随激活元件17在圆形轨道上一起运动的相应配合件释放。操纵器件11或激活元件17的转动运动在此也可通过机电转换元件12或扭转弹簧引起。

在图2中示出按本发明的操纵装置10的另一种实施方式，其中，机电转换元件12在此也处于第一模式中，在该第一模式中机电转换元件12可感测通过操纵器件11或激活元件17的力作用。除了第一机电转换元件12之外，在图2中还设有另外的机电转换元件19，其也可用作传感器和执行器或者仅用作传感器或仅用作执行器。所述另外的机电转换元件19在此可感测压力元件18的力作用，由此可检测可动部件20的错误打开或者说运动。当可动部件20错误地从其原始位置运动出来时，所述另外的机电转换元件19可通过探测到也具有锥形或斜平面渐缩的形状的压力元件18，感测由此引起的在机电转换元件19中的电容变化，并且同时基于压力元件18的形状该另外的机电转换元件阻止操纵器件18从壳体40中移出。在此压力元件18也可这样构造，使得通过特定形状、机械锁止器或机械阻力阻止向外运动。与此相应地，机电转换元件19也向操纵器件11施加机械力。只有当与第一机电转换元件12和第二机电转换元件19连接的电子单元30释放它们，即，使它们转换到第二模式或者说执行器模式中时，机电转换元件12和19才这样收缩，使得与图1中说明地类似在壳体40中产生足够空间，从而操纵器件或压力元件18能以其最宽部位运动穿过壳体40。这样设计电子单元30，使得两个机电转换元件12和19的控制或调节可相互独立地有针对性地进行。因此，一方面机电转换元件19例如可与车辆的中央锁止系统或被动进入系统连接并且因此实现自动进入授权。在此例如可通过被动进入系统或释放的中央锁止系统释放机电转换元件19，使得在通过运动可动部件20操纵操纵器件11之后，机电转换元件12感测到用户的打开愿望并且在通过电子单元30处理信号之后释放操纵器件11。

图3示出按本发明的操纵装置10的另一种实施方式，其中，锁止机构14与操纵器件11配合作用。锁止机构14在此构造成钩状的，使得该锁止机构可与操纵器件11的凸缘元件配合作用。钩状锁止机构14在此防止操纵器件11连同凸缘状部分在锁止机构的关闭位置中从锁止机构14旁经过。由此禁止操纵器件11朝向可动部件20运动。此外，锁止机构14与第二弹簧元件15和机电转换元件12配合作用。在此，在机电转换元件的第一模式中弹簧元件15的弹力大于机电转换元件12作用于锁止机构14的力。因此，锁止机构14保持在关闭位置中，在该关闭位置中操纵器件11不能朝向可动部件20运动。在图3中在操纵器件11上设有激活元件17，该激活元件在操纵器件11基于作用于可动部件20的力作用运动时，引起在机电转换元件12中的电容变化。该电容变化由电子单元30记录并分析，使得机电转换元件12随后转换到第二模式中，在该第二模式中机电转换元件12向锁止机构14施加一个力，该力大于弹簧元件15的弹力。因此，锁止机构14被压向弹簧元件15并且释放操纵器件11，使其可朝向可动部件20运动。在此，操纵器件11通过弹簧元件13通过所产生的弹力朝向可动部件20运动。

在图4中示意性示出电子单元30。在此，电子单元30还包括电源31，该电源为机电转换元件12和/或19供应电压。此外，电子单元30还包括传感器控制装置32以及转换开关33。传感器控制装置32在此分析由于作用于电转换元件12和/或19的力作用引起的电容变化并且将相应信号发送到转换开关33，该转换开关使机电转换元件12和/或19从第一模式转换到第二模式中。通过从第一模式转换到第二模式中或者反过来，在转换开关33中将电源31或传感器控制装置32与机电转换元件12和/或19连接。

附图标记列表

10 操纵装置

11 操纵器件

12 机电转换元件

13 第一弹簧元件

14 锁止机构

15 第二弹簧元件

16 应急机构

17 激活元件

18 压力元件

19 另外的机电转换元件

20 可动部件

30 电子单元

31 用于机电转换元件或另一转换元件的电源

32 传感器控制装置

33 转换开关

40 壳体

Claims (9)

1.用于可动部件(20)、尤其是车身开口覆盖件的操纵装置(10)，该操纵装置包括至少一个操纵器件(11)和至少一个机电转换元件(12)，所述机电转换元件(12)能通过操纵器件(11)从第一模式进入第二模式中，其中，在第一模式中机电转换元件(12)感测通过操纵器件(11)的操纵，在第二模式中机电转换元件(12)释放操纵器件(11)，使得操纵器件(11)能朝向可动部件(20)运动，其中，所述机电转换元件(12)包括电活性聚合物(12)和/或压电元件(12)。

2.根据权利要求1所述的操纵装置(10)，其特征在于，电子单元(30)控制机电转换元件(12)的模式。

3.根据权利要求1或2所述的操纵装置(10)，其特征在于，第一弹簧元件(13)作用于操纵器件(11)，由此，操纵器件(11)能在其位置方面变化。

4.根据上述权利要求之一所述的操纵装置(10)，其特征在于，在机电转换元件(12)上设有锁止机构(14)，该锁止机构可通过机电转换元件(12)进入打开位置和关闭位置，尤其是锁止机构(14)与至少一个第二弹簧元件(15)作用连接。

5.根据上述权利要求之一所述的操纵装置(10)，其特征在于，设置有机械的应急机构(16)，借助该应急机构能操纵可动部件(20)、尤其是能使可动部件(20)从关闭位置释放到打开位置中。

6.根据上述权利要求之一所述的操纵装置(10)，其特征在于，所述操纵器件(11)具有至少一个激活元件(17)和/或至少一个压力元件(18)。

7.根据上述权利要求之一所述的操纵装置(10)，其特征在于，所述机电转换元件(12)和/或电子单元(30)能与车辆的控制器、尤其是与车辆的中央锁止系统和/或被动进入系统连接。

8.根据上述权利要求之一所述的操纵装置(10)，其特征在于，设置有至少一个另外的机电转换元件(19)，该另外的机电转换元件构造用于感测授权的打开过程。

9.根据上述权利要求之一所述的操纵装置(10)，其特征在于，所述机电转换元件(12、19)在感测之后才能转换到第二模式中。