CN109690712B - 转换操作元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别地用于机动车辆的转换操作元件(1)，其包括通过借助于元件手动施加力而移动的致动表面(4)，其中所述元件特别地为人的手指。所述转换操作元件(1)包括与所述致动表面(4)相互作用的传感器(6)，使得所述传感器(6)在所述致动表面(4)通过所述元件移动时产生信号。特别地，所述信号以转换信号的方式用于转换和/或触发功能。提供一种机械的阻尼和/或恢复元件(7)，其在所述致动表面(4)移动时与所述致动表面(4)相互作用。所述机械的阻尼和/或恢复元件(7)是所述传感器(6)的组成部分，特别地，所述机械的阻尼和/或恢复元件(7)集成到所述传感器(6)中。

Description

转换操作元件
技术领域
本发明涉及一种转换操作元件。
背景技术
转换操作元件可用于手动致动，特别是在机动车辆中。
这种类型的转换操作元件包括一个致动表面，所述致动表面可由用户通过元件手动施加力来移动。具体地，所述元件可以是人的手指，所述转换操作元件的致动通过所述人的手指被执行。所述致动表面与传感器相互作用，使得所述传感器在所述元件致动所述致动表面移动时产生信号。所述信号以转换信号的方式，特别地用于转换和/或触发属于所述转换操作元件的功能。为了将所述致动表面恢复到原始位置，弹簧被用作恢复元件。所述传感器和所述弹簧在所述转换操作元件中占用一定的空间，而所述空间往往是有限的。
本发明的目的在于对所述转换操作元件紧凑性的进一步开发。
发明内容
在根据本发明的所述转换操作元件中，设置有阻尼和/或恢复元件，其在所述致动表面移动时与所述致动表面相互作用，其中，所述阻尼和/或恢复元件是所述传感器的组成部分。具体地，所述阻尼和/或恢复元件适当地集成到所述传感器中，和/或所述传感器集成到所述阻尼和/或恢复元件中。在有利的方式中，所述转换操作元件提供高质量的触觉并具有小的尺寸。本发明的进一步构造为从属权利要求的主题。
在进一步的构造中，可在所述致动表面上布置致动元件，以构成与所述传感器的操作性连接。所述致动元件可以简单地作用于所述阻尼和/或恢复元件。所述布置可构造成使得在向所述致动表面施加力时，所述阻尼和/或恢复元件以近似成平行平面的方式移动。在所述致动表面的移动，所述致动元件因而可与所述阻尼和/或恢复元件相互作用，以产生信号。
为了节省单个部件的尺寸，所述阻尼和/或恢复元件可作为所述传感器的第一电传感器电极。所述传感器可设有另外的电传感器电极，从而使两个传感器电极构成电容传感器。所述两个传感器电极之间相互间隙的变化与所述阻尼和/或恢复元件的运动有关，该变化可改变所述传感器的电容。电容的变化可以用一种简单的方法来评估，并用来产生信号。基于少数量的单个部件，以这种方式构造的转换操作元件特别地具有成本效益并可以以功能上安全的方式操作。
为了安装方便，可设置电路板，其中，所述阻尼和/或恢复元件可被安装和/或设置在所述电路板上。所述阻尼和/或恢复元件可设置为与所述电路板电性接触，以构成所述第一传感器电极。适当地，所述第二传感器电极可由所述电路板上的印刷导体构成，所述印刷导体可具体地配置为铜表面形式。在向所述致动表面施加力时，所述阻尼和/或恢复元件上的所述第一传感器电极致动可以以近似成平行平面的方式向所述电路板上的所述第二传感器电极移动。
所述阻尼和/或恢复元件可以是机械的阻尼和/或恢复元件，其区别点在于简单和成本效益。在功能上安全的方式中，所述阻尼和/或恢复元件可以构造为弹性元件，特别是以弹簧元件的形式。优选地，所述弹簧元件又可以配置为板簧。以简单的方式，所述弹性元件可以包括近似H形设计的接触表面，以便与所述电路板电性接触。此外，所述接触表面的连接表面可包括弹性的弹簧臂。
在所述接触表面的连接表面上，特别是在所述弹簧臂上，可以布置两个近似居中排列的、相互对立的和近似矩形的表面，用于与所述致动元件相互作用。适当地，这些表面可以构成所述第一传感器电极。此外，可以在所述表面上配置凸块，用于与所述致动元件上的销相互作用，从而允许所述转换操作元件的灵敏操作。
所述阻尼和/或恢复元件可以由金属构成，从而确保较长的使用寿命。为了便于制造，所述阻尼和/或恢复元件可以以冲压和弯曲部件的形式制造。
为了防止外部影响，可为所述转换操作元件设置壳体。所述致动表面可构成所述壳体的表面。基于根据本发明的所述转换操作元件的构造，所述致动表面可构成所述壳体的基本封闭的表面。所述阻尼和/或恢复元件和/或所述电路板又可以布置在所述壳体的内部。代替其作为电容传感器结构的构造的是，所述阻尼和/或恢复元件也可为感应传感器、磁传感器、霍尔式传感器或类似传感器的组成部分。
将在下文中建立根据本发明所述转换操作元件的特别优选的构造。
在以汽车人机界面(HMI)的方式配置在车辆中的现有技术操作元件中，包含多个封闭的操作表面。在这些操作表面中可以容纳多个功能。功能的选择可通过布置在所述操作表面后面的电容传感器系统来检测。功能的释放可以通过施加在所述操作表面上的力来执行。这种力会使整个所述操作表面减小。所述操作表面的位移应尽可能小。
通常，机械阻尼和位移的检测通过两个单独的系统来实现。在许多情况下，组件的可用空间非常有限。因此需要一种元件的设计，该元件允许所述机械阻尼和/或所述操作表面复位的元件设计，且还可以用于位移的检测。这个元件将被构造为使得基于传感器的最佳检测和评估成为可能。
提供了一种具有传感器功能的触觉元件，其中，机械阻尼和/或恢复元件同时用作传感器。所述阻尼和/或恢复元件被安装和电接触在电路板上。在所述电路板上通过以铜表面形式的印刷导体构成独立的传感器电极。所述阻尼和/或恢复元件与所述传感器电极组合构成电容。所述阻尼和/或恢复元件与所述传感器电极之间的间隙影响所述电容。所述阻尼和/或恢复元件被施加在所述电路板上的成平行平面的力压下，因此产生电容的变化。电容的变化是电性评估的，并被用作对所施加的力的测量。所述电容传感器也可以被电感式传感器或其他可检测传感器代替。
具体提供了通过本发明可实现的优点，因为可以节省部件和/或减少必要的结构空间。所述阻尼和/或恢复元件还可另外用作位移传感器。通过位移，可以以简单且可靠的方式确定施加的力，所述电容的变化可以被检测和评估，并且以信号的形式产生。
附图说明
在附图中示出了本发明的示例性实施例，包括各种进一步地改进和构造，并在下文中对本发明的实施例进行更详细的描述。在附图中：
图1示出了用于机动车辆的转换操作元件的立体图；
图2示出了包括阻尼和/或恢复元件的所述转换操作元件沿图1中的2-2线的剖视图；以及
图3示出了图2中的所述阻尼和/或恢复元件的俯视图和侧视图。
具体实施方式
图1示出了用于机动车的转换操作元件1，通过所述转换操作元件可以触发和/或启动机动车中的功能。例如，所述转换操作元件1可用于启动机动车辆中的风扇。在所述转换操作元件1上设置有用于表示可以通过所述转换操作元件1触发的功能的功能符号2，以及转换用于表示各自功能状态(开/关)的功能指示器3，其中所述功能符号2和所述功能指示器3都可被点亮。
所述转换操作元件1包括壳体14和致动表面4，其中所述致动表面4可移动地布置在所述壳体14的表面上。所述致动表面4因此构成所述壳体14的表面，其中所述表面大致闭合，从而有效地防止有害物质侵入壳体14的内部15(如图2所示)。通过元件5可以在所述致动表面4上手动施加力16(如图2所示)以用于致动所述转换操作元件1。具体地，所述元件5可以是人的手指。传感器6(如图2所示)与所述致动表面4相互作用，使得所述致动表面4借助所述元件5而运动时，所述传感器6产生信号。这种信号然后用于以转换信号的方式转换和/或触发机动车辆中的相关功能。
进一步如图2所示，在所述壳体14中设置有机械的阻尼和/或恢复元件7，其在致动表面4由于施加力16而运动时与所述致动表面4相互作用。首先，所述阻尼和/或恢复元件7的功能是在所述力16施加结束后所述致动表面4恢复到其原始位置。其次，所述阻尼和/或恢复元件7抑制致动表面4由于施加力16而引起的移动，以便在所述转换操作元件1的操作期间为操作者提供相应的触觉感觉。所述阻尼和/或恢复元件7是所述传感器6的组成部分，所述机械的阻尼和/或恢复元件7集成在传感器6中。当然，反过来，所述传感器6也可以集成到所述阻尼和/或恢复元件7中。为了与所述致动表面4相互作用，在致动表面4上布置用于传递所述力16的致动元件8，其中所述致动元件8通过销9作用在所述阻尼和/或恢复元件7上。多个销9可布置在所述致动元件8上，使得在将所述力16施加到所述致动表面4时，所述阻尼和/或恢复元件7以近似平行平面的方式移动以产生信号。
如上文已经讲到的，所述机械的阻尼和/或恢复元件7是传感器6的组成部分。有鉴于此，所述阻尼和/或恢复元件7包括用于所述传感器6的第一电传感器电极17。还为所述传感器6设置另外的第二电传感器电极10，使得两个传感器电极17、10构成电容传感器。从如图3所示的侧视图可以看出，处于空载状态的所述两个传感器电极17、10具有相互的间隙d。作为阻尼和/或恢复元件7由于施加力16而运动的结果，随着力ΔF变化而引起的所述两个传感器电极17、10之间相互间隙的变化Δd会改变所述传感器6的电容。对所述传感器6的电容的这种变化进行评估，其中，电容的变化ΔC随后用于产生所述信号。
如图2所示，所述壳体14中进一步设有电路板11，所述阻尼和/或恢复元件7安装和/或布置在所述电路板11上。所述阻尼和/或恢复元件7与所述电路板11电性接触以构成所述第一传感器电极17。所述第二传感器电极10由在所述电路板11上以铜表面的形式的印刷导体构成。如图2所示，通过在所述致动表面4上施加力，所述阻尼和/或恢复元件7上的所述第一传感器电极17以近似平行平面的方式向所述电路板11上的第二传感器电极10移动。所述阻尼和/或恢复元件7和/或所述电路板11布置在所述壳体的内部15中，并防止受到外部影响。
进一步如图3所示，所述阻尼和/或恢复元件7构造为弹性元件7，该弹性元件为弹簧元件形式，更具体地说，构造为板簧形式。在所述阻尼和/或恢复元件7上布置有用于与所述电路板11进行电性接触的接触表面12。根据所述阻尼和/或恢复元件7的俯视图，所述接触面12构造成为近似H形，其中所述接触表面12的连接表面13包括弹性的弹簧臂19。在构造为凸起轮廓的所述接触表面12的连接表面13上，布置有两个近似居中排列的、相互对立的和近似矩形的表面，以用于与所述致动元件8相互作用。所述表面在适用的情况下与所述连接表面13一起构成所述第一传感器电极17。
所述致动元件8通过两个相应的销9与分别位于相应表面上的两个对应的凸块18接合。由于所述阻尼和/或恢复元件7包括两个这样的表面，总共四个销9布置在所述矩形的表面的大约拐角处，因此在所述致动表面4移动时与所述阻尼和/或恢复元件7相互作用，以便确保所述致动表面4和阻尼和/或恢复元件7的近似平行平面的移动。所述阻尼和/或恢复元件7由金属制成，并以冲压和弯曲部件的形式制造。
在本实施例中，电容式操作的传感器6被描述为转换操作元件1。自然地，传感器也可以基于另一种传感器原理，例如，所述阻尼和/或恢复元件可以是感应传感器、磁传感器、霍尔式传感器或类似传感器的组成部分，然而，并没有对上述所提供的传感器作进一步的表示。此外，本发明不限于所描述和表示的示例性实施例，而是包含本领域技术人员根据本发明定义的发明内容而进行的所有进一步改进。因此，根据本发明的所述转换操作元件不仅可用于机动车辆，即在汽车应用中作为一种操作开关或以包括多个操作开关的转换操作区的形式，还可作为生活消费品中的转换操作元件使用，例如家用电器、洗衣机、咖啡机、音频设备、视频设备、电信设备、电动工具或类似设备。
附图标记列表：
1-转换操作元件
2-功能符号
3-功能指示器
4-致动表面
5-元件
6-传感器
7-阻尼和/或恢复元件/弹性元件
8-致动元件
9-(致动元件上)销
10-(第二)传感器电极
11-电路板
12-(阻尼和/或恢复元件上的)接触表面
13-(接触表面的)连接表面
14-壳体
15-(壳体的)内部
16-力
17-(阻尼和/或恢复元件上的)表面/(第一)传感器电极
18-凸块
19-弹簧臂

Claims (13)

1.一种转换操作元件，用于机动车辆，所述转换操作元件具有通过借助于元件(5)手动施加力而移动的致动表面(4)，并且所述转换操作元件具有与所述致动表面(4)相互作用的传感器(6)，使得所述传感器(6)在所述致动表面(4)通过所述元件移动时产生信号，其中，所述信号以转换信号的方式用于转换和/或触发功能，其特征在于，所述转换操作元件设置有阻尼和/或恢复元件(7)，其在所述致动表面(4)移动时与所述致动表面(4)相互作用，并且，所述阻尼和/或恢复元件(7)是所述传感器(6)的组成部分，机械的阻尼和/或恢复元件(7)集成在所述传感器(6)中，或者所述传感器(6)集成在所述阻尼和/或恢复元件(7)中；其中，所述转换操作元件还包括致动元件(8)，所述致动元件(8)设置在所述致动表面(4)上，并且所述阻尼和/或恢复元件(7)作为用于所述传感器(6)的第一传感器电极(17)，且所述阻尼和/或恢复元件(7)包括连接表面(13)，所述连接表面(13)包括弹性的弹簧臂(19)，在所述弹簧臂(19)上设置两个大致居中排列的、相互对立的且近似矩形的表面，以便与所述致动元件(8)相互作用，所述近似矩形的表面构成所述第一传感器电极(17)，并且在所述近似矩形的表面上构造有凸块(18)，以用于与所述致动元件(8)上的销(9)相互作用。
2.根据权利要求1所述的转换操作元件，其特征在于，所述致动元件(8)作用于所述阻尼和/或恢复元件(7)，在向所述致动表面(4)施加力时，所述阻尼和/或恢复元件(7)以近似平行平面的方式移动，并且在所述致动表面(4)移动时，所述致动元件(8)能够与所述阻尼和/或恢复元件(7)相互作用以产生信号。
3.根据权利要求1所述的转换操作元件，其特征在于，还为所述传感器(6)设置另外的第二传感器电极(10)，使得两个传感器电极(17、10)构成电容传感器，并且，由于所述阻尼和/或恢复元件(7)的移动而引起的两个传感器电极(17、10)之间的相互间隙的变化(Δd)改变所述传感器(6)的电容，其中，所述传感器(6)的电容的变化(ΔC)随后用于产生信号。
4.根据权利要求3所述的转换操作元件，其特征在于，设置有电路板(11)，所述阻尼和/或恢复元件(7)安装在和/或布置在所述电路板(11)上，所述阻尼和/或恢复元件(7)与所述电路板(11)电性接触以构成所述第一传感器电极(17)，在所述电路板(11)上由印刷导体构成第二传感器电极(10)，并且通过在所述致动表面(4)上施加力，所述阻尼和/或恢复元件(7)上的所述第一传感器电极(17)以近似平行平面的方式向所述电路板(11)上的所述第二传感器电极(10)移动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转换操作元件，其特征在于，所述阻尼和/或恢复元件(7)为机械式阻尼和/或恢复元件。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的转换操作元件，其特征在于，所述阻尼和/或恢复元件(7)构造为弹性元件，所述弹性元件包含近似H形设计的接触表面(12)，以便与电路板(11)电接触，所述接触表面(12)包括所述连接表面(13)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的转换操作元件，其特征在于，所述阻尼和/或恢复元件(7)由金属制成，并且，所述阻尼和/或恢复元件(7)以冲压和弯曲部件的形式制造。
8.根据权利要求4所述的转换操作元件，其特征在于，设置有壳体(14)，所述致动表面(4)构成所述壳体(14)的为大致封闭的表面，并且，所述阻尼和/或恢复元件(7)和/或所述电路板(11)设置在所述壳体(14)的内部。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的转换操作元件，其特征在于，所述阻尼和/或恢复元件(7)为感应传感器的组成部分。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的转换操作元件，其特征在于，所述阻尼和/或恢复元件(7)为磁传感器的组成部分。
11.根据权利要求1所述的转换操作元件，其特征在于，所述元件(5)为人的手指。
12.根据权利要求4所述的转换操作元件，其特征在于，所述第二传感器电极(10)在所述电路板(11)上由印刷导体以铜表面的形式构成。
13.根据权利要求6所述的转换操作元件，其特征在于，所述阻尼和/或恢复元件(7)构造为以板簧弹簧元件形式构造的弹性元件。
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