CN110770674A - 旋转控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的旋转控制装置(1)，该旋转控制装置包括用户接口表面(3)，更特别包括旋钮，所述用户接口表面(3)被设计成绕装置(1)的转动轴线(7)相对于装置(1)的外壳(5)旋转。所述旋转控制装置进一步包括用于监视用户接口表面(3)相对于外壳(5)的定向和/或转动的传感器单元(9)、处理单元(11)以及用于根据来自处理单元(11)的输出(Op)传输控制信号(Ts)的通信接口(13)，其中，所述输出(Op)由处理单元(11)基于来自传感器单元(9)的传感器数据(Ds)生成。

Description

旋转控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的旋转控制装置，该旋转控制装置包括用户接口表面，该用户接口表面被实施为绕该装置的转动轴线相对于该装置的外壳旋转，该旋转控制装置进一步包括用于监视用户接口表面相对于外壳的定向和/或转动的传感器单元、处理单元和用于根据来自处理单元的输出来传输控制信号的通信接口，所述输出由处理单元基于来自传感器单元的传感器数据生成，其中，该旋转控制装置进一步包括磁流变致动器，其中，磁流变致动器包括转动元件，该转动元件被机械地连接到用户接口表面，并用于与磁流变致动器的磁流变流体相互作用，并且其中，磁流变致动器包括一种组件，该组件用于生成和/或操纵作用在磁流变流体上的磁场的特性，使得磁流变致动器用于调节在用户接口表面和外壳之间的扭矩传递。
背景技术
例如，从欧洲专利公开EP2065614A1已知用于控制的触觉接口，其中公开了一种用于操纵磁场的特性的组件，其目的是调节在转动元件和触觉接口的外壳之间的扭矩传递。
这种基于磁流变致动器的控制装置能够以很多种方式进行选择和发出控制信号。然而，在某些控制应用中，尤其是在能够使用这种装置选择操作模式的车辆中，需要限制装置的选择能力，以便防止用户输入可能对正被控制的系统或机器造成破坏的命令。在车辆中，缺乏这种限制甚至可能导致威胁到生命的情况。
发明内容
因此，本发明的目的是介绍一种能够更安全地操作的旋转控制装置。
本发明的目的通过一种由独立权利要求的主题所限定的旋转控制装置来实现。从属权利要求和说明书限定了该系统的有利实施例。
因此，该目的通过一种用于车辆的旋转控制装置来实现，该旋转控制装置包括用户接口表面，该用户接口表面被实施为绕该装置的转动轴线相对于该装置的外壳旋转，该旋转控制装置进一步包括用于监视用户接口表面相对于外壳的定向和/或转动的传感器单元、处理单元和用于根据来自处理单元的输出来传输控制信号的通信接口，所述输出由处理单元基于来自传感器单元的传感器数据生成，其中，该旋转控制装置进一步包括磁流变致动器，其中，所述磁流变致动器包括转动元件，该转动元件被机械地连接到用户接口表面，并用于与磁流变致动器的磁流变流体相互作用，并且其中，所述磁流变致动器包括一种组件，该组件用于生成和/或操纵作用于磁流变流体上的磁场的特性，使得磁流变致动器用于调节在用户接口表面和外壳之间的扭矩传递，其中，致动器被实施为根据通过该装置经由通信接口接收的车辆状态信号并基于来自传感器单元的传感器数据来生成和/或操纵磁场的特性，该传感器数据指示用户接口表面的当前定向和/或用户接口表面从第一定向到第二定向的转动。
车辆状态信号能够例如包含关于车辆的速度和操作模式的信息。当具有用于将扭矩从车辆的驱动单元沿驱动链传递到车辆的车轮的变速器模块的街道车辆在向前方向上高速行驶时，如果实施了用于在倒车方向上驱动的操作模式，则对于变速器模块而言将是毁灭性的。因此，当操控MRF致动器时，旋转控制装置能够相应地对这种信息加以考虑。有利地，利用如上限定的旋转控制装置，在这种情况下，车辆的操作者或用户不能将用户接口表面转动到用于选择倒档操作模式的定向。
在本发明的意义上，用户接口表面的位置指用户接口表面在从该装置的外壳在空间上移位指定距离的平面内的放置。在本发明的意义上的用户接口表面的定向指相对于用户接口表面的参考外壳的初始设定，用户接口表面绕装置的转动轴线以特定角度旋转的旋转移位。
磁流变流体限定旋转控制装置的行为。为此，供应到组件的电压被改变以感应周围的磁场，该磁场改变流体的粘度。取决于磁场，特别是取决于磁场的特性(诸如强度和/或方向)，MRF能够在液态和固态之间变化，这能够被非常精确地控制。在流体状态下，MRF在转动元件和外壳之间传递的扭矩很小甚至没有。然而，随着粘度增加并且流体接近固态，流体内和在流体与转动元件之间以及在流体与外壳或被固定地附接到外壳的构件之间的剪切力增加。这导致在用户接口表面和外壳之间的扭矩传递增加。
该装置能够被用于选择车辆的操作模式，该操作模式例如是如下操作模式：前进档操作模式，在该前进档操作模式中，从车辆的驱动单元传递扭矩，以便在向前方向上推进车辆；倒档操作模式，在该倒档操作模式中，从车辆的驱动单元传递扭矩，以便在倒车方向上推进车辆；空挡操作模式，在该空挡操作模式中，不从车辆的驱动单元传递扭矩；驻车操作模式，在该驻车操作模式中，附接到车辆的驱动单元的扭矩传递单元被机械阻挡；或另一种操作模式。
当在没有从外部源施加到该装置的力的情况下用户接口表面的位置和/或定向保持恒定时，则用户接口表面的这个位置和/或定向能够被称为稳定位置。另一个方面，当用户接口表面不保持在某个位置或定向中时，例如因为装置的机构在内部施加力，所以这个位置和/或定向能够被称为是不稳定的。
在本发明的意义上，车辆的安全相关功能能够是例如车辆的操作模式的选择、转向、加速或制动车辆。车辆的非安全功能能够例如是导航或多媒体接口的控制。
在本发明的意义上，通信路径例如能够是用于传输数据的诸如数据总线和/或无线数据传输信道的硬线。在很多现代街道车辆中，CAN数据总线是一种优选的通信路径类型。
在本发明的意义上，用户接口表面或旋钮能够包括车辆的操作者(即，用户)可接近的环形和/或半壳形结构的外表面。用户接口表面能够进一步包括在用户接口表面的外表面下面的构造。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，该装置被实施为使得当经由通信接口接收到车辆状态信号时，它们被转移到处理单元，并且处理单元被实施为将在车辆状态信号中包含的信息与在该装置的存储器单元中存储的一组参数的预定值进行比较，并且处理单元被实施为根据比较的结果向组件输出操控信号。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，处理单元被实施为将在车辆状态信号中包括的指示车辆的当前速度值的信息与存储在该装置的存储器中的速度阈值参数的预定值进行比较，并且当速度值超过该阈值时，处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得该组件操纵磁场的特性，使得用户表面接口从第一定向到第二定向的旋转被禁止。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得该组件操纵磁场的特性，使得基于用户接口表面的当前定向，用户表面接口从第一定向到第二定向的旋转被禁止。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得该组件操纵磁场的特性，使得基于车辆的当前操作模式，用户表面接口从第一定向到第二定向的旋转被禁止。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得该组件操纵磁场的特性，使得基于存储在该装置的存储器中的、关于之前刚刚从通信接口传输的控制信号的数据，用户表面接口从第一定向到第二定向的旋转被禁止。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，该装置被实施为传输用于选择车辆的操作模式的控制信号。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，当该装置接收到指示车辆正在向前方向上以高于预定速度阈值的速度行驶的车辆状态信号时，特别是当车辆处于前进档操作模式中时，处理单元向组件输出操控信号，以禁止用户接口表面被转动到用于选择倒档操作模式的第二定向，和/或处理单元主动忽略如下传感器数据，该传感器数据指示：尽管经由致动器提供了禁止，但是用户接口表面已经被转动到用于选择倒档操作模式的定向。
在本发明的旋转控制装置的实施例中，当该装置接收到指示车辆正在倒车方向上以高于预定速度阈值的速度行驶的车辆状态信号时，特别是当车辆处于倒档操作模式中时，处理单元向组件输出操控信号，以禁止用户接口表面被转动到用于选择前进档操作模式的定向，和/或处理单元主动忽略如下传感器数据，该传感器数据指示：尽管经由致动器提供了禁止，但是用户接口表面已经被转动到用于选择前进档操作模式的定向。
附图说明
接下来将参考以下附图详细解释本发明的实施例。所述附图示出：
图1是本发明的旋转控制装置的实施例的概略图。
具体实施方式
图1示出具有用户接口表面3的本发明的旋转控制装置1的实施例的概略图，该用户接口表面3能够由车辆的用户或操作者移动和旋转。该用户接口表面能够绕装置1的转动轴线7转动到例如用于选择车辆的操作模式的各种定向。此外，用户接口表面3能够由车辆的用户或操作者在第一位置P1、第二位置P2和第三位置P3之间移动。
装置1包括外壳5，该外壳5至少部分地包围安装在基板15上的处理单元11，该基板15是印刷电路板。处理单元11被连接到通信接口13。能够经由通信接口13传输和接收诸如控制信号Ts的信号。
特别地，通信接口13能够接收车辆状态信号。车辆状态信号能够被转发到处理单元11，在此处，当发出用于控制组件的行为的操控信号时，能够对在这些信号中包含的信息加以考虑。
处理单元11进一步被连接到传感器单元9，该传感器单元9用于监视用户接口表面相对于外壳5的转动和/或定向。传感器单元9将传感器数据Ds传输到处理单元11，并且基于该传感器数据Ds，处理单元11能够生成控制信号以经由通信接口13传输。
该装置进一步包括组件17，该组件17用于生成和操纵在外壳5的腔室19中的磁场。该腔室包含也称为MRF的磁流变流体21。转动元件23部分位于该腔室内。转动元件23被机械连接到用户接口表面3，并且随着接口3的旋转而旋转。
可以说，与由组件17引起的磁场的特性(诸如场强和方向)改变相对应，磁流变流体12的粘度变化。因此，以对应的方式，流体在装置1的用户接口表面3和外壳5之间传递或多或少的扭矩。这是由于在流体内和在流体和腔室壁之间的剪切力的改变。由于装置的外壳5通常以固定方式被安装在车辆内，因此能够认为该组件调节作用在用户接口表面3上的一种制动力。包括腔室19中的MRF 21、转动元件23和用于操纵腔室19内的磁场的组件17的这种系统通常被称为MRF致动器。处理单元11被实施为输出用于控制组件17的操控信号。例如，组件17能够由基板15上的电路驱动，该电路根据来自处理单元11的操控信号向组件17馈送脉冲宽度调制(PWM)电流或电压。
该装置进一步包括伺服致动器25，该伺服致动器25与转动元件23接合并且因此能够将扭矩施加到用户接口表面3。
附图标记
1 旋转控制装置
3 用户接口表面
5 外壳
7 转动轴线
9 传感器单元
11 处理单元
13 通信接口
15 基板/PCB
17 用于产生/操纵磁场的组件
19 腔室
21 磁流变流体
23 转动元件
25 伺服致动器
X1 第一方向
X2 第二方向
P1 第一位置
P2 第二位置
P3 第三位置

Claims (9)

1.一种用于车辆的旋转控制装置，包括用户接口表面，所述用户接口表面被实施为绕所述装置的转动轴线相对于所述装置的外壳转动，
所述旋转控制装置进一步包括用于监视所述用户接口表面相对于所述外壳的定向和/或转动的传感器单元、处理单元，和根据来自所述处理单元的输出来传输控制信号的通信接口，所述输出由所述处理单元基于来自所述传感器单元的传感器数据生成，
其中，所述旋转控制装置进一步包括磁流变致动器，
其中，所述磁流变致动器包括转动元件，所述转动元件被机械地连接到所述用户接口表面并用于与所述磁流变致动器的磁流变流体相互作用，并且
其中，所述磁流变致动器包括组件，所述组件用于生成和/或操纵作用于所述磁流变流体上的磁场的特性，使得所述磁流变致动器用于调节在所述用户接口表面和所述外壳之间的扭矩传递，
其特征在于，所述致动器被实施为根据通过所述装置经由所述通信接口接收的车辆状态信号并基于来自所述传感器单元的传感器数据来生成和/或操纵所述磁场的特性，所述传感器数据指示所述用户接口表面的当前定向和/或所述用户接口表面从第一定向到第二定向的转动。
2.根据权利要求1所述的旋转控制装置，其特征在于，所述装置被实施为使得当经由所述通信接口接收到所述车辆状态信号时，所述车辆状态信号被转移到所述处理单元，并且
所述处理单元被实施为将在所述车辆状态信号中包含的信息与在所述装置的存储器单元中存储的一组参数的预定值进行比较，并且
所述处理单元被实施为根据所述比较的结果向所述组件输出操控信号。
3.根据权利要求1或2所述的旋转控制装置，其特征在于，所述处理单元被实施为将在车辆状态信号中包括的指示所述车辆的当前速度值的信息与在所述装置的存储器中存储的速度阈值参数的预定值进行比较，并且
当所述速度值超过所述阈值时，所述处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得所述组件操纵所述磁场的特性，从而所述用户表面接口从所述第一定向到所述第二定向的转动被禁止。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的旋转控制装置，其特征在于，所述处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得所述组件操纵所述磁场的特性，使得基于所述用户接口表面的当前定向，所述用户表面接口从所述第一定向到所述第二定向的转动被禁止。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的旋转控制装置，其特征在于，所述处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得所述组件操纵所述磁场的特性，使得基于所述车辆的当前操作模式，所述用户表面接口从所述第一定向到所述第二定向的转动被禁止。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的旋转控制装置，其特征在于，所述处理单元被实施为向组件输出操控信号，使得所述组件操纵所述磁场的特性，使得基于在所述装置的存储器中存储的、关于之前刚刚从所述通信接口发送的控制信号的数据，所述用户表面接口从所述第一定向到所述第二定向的转动被禁止。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的旋转控制装置，其特征在于，所述装置被实施为发送用于选择所述车辆的操作模式的控制信号。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的旋转控制装置，其特征在于，当所述装置接收到指示所述车辆正在向前方向上以高于预定速度阈值的速度行驶的车辆状态信号时，特别是当所述车辆处于前进档操作模式中时，所述处理单元向所述组件输出操控信号，以禁止所述用户接口表面被转动到用于选择倒档操作模式的第二定向，和/或
所述处理单元主动忽略如下传感器数据，所述传感器数据指示：尽管经由所述致动器提供了所述禁止，但是所述用户接口表面已经被转动到用于选择倒档操作模式的定向。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的旋转控制装置，其特征在于，当所述装置接收到指示所述车辆正在倒车方向上以高于预定速度阈值的速度行驶的车辆状态信号时，特别是当所述车辆处于倒档操作模式中时，所述处理单元向所述组件输出操控信号，以禁止所述用户接口表面被转动到用于选择前进档操作模式的定向，和/或
所述处理单元主动忽略如下传感器数据，所述传感器数据指示：尽管经由所述致动器提供了所述禁止，但是所述用户接口表面已经被转动到用于选择前进档操作模式的定向。
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