CN107710619B - 具有对中的操作元件的机动车-操纵设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(1)的操纵设备(3)，具有可运动地被支承的操作元件(7)和用于根据激发信号(37)产生操作元件(7)的反馈运动(39)的执行装置(16)。操作元件(3)在壳体(9)中要具有规定的休止位置(S1)。本发明为此提出，操作元件(7)在未被操作的状态下布置在休止位置(S1)上，在该休止位置上至少一个对中元件(29)阻止反馈运动(39)，并且在使用者施加操纵力(22)时，操作元件实施与反馈运动(39)的方向(14)倾斜或垂直指向的偏移运动(33)，通过该偏移运动，操作元件(7)从休止位置(S1)变换到自由位置(S2)，在该自由位置上该操作元件被所述至少一个对中元件(29)释放实施反馈运动(39)。

Description

具有对中的操作元件的机动车-操纵设备
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的操纵设备，该操纵设备具有操作元件，该操作元件以相对于操纵设备的壳体能够运动的方式被支承且具有用于使用者的触摸表面。操作元件可以例如被实施为按键或按键条。为了在操纵表面上产生触觉回应或触觉反馈，提供执行装置用于产生操作元件的反馈运动。本发明还包括一种具有根据本发明的操纵设备的机动车。
背景技术
操作元件(该操作元件的操纵表面能够被执行装置促动)为此必须在操纵设备的壳体中这样可移动地布置，使得操作元件能够实施反馈运动，而无需在此撞击壳体。通常为此要围绕操作元件设置环绕的缝隙。该缝隙于是必须被挡板或顶盖遮盖。其原因在于，该缝隙走向或该缝隙尺寸可能是不均匀的，这是因为操纵表面必须以自由振动的方式实施且能够例如通过手指敲击而移位。但由于所需的挡板的原因，操纵表面一直位于一个凹部中，从而灰尘和/或污物也容易在操纵表面上聚集。
在具有操作元件(该操作元件可以被执行装置促动以实施反馈运动)的操纵设备中，由于需要操作元件能够移动，所以操作元件与操纵设备壳体之间的接缝或缝隙的缝隙尺寸的设定是有难度的。
US 2006/0266633 A1公开了一种用于机动车的翻转开关，该翻转开关无论是在未操作状态下还是在操作状态下都不会向外伸出超过环绕该开关的平的挡板表面。为此，该开关在被操作时所围绕旋转的转轴向开关附近的区域中移位。
US 2007/0227870 A1公开一种灯开关，该灯开关具有球形把手，为开关所述灯不必在中间按压该球形把手，而是在边缘施加操纵力并由此仅需被翻转即可。通过该翻转还可以由此开关所述灯。球形把手在未被操作时被螺旋弹簧保持在休止位置。
DE 1930465 U公开了一种电动按键，其具有操作元件，该操作元件通过螺旋弹簧被压向休止位置且在此通过螺栓被固定，该螺栓构成了限制螺旋弹簧的弹簧路径的止挡元件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，在机动车的操纵设备中在实现操作元件的针对反馈运动而规定的可运动性的同时仍能够设定规定的休止位置。
该技术问题通过独立权利要求的主题实现。本发明有利的改进方案由从属权利要求的特征得出。
通过本发明提供了用于机动车的操纵设备。该操纵设备具有操作元件，该操作元件以相对于操纵设备的壳体能运动的方式被支承且具有用于供使用者操纵的触摸表面。操作元件可以例如实施为按键或按键条或触摸板(触敏的操纵面)。传感器装置被设置用于根据使用者对触摸表面的触摸和/或使用者接近触摸表面产生传感器信号。控制装置被这样布置，使其根据传感器信号产生用于机动车的至少一个设备的控制信号以及利用该控制信号还产生用于执行装置的激发信号/激励信号。控制装置为此可以例如具有微控制器或微处理器。
执行装置被设计用于根据激发信号产生操作元件的反馈运动。换句话说，使用者接触操作元件，这由传感器装置利用传感器信号发出信号。该传感器装置可以为此例如具有电容式的接近传感器或由多个电容式的接近传感器组成的结构。控制装置借助于传感器信号识别该接触并产生用于至少一个设备的控制信号。该至少一个设备例如可以是信息娱乐系统、空调设备、电话设备或底盘控制系统。为向使用者告知发出了控制信号，该控制装置还产生激发信号。根据该激发信号，执行装置实现或产生操作元件的反馈运动。例如将操作元件的振动或操作元件的单次偏移规定为反馈运动，该单次偏移在此于是作为撞动或敲击被使用者感觉到。该偏移尤其持续少于1秒，优选少于500毫秒。
为了在该操作元件未被操纵时将操作元件保持在规定的休止位置上，操作元件在未被操作的状态下布置在休止位置上，在该休止位置上至少一个对中元件/定中心元件(Zentrierelement)闭锁/锁止反馈运动。也就是说操作元件在未操作状态下，当该操作元件未被使用者施加接触力和/或未偏移时，被至少一个对中元件夹住或固定住，从而它不能够实施反馈运动。因此，通过每个对中元件的形式的选择可以将操作元件置于规定的休止位置或固定在该处，从而相应还规定了设置在操作元件与壳体之间的例如缝隙或接缝的缝隙尺寸。
为了仍能够实施反馈运动，操作元件在使用者对触摸表面施加操纵力时改变其位置。操作元件由于操纵力的元件实施与反馈运动方向倾斜或垂直指向的偏移运动，通过该偏移运动，操作元件从休止位置变换到自由位置，在该自由位置上该操作元件为了实施反馈运动而被至少一个对中元件释放。也就是说，如果操作元件从休止位置已经通过偏移运动变换到自由位置，该执行装置可以使操作元件仅实施反馈运动。该对中元件可以例如被实施为框架或环，其在休止位置包围操作元件。该操作元件通过从该框架中运动出来可以实施反馈运动。
通过本发明得出的优点是，操作元件在未被操作的状态下能够被该至少一个对中元件保持或固定在休止位置上，且由此能够设定操作元件在操纵设备中的能预先规定的缝隙尺寸或预先规定的位置。只有在使用者对操作元件施加操纵力操作该操作元件且该操作元件由此从休止位置运动出来或偏移出来时，操作元件才能够这样运动，使其在被执行装置运动时实施反馈运动。该至少一个对中元件可以固定在壳体上或操作元件上。
本发明还包括可选的改进方案，通过改进方案的特征能够得出额外的优点。
结合具有可规定的缝隙尺寸或接缝尺寸的缝隙或接缝的设计方案，在操作元件与壳体之间设置包围或围绕操作元件的缝隙或相应的接缝。此外优选规定，操纵表面与壳体的壳体棱边平齐地和/或平面地对接。也就是说避免了操纵表面处于由环绕的挡板或顶盖形成的凹部中。
根据一种改进方案，可弹性变形地构造的复位装置用复位力将操作元件压向或拉向休止位置。复位装置为此例如可以具有弹簧，弹簧可以例如实施为螺旋弹簧或板簧或盘形弹簧。复位装置可以例如以塑料或金属为基础构成。尤其是复位装置和至少一个对中元件是不同的。通过该改进方案得到优点是，借助于复位力将操作装置又被压回或拉回到休止位置，从而操作元件和该至少一个对中元件被挤压或夹紧在一起。由此得到操作元件在休止位置上特别稳固的定位。
根据一种改进方案，所述至少一个对中元件在操作元件的休止位置中布置在操作元件与壳体包围操作元件的挡板之间。也就是说该操作元件被该至少一个对中元件直接固定。由此最小化了在制造操纵设备时在设定休止位置方面的公差链。因为所述至少一个对中元件直接固定操作元件。
根据一种改进方案，在操作元件与壳体之间设有接缝或缝隙且所述至少一个对中元件以相对接触表面大于零的间距布置或沉入在接缝中或缝隙中。也就是说，该至少一个对中元件从外部不能看到，因为它被沉入了接缝中或缝隙中。该间距优选大于2毫米，尤其大于3毫米。
作为在休止位置直接布置在操作元件上的对中元件的替代方案，根据一种改进方案规定，操作元件通过支承设备固定在承载元件上。该承载元件例如可以实施为板。支承设备可以例如基于至少一个板簧或至少一个螺旋扭力弹簧或至少一个杆来实施。承载元件在此以能够与操作元件一起在壳体中运动的方式被支承。也就是说，在操作元件运动时承载元件也运动。在此，所述至少一个对中元件在休止位置中不直接布置在操作元件上，而是布置在承载元件与壳体之间。也就是说，该操作元件间接通过承载元件借助于该至少一个对中元件固定在休止位置上。由此得到优点是，能够围绕操作元件提供较深的缝隙或较深的接缝。尤其是该至少一个对中元件在壳体内部以大于1厘米、尤其是大于2厘米的深度布置在接缝中或缝隙中。也就是说，通过承载元件的对中具有如下优点，即该至少一个对中元件不能够在表面被看到。在休止位置中该承载元件被对中元件固持。通过具有至少一个板簧或至少一个螺旋扭力弹簧的支承设备，还能够实现操作元件相对于承载元件的相对运动，从而该操作元件能够独立于承载元件实施反馈运动。但是通过板簧和螺旋扭力弹簧仍能够分别从操作元件向承载元件传递操纵力。从对中元件对承载元件的固持或固定被局限在休止位置。在操作所述操作元件时产生在自由位置上的自由行程，以便将摩擦保持得尽可能小。
根据一种改进方案，操作元件不是被实施为单独的按键，而是被实施为触摸板或按键条。传感器装置在此被这样布置，使其通过传感器信号信号表示使用者触摸操纵表面的接触位置。也就是说，通过触摸信号对至少两个不同的触摸位置做出区分，尤其是区分多于两个的触摸位置。在触摸板时可以例如给出在操纵表面上的触摸位置的坐标。在按键条的情况下可以通过传感器信号说明构成按键条的哪个按键被触摸。通过该改进方案得到的优点是，借助于执行装置针对整个触摸板或按键条的所有按键提供反馈运动形式的触觉回应，且为此仅需要一个唯一的执行装置。例如该执行装置可以具有电动机或电磁铁或压电元件，利用它相应使操作元件置于反馈运动且由此为整个操作元件产生触觉反馈。
根据一种改进方案，提供了一种力传感器，该力传感器产生力信号，该力信号与对操作元件施加的操纵力有关。控制装置在此这样布置，使得只有在力信号表明操纵力大于预先规定的阈值时，控制装置才产生用于机动车的至少一个设备的控制信号。也就是说，使用者不仅需要在操纵表面上触摸操作元件，而且必须向操纵表面上施加比最小力更大的操纵力。由此得到的优点是，避免由于意外或不经意地触摸操作元件而不期望地或不经意地产生控制信号。使用者必须有意地施加比阈值大的操纵力，才能够产生控制信号。
根据一种改进方案，该至少一个对中元件具有弹性材料。该材料例如可以是泡沫、硅树脂或毛毡。由此得到的优点是，在操作元件处于休止位置时，由于该至少一个对中元件完全包围或封闭或包封操作元件，从而该操纵装置能够被密封。该至少一个对中元件还可以由刚性材料构成。尤其是可以将该至少一个对中元件与壳体一体地设计，例如设计为壳体的壳壁的突起部。
根据一种改进方案，该至少一个对中元件分别具有相对于所述偏移运动倾斜布置的用于操作元件的滑动面。也就是说，通过该至少一个对中元件形成了漏斗结构或引导部。如果操作元件向自由位置偏移，然后返回至休止位置，则该操作元件通过滑动面被引导至休止位置。由此确保了操作元件向休止位置的可靠回位。也就是说，避免了操作元件被卡在该至少一个对中元件上。
如所述那样，本发明还包括一种机动车。该机动车至少具有一个设备，该设备例如可以是已经提到的设备。此外，在根据本发明的机动车中还提供了根据本发明的操纵设备的一个实施方式，该操纵设备与所述至少一个设备耦联且被设计用于向该至少一个设备发出其控制信号。
根据本发明的机动车优选是汽车、尤其是轿车。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此示出：
图1示出根据本发明的具有操纵设备的机动车的实施例的示意图，其中操作元件布置在休止位置上，
图2示出图1所示的机动车，其中该操作元件布置在自由位置上，
图3示出根据本发明的具有操纵设备的机动车的另一实施方式的示意图，该操纵设备的操作元件布置在休止位置上，
图4示出图3的机动车，其中该操作元件布置在自由位置上，
图5示出操纵设备的示意图，该操纵设备具有挡板和由挡板与操作元件构成的凹部。
具体实施方式
在下面所述实施例中所涉及的是本发明的优选实施方式。在该实施例中该实施方式的各所述部件分别构成了本发明的单独的、要彼此独立看待的特征，它们也分别彼此独立地改进了本发明且因此可单独地或以所示组合不同的方式被视作本发明的组成部分。此外，所述实施方式也可以由本发明的其他已经描述的特征加以补充。
附图中为功能相同元件设定相同附图标记。
图1中示出了机动车1，其例如是汽车，尤其是可以是轿车。示出了设备2和用于设备2的操纵设备3。该设备2例如可以是信息娱乐系统或空调设备或电话设备或底盘控制系统。操纵设备3还可以与多个设备耦联。为利用操纵设备3操纵设备2，使用者4可以以手6的手指5在触摸表面8上触摸操作元件7且将操作元件7从图1中示出的休止位置S1压入到操纵设备3的壳体9中。
在此，传感器装置10可以检测在触摸表面8上的手指5的触摸处或触摸位置11。
操作元件7例如可以是触摸板，其中触摸板的传感器阵列构成了传感器装置10。操作元件7还可以是按键或按键条，于是传感器装置10对手指5触摸了按键条的哪个按键做出区分。
操作元件7可以通过支承设备12固定在承载元件13上。支承设备12可以例如具有一个或多个板簧，它们使得操作元件能够相对于承载元件13沿着横向方向14运动，该横向方向与操作元件的操作造成的偏移方向15横向或垂直。偏移方向15是使用者在操纵时用手指5将操作元件推入或压入壳体9中的方向。承载元件13例如可以是板，该板可以出于减重目的也具有蜂窝状结构。
为沿横向方向14产生触觉反馈运动，设有执行装置16，该执行装置可以例如基于电线圈17形成，该电线圈能够与线圈电流有关地在热磁或软磁的柱塞18上产生交变力。为增加交变力，可以设置软磁的铁芯19。柱塞18的交变力可以通过杆元件20传递到操作元件7上，从而触摸表面8实施振动或抖动或冲击运动。
除了传感器装置10，还可以设有力传感器21，该力传感器检测由手指5施加到触摸表面8上的操纵力22。力传感器21可以例如基于盘形弹簧23和电路板25的电导线24形成。从例如承载元件13向盘形弹簧23的力传递可以通过棒状元件26实现。
电路板25的电子电路提供了一种控制装置27，该控制装置与传感器装置10、执行装置16、力传感器21和设备2耦联。
操作元件7并由此承载元件13通过复位装置28保持在图1中示出的休止位置S1上。该复位装置28可以例如具有螺旋弹簧或板簧。
在休止位置S1中，操作元件7被这样固定，使得操作元件不能够在横向方向14实施运动，也就是说闭锁了向横向方向14的运动。为此，该操作元件7被对中元件29相对于横向方向14被固定。对中元件29例如可以通过包围操作元件7的接片或肋或凸起构成。对中元件29例如可以借助于压铸方法成型在壳体9上。对中元件29可以另选被固定在操作元件7上。在操作元件7和壳体9之间形成接缝30，对中元件29可以布置在该接缝中。触摸表面8可以与壳体的外侧或与挡板31平齐地对接或布置。
通过对中元件29，闭锁或防止了在触摸表面8上产生所述的触觉反馈运动。为此，操作元件7这样固定位于休止位置S1中，使得在例如机动车1运动中即使由于震动也不会改变接缝30的缝隙宽度。尤其是沿整个接缝30的缝隙尺寸的差别或容差小于0.5毫米。
图2中示出了使用者4对操纵设备3的操作过程或操纵过程。
图2中示出，使用者4用手指5向触摸表面8施加操纵力22并由此实施操纵运动32，从而操作元件7由于操纵力22实施偏移运动33。传感器装置10通过传感器信号34就接触触摸表面8发出信号。如果操纵力22足够大，则操作元件7的偏移路程或运动路径40这样大，使得力传感器21产生一个表明操纵力22大于规定阈值的力信号35。例如可以在操纵力22超过阈值时通过盘形弹簧造成导线24之间的短路。
根据传感器信号34和力信号35，控制装置27产生控制信号36，该控制信号被发送至设备2。由此在设备2中激活设备2的功能。另外，控制装置27产生激活信号37，通过该激活信号激活执行装置16。该激活信号37可以例如由交流电或电流脉冲形成。电线圈17于是产生柱塞18的振动运动或脉冲运动38。该运动通过杆元件20传递至操作元件7，该操作元件由此沿横向方向14实施反馈运动39。反馈运动39的运动平面或运动方向与偏移运动33的运动方向倾斜或垂直。尤其是反馈运动39的运动方向与触摸表面8共平面地取向。
为了使操作元件7能够自由运动，也就是能够实施反馈运动39，运动路径或偏移路径40如此大，使得对中元件29释放操作元件7以实施反馈运动39。换句话说，偏移路径40如此大，使得操作元件7从休止位置S1向自由位置S2运动并且在变动到该处。在自由位置S2中，对中元件29和操作元件7布置得相对于彼此无接触。在休止位置S1中，对中元件29则接触操作元件7并且由此相对于反馈运动39的方向将其固定保持在休止位置S1上。
一旦使用者的手指5离开操作元件7，则操作元件7连同承载元件13一起由于复位装置28的复位力41从自由位置S2返回运动至休止位置S1。
图3和图4中示出了操纵设备3关于对中元件29的布置方面的备选实施方式。操纵设备3的其余元件可以如图1和图2中所示那样以相同的方式实施。因此根据图3和图4对操纵设备3的下列图示局限在对中元件29的备选布置方面。
图3中示出在休止位置S1的操作元件7，其中该操作元件7不仅直接通过对中元件、而且间接通过承载元件13和支承设备12固定。支承设备12在此例如可以由至少一个刚性的撑杆提供，该撑杆使操作元件7和承载元件13相互固定。支承设备12也可以具有例如板簧。
在休止位置S1中，承载元件13通过对中元件29在横向方向14被固定，该横向方向垂直于操作方向或偏移方向15。由此可以提供更深的缝隙或更深的接缝30。
如图4中所示，还可以将触摸表面8在操作运动32时的偏移路径40设计得小于图1和图2中示出的实施方式中的情况。其原因在于，对中元件29可以布置在承载元件13朝向接缝30取向的棱边上。
图4中还示出，使用者用手指5通过在触摸表面8上施加操纵力22产生传感器信号34和力信号35且由此通过控制装置27产生控制信号36且利用控制信号36产生激活信号37。由此利用执行装置16使操作元件7运动，从而操作元件实施反馈运动39。在图4中示出的自由位置S2中，对中元件29既不接触操作元件7也不接触承载元件13。相反，在休止位置S1中承载元件13则被对中元件29接触。
为了实现承载元件13在自由位置S2的运动，壳体9的壳体罩42可以具有缺口44，承载元件13在实施反馈运动39时可以伸入到缺口中。
图5再次为形象说明示出了汽车1，该汽车以现有技术已知方式具有带有操纵表面8’的操作元件7‘。该操作元件7‘在图5中示出的操纵装置3‘中未被对中元件固定。在操作元件7‘与壳体9‘之间的接缝30‘通过超出于接缝3‘或遮盖接缝的挡板或顶盖45遮盖以阻挡使用者视线，由此使用者不能看到接缝30‘的缝隙宽度的不均匀走向。
此外，通过挡板45产生了凹部46，操纵表面8‘被沉入地布置在该凹部中。
相反，在以图1至图4所示的根据本发明的机动车中，操作元件7借助于对中元件29对中，从而放弃使用挡板45遮盖接缝30的缝隙，而且使触摸表面8与壳体9的挡板31平齐地布置以避免产生凹部46。
为此，可以以所示的方式在包围操作元件7的壳体棱边上或挡板的挡板边缘上安装对中肋作为对中元件。触摸表面8或承载元件13通过该对中肋被压入其初始位置中或休止位置S1中/被固定在该处。由此得到均匀环绕的缝隙，也就是接缝30的接缝尺寸可以保持在规定的容差范围内。由此如图1和图2中所示那样，相对于环绕的挡板对操作元件7的直接对中具有在容差技术方面的优势，因为实现了尽可能最小的公差链。在操作所述操作元件7时，该操作元件7以及必要时该承载元件13偏移且由此从对中元件29运动出来。也就是通过具有偏移路径40的操作行程释放了操作元件7或承载件13。这是必要的，因为通过执行装置16然后使操作元件7振动，从而该操作元件实施反馈运动39。由此在触摸表面8上为使用者4产生触觉反馈。
总体而言该实施例示出了通过本发明如何能够实现对被执行装置促动的操纵部件的对中。

Claims (10)

1.一种用于机动车(1)的操纵设备(3)，具有：
-操作元件(7)，该操作元件以相对于操纵设备(3)的壳体(9)能运动的方式被支承且具有用于使用者(4)的触摸表面(8)，
-传感器装置(10)，该传感器装置用于根据使用者对触摸表面(8)的触摸和/或对触摸表面(8)的接近产生传感器信号(34)，
-执行装置(16)，该执行装置用于根据激发信号(37)产生操作元件(7)的反馈运动(39)，
-控制装置(27)，该控制装置被布置用于根据传感器信号(34)产生用于机动车(1)的至少一个设备(2)的控制信号(36)且利用该控制信号(36)产生用于执行装置(16)的激发信号(37)，
其特征在于，
所述操作元件(7)在未被操作的状态下布置在休止位置(S1)上，在该休止位置上至少一个对中元件(29)闭锁反馈运动(39)，以及在使用者对触摸表面(8)施加操纵力(22)时，操作元件实施与反馈运动(39)的横向方向(14)倾斜或垂直指向的偏移运动(33)，通过该偏移运动，操作元件(7)从休止位置(S1)变换到自由位置(S2)，在该自由位置上该操作元件为实施反馈运动(39)而被所述至少一个对中元件(29)释放。
2.根据权利要求1所述的操纵设备(3)，其特征在于，能弹性变形地构造的复位装置(28)以复位力(41)将操作元件(7)压向或拉向休止位置(S1)。
3.根据上述权利要求之一所述的操纵设备(3)，其特征在于，所述至少一个对中元件(29)在操作元件(7)的休止位置(S1)中布置在操作元件(7)与壳体(9)包围操作元件(7)的挡板(31)之间。
4.根据权利要求3所述的操纵设备(3)，其特征在于，在操作元件(7)与壳体(9)之间构造有接缝(30)，所述至少一个对中元件(29)以相对触摸表面(8)大于零的间距布置在接缝(30)中。
5.根据权利要求1或2所述的操纵设备(3)，其特征在于，所述操作元件(7)通过支承设备(12)固定在承载元件(13)上，该承载元件(13)连同操作元件(7)一起以能运动的方式被支承在壳体(9)中，所述至少一个对中元件(29)在休止位置(S1)中布置在承载元件(13)与壳体(9)之间。
6.根据权利要求1或2所述的操纵设备(3)，其特征在于，所述操作元件(7)被实施为触摸板或按键条，传感器装置(10)被这样布置，使得传感器装置通过传感器信号(34)信号表示使用者(4)触摸触摸表面(8)的接触位置(11)。
7.根据权利要求1或2所述的操纵设备(3)，其特征在于，提供一力传感器(21)，该力传感器产生与操纵力(22)有关的力信号(35)，控制装置(27)被这样布置，使得只有在力信号(35)表明操纵力(22)大于预先规定的阈值时，控制装置才产生控制信号。
8.根据权利要求1或2所述的操纵设备(3)，其特征在于，所述至少一个对中元件(29)具有弹性材料。
9.根据权利要求1或2所述的操纵设备(3)，其特征在于，所述至少一个对中元件(29)分别具有相对于所述偏移运动(33)倾斜布置的用于操作元件(7)的滑动面。
10.一种机动车(1)，具有至少一个设备(2)和根据上述权利要求之一所述的操纵设备(3)，其特征在于，该操纵设备(3)与所述至少一个设备(2)耦联且被设计用于向该至少一个设备(2)发出其控制信号(36)。
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