CN110248837B - 用于设备、特别是用于车辆组件的操作单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及操作单元具有致动器(24)，该致动器机械地激励操作部件(14)。该致动器(24)具有由弹性材料构成的承载条(32)。抗剪切地与该承载条(32)连接的压电部件(34、36)位于该承载条的两个外表面(42、46)上。通过交替地布置压电部件(34、36)，承载条(32)从其静止状态经历波形形状(56)。承载条(32)在其一侧机械地与操作部件(14)连接，并且在其另一侧机械地与补偿质量(30)连接。承载条(32)本身机械地固定在壳体(12)中。在其静止状态下，操作部件(14)和补偿质量(30)相互间具有不同于在波形激活状态下的距离，其中，它们在相反的方向上移动，进而导致补偿动态地作用到壳体(12)上的力。
Description
本专利申请要求德国专利申请10 2017 201 624.8(2017年2月1日)和10 2017208 238.0(2017年5月16日)的优先权，其内容通过引用属于本专利申请的主题。
技术领域
本发明涉及一种用于设备、例如用于车辆组件的操作单元。本发明以其最通用的形式涉及人机接口(MMI或HMI)，其在补偿向外作用的力的情况下带有主动触觉反馈，从而操作单元的由于主动的触觉反馈而出现的振动不会不利地(例如在声音和机械方面)影响到操作单元的外围。
背景技术
机动车中的显示组件往往配备有主动的触觉反馈。在此，在带有并非可忽略不计的质量的操作区上触发触觉反馈不应产生传递到车辆上的不允许的动态力传输，因为这根据安装情况而定会在车辆中导致寄生噪声或振动。
此外，触觉反馈应在很大程度上独立于操作单元与其外围(例如仪表板、中控台)的连接的弹性。
配备有主动触觉反馈的设备主要由带操作区的操作部件、触控板或触摸屏(其通过弹簧系统弹性地固定在设备壳体上)、用于使操作区偏移(Auslenkung)的致动器和例如固定地安装在车辆中的壳体构成。图1中示出了在这种设备构造中起作用的力。
为了产生触觉反馈，显示器以确定的行程曲线x1(t)偏移离开其静止位置。显示器加速度a1(t)在此可以取大于30m/s2的值，这在运动的显示器质量m1大于0.5kg且壳体质量m2通常较小的情况下导致不可忽略的动态力F2(t)作用到车辆中的设备固定件上。
对于刚性的设备支架或设备固定件(刚性的弹簧系统c2、d2)，随时间快速变化的该力在车辆中引起不允许的噪声或振动。
而对于软性的固件件(软性的弹簧系统c2、d2)，已表明很难保持设备在车辆中的安装容差。此外，由于系统中存在另外的自由度即壳体运动x2(t)、进而也存在附加的固有频率，有时无法调节所需要的致动器力曲线FAkt(t)。
已知的是，利用可相对于操作部件逆向地激励的补偿质量来负责补偿作用到壳体上的力，这些力由于操作部件的机械性的激励而作用到壳体上。对于相应的硬件(致动器和补偿质量以及弹簧系统)，在壳体内部需要安装空间。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于带主动触觉反馈的操作单元的在寄生噪声或振动的产生方面有所改善的设计方案，其中，用于致动器和补偿质量以及弹簧的空间需求要尽量小。
为了实现该目的，本发明提出一种用于设备、特别是用于车辆组件的操作单元，一般来说是一种人机接口(MMI或HMI)，其中，操作单元设置有：
-壳体，该壳体具有带操作区的操作部件比如触摸屏或触控板或显示器、或者触摸屏的或显示器的防尘盖，并且该壳体用于固定在设备中/上，特别是固定在车辆仪表板或车辆中控台上；
-其中，操作部件弹性地支承在壳体中；
-传感器，用于识别对操作部件的操作；
-致动器，用于在识别出对操作部件的操作时对操作部件进行机械的激励；和
-补偿质量，其能够运动地支承在壳体中/上；
-其中，在识别出对操作部件的操作时，可由致动器或所述致动器对该补偿质量予以机械的激励；
-其中，为了基本上补偿和/或防止和/或抑制力，该补偿质量能够运动，由于在激活致动器时操作部件进行运动，所述力作用到壳体上；
-其中，所述致动器设置有：
-承载条，其具有弹性材料特别是弹簧钢，且带有第一外表面和第二外表面；
-其中，承载条具有至少一个由第一安置区段、第二安置区段和布置在这两个安置区段之间的第一中间区段构成的细分组，其中，第一安置区段、第一中间区段和第二安置区段沿承载条的纵向伸展相继地布置；
-其中，承载条在有多个沿其纵向伸展相邻的细分组情况下在一个细分组的第二安置区段与相邻的细分组的第一安置区段之间具有第二中间区段；
-抗剪切地与承载条连接的、可电控制的第一和第二压电部件，其中的每个压电部件都——在承载条的纵向伸展上观察——具有一长度，该长度在未对压电部件予以电控制时具有第一长度值，且在电控制情况下具有不同于第一长度值的第二长度值；
-其中，至少一个第一压电部件在承载条的第一安置区段中布置在其第一外表面上，至少一个第二压电部件在承载条的第二安置区段中布置在其第二外表面上；
-其中，承载条的第一中间区段和第二中间区段(如果存在的话)为了固定承载条而与壳体机械地耦接；以及
-其中，承载条在第一安置区段中(例如在其第二外表面上)与操作部件机械地耦接，且在第二安置区段中(例如在其第一外表面上)与补偿质量机械地耦接；以及
-控制单元，借助该控制单元，可控制压电部件，用于在操作部件和补偿质量沿相反方向移动的情况下，使得承载条从其静止状态转移至波形的激活状态，在该静止状态下，布置在承载条两侧的操作部件和补偿质量相互间具有第一距离，以及使得承载条从该激活状态转移回到静止状态。
本发明的操作单元具有壳体，该壳体带有操作部件，该操作部件设置有操作区。操作部件例如是触摸屏或触控板或显示器、或者是触摸屏的或显示器的防尘盖(这些操作部件的顶侧形成操作区)。壳体可固定在设备中/上。例如，操作单元的壳体集成在车辆仪表板或车辆中控台中。操作部件弹性地支承在壳体中。对操作部件的手动操纵、即对操作部件的操作区的手动作用，借助操纵传感器(例如触控板)予以识别。在此，操作部件优选几乎不明显移动，其中，历经的行程或者作用到操作部件上的力借助传感器予以识别(所谓的力感应)。
用于主动触觉反馈的(力反馈)的机械激励借助致动器来进行。优选地，在机械地激励时，补偿质量与操作部件的运动反向地(180°相移)地运动，该补偿质量本身能够运动地支承在壳体中/上。补偿质量同样弹性地支承在壳体中。
根据本发明，作为用于操作部件的机械激励的致动器，使用设置有压电部件的如上所述的致动器(为简明起见，下面称为压电致动器)。本发明的压电致动器具有由弹性材料构成的承载条，其具有两个彼此背离地朝向的外表面(第一和第二外表面)。在这两个外表面上有可电控的压电陶瓷的例如单层或多层地构造的部件(为简明起见，下面称为压电部件)。这些压电部件因而可以具有一个或多个压电陶瓷层。这些压电部件剪切刚性地或抗剪切地与承载条连接，并且在电控制时改变其长度，即其在承载条纵轴线上观察的伸展。通过交替地布置各压电部件，优选具有弹簧钢的承载条从其静止状态出发经历了波形。在此，静止状态可以例如通过直线的曲线来表示，但也可以通过弯曲的、然而非波形地弯曲的曲线来表示。在其两个外表面的未被压电部件占据的其空闲区域内，承载条在其一侧机械地与操作部件连接，并且在其另一侧机械地与补偿质量连接。承载条本身机械地固定在壳体中，其中，虽然机械地固定在壳体中，该承载条在其设置有压电部件的区域内可以分别半波形地可逆地变形。
承载条具有各区段的至少一个细分组，该细分组包括第一安置区段、第二安置区段和布置在这两个安置区段之间的第一中间区段。可以设置多个这种细分组。对于每个细分组而言，都在第一安置区段上连接着第一中间区段，且在该第一中间区段上连接着第二安置区段(在承载条的纵向伸展上观察)。在设置多个这种细分组时，在相邻的细分组之间有第二中间区段。在第一和第二(如果存在的话)中间区段的区域内，承载条可以例如固定在壳体中。
各压电部件于是交替地布置在承载条的两个外表面上。于是，在承载条的第一安置区段中，在其第一外表面上，有第一压电部件，而第二压电部件在承载条的第二安置区段中布置在其第二外表面上。在承载条的每个安置区段的裸露的外表面上，承载条在两侧与操作部件和补偿质量机械地耦接。于是，例如承载条的第一安置区段在其第二外表面上与操作部件机械地耦接，并且，第二安置区段在承载条的第一外表面上与补偿质量机械地耦接。
替代地，承载条可以在各安置区段内部也在压电部件所在的外表面上与操作部件或补偿质量连接。在这种情况下，在承载条上在其与操作部件或补偿质量之间的连接部位因而裸露，这例如按如下方式来实现：对于每个安置区段，例如两个隔有距离的压电部件抗剪切地与承载条连接，其中，在所述的各压电部件之间，承载条与操作部件或补偿质量进行机械的耦接。
通过控制压电部件及其抗剪切地与承载条耦接，给承载条赋予一种波形形状，该波形形状导致，在承载条的静止状态下操作部件与补偿质量相互间具有的距离在波形承载条情况下变化。在此，操作部件和承载条彼此相逆地运动，确切地说，要么彼此相向地、要么彼此离开地运动，如果承载条从其静止状态转移至其波形的激活状态的话。根据本发明，操作部件和补偿质量的这种反向运动现在恰恰被用来避免操作单元的向外作用的力矩(冲击避免)。操作部件行程与补偿质量行程的比例在此同操作部件的重量与补偿质量的重量的比例是倒转的(invers)。不同的行程可以例如如下实现：承载条的(通常情况下总是相同长度的)第一安置区段的长度不同于(同样通常相同长度的)第二安置区段的长度。但替代地或附加地也可以在第一和第二安置区段中安装不同程度地延展或收缩的压电部件。
本发明的致动器具有构造形式比较小巧且扁平的优点。承载条的通过与补偿质量机械地耦接的安置区段体现的部分质量，可以视为对补偿质量的贡献，并且在一定程度上形成致动器固有的补偿质量。承载条由弹性材料构成，由此使得操作部件与补偿质量的弹性连接已经成为致动器的整体的组成部分。压电部件也有助于承载条的复位能力。本发明的致动器能有利地安置到在操作部件与例如操作部件壳体框架之间的狭窄的中间腔中。该安装空间通常情况下尺寸狭窄，且可以借助于本发明的“片式致动器”予以最佳利用。
也可行的是，根据本发明在操作部件的两个相互平行地延伸的边缘区段上安置致动器。但这里要注意，第二致动器没有补偿质量，并且与第一致动器同步地布置，使得用于触觉反馈的致动器之一排斥操作部件，而另一致动器同时吸引操作部件。两个致动器之一于是还作用于补偿质量，该补偿质量要么设置在排斥操作区的致动器上并且同样受到排斥，但也可以设置在吸引操作部件的致动器上并且同样被致动器吸引。在这两种情况下，补偿质量于是与操作部件的由两个致动器引发的移动相反地运动。
采用相应的构造措施(例如直接地或者间接地必要时通过传动机构进行的机械连接)，承载条的偏移可以一方面传递到操作部件上，另一方面传递到补偿质量上，这在整体上用于避免冲击。在这种情况下，承载条的在与补偿质量耦接上的各区段中的质量本身已经可以理解为需要用来避免冲击的补偿质量(的一部分)。由于构造原因，能复位的承载条用作复位弹簧，从而可以省去额外的弹簧，或者至少可以将弹簧设计得较弱。压电部件本身也用作弹簧，因为它们在控制结束之后自动地变形回到其静止状态。压电部件设计得越厚，复位效果就越明显。
根据有多少独立的特别是多层压电陶瓷作为压电部件设置在承载条上而定，产生了承载条的不同的力行程比例。通常有如下关系：使用的独立的压电部件越多(它们为此越短)，以补偿行程为代价的力就越大。越长(且为此越少)的压电部件意味着更大的偏移行程，但力更小。
在本发明的有利的改进中，有益地通过第一安装法兰将本发明的致动器的承载条机械地固定在壳体中或上，该第一安装法兰从承载条的两个横向边缘突伸出来，并且相对于承载条弯角地、特别是直角地延伸。在如此设计致动器时，在承载条中，在其横向边缘和/或安装法兰上设置有凹部，这些凹部沿着第一和第二安置区段伸展。在第一中间区段的区域中，如果存在的话也在第二中间区段的区域中，承载条与安装法兰通过接片连接。通过弯角的安装法兰，承载条在其中间区段的区域中获得稳定性，而在压电部件受控时，承载条由于其间的凹部而可以弯拱。在中间区段中，承载条扭曲，以便取其波形的激活状态。相关地需要指出，在激活状态下承载条的波形使得承载条弹性地并且进而可逆地变形。
为了本发明的致动器的承载条的进一步的稳定性及其在壳体中的固定，可以设置第二安装法兰，这些第二安装法兰布置在承载条的(沿纵向延展观察的)相对端，并且相对于承载条的侧面同样弯角地、特别是直角地伸展。两个第二安装法兰可以相对于承载条的共同的侧面或者承载条的相反的侧面弯角。
在本发明的进一步有益的设计中可以规定，用于把承载条固定在壳体中/上的连接部件从承载条朝向一侧突伸，优选朝向如下侧突伸：该侧布置在补偿质量的对面。这些连接部件例如按照角撑板的方式构造，即板形地构造，并且优选沿着承载条的整个宽度伸展。例如构造成材料条体的补偿重量在这种情况下最好具有凹部，连接部件留有间隙地伸展穿过这些凹部。但补偿质量也可以由作为各个(特别是实心的)本体布置在分别相邻的连接部件之间的部分质量构成。通过连接部件，于是把承载条例如固定在壳体的区域中，其在该区域中平行于操作部件的边缘区段延伸，其中，在承载条与壳体之间布置了补偿质量。于是，操作部件位于承载条的背离补偿质量的一侧。
本发明的其它有利的设计在从属权利要求中给出。
本发明的一种变型规定了致动器，其可以安装在根据上述说明的用于设备的操作单元中，且设置有：
-第一承载条，其具有弹性材料特别是弹簧钢，且带有第一外表面和第二外表面；
-其中，第一承载条具有至少一个细分组，该细分组带有两个第一安置区段和分别布置在这些第一安置区段之间的第二安置区段，其中，这些安置区段沿第一承载条的纵向伸展相继地布置；
-平行于第一承载条延伸的、具有弹性材料特别是弹簧钢的第二承载条，该第二承载条带有面向第一承载条的第一外表面的第一外表面和背离第一承载条的第一外表面的第二外表面；
-其中，第二承载条具有至少一个细分组，该细分组带有两个第一安置区段且带有布置在这些第一安置区段之间的第二安置区段，其中，这些安置区段沿第二承载条的纵向伸展相继地布置；
-连接部件，借助该连接部件使得两个承载条相互连接，并且该连接部件为了固定两个承载条而与壳体连接，其中，该连接部件使得第一承载条的第一安置区段在其第一外表面上与第二承载条的第一安置区段在其第一外表面上连接，
-抗剪切地与两个承载条连接的、可电控制的第一和第二压电部件，其中的每个压电部件都——在承载条的纵向上观察——具有一长度，该长度在未对压电部件予以电控制时具有第一长度值，且在电控制情况下具有不同于第一长度值的第二长度值；
-其中，在第一承载条的每个第一安置区段中，在其第二外表面上，设置有至少一个第一压电部件，以及在第一承载条的每个第二安置区段中，在其第一外表面上，设置了至少一个第二压电部件，其中，在第二承载条的每个第一安置区段中，在其第二外表面上，设置了至少一个第一压电部件，以及在第二承载条的每个第二安置区段中，在其第一外表面上，设置了至少一个第二压电部件；以及
-其中，第一承载条(例如在其第二外表面上)在每个第二安置区段中与操作部件机械地耦接，且第二承载条(例如在其第二外表面上)在每个第二安置区段中与补偿质量机械地耦接；
-其中，设置有控制单元，借助该控制单元，可控制压电部件，用于在操作部件和补偿质量沿相反方向移动的情况下，使得两个承载条从其相应的静止状态转移至波形的激活状态，在该静止状态下，位于由两个承载条和连接部件构成的结构的两侧的操作部件和补偿质量相互间具有第一距离，在该激活状态下，操作部件和补偿质量相互间具有不同于第一距离的第二距离，以及使得承载条从其相应的激活状态转移回到其相应的静止状态。
上述致动器根据本发明的第一变型具有一个唯一的承载条，而该致动器根据本发明的上述第二变型设置有两个承载条，这些承载条借助连接部件相互连接。每个承载条，如上面结合单条致动器所述，在两侧且交替地设置有第一和第二压电部件。两个承载条相互平行地布置，且可以例如相对于在两个承载条之间延伸的连接部件的纵轴线对称地布置。两个承载条可以通过对压电部件的控制从静止状态转移到波形的激活状态。由两个承载条和连接部件构成的结构位于操作部件与补偿质量之间，从而在控制压电部件时，操作部件与补偿质量之间的距离改变(确切地说，增大或减小)。由此，操作部件与补偿质量因而出现了反向的移动运动。这种压电双片致动器也可以双重地构造，其中，这里也适用的是，两个致动器之一没有补偿质量。相关内容参见在操作部件的平行的、相对的边缘处双重地布置压电单条致动器的上述说明。
可以按有利的方式规定：每个承载条具有至少一个其它的细分组，该其它的细分组具有第一安置区段和第二安置区段，该第二安置区段布置在相邻的细分组的第一安置区段附近；连接部件使得两个承载条在其每个其它的细分组的第一安置区段中连接；操作部件与第一承载条在其第二外表面上在每个其它的细分组的第二安置区段中机械地耦接，并且补偿质量与第二承载条在其第二外表面上在每个其它的细分组的第一安置区段中机械地耦接；在每个承载条的第二外表面上在每个其它的细分组的第一安置区段中，第一压电部件抗剪切地与相关的承载条连接，并且在每个承载条的第一外表面上在每个其它的细分组的第二安置区段中，第二压电部件抗剪切地与相关的承载条连接。
对于本发明的致动器的第二种变型也适用的是，一个承载条与操作部件的机械连接和另一承载条与补偿质量的机械连接、以及两个承载条与连接部件的机械连接可以在各个安置区段中在两个承载条的如下外表面上进行：这些外表面要么没有压电部件，但要么也可以被压电部件占据。关于致动器的机械耦接的这些不同的可能设计，也参见结合压电单条致动器所做的说明。
根据本发明，承载条的波形通过压电部件来实现，这些压电部件交替地且相继地抗剪切地例如粘牢在承载条的两个外表面上。通过压电部件的在其受控时的长度伸展，给承载条赋予了波形形状。在此，无论压电部件还是承载条都弹性地变形，因此，波形的波度很小，但在操作部件为了触觉反馈而仅以1/10mm范围受到激励之后，这就足够了。
压电部件也可以全部都布置在承载条的两个外表面之一上。然而之后，每个第二压电部件都增大其长度，并且另一个压电部件缩短其长度，以便在激活状态下给承载条赋予其波形形状。
根据本发明的另一变型设计，致动器设计成压电致动器，并且，致动器具有可电激励的压电陶瓷部件以及机械的传动机构，该传动机构用于把压电陶瓷部件的长度伸展(随后是长度缩短)转变为操作区的运动，其中，机械的传动机构具有至少一个传动部件和至少一个另外的传动部件，该传动部件形成补偿质量和/或补偿质量的一部分和/或操作区的弹性支承件，所述另外的传动部件形成操作区的弹性支承件。
附图说明
下面借助不同的实施例以及参照附图详述本发明。在此具体地：
图1示意性地示出在带主动触觉反馈的操作单元上出现的力；
图2示意性地示出在根据本发明采用配重作为补偿质量时出现的力；
图3为了介绍力矩补偿而示意性地针对操作单元示出了反力补偿的触觉反馈的设计，其中，致动器在其构造方面尚未予以详细规定；
图4和5示出了用于介绍本发明的其它原理草图；
图6为带有壳体和壳体框架的操作单元的俯视图，其中，沿着壳体框架的边缘区段，在其与操作部件之间设置了本发明的致动器；
图7为沿着图6或图9的线Ⅶ-Ⅶ剖切的剖视图；
图8为致动器的结构及其在操作部件与壳体框架之间的布置情况的立体分解图；
图9为沿着图7的线Ⅸ-Ⅸ剖切的剖视图，其中，就像在图8中一样，致动器被示出处于其静止状态；
图10为类似于图9的剖视图，但处于致动器的激活状态下；
图11为类似于图8的立体分解图，其中，示出了根据第二实施例的致动器；
图12为类似于图9的剖视图，但处于如图11中所示的致动器的静止状态下；
图13为类似于图10的剖视图，但带有如图11中所示的致动器，确切地说，处于激活状态下；
图14为类似于图8至11的立体分解图，但带有根据本发明的另一实施例的致动器；
图15为类似于图9或12的剖视图，确切地说，带有如图14中所示的处于静止状态下的致动器；
图16为类似于图10或13的剖视图，其中，图14中所示的致动器处于其激活状态下；
图17和18为剖视图，其中示出了根据本发明的另一实施例的致动器，确切地说，处于静止状态下(图17)和激活状态下(图18)；以及
图19和20为在使用根据另一实施例的致动器的情况下操作单元的边缘区域的剖视图，其中，该致动器被示出处于静止状态下(图19)和激活状态下(图20)。
具体实施方式
对于致动器或致动器的承载条在其激活状态下的视图，需要事先声明，附图中非常夸张地示出了波形，以便使得本发明的原理更加明晰。
根据本发明，提出(图2)在致动器16’与壳体10’之间使用弹性地支承的(见弹簧-质量-阻尼系统22’)可运动的补偿质量20’来补偿作用到壳体10’上的力。对操作部件12’的操纵借助于操纵传感器19’予以识别。然后，通过分析和控制单元21’来控制致动器16’，该分析和控制单元接收操纵传感器19’的信号，并把控制信号发送至致动器16’。
在相应地设计附加的弹簧-质量-阻尼系统22’或c3、d3、m3的情况下，可以消除作用到车辆上的、所导致的力F2(t)(通过重力产生的静态力对于噪声或振动的产生不起作用)。
对于任意预给定的显示器偏移x1(t)，可以在如下条件下消除设备壳体的偏移x2(t)/运动，进而也消除作用到设备固定件上的力F2(t)：
由此得到补偿质量20’的偏移：
在这种条件下，设备固定件18’的弹性对触觉反馈也没有影响。补偿质量20’或m3通常受限于安装空间规定，并且小于显示器质量m1。理想情况下，它可以设计成致动器16’的一部分。
本发明能够实现：
-在有质量的表面上产生触觉反馈，而不会对外界产生动态的冲击作用；
-在操作设备中产生触觉反馈，其无关于设备固定件的弹性。
为了介绍用于针对带主动触觉反馈的操作单元为避免冲击而采取的措施，图3中示出了一种装置，其带有反力补偿的触觉反馈。
在所示例子中，致动器16’构造成牵引电枢电磁铁，且具有弹性地支承在壳体10’上的定子叠片组，该定子叠片组带有致动器线圈即定子26’和固定地连接在操作部件12’上的电枢叠片组即电枢28’。定子26’形成可运动的补偿质量20’或者具有该补偿质量。在调节牵引电枢电磁铁中的用30’示出的气隙时，必须考虑到操作部件12’与补偿质量20’的彼此相对的最大偏移。定子26’弹性地(弹簧-质量-阻尼系统22’)支承在壳体10’上，但替代地也可以弹性地连接在操作部件12’上。操作部件引导件用32’示出。壳体10’固定在车辆24’(例如其仪表板)上。
如由前述已知，为了在触觉反馈时避免冲击，除了真正要运动的显示器单元外或者除了真正要运动的操作区外，还使得相对于操作单元的刚性壳体可运动地(且弹性地)支承的补偿质量运动。通过适当地选取该补偿质量的行程、质量、阻尼系数和弹簧常数，可以避免整个系统的冲击作用到车身上。
设置有主动触觉反馈的操作部件的重量越小，用于避免冲击的必须相对于操作部件反向地运动的补偿质量就越小。作为重量小的操作部件，例如考虑触摸屏的触控板或其防尘盖(覆盖玻璃)，为此这些部件必须相对于显示器可运动地布置。
如果负责偏移的致动器被实现为压电器(尤其带有机械的变换)，则提供了如下可行性：把附加地需要的组件即补偿质量、弹簧和阻尼器集成到致动器中，于是节省构件。
本发明的一个优点是，特别是在对外无冲击的触觉反馈方面，巧妙地利用压电陶瓷材料的本来就存在的机械特性。由此既可以节省成本，又可以节省安装空间。
为了针对触觉反馈实现压电致动器的明显的偏移和力，这些压电致动器由多个通过电极彼此分开的陶瓷层构成。然而这些偏移却通常太小，以致于它们不能容易地用来产生触觉反馈。
可以操作用变换比表征的机械杆。于是可以在致动器的偏移较小的代价下提高其力作用，或者相反。这些杆通常由可弯曲的材料(例如金属)构成，这些材料安置到真正的压电陶瓷上。
压电陶瓷大多被设计成使得其在偏移增大时产生增大的复位力。因此机械地考察，这些压电陶瓷除了其作为变换的功能外，还形成了弹性件，可以根据构造来影响这些弹性件的弹性强度c。同样可以例如通过增大体积或者通过适当地选取材料来改变其质量m。于是相应地由所用材料和所选造型得到阻尼系数d。相比于图2中所示的草案，因此可以把构件c3、d3和m3理解成致动器的一部分。如同以前一样，用于避免冲击的参数必须满足如下方程：
现在要注意，对于行程x_3和x_1，在符合上述方程情况下适用于关系式，
这些行程以及力FAkt无法再直接由压电器的力-行程-曲线确定。替代地，它们必须在考虑到机械的转换比n的情况下由这些参数直接在压电器(用P表示)上求得(参见图5)。
由此适用于：
x3＝n·x3P，x1＝n·x1P
基于图2，图5的机械组件m3、c3和d3以及n(至少部分地)通过图4的杆来实现。
机械的转换还可以用来扭转力的方向。由于安装空间的原因，可能需要把(堆叠的)压电陶瓷布置成使得其主要偏移方向不与所希望的触觉反馈的方向相一致。非常普遍地来看，这个缺点可以通过适当地选取杆设计方案来补偿。
下面借助图6至10来介绍一种操作单元，其具有根据本发明的压电条致动器的第一实施例。
图6中以俯视图以及图7中以局部剖视图示出一种操作单元10，其带有壳体12以及操作部件14，该操作部件带有操作表面16，壳体的框架18围绕该操作表面延伸。在该实施例中，操作单元10是触摸屏，其带有例如容性的触控板作为操纵传感器20(例如也参见图7和8)，其中要注意，操纵传感机构也可以通过行程传感器或力传感器来实现，或者除了触控板之外还可以设置这种行程传感器或力传感器。也可行的是，对操作部件14的有效操纵以操作部件的轻微的下压运动为前提。这对于本发明即用于主动触觉反馈的致动器设计而言具有次要的意义。
如图6中所示，在框架区段22上有致动器24，该致动器布置在框架18与操作部件14的平行于该框架延伸的边缘区段26之间。致动器24的细节在图7至10中示出。
根据图8，致动器24具有固定在壳体中的承载体28以及具有补偿质量30，该补偿质量在该实施例中构造成条式材料体。承载体28本身具有由弹性材料例如弹性钢构成的承载条32，在该承载条的两侧且以其彼此相继的序列地沿着承载条32的纵向伸展交替地布置着第一和第二压电部件34、36。可以考虑在该实施例中将承载条32划分成三个彼此相继的细分组38，这些细分组分别包括第一安置区段40和第二安置区段44，在该第一安置区段中第一压电部件34布置在承载条32的第一外表面42上，在第二安置区段中在承载条32的第二外表面46上布置了第二压电部件36。第一中间区段48处于两个安置区段40和44之间。承载条32的第二中间区段50位于相邻的细分组38之间。在第一安置区段40的区域中，承载条32在其第二外表面46上与操作部件14机械地连接(见图9中的操作部件-连接部件52，其也在图8中示出)，而承载条32在其第一外表面42上在第二安置区段44的区域中通过补偿质量-连接部件54与补偿质量30机械地耦接。
如上已述，承载条32是弹性的，因而可以弯曲。承载条32的这种弯曲通过对压电部件34、36的控制来引起。这些压电部件34、36在受控时改变其长度，即其在承载条32纵向上的伸展。由此，承载条32从其在图8和9中示出的静止状态出发，在激活状态下取如图10中所示的波形形状56。在此，波形形状56由第一半波58和反向的第二半波60组成。
对承载体28的固定通过第一法兰62以及第二法兰64来进行。第一法兰62沿着承载条32的横向边缘布置，并且超出第一外表面42特别是直角地弯曲。在第一安装法兰62中，但也或(必要时附加地)在承载条32中，有一些凹部66、68沿着这些横向边缘伸展，确切地说，在第一安置区段40或第二安置区段44的区域内部伸展。于是在第一和第二中间区段48、50中，在相邻的凹部66、68之间形成了接片70，第一安装法兰62通过这些接片与承载条32连接。在承载条32的沿纵向伸展彼此相对的端部72，布置了第二安装法兰64，这些第二安装法兰同样优选直角地弯曲，确切地说，在该实施例中超出第二外表面46。通过安装法兰62、64，承载体28被固定在框架18的内侧面上。凹部66、68能实现承载条32的波形的变形，该承载条通过在中间区段48、50中的接片70可运动地连接在安装法兰62上。
在图8中附加地还示出了控制单元74，该控制单元从操纵传感机构20接收信号，以便于是控制压电部件34、36。操作部件14和补偿质量30沿相反方向同步地运动，如果承载条32从其静止位置(见图9)转移至其激活位置(见图10)。
在图10中示出，在其激活状态下，承载条32的波形56的第一半波58的幅度76小于第二半波60的幅度78。操作部件14历经的行程，因而小于补偿质量30的行程。对于冲击补偿来说适宜的是，应用于操作部件14的动能应等于针对补偿质量30施加的动能。这二者在相反的方向上运动，这意味着，在补偿质量行程78较大时，补偿质量30具有比操作部件14相应地较小的重量。
在图9和10中可见，用于操作部件14和补偿质量30的运动设计方案基于“排斥原理”。当承载条32转移至其激活状态时以及当承载条32从其激活状态又转移至其静止状态时，操作部件14和补偿质量30为了补偿冲击而彼此离开地运动。在这两者情况下，由于操作部件14的运动而向外作用的力得到补偿(避免冲击)。
在图17和18中，致动器24b的运动原理相反。为此，压电部件34、36的交替布置同操作部件14和补偿质量30与承载条32的机械耦接相交换，这涉及到前述部件在承载条32的外表面上的布置。由此，如果承载条32转移至其激活状态，操作部件14和补偿质量30现在彼此相向地运动；如果该承载条从激活状态又转移到静止状态，操作部件14和补偿质量30相应地彼此离开。
在图11至13中示出了根据第二实施例的致动器24a。只要致动器24a的各部件在构造上或功能上等同于或相应于图8至10的致动器24的各部件，就在图11至13中给它们标上与图8至10中相同的附图标记，或者标上相同的补充了字母a的附图标记。
致动器24a具有承载条32a，该承载条通过安装法兰64a在其位于横向伸展部分中的端部72a处固定在框架区段22上。把承载条32a分成各个细分组38或各个安置区段40、44和中间区段48、50，这如同图8中所示那样选取。
不同于图8至10的致动器24，致动器24a通过特别是板形的连接部件54a支承在框架区段22上。这些连接部件62a布置在中间区段48、50中，并且侧向地从承载条32a的第一外表面42突出于该承载条。这些连接部件延伸穿过在补偿质量30a中的凹部80。补偿质量30a以及操作部件14分别与承载条32a的连接如同在上面结合图8至10所述那样来实现。
在图12和13的剖视图中示出了在致动器24a的承载条32a的静止状态以及激活状态下的情况。
在图14至16中示出了致动器24c的另一实施例，其同样片形地构造。致动器24c和操作单元的在其功能或构造上与图8至13的操作单元或致动器的各部件等同或相应的各部件，在图14至16中标有相同的附图标记，或者标有相同的补充了字母c的附图标记。
致动器24c构造成双片致动器，且具有第一承载条32c以及第二承载条32’c。两个承载条32c、32’c交替地设置有第一和第二压电部件34c或36c。这些压电部件交替地位于相应的承载条32c、32’c的第一和第二外侧面42c、46c上。两个承载条分别划分成第一细分组38c以及两个其它的第二细分组38’c。第一细分组38c具有两个第一安置区段40c和一个第二安置区段44c，该第二安置区段位于第一细分组38c的两个第一安置区段40c之间。每个其它的第二细分组38’c都具有第二安置区段44c和第一安置区段40c。
连接部件82在两个承载条32c、32’c之间延伸，该连接部件同样构造成条，并且具有至承载条32c和32’c的连接接片84。连接接片84把两个承载条32c、32’c相互连接起来，确切地说，在这些承载条的第一外侧面42c上在其第一安置区段40c中连接。在连接部件82的沿纵向伸展彼此相对的端部，该连接部件与壳体12的框架18连接。这在图14至16中用连接部件86表示。
第一承载条32c在其第二外表面46c上在每个第二安置区段44c内部分别通过连接部件88与操作部件14机械地连接，而第二承载条32’c通过连接部件90与补偿质量30连接，这些连接部件在其第二外表面46c上布置在每个第二安置区段44c中。
在图14和15中示出致动器24c处于其静止状态，在该静止状态下，每个承载条32c、32’c都具有在该实施例中笔直的走势。在利用控制单元74控制压电部件34c、36c时，承载条32c、32’c波形地变形，如图16中所示。参照连接部件，操作部件14和补偿质量30于是彼此排斥，也就是相互离开地运动，其中，通过相应地选取承载条32’c的压电部件34c、36c的厚度和大小，其行程78应选取得大于通过第一承载条32c实现的行程76。相应地，相比于操作部件14的重量，补偿质量30的重量可以选取得较小，其中，始终都会出现冲击补偿。
为完整起见，在此需要提及，图14至16的致动器24c的操作部件14和补偿质量30的排斥设计方案也可以相反地选取。于是，两个部件即补偿质量30和操作部件14可以通过相反地布置压电部件(参照两个承载条32c、32’c的外表面)而彼此相向地运动，如果致动器24c被激活的话。于是也可以出现冲击补偿。
下面借助图19和20介绍本发明的致动器24d的另一实施例，该实施例是图8至10的致动器24的一种变型。致动器24d的在其功能或结构方面与致动器24的部件类似或相同的那些部件，在图19和20中标有与图8至10相同的附图标记。
致动器24d与致动器24的区别在于，在各个安置区段40、44的内部，分别布置了两个第一或第二压电部件34或36，其中，在这些相应对的压电部件之间布置了用来与操作部件14机械地连接的连接部件52或者用来使得承载条32与补偿质量30连接的连接部件54。压电部件34、36(和连接部件52、54)分别布置在承载条32的半波弧的外侧面上。
前面已经介绍了本发明的一些实施例，其中，交替地在承载条的两个外侧布置了压电部件，这些压电部件在电控制情况下全部(也)在承载条的纵向伸展上延展或收缩。但这些压电部件也可以布置在承载条的两个外侧面上。于是为了实现波形，把压电部件适当地布置在一个外侧面上，使得每第二个压电部件延展，而布置在它们之间的压电部件收缩，其中，分别相对的压电部件在承载条的另一外侧面上与此相反地动作，如果这些压电部件被控制的话。也可行的是，把这些压电部件仅布置在承载条的一个共同的外侧面上。在此也必须对这些压电部件进行控制，使得每第二个压电部件延展，而位于它们之间的压电部件收缩。此外，承载条也可以由多个分开的承载条部件构成，其中，每个承载条部件都在至少一个外侧面上具有至少一个压电部件。前述设计以及根据本发明的详述实施例的设计也可以扩展，使得代替各个压电部件，分别设置于是待相同地控制的压电部件的组。于是，多组压电部件因而由此交替地布置在不同侧，或者布置在一侧，或者也布置在两侧。
附图标记清单
10' 壳体
12' 操作部件
14' 操作部件在壳体上的弹性连接的弹簧阻尼系统
16' 致动器
18 壳体与车辆的(弹性)连接的弹簧阻尼系统
19' 操纵传感器
20' 补偿质量
21' 分析和控制单元
22' 补偿质量在壳体和/或操作部件上的弹性连接的弹簧阻尼系统
24' 车辆或车辆的仪表板
26' 设计成致动器的牵引电枢电磁铁的定子
28' 牵引电枢电磁铁的电枢
30' 牵引电枢电磁铁的气隙
32' 用于触觉反馈时的运动的操作区引导件
m1 操作区的质量
x1(t) 操作区的偏移
FAkt(t) 致动器力曲线
F1(t) 操作区在其受激励时作用到壳体10'上的力(F1(t)＝FAkt-m1×a1)
c1 操作区在壳体上的弹性连接的弹簧常数
d1 操作区在壳体上的弹性连接的阻尼系数
m2 壳体的质量
x2(t) 由机械地受激励的操作区施加的力所致的壳体偏移
F2(t) 作用到壳体固定件上的力
m3 补偿质量的质量
x3(t) 补偿质量的偏移
F3 由补偿质量作用到壳体上的力
c3 补偿质量在壳体上的弹性连接的弹簧常数
d3 补偿质量在壳体上的弹性连接的阻尼系数
10 操作单元
12 壳体
14 操作部件
16 操作表面
18 壳体的框架
20 操纵传感器
22 框架区段
24 致动器
24a 致动器
24b 致动器
24c 致动器
24d 致动器
26 边缘区段
28 承载体
30 补偿质量
30a 补偿质量
32 承载条
32a 承载条
32c 第一承载条
32'c 第二承载条
34 第一压电部件
34c 第一压电部件
36 第二压电部件
36c 第二压电部件
38 细分组
38c 第一细分组
38'c 另一细分组
40 第一安置区段
40c 第一安置区段
42 第一外表面
42c 第一外表面
44 第二安置区段
44c 第二安置区段
46 第二外表面
46c 第二外表面
48 第一中间区段
50 第二中间区段
52 操作部件-连接部件
54 补偿质量-连接部件
54a 板形连接部件
56 波形
58 第一半波
60 第二半波
62 第一安装法兰
62a 连接部件
64 第二安装法兰
64a 第二安装法兰
66 凹部
68 凹部
70 接片
72 承载条的相对端
72a 承载条的端部
74 控制单元
76 幅度
78 幅度
80 凹部
82 连接部件
84 连接接片
86 连接部件
88 连接部件
90 连接部件。
Claims (35)
1.一种用于设备的操作单元，带有：
-壳体，该壳体具有带操作区的操作部件，并且该壳体用于固定在设备中或设备上；
-其中，所述操作部件弹性地支承在所述壳体中；
-传感器，用于识别对所述操作部件的操作；
-致动器，用于在识别出对所述操作部件的操作时对所述操作部件进行机械的激励；和
-补偿质量，其可运动地支承在所述壳体中或壳体上；
-其中，在识别出对所述操作部件的操作时，能够由所述致动器或另外的致动器对所述补偿质量予以机械的激励；
-其中，为了补偿或防止或抑制力，所述补偿质量能够运动，由于在激活所述致动器时所述操作部件进行运动，所述力作用到所述壳体上；
-其中，所述致动器设置有：
-承载条，其具有弹性材料，且带有第一外表面和第二外表面；
-其中，所述承载条具有至少一个由第一安置区段、第二安置区段和布置在这两个安置区段之间的第一中间区段构成的细分组，其中，所述第一安置区段、所述第一中间区段和所述第二安置区段沿所述承载条的纵向伸展相继地布置；
-其中，所述承载条在有多个沿其纵向伸展相邻的细分组情况下在一个细分组的所述第二安置区段与相邻的细分组的所述第一安置区段之间具有第二中间区段；
-抗剪切地与所述承载条连接的、可电控制的第一和第二压电部件，其中的每个压电部件都——在所述承载条的纵向伸展上观察——具有一长度，该长度在未对所述压电部件予以电控制时具有第一长度值，且在电控制情况下具有不同于所述第一长度值的第二长度值；
-其中，至少一个第一压电部件在所述承载条的第一安置区段中布置在其第一外表面上，至少一个第二压电部件在所述承载条的第二安置区段中布置在其第二外表面上；
-其中，所述承载条的所述第一中间区段和——如果存在的话——第二中间区段为了固定所述承载条而与所述壳体机械地耦接；以及
-其中，所述承载条在第一安置区段中与所述操作部件机械地耦接，且在第二安置区段中与所述补偿质量机械地耦接；以及
-控制单元，借助该控制单元，可控制所述压电部件，以便：在操作部件和补偿质量沿相反方向移动的情况下，使得所述承载条从其静止状态转移至波形的激活状态，在该静止状态下，布置在所述承载条两侧的所述操作部件和所述补偿质量相互间具有第一距离；以及以便使得所述承载条从所述激活状态转移回到所述静止状态。
2.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述承载条在其静止状态下沿着参考线延伸，所述承载条的波形在其激活状态下在所述参考线的一侧具有第一半波，且在所述参考线的相对侧具有第二半波，其中，所述承载条的每个第一安置区段利用面向——或者替代地背离——所述参考线的第一压电部件以及利用背离——或者替代地面向——所述参考线的第二外表面形成第一半波，以及，所述承载条的每个第二安置区段利用面向——或者替代地背离——所述参考线的第二压电部件以及利用面向——或者替代地背离——所述参考线的第二外表面形成第二半波。
3.如权利要求1或2所述的操作单元，其特征在于，所述承载条在其沿纵向伸展相对的端部上分别设置有第二中间区段，在该第二中间区段旁设置了第一安置区段，该第一安置区段本身相对于相邻的第二安置区段相距第一或第二中间区段。
4.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述承载条在其横向边缘上分别设置有用于固定在所述壳体上的第一安装法兰；所述安装法兰通过接片与第一和——如果存在的话——第二中间区段连接；在所述承载条中或在所述安装法兰中，构造有布置在所述接片之间的、与所述承载条的横向边缘邻接的凹部。
5.如权利要求4所述的操作单元，其特征在于，所述第一安装法兰相对于所述承载条朝向其旁侧弯折地延伸。
6.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述承载条在其沿纵向伸展彼此相对的端部上分别设置有用于固定在所述壳体上的第二安装法兰。
7.如权利要求6所述的操作单元，其特征在于，所述第二安装法兰相对于所述承载条朝向其旁侧弯折地伸展。
8.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，在第一和——如果存在的话——第二中间区段内部，用于把所述承载条固定在所述壳体中或壳体上的连接部件突出于所述承载条。
9.如权利要求8所述的操作单元，其特征在于，所述补偿质量构造成具有凹部的材料条体，所述连接部件留有间隙地伸展穿过这些凹部。
10.如权利要求2所述的操作单元，其特征在于，在所述承载条的激活状态下，所述第一半波的幅度与所述第二半波的幅度的比例同所述操作部件的重量与所述补偿质量的重量的比例是倒转的。
11.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述补偿质量构造成材料条。
12.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述致动器沿着所述操作部件的第一边缘区段布置。
13.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述设备是车辆组件。
14.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述操作单元是人机接口。
15.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述壳体用于固定在车辆仪表板或车辆中控台上。
16.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述操作部件是触摸屏或触控板或显示器、或者触摸屏的或显示器的防尘盖。
17.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述承载条的弹性材料是弹簧钢。
18.如权利要求5所述的操作单元，其特征在于，所述第一安装法兰相对于所述承载条朝向其旁侧直角弯折地延伸。
19.如权利要求7所述的操作单元，其特征在于，所述第二安装法兰相对于所述承载条朝向其旁侧直角弯折地延伸。
20.如权利要求1所述的操作单元，其特征在于，所述致动器设计成压电致动器，并且具有可电激励的压电陶瓷部件以及机械的传动机构，该传动机构用于把压电陶瓷部件的长度延展转变为所述操作部件的运动，其中，机械的传动机构具有至少一个传动部件和至少一个另外的传动部件，该传动部件形成所述补偿质量或所述补偿质量的一部分或所述操作部件的弹性支承件，所述另外的传动部件形成所述操作部件的弹性支承件。
21.如权利要求20所述的操作单元，其特征在于，所述传动机构用于把压电陶瓷部件的长度延展和随后的长度缩短转变为所述操作部件的运动。
22.一种用于设备的操作单元，带有：
-壳体，该壳体具有带操作区的操作部件，并且用于固定在设备中或设备上；
-其中，所述操作部件弹性地支承在所述壳体中；
-传感器，用于识别对所述操作部件的操作；
-致动器，用于在识别出对所述操作部件的操作时对所述操作部件进行机械的激励；和
-补偿质量，其可运动地支承在所述壳体中或壳体上；
-其中，在识别出对所述操作部件的操作时，能由所述致动器或另外的致动器对所述补偿质量予以机械的激励；
-其中，为了补偿或防止或抑制力，所述补偿质量能够运动，由于在激活所述致动器时所述操作部件进行运动，所述力作用到所述壳体上；
-其中，所述致动器设置有：
-第一承载条，其具有弹性材料，且带有第一外表面和第二外表面；
-其中，所述第一承载条具有至少一个细分组，该细分组带有两个第一安置区段和分别布置在它们之间的第二安置区段，其中，所述安置区段沿所述第一承载条的纵向伸展相继地布置；
-平行于所述第一承载条延伸的、具有弹性材料的第二承载条，该第二承载条带有面向所述第一承载条的第一外表面的第一外表面和背离所述第一承载条的第一外表面的第二外表面；
-其中，所述第二承载条具有至少一个细分组，该细分组带有两个第一安置区段且带有布置在这些第一安置区段之间的第二安置区段，其中，所述安置区段沿所述第二承载条的纵向伸展相继地布置；
-连接部件，借助该连接部件使得两个承载条相互连接，并且该连接部件为了固定两个承载条而与所述壳体连接，其中，所述连接部件使得所述第一承载条的第一安置区段在其第一外表面上与所述第二承载条的第一安置区段在其第一外表面上连接；
-抗剪切地与两个承载条连接的、可电控制的第一和第二压电部件，其中的每个压电部件都——在所述承载条的纵向伸展上观察——具有一长度，该长度在未对所述压电部件予以电控制时具有第一长度值以及在电控制情况下具有不同于所述第一长度值的第二长度值；
-其中，在所述第一承载条的每个第一安置区段中，在其第二外表面上，布置有至少一个第一压电部件，以及在所述第一承载条的每个第二安置区段中，在其第一外表面上，布置有至少一个第二压电部件，其中，在所述第二承载条的每个第一安置区段中，在其第二外表面上，布置有至少一个第一压电部件，以及在所述第二承载条的每个第二安置区段中，在其第一外表面上，布置有至少一个第二压电部件；以及
-其中，所述第一承载条在每个第二安置区段中与所述操作部件机械地耦接，以及所述第二承载条在每个第二安置区段中与所述补偿质量机械地耦接；
-控制单元，借助该控制单元，能够控制所述压电部件，用于在操作部件和补偿质量沿相反方向移动的情况下，使得两个承载条从其相应的静止状态转移至波形的激活状态，在该静止状态下，位于由两个承载条和所述连接部件构成的结构的两侧的所述操作部件和所述补偿质量相互间具有第一距离，在该激活状态下，操作部件和补偿质量相互间具有不同于所述第一距离的第二距离，以及用于使得所述承载条从其相应的激活状态转移回到其相应的静止状态。
23.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，两个所述承载条在其相应的静止状态下分别沿着参考线延伸，两个所述承载条的波形在其相应的激活状态下在相应的所述参考线的一侧具有第一半波，以及在相应的所述参考线的相对侧具有第二半波，其中，所述第一承载条的每个第一安置区段利用面向——或者替代地背离——所述第一承载条的所述参考线的第一压电部件、以及利用背离——或者替代地面向——所述第一承载条的所述参考线的第一外表面形成第一半波，以及所述第一承载条的每个第二安置区段利用面向——或者替代地背离——所述第一承载条的所述参考线的第二压电部件、以及利用背离——或者替代地面向——所述第一承载条的所述参考线的第一外表面形成第二半波，其中，所述第二承载条的每个第一安置区段利用面向——或者替代地背离——所述第二承载条的所述参考线的第一压电部件、以及利用背离——或者替代地面向——所述第二承载条的所述参考线的第一外表面形成第一半波，以及所述第二承载条的每个第二安置区段利用面向——或者替代地背离——所述第二承载条的所述参考线的第二压电部件、以及利用背离——或者替代地面向——所述第二承载条的所述参考线的第二外表面形成第二半波。
24.如权利要求22或23所述的操作单元，其特征在于，所述连接部件布置在两个所述承载条之间的中间空间内，并且在被所述承载条占据的区域之外与所述壳体连接。
25.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，在两个承载条的激活状态下，所述第一承载条的第一和第二半波的幅度的总和与所述第二承载条的第一和第二半波的幅度的总和的比例、同所述操作部件的重量与所述补偿质量的重量的比例是倒转的。
26.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述致动器沿着所述操作部件的第一边缘区段布置。
27.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，
-每个承载条具有至少一个另外的细分组，该另外的细分组具有第一安置区段和第二安置区段，该第二安置区段布置在相邻的细分组的第一安置区段旁；
-所述连接部件使得两个所述第二承载条在每个另外的细分组的所述第一安置区段中连接；
-所述操作部件与所述第一承载条在其第二外表面上在每个另外的细分组的所述第二安置区段中机械地耦接，以及所述补偿质量与所述第二承载条在其第二外表面上在每个另外的细分组的所述第一安置区段中机械地耦接；以及
-在每个承载条的第二外表面上在每个另外的细分组的所述第一安置区段中，第一压电部件抗剪切地与相关的承载条连接，以及在每个承载条的所述第一外表面上在每个另外的细分组的所述第二安置区段中，第二压电部件抗剪切地与相关的承载条连接。
28.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述致动器设计成压电致动器，并且具有可电激励的压电陶瓷部件以及机械的传动机构，该传动机构用于把压电陶瓷部件的长度延展转变为所述操作部件的运动，其中，机械的传动机构具有至少一个传动部件和至少一个另外的传动部件，该传动部件形成所述补偿质量或所述补偿质量的一部分或所述操作部件的弹性支承件，所述另外的传动部件形成所述操作部件的弹性支承件。
29.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述设备是车辆组件。
30.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述操作单元是人机接口。
31.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述壳体用于固定在车辆仪表板或车辆中控台上。
32.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述操作部件是触摸屏或触控板或显示器、或者触摸屏的或显示器的防尘盖。
33.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述第一承载条的弹性材料是弹簧钢。
34.如权利要求22所述的操作单元，其特征在于，所述第二承载条的弹性材料是弹簧钢。
35.如权利要求28所述的操作单元，其特征在于，所述传动机构用于把压电陶瓷部件的长度延展和随后的长度缩短转变为所述操作部件的运动。
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