CN109845109B - 具有致动部件和用于确定致动部件的位置参数的磁性测量场的输入设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆用户界面的输入设备(1)，其具有壳体(3)、具有配设给所述壳体(3)的检测装置(4)、具有与所述检测装置(4)导电连接的评估单元(9)并且具有可运动地支承在所述壳体(3)上的致动部件(2)，其中，所述致动部件(2)通过磁性测量场，例如静磁场或交变磁场，与所述检测装置(4)共同作用，以便将有关所述致动部件(2)相对于所述壳体(3)的位置和/或位置变化(7，10)的至少一个位置参数传输到所述评估单元(9)，其中，所述评估单元(9)设计成用于根据所述位置参数实施车辆部件的切换或控制功能。

Description

具有致动部件和用于确定致动部件的位置参数的磁性测量场 的输入设备

本发明涉及一种具有检测装置和致动部件的输入设备，该致动部件被可运动地支承，其中，检测装置被设计成用于检测位置或位置变化，以便为该位置或位置配设至少一个位置参数，该位置参数被传输到属于所述输入设备的评估单元，使得所述评估单元可以为该参数配设车辆部件的切换或控制功能。

先前已知的输入设备具有致动部件，这些致动部件被可运动地支承在壳体上并且它们的位置和/或位置变化以无接触的方式进行检测。此外已知的是，将致动部件可运动地支承在触敏输入表面上，以便能够将与触敏输入表面相关的检测装置不仅用于在输入表面上的接触检测，而且用于对致动部件的位置检测。同时，使用可运动地支承的致动部件代替具有仅通过触敏输入表面可实现的输入的车辆用户界面，也就是说“纯的”触摸板或“纯的”触摸屏，提高了操作安全性和操作舒适性，因为操作员仍然习惯于具有可运动地支承的致动部件的传统的输入设备并且另一方面也可以在没有视觉控制和因此没有由于抓住致动部件而对交通事件和因此对发生的触觉反馈分心下实施操作。该最后一种原理的以前的方法到目前为止利用了电容式接触检测，其方式是布置在电容式触摸屏或电容式触摸板上的致动部件与相应的测量电容相互作用。但是，已经表明该技术易受异物，如液体的干扰并且此外具有不能足够可靠地实施位置检测的缺点，尤其是当涉及到检测致动部件的小的位置变化，如枢转位置变化时以及此外在运行中需要许多校准步骤以保证可靠的功能。在汽车中，由于干扰场或由于操作者的静电荷，电容式检测已被证明是易受干扰的。此外，在电容式检测的情况下，借助于戴手套的手指进行的操作是不可能的。

在这种背景下，需要一种用于具有相比之下更可靠的、非接触地工作的位置检测的输入设备的解决方案，它尤其可以成本有利地制造并且可以改善地持久地保证它的功能可靠性。这个目的通过一种根据权利要求1所述的输入设备来实现。同样有利的用途是并列的用途权利要求的主题。有利的设计方案分别是从属权利要求的主题。应当注意的是，在权利要求中单独列出的特征可以以任何的、在技术上有意义的方式彼此进行组合并且展示本发明的其他的设计方案。该描述，特别是在与附图相结合下的描述，附加地表征和详细说明了本发明。

本发明涉及一种车辆用户界面的输入设备。在本发明的意义上的车辆用户界面是一种指用于进行有关车辆或车辆部件的控制输入的装置。作为用户，也称为操作者，尤其可以理解为车辆的驾驶员。除了根据本发明的输入设备之外，车辆用户界面一般还具有其他的部件，例如电子像素矩阵显示器或其他的适合于进行手动输入的输入设备。

根据本发明，所述输入设备具有壳体和配设给所述壳体的检测装置。所述输入设备此外具有与检测装置导电连接的评估单元。所述输入设备此外具有可运动支承在所述壳体上的致动部件。所述致动部件通过磁性测量场，例如静磁场或交变磁场，与所述检测装置共同作用，以便将有关所述致动部件相对于所述壳体的位置和/或位置变化的至少一个位置参数传输到所述评估单元。根据本发明，所述评估单元设计成用于根据所述位置参数启动或实施车辆部件的切换或控制功能。例如，根据致动部件的位置进行车辆的空调控制的温度预选。通过使用磁性测量场，可以例如与基于电容式检测部件的操作输入相比更不易被干扰地实施操作输入。

在致动部件在壳体上的可运动的支承方面，致动部件是不受限制的，因此可以设想致动部件的可移置的、可旋转或可枢转的支承或这些运动性的组合。例如，所述输入设备是一种纯的移动调节器，也就是说一种具有基本上可线性移动地支承在壳体上的致动部件的输入设备。

根据一个优选的设计方案，所述致动部件可旋转运动地支承在所述壳体上。根据另一个优选的设计方案，所述致动部件可枢转运动地支承在所述壳体上。更优选的是一种设计方案，在该设计方案中设置所述致动部件相对于所述壳体的由可枢转和可旋转的支承组成的组合。例如，设置在所述壳体和所述致动部件之间的万向支承或球窝支承。此外，根据另一个设计方案，实现一种可与旋转性和/或枢转性相结合的推动性，在该推动性中，致动部件被如此地支承，即它可以从静止位置在抵抗恢复力下从静止位置运动到一个被压下的位置，以便为这个操作配设一个附加的切换功能。在这种情况下，可以可选地设置用于检测操作力的构件。

优选地，所述检测装置具有由产生所述磁性测量场的构件组成的阵列，例如发射天线结构。例如，所述发射天线结构被布置在与所述壳体的表面相邻的平坦的表面中。通过布置由多个发射天线组成的结构，可以以改进的方式实现对所述致动部件的位置的局部分辨的检测。例如，在相邻的、产生所述磁性测量场的构件之间的距离小于所述致动部件的最小尺寸。

根据一个优选的设计方案规定，产生所述磁性测量场的所述构件与所述致动部件同步地运动，也就是说所述致动部件配备用于产生所述磁性测量场，该磁性测量场由检测装置检测。优选地，所述磁性测量场是静磁场。更优选地，在所述致动部件上固定有用于产生静磁性测量场的永久磁体。

在前述的设计方案中，所述检测装置优选地具有至少一个霍尔传感器，例如一种在3个正交空间轴上检测的霍尔传感器。

根据一个优选的设计方案，所述致动部件配设有至少一个导体，特别是导体线圈，该导体线圈例如被布置在所述致动部件的内部。配设被理解为将所述导体固定在所述致动部件上，使得所述导体随着所述致动部件的运动而运动。

优选地，所述致动部件具有由至少一个线圈和至少一个电容器组成的谐振电路并且所述检测装置被设计成用于检测通过所述磁性测量场在所述谐振电路中感应引起的电流的共振场(谐振场)。由此在所述致动部件的手动的运动中产生在所述测量场中的共振场的运动。由此可以精确地检测所述致动部件的位置和/或位置变化。例如，所述电磁共振场通过多个配设给所述检测装置的接收天线来检测。例如，在关闭所述磁性测量场之后，基于在谐振电路中感应引起的、比测量场更持久的谐振电流来检测所述共振场。优选地规定，交变地优选周期性地、包括接通和关闭阶段地产生所述测量场，其中，在关闭阶段中测量电磁共振场，所述电磁共振场通过基于所述测量场感应引起的谐振电流产生。为了实现精确的位置确定，也就是说在位置检测中实现局部分辨率，原则上力求达到高的时钟频率，也就是说小的时间周期，例如，接通或关闭阶段的持续时间分别小于20μs。

在一个设计方案中，所述输入设备具有多个致动部件，其中，所述致动部件中的每一个都分别配设有其电磁共振场不同于彼此的谐振电路。例如这通过改变线圈和/或电容器来实现。由此可以通过所述检测装置识别各种多样的致动部件或它们的位置。

根据另一个设计方案，所述谐振电路被如此地布置，即通过操作者触摸所述致动部件来影响所述电磁共振场。例如，操作者通过导电的接触触点被导电地耦合到所述谐振电路中。例如，由此可以基于其个体的体电容来识别操作人员。也可以设想这样的设计方案，在该设计方案中操作者例如通过座椅触头被加载特定的体电容，以便能够由此通过所述检测装置例如将通过驾驶员的操作与通过副驾驶员的操作区分开。此外，根据另一个实施方式，借助于所述检测装置基于特定的、受其对所述致动部件的接触影响的共振场来进行操作者的识别。

本发明此外涉及在其先前描述的实施方式的任一个中的所述输入设备在机动车辆中的用途。

本发明将借助于以下的图更详细地进行解释。这些图在此情况下仅仅应被理解为示例性的并且仅仅表示优选的实施例变型。附图中所示：

图1示出了通过根据本发明的输入设备的一个实施方式的垂直剖视图；

图2示出了通过根据本发明的输入设备的一个实施方式的水平剖视图。

图1示出了根据本发明的输入设备1的一个实施方式。该输入设备具有壳体3，该壳体限定了平的、面向操作者的表面6。在表面6上，致动部件2借助于支承构件8被可运动地支承在壳体3上。该支承构件被设计为球窝支承并且允许致动部件2相对于壳体3的枢转运动7，如在图1中所示的那样，以及旋转运动10，如在图2中所示的那样。在与壳体3的表面6相邻处设置有检测装置4。检测装置4具有由发射天线4b组成的阵列，该发射天线可以通过评估单元选择性地控制并且该发射天线以网格结构进行布置。检测装置4借助于由发射天线4b组成的阵列在持续时间小于20μs的接通阶段中产生交变磁场，致动部件2并且特别是由集成在致动部件2中的、电的、由线圈5a和电容器5b组成的谐振电路5的线圈5a探测该交变磁场。由此在谐振电路5中产生比交变磁场的关闭更持久的谐振电流，该谐振电流本身产生交变电磁场，也称为共振场(谐振场)，该共振场由检测装置4在接着接通阶段之后的关闭阶段中通过接收天线4a接收，所述关闭阶段具有小于20μs的持续时间，在该持续时间期间没有交变磁场产生。由于谐振电流取决于线圈5a的位置并且因此取决于致动部件2的位置，因此由检测装置4发送到评估单元9的检测信号取决于致动部件2相对于壳体3的位置。因此，评估单元9能够在给定的位置变化下，例如通过沿着平行于表面6的轴线手动地枢转7致动部件2或沿着垂直于表面6的轴线手动地旋转10致动部件2，为该位置变化配设车辆部件的切换或控制功能。

Claims (10)

1.一种车辆用户界面的输入设备(1)，其具有壳体(3)、具有配设给所述壳体(3)的检测装置(4)、具有与所述检测装置(4)导电连接的评估单元(9)并且具有可运动地支承在所述壳体(3)上的致动部件(2)，其中，所述致动部件(2)通过磁性测量场与所述检测装置(4)共同作用，以便将有关所述致动部件(2)相对于所述壳体(3)的位置和/或位置变化(7，10)的至少一个位置参数传输到所述评估单元(9)，其中，所述评估单元(9)设计成用于根据所述位置参数实施车辆部件的切换或控制功能，其特征在于，所述检测装置(4)包括由产生所述磁性测量场的构件组成的阵列，以及特征在于，所述致动部件(2)配设有由至少一个线圈(5a)和至少一个电容器(5b)组成的谐振电路(5)并且所述检测装置(4)设计成用于检测通过所述磁性测量场在所述谐振电路(5)中感应引起的谐振电流的电磁共振场。

2.根据权利要求1所述的输入设备(1)，其中，所述致动部件(2)可旋转地支承在所述壳体(3)上。

3.根据权利要求1所述的输入设备(1)，其中，所述致动部件(2)可枢转地和/或可移置地支承在所述壳体(3)上。

4.根据权利要求1所述的输入设备(1)，其中，所述检测装置(4)具有由发射天线(4b)组成的阵列。

5.根据权利要求1所述的输入设备(1)，其中，产生所述磁性测量场的所述构件与所述致动部件(2)同步地运动。

6.根据权利要求5所述的输入设备(1)，其中，所述致动部件(2)配设有永久磁体。

7.根据权利要求5所述的输入设备(1)，其中，所述检测装置(4)具有至少一个霍尔传感器。

8.根据权利要求7所述的输入设备(1)，其具有多个致动部件(2)，所述多个致动部件(2)分别配设有其电磁共振场不同于彼此的谐振电路(5)。

9.根据权利要求8所述的输入设备(1)，其中，所述谐振电路(5)布置成，使得通过操作者触摸所述致动部件(2)来影响所述电磁共振场。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的输入设备(1)在机动车辆中的用途。

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