CN113631413A - 用于确定在车辆部件的移动表面元件上形成的滑动手势的滑动手势检测设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定在车辆部件的移动表面元件(140)上执行的滑动手势的滑动手势检测设备(160)。滑动手势检测设备(160)包括弹簧(250)，其在车辆部件(130)的移动表面元件(140)和壳体元件(245)之间施加预加载。滑动手势检测设备(160)还包括无接触测量距离传感器(224)，其具有布置在不同位置的用于在传感器元件(222)的位置处检测表面元件(140)和壳体元件(245)之间的相应距离(d)的至少三个传感器元件(222)。最后，滑动手势检测设备(160)包括评估单元(215)，其被设计成利用弹簧(250)的参数和由传感器元件(222)检测的在表面元件(140)和壳体元件(245)之间的距离(d)来确定在表面元件(140)上执行的滑动手势。

Description

用于确定在车辆部件的移动表面元件上形成的滑动手势的滑 动手势检测设备和方法
技术领域
本发明涉及根据主要权利要求的用于确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的滑动手势检测设备和方法。
背景技术
表面触敏输入元件(也称为触摸应用或触摸屏)目前用于许多应用中。例如，它们的特点是操作简单并且安装空间非常小。然而，一个决定性的缺点是缺乏触觉。用户仅依赖视觉反馈或听觉反馈。这需要高度集中，并且因此对于用于车辆中的安全关键驾驶功能(例如档位选择)的使用来说，首先不是无害的，因为无意的输入会很快发生。
发明内容
在此背景下，根据主要权利要求，本发明提供了一种用于确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的改进的滑动手势检测设备和改进的方法。有利的实施例源于从属权利要求和以下描述。
这里呈现的方法呈现了用于确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的滑动手势检测设备，其中滑动手势检测设备具有以下特征：
弹簧，其在车辆部件的移动表面元件和壳体元件之间施加预张力；
距离传感器，其以非接触方式测量，具有布置在不同位置的用于在每一种情况下在传感器元件的位置处记录表面元件和壳体元件之间的距离的至少两个传感器元件；和
评估单元，其被设计成利用弹簧的参数和由传感器元件记录的在表面元件和壳体元件之间的距离来确定在表面元件上执行的滑动手势。
在当前情况下，滑动手势可以被理解为这样的移动，在该移动期间，例如，用户的手指触摸表面元件并且在该触摸期间还在表面元件上的路线中被主动引导。因此，在滑动手势期间，力或压力被施加到随时间变化的表面元件的区域。在当前情况下，距离传感器可以理解为具有作为部分传感器的多个传感器元件的传感器，这些传感器元件布置在不同的位置并且能够以非接触的方式在这些部分传感器或传感器元件的相应位置处记录表面元件到壳体元件的距离。例如，这种距离传感器可以电容性或电感性地记录距离。在当前情况下，评估单元可以被理解为处理对应的距离值或弹簧参数并且确定在表面元件上执行的滑动手势的部件。
这里提出的方法基于这样的发现，即如果例如车辆部件的用户用手指按压表面元件并且同时以特定模式或移动路线移动该手指，则距离传感器的至少两个传感器元件可以非常精确地二维或多维检测表面元件上的压力点的移动路径。然后，还可以通过确定由传感器元件测量的在表面元件和壳体元件之间的距离以及弹簧参数(特别是弹簧常数)的知识来检测手指在表面元件上的相应位置被按压的力，使得由此可以非常精确地确定手指在其经过表面元件的路径期间采取了哪种移动和/或压力轨迹。
根据一个特别有利的实施例，评估单元可以被设计成检测手指在表面元件上的路径，作为滑动手势。评估单元可以被设计成利用由传感器元件记录的距离来确定手指在表面元件上的压力的移动路径，所述距离已经在不同的时间点被记录。特别是，如果路径或移动轨迹比预定的最小路径长，则可以这样检测滑动手势，和/或如果手指已经被大于最小力的力按压在表面元件上，则检测滑动手势。该最小力可以是例如3至10N，或者可以以这样的方式形成，使得表面元件和壳体元件之间的距离在相关传感器元件处的弹簧的作用下减小0.1至0.3mm。这里提出的方法的这种实施例提供的优点在于能够非常稳定并因此低干扰地识别滑动手势，因为例如对于滑动手势的实际检测，可以基于手指在表面元件上的路径的所识别的压力和/或移动模式来丢弃表面元件的无意触摸。
这里提出的方法的一个实施例可以以技术上非常简单且灵活的方式使用，其中弹簧形成为板簧和/或至少在弹簧的不同侧上具有多个弹簧翼，借助于该弹簧翼，弹簧被连接到车辆部件的壳体元件和/或表面元件。
此外，这里提出的方法的如下一种实施例是有利的，其中距离传感器被设计为电容性和/或电感性测量传感器，特别是其中传感器元件被设计为电容性和/或电感性地测量在传感器元件的位置处在表面元件和壳体元件之间的距离。这样的实施例提供了能够利用非常简单的技术手段在传感器元件的相应位置处对壳体元件和表面元件之间的距离进行精确的低摩擦的且成本有效的测量的优势。同时，这样的测量技术在技术上是成熟的。
根据这里提出的方法的另一实施例，弹簧可以至少部分地形成和/或紧固在壳体元件上，使得弹簧在不同的、特别是相反的移动方向中的每一个方向上具有不同的弹簧刚度，和/或其中弹簧至少部分地被设计为距离传感器的测量编码器。这里提出的方法的这种实施例提供了能够非常灵活地向滑动手势检测设备的用户给出关于表面元件的促动的反馈的优点。不同的弹簧刚度可以通过不同长度的弹簧或弹簧的一部分的自由移动路径来实现，不同长度的弹簧或弹簧的一部分可以在相应的移动中移动。例如，不同的弹簧刚度可以在压下表面元件时作用，而不是在释放表面元件时作用。促动器(其也将在下文中更详细地描述)的使用也可以以这种方式进一步简化，因为例如对于由促动器实现的表面元件的主动移动，该元件由于弹簧而经受比压在表面元件上的手指更小的反作用力。
也可以想到这里提出的方法的如下一种实施例，其中弹簧至少部分地包括金属材料，特别是包括铜、铝和/或钢。这里提出的方法的这种实施例，特别是所提到的材料的选择，一方面提供了能够很好地设定弹簧作用的优点，并且另一方面也提供了距离传感器的传感器元件对距离的精确记录。
在这里提出的方法的一个实施例中，可以实现检测到的滑动手势对表面元件的用户的特别好的触觉反馈，其中提供了促动器，该促动器机械地联接到表面元件并且被设计成当检测到滑动手势时主动移动表面元件。
如果促动器被设计成以50至30Hz的频率和/或至多0.15mm的振幅或偏转和/或3个周期后最大振幅的5％的振动阻尼和/或高达6G的第一振动最大值的加速度移动表面元件，则可以实现这里提出的方法的特别有利的实施例。这样的实施例提供的优点在于在这种情况下，促动器可以主动激活表面元件的移动，由于生理特性或人的触摸感觉，通过(操作的)表面元件可以非常精确且灵敏地接收或检测该表面元件的移动。
这里提出的方法的实施例可以以技术上非常简单的方式产生，其中促动器具有至少一个线圈，该至少一个线圈特别地相对于表面元件和壳体元件居中布置。以这种方式，可以在整个表面元件中引起触觉上可很好地感知的移动。
为了能够通过表面元件的操作可靠且精确地输入滑动手势，根据这里提出的方法的另一实施例，表面元件可以至少部分地具有浮凸形状的轮廓，车辆部件的操作者的手指将沿着该浮凸形状的轮廓行进作为滑动手势。以这种方式，可以方便表面元件的操作者的定向，使得操作者可以通过触摸感觉在表面元件上快速找到对应于要设定的期望功能的特殊位置，即使在表面元件上没有视觉接触也是如此。
这里提出的方法的优点也可以在另一个实施例中实现为一种利用这里给出的滑动手势检测设备的变型来确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的方法，其中该方法具有以下步骤：
对于在表面元件和壳体元件之间的每个传感器元件读取一个距离；和
利用弹簧的参数和由传感器元件在表面元件和壳体元件之间记录的距离来确定在表面元件上执行的滑动手势。
还可以有利地提供评估单元，该评估单元被设计成执行和/或激活在此在对应单元中给出的方法的变型的步骤。上述优点当然也可以由评估单元以技术上非常简单的方式实现。
评估单元可以是处理电信号(例如传感器信号)并根据电信号输出控制信号的电气设备。评估单元可以具有一个或多个合适的接口，这些接口可以被设计成硬件和/或软件。在硬件设计的情况下，接口可以是例如实现了设备的功能的集成电路的一部分。接口也可以是独立的集成电路，或者可以至少部分由分立元件组成。在软件设计的情况下，接口可以是软件模块，除了其它软件模块之外，这些软件模块例如在微控制器上提供。
计算机程序产品也是有利的，其具有程序代码，程序代码可以存储在诸如半导体存储器、硬盘驱动器存储器或光存储器的机器读取载体上并且当程序在计算机或评估单元上执行时用于执行根据上述实施例中的一个实施例的方法。
附图说明
基于附图，通过示例更详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了根据一个示例性实施例的具有滑动手势检测设备的车辆的示意图；
图2以分解图示出了车辆部件；
图3示出了表面元件的透视图；
图4示出了弹簧的透视图；
图5示出了车辆部件的局部细节的透视图；
图6示出了穿过车辆部件的局部区域的横截面图；
图7示出了一个图表，在该图表上，根据图6的以毫米为单位的距离被绘制在横坐标上，并且以毫伏为单位的对应的电信号被绘制在纵坐标上；
图8示出了在弹簧的不同移动方向上不同弹簧力的实施的局部图示；
图9示出了处于组装状态的车辆部件的横截面图；
图10A至图10K在多个局部图中示出了如上文更详细描述的车辆部件的生产或组装的不同步骤或方法阶段的透视图；
图11示出了作为用于确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的方法的示例性实施例的流程图；以及
图12示出了用于确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的评估单元的框图。
在本发明的优选示例性实施例的以下描述中，相同或相似的附图标记用于各个图中所示的元件并且作用相似，其中省略了对这些元件的重复描述。
具体实施方式
图1示出了车辆100的示意图，其中，例如，马达110在变速器120处提供驱动力，驱动力又从变速器120传递到车辆100的轮子125。例如，为了能够选择与变速器120将要切换到的不同驱动速度相关联的档位，在当前情况下，提供了作为车辆部件130的档位选择开关，例如，车辆乘客135可以通过该档位选择开关来选择变速器120的档位选择或传动比水平。为此，在现代车辆中，车辆部件130被设计成使得为了促动车辆部件130，为了在此选择特定的档位选择步骤，仅执行手指在(操作)表面元件140上的压力或移动/滑动手势，其中车辆部件130然后从该压力或移动或滑动手势中检测由车辆乘客135手动输入的档位选择意图，并相应地通过激活信号142激活变速器120。
然而，也可以想到，这里所示的车辆部件130被设计成用于手动输入其它控制命令，例如用于激活信息娱乐系统150等。用于由车辆乘客135方便地输入激活命令的车辆部件130的功能在这里是特别相关的。为了记录在车辆部件130上的力或移动/滑动手势的该功能，现在提供了滑动手势检测设备160，其在下文中被更详细地描述。
对于该滑动手势检测设备160，要确保在读取(操作)表面元件140上的力期间引起最小可能的摩擦，使得车辆乘客135在操作表面元件140上执行的力或滑动手势可以由车辆部件130以非常快速的响应来记录，或者非常小的力或小的滑动手势也已经被精确且明确地记录。相比之下，在常规系统中，经常使用用于力检测的方法，该方法有时需要车辆乘客135向(操作)表面元件140施加大的力，因此对车辆乘客135而言便利程度低。
为了现在能够克服受摩擦影响的滑动手势检测的上述缺点，根据这里提出的方法，提出了车辆部件130或滑动手势检测设备160的改进。
图2以分解图示出了车辆部件130。在这种情况下，这里示出了具有例如轮廓200的(操作)表面元件140，轮廓200可以形成为用于引导用户手指的突起。此外，车辆部件具有印刷电路板210的电路板，在该电路板上布置有电子部件，例如评估单元215，并且例如嵌入在印刷电路板210中的线路或外部电缆220连接到未布置或嵌入在印刷电路板210上或中的电子部件。此外，作为距离传感器224的一部分的至少三个传感器元件222布置在印刷电路板210上，传感器元件222能够以非接触方式检测表面元件140(其连接到印刷电路板210)和布置在下方的测量元件之间的距离，其中测量元件将在后面更详细地描述。此外，促动器225在图2中以分解图示出，其中线圈230被放置在紧固圆顶235上，并且线圈230和紧固圆顶235被容纳在作为壳体的护套240中并且被紧固在车辆部件130的壳体元件245中。壳体元件245可以例如包含塑料材料，或者可以例如通过注射成型方法由这种塑料材料制成。此外，在车辆部件130的图示中示出了弹簧250，该弹簧250具有上面更详细地解释的多个弹簧翼255，例如，这些弹簧翼的一部分在上端展开，从而形成端面260，该端面260例如可以作为部分元件或测量元件形成距离传感器224的相应传感器元件222的配对部分。例如，这些端面260可以布置成与传感器元件222相对，并且因此可以用作测量元件，用于这些端面260和传感器元件222之间的距离的无接触距离检测。包含端面260的弹簧250在这里使用紧固件(例如紧固螺钉265)螺钉连接壳体元件245上，使得端面260可以用作刚性壳体元件245的参考，刚性壳体元件245例如以固定或刚性的方式连接到图1的车辆100的其它部件。此外，例如，评估单元215也可以以导电方式连接到主印刷电路板270的部件，然后主印刷电路板270还包含控制单元，例如，以输出来自图1的激活信号142。在图2的图示中，提供了车辆部件130的弹簧250的四个端面260；然而，可替代地，也可以仅提供车辆部件130的弹簧250的两个或三个弹簧元件或端面260，以确定手指在表面元件140上的压力位置或手指在表面元件140上的压力移动路线并由此确定滑动手势。
为了现在获得根据这里提出的方法的滑动手势检测设备160，可以使用图2所示的部件中的几个部件，例如弹簧250、具有传感器元件222的距离传感器224和评估单元215。
图3示出了表面元件140的透视图，其中更详细地示出了轮廓200。可以看出，轮廓200划分了表面元件140的各个区域，使得例如对于该表面元件140的操作者来说，触觉引导也能够通过轮廓200来实现或促进，并且以这种方式，该表面元件140的操作者非常容易地找到他可以通过表面元件140的该区域上的压力来选择的对应的期望切换位置。
作为诸如车辆部件130的主动触觉系统的特定部件要求，可以说操作表面元件140将具有高刚度(>70N/mm)以便也在其边缘区域形成均匀的反馈。
为了促动该(操作)表面元件140，用户或操作者可以将他的手指放在操作表面元件140上的触敏区域(按钮、滑块或XY垫)上。在这里所示的作为车辆部件130的滑动电子开关的例子中，该区域可以代表例如D-R滑块或按钮P或N，如图3所示。
为了选择触摸功能(例如触摸按钮)，用户或操作者将向表面元件140的对应位置施加力。基于作为申请人的车辆部件130的滑动电子开关的示例，根据功能，该力可以在3N和10N之间，使得表面元件140或与其连接的部件(诸如印刷电路板210)相应地被压下。例如，通过包括弹簧翼255的弹簧250部分地实现了手指施加的压力的这种(反)力，举例来说，弹簧翼255在此形成为具有端面260的板簧，并且布置成与操作表面元件140或印刷电路板210(传感器元件222定位在其上)的角部区域相对，但是相对于壳体元件245作为固定支承件被固定地螺钉连接在上面。如图2所示，对于车辆部件的当前示例，提供了具有4个弹簧翼的弹簧，这些弹簧翼形成为板簧元件。手指施加的压力的(反)力的另一部分例如通过包括另外的弹簧翼255的弹簧250来实现，该另外的弹簧翼255在弹簧250的附接了紧固螺钉265的区域中突出，这将在下文中更详细地解释。
图4示出了这种弹簧250的透视图，其中一方面弹簧翼255突出展开，弹簧250于是具有端面260，端面260可以与图2中的传感器元件222相对布置。另一方面，弹簧250例如具有另外的弹簧翼255，另外的弹簧翼255在边缘区域中远离弹簧250的主体延伸离开。
图5示出了车辆部件130的局部细节的透视图，其中弹簧250使用一个紧固螺钉265紧固在壳体元件245上，并且使用另一个紧固螺钉265紧固在表面元件140或印刷电路板210的腹板500上。
弹簧元件或弹簧翼255被设计成使得在0.1至0.3mm之后达到最大力触发阈值，使得操作表面元件140对于用户来说总体上看起来仍然是“刚性”，并且操作表面元件140的移动不会被察觉。此外，该系统将具有力传感器系统，该力传感器系统能够感测用户施加到操作表面的力。这种力传感器系统可以由传感器元件222并且利用弹簧250的刚度(特别是这里的弹簧翼255的刚度)的知识来实现，传感器元件222可以记录相对于弹簧250的端面260在多个传感器元件之间的距离的无接触距离减小，弹簧250使用紧固螺钉265紧固在表面元件140和壳体元件245上。基于申请人的滑动电子开关的示例，借助于电感距离测量，例如通过四个线圈(例如其形成为平面线圈)来实现用户力，这四个线圈作为传感器元件222定位在触摸PCB的角部区域中，从而定位在印刷电路板210中。触摸PCB或印刷电路板210利用后侧被紧固(例如层压)在操作表面元件140上。传感器元件222的线圈例如通过弹簧250(其在此被设计为板簧)的端面260被阻尼，该端面260形成为限定的阻尼表面，并且平行于传感器元件222的线圈在下方限定的距离(例如0.5mm)处定位。
图6示出了车辆部件130的部分区域的横截面图，其中示出了箭头F所代表的手指力如何施加到表面元件140。传感器元件222和端面260之间的距离d通过在此压下表面元件214而减小，由此电感在形成为线圈的传感器元件222的区域中变化。可替代地，传感器元件222也可以形成为电容传感器，其中在这种情况下，在距离d减小的情况下，端面260和传感器元件222之间的电容增加。然后可以从电容或电感的变化非常精确地推断出当前距离d，其中通过知道该距离d以及壳体元件245和表面元件140之间的弹簧250或弹簧翼255的弹簧刚度或弹簧常数，可以推断出手指施加到表面元件140的当前力F，例如如图4或图5所示。
如果用户因此将力F施加到操作表面元件140，并且因此也施加到与板簧250的端面260相对的传感器元件222，则其在Z方向上被按压。板簧250的端面260的阻尼表面和作为触摸PCB或印刷电路板210上的传感器元件222的相对的电感线圈之间的标称空气间隙d。由于板簧元件或弹簧翼255的弹簧比率是已知的，所以用户按压在操作表面元件140上的力F可以从路径差异d中导出。为此目的，板簧的材料将具有良好的导电性和低电阻(例如CuZn37 R630)，使得由于用户的力F的手指压力而发生的空气间隙d的变化具有足够高的信号阻尼。
图7示出了一个图表，在该图表上，根据图6的以毫米为单位的距离d被绘制在横坐标上，并且以毫伏为单位的对应的电信号被绘制在图7所示的图表的纵坐标上。在这种情况下，第一特征曲线700示出了如果弹簧250由钢制成则在距离变化和由此产生的电信号之间的关系。类似地，第二特征曲线710示出了如果弹簧250由另一种钢材料制成则在距离d和产生的电信号之间的关系。第三特征曲线720示出了如果弹簧由铜制成则在距离d和传感器元件222的产生的电信号之间的关系，而第四特征曲线730示出了如果弹簧250由铝制成则在距离d和传感器元件222的产生的电信号之间的关系。
这种力传感器系统的优点尤其可以认为是它是一种非接触式传感器系统。因此，不会出现恼人的噪音，因为信号发生器和信号接收器是(机械)解耦的。此外，由于传感器阻尼和弹簧功能可以在一个部件中实现，所以这种力传感器系统可以低成本生产。此外，还可以实现非常高的测量精度，由此这种力传感器系统的方法对于记录0.1mm至0.3mm的相对小的移动是理想的。在操作表面元件140或连接到该操作表面元件140的印刷电路板210的角部区域中使用两个，但特别是三个或更多个传感器元件(例如，这里是电感线圈)，手指在操作表面元件140上的压力位置可以非常精确地确定，并且可以与例如触摸传感器系统的结果进行比较。手指在操作表面元件140上的压力位置可以例如通过三角测量来产生，其中从图2或图6的各个传感器元件222已知的传感器元件222相对于彼此之间的距离是彼此关联的，使得然后可以确定手指在表面元件140上的压力位置。如果手指在操作表面元件140上的移动路径现在被记录，例如通过手指的压力被施加到操作表面元件140的位置随时间的变化，则可以在滑动手势确定设备160中根据该知识或者根据手指移动的时间曲线来确定滑动手势，这然后可以用于车辆功能的可靠激活。通过这种方式可以实现高水平的功能可靠性。
如已经提到的，弹簧元件或弹簧翼255的弹簧比率在这里取决于例如在0.1至0.3mm的最大按压移动之后将要达到的最大力触发阈值。这当然可以是在更大的力(例如100N/mm)下。这将具有的结果是，促动器225的功率相应地也必须很高并且因此结构尺寸和成本也将增加。这种缺点可以通过在车辆部件130的整个系统中的弹簧250(这里形成为板簧)的适当设计和集成来防止，这将在下面的描述中更详细地解释。
图8示出了在弹簧250的不同移动方向上实现不同弹簧力的部分图示，其可用于实现上述力阈值确定的概念。在这种情况下，图8的右侧局部图从与图5不同的视角示出了车辆部件130的细节，其中再次示出了弹簧250经由弹簧翼255和紧固螺钉265的紧固。从图8的左局部图中的下部图示可以看出，在腹板500向下移动期间，弹簧翼255的非常短的长度如何可用于偏转，并且弹簧翼255的高弹簧刚度以这种方式产生。弹簧翼255的这种短长度由弯曲边缘800设定，弯曲边缘800设定在壳体元件245的一端和紧固螺钉265之间弹簧翼255的长度。相比之下，如果向上执行腹板500的移动，如图8的左局部图的上部图示所示，该弯曲边缘800直接位于紧固螺钉265处，因此这里产生可移动的弹簧翼255的明显更大的长度，这于是形成了弹簧翼255的较低的弹簧常数。
例如，通过在弹簧力的按压方向上的弯曲边缘800，弹簧元件的杠杆或弹簧翼255的杠杆因此减小，并且因此弹簧刚度增加。在手指力的相反方向(这里其对应于促动器的作用方向)上，弹簧刚度明显降低，并且因此促动器225的功率也可以相应地设计成较低。触觉反馈在此基于非促动状态下的重复精度来指定和测试。在触觉反馈中，根据一个示例性实施例，取决于触摸功能，在以下触觉反馈选项之间进行区分：
-触摸按钮：取决于超过和低于推力和释放力阈值“触摸按钮”的两个脉冲触觉；和
-触摸滑块：当限定的触摸手势(例如限定的滑动手势长度)被正确执行并且在此期间手指力大于推力阈值时。
此外，还可以使用振动线圈的适当激活来实现主动阻尼，以最小化系统的混响。
根据一个示例性实施例，触觉反馈输出可以不同地实现。例如，在超过限定的力触发阈值之后，触觉反馈可以通过被设计为振动线圈的线圈230从系统中发生，该线圈230例如位于操作表面元件140下方尽可能中心的位置。可替代地，具有较低功率的多个振动线圈也是可能的，然而这在图2中没有更详细地示出。具有作为线圈230的绕组的线圈载体(其可以使用紧固圆顶235固定在表面元件140上，并且使用护套240封闭)紧固(例如螺钉连接)到操作表面上。包括永磁体的护套240对应于线圈230在位于下方的壳体元件245中的位置被紧固。这种机械结构类似于扬声器的机械结构。在这种情况下，操作表面元件140将是隔膜。当振动线圈230激活时，操作表面元件140在Z方向上被激励(因此在图2中向上)。
图9示出了处于组装状态的车辆部件130的横截面图示，如图2中的分解图所示的。这里可以认识到，促动器225可以向操作表面元件140施加促动力FA，通过该促动力FA可以向用户的手指提供触觉反馈。
在主动触觉反馈之前，在操作表面元件140上施加的手指因此首先借助于例如在操作表面元件140的后侧上的触敏传感器系统(例如电容式或电感式)来检测。由操作者施加到操作表面元件140的手指力借助于力传感器系统(比如距离传感器224)来感测。如果手指的位置位于操作表面元件140上的可选功能上方并且使用手指施加的力大于或等于固定地限定的力触发阈值(例如3.5N)，则通过操作表面元件向用户进行触觉反馈。
为了使用户能够特别好地感知触觉反馈，根据一个示例性实施例，作为反馈的属性，反馈系统可以被设计成在操作表面元件140上产生脉冲并因此产生振动。表面上的振动例如在50至300Hz的频率范围内，因为在这个范围内手指中的帕西尼受器对压力刺激的反应最灵敏。此外，表面上的振动具有0.15mm的最大振幅，并且3次循环后的阻尼约为最大振幅的5％。到第一振动峰值(振动最大值)的加速度最多对应于约6G。
通过操作表面元件140的适当激励，因此可以根据上述描述产生触觉反馈。促动器的功率取决于多种因素，例如将被激励的质量的重量、产生触觉脉冲所需的动态响应、以及弹簧翼255的弹簧比率/弹簧常数所要克服的回复力。例如，通过主动触觉系统(其中反馈根据限定的力触发阈值发生)，可以避免或至少减少车辆部件可能的不正确操作的问题。
图10在多个局部图中示出了如上文更详细描述的车辆部件130的生产或组装的不同步骤或方法阶段的透视图。
首先，第一局部图10A示出了操作表面元件140如何在其后侧连接(例如层压)到印刷电路板210。此外，传感器元件222在这里是可识别的，其例如在印刷电路板210中形成为平面线圈，并且因此生产非常简单。
在随后的生产步骤(其在第二局部图10B中示出)中，线圈体230被放置在对应的中心点上。
局部图10C示出了透视图，其中线圈体230现在已经通过紧固圆顶235固定，并且附接或插入在线圈体230上的线圈导电连接到对应的部件。
局部图10D示出了操作表面元件140的整体透视图，该操作表面元件140包括紧固在其上的印刷电路板210和线圈230，如根据前述方法步骤生产的。
在局部图10E中，现在示出了车辆部件130的方法阶段的透视图，其中，在进一步的生产步骤中，线圈护套240被引入，例如被夹住或闩锁到壳体元件245中。
局部图10F示出了在每一种情况下弹簧250如何通过四个紧固螺钉265安装在壳体元件245的两个相对侧上，其中弹簧具有弹簧翼255，并且端面260设置在弹簧翼255中的两个弹簧翼255的一端处，该端面260用作布置在其上方的传感器元件的测量元件。
局部图10G示出了光导1000如何连结和/或固定在壳体元件240中的透视图，例如以便能够在车辆部件130内部实现非常快速的数据传输。
局部图10H现在以透视图示出了准备好的操作表面元件140如何在以这种方式准备的壳体元件245上连结和对齐，并且线路220通过壳体元件245中的壳体通道连结。
局部图10I以透视图示出了操作表面元件140在壳体元件40上的螺钉连接是如何通过紧固螺钉265实现的，其中这些紧固螺钉265例如被拧入图5或图8所示的腹板500中。
局部图10J示出了主印刷电路板270在壳体元件245上的安装以及印刷电路板210通过线路/电缆220与主印刷电路板270接触的透视图。
最后，局部图10K还示出了如何将盖子1010紧固在壳体元件145上，从而现在可以有效且安全地保护车辆部件免受环境影响(例如喷水和灰尘)。
图11示出了作为用于使用根据这里呈现的变型的滑动手势检测设备来确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的方法1100的示例性实施例的流程图。
方法1100包括对于在表面元件和壳体元件之间的每个传感器元件读取一个距离的步骤1110以及利用弹簧的参数和由传感器元件记录的表面元件和壳体元件之间的距离来确定在表面元件上执行的滑动手势的步骤1120。
图12示出了评估单元215的框图，评估单元215用于利用根据这里呈现的变型的滑动手势检测设备来确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势。评估单元包括读取接口1210，用于对于在表面元件和壳体元件之间的每个传感器元件读取一个距离。此外，评估单元215包括用于利用弹簧的参数和由传感器元件记录的在表面元件和壳体元件之间的距离来确定在表面元件上执行的滑动手势的单元1220。
图中所示的所描述的示例性实施例仅被选择作为示例。不同的示例性实施例可以完全地或参照单独的特征彼此结合。一个示例性实施例也可以由另一示例性实施例的特征来补充。
此外，根据本发明的方法步骤可以重复地并且以不同于所描述的顺序执行。
如果示例性实施例包括第一特征和第二特征之间的“和/或”联系，这可以理解为意味着示例性实施例包括根据一个实施例的第一特征和第二特征两者，并且包括根据另一个实施例的仅第一特征或仅第二特征。
附图标记列表
100车辆
110马达
120变速器
125轮子
130车辆部件
135车辆乘客
140操作表面元件，表面元件
142激活信号
150信息娱乐系统
160力测量设备
200轮廓
210印刷电路板
215评估单元
220电缆
222传感器元件
224距离传感器
225促动器
230线圈
240护套
245壳体元件
250弹簧
255弹簧翼
260端面
265紧固螺钉
270主印刷电路板
500腹板
F手指力
d距离
700第一特征曲线
710第二特征曲线
720第三特征曲线
730第四特征曲线
800弯曲边缘
FA促动器力
1000光导
1010盖子
1100用于确定在车辆部件的移动表面元件上执行的滑动手势的方法
1110读取步骤
1120确定步骤
1210读取接口
1220确定单元

Claims (14)

1.一种用于确定在车辆部件的移动表面元件(140)上执行的滑动手势的滑动手势检测设备(160)，其中所述滑动手势检测设备(160)具有以下特征：
弹簧(250)，所述弹簧(250)在所述移动表面元件(140)和所述车辆部件(130)的壳体元件(245)之间施加预张力；
距离传感器(224)，所述距离传感器(224)以非接触方式进行测量，所述距离传感器(224)具有被布置在不同位置处的至少三个传感器元件(222)，所述传感器元件(222)用于在每一种情况下在所述传感器元件(222)的多个位置处记录所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)之间的距离(d)；和
评估单元(215)，所述评估单元(215)被设计成利用所述弹簧(250)的参数和由所述传感器元件(222)记录的在所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)之间的所述距离(d)来确定在所述表面元件(140)上执行的滑动手势。
2.根据权利要求1所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述评估单元(215)被设计成将手指在所述表面元件(140)上的路径检测为滑动手势，特别地，其中所述评估单元(160)被设计成利用由所述传感器元件(222)记录的距离(d)来确定所述手指在所述表面元件(140)上的压力的移动轨迹，所述距离(d)在不同的时间点被记录，和/或其中如果所述路径和/或所述移动轨迹比预定的最小路径长，则所述滑动手势被如此识别，和/或
所述评估单元(215)被设计成如果所述手指被大于最小力的所述表面元件(140)上的力按压则检测所述滑动手势，特别地，其中该最小力为3至10N或者其中该最小力被形成为使得在受影响的传感器元件(222)处所述弹簧(250)的作用下，所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)之间的所述距离(d)减小0.1至0.3mm。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述弹簧(250)形成为板簧和/或至少在所述弹簧(250)的不同侧上具有多个弹簧翼(255)，借助于所述弹簧翼(255)，所述弹簧(250)被连接到所述车辆部件(130)的壳体元件(245)和/或表面元件(140)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述距离传感器(224)被设计为电容性和/或电感性测量传感器，特别地，其中所述传感器元件(222)被设计为在所述传感器元件(222)的多个位置处电容性地和/或电感性地测量所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)之间的所述距离(d)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述弹簧(250)至少部分地形成和/或紧固在所述壳体元件(245)上，使得所述弹簧(250)在不同的、特别是相反的移动方向上具有不同的弹簧刚度，和/或
其中所述弹簧(250)至少部分地形成为所述距离传感器(224)的测量编码器。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述弹簧(250)至少部分地包括金属材料，特别是包括铜、铝和/或钢。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于促动器(225)，所述促动器(225)机械地联接到所述表面元件(140)并且被设计成当检测到所述滑动手势时主动移动所述表面元件(140)。
8.根据权利要求7所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述促动器(225)被设计成以50至30Hz的频率，和/或至多0.15mm的振幅或偏转，和/或3个周期后最大振幅的5％的振动阻尼，和/或到6G的第一振动最大值的加速度，来移动所述表面元件(140)。
9.根据权利要求7或8中的一项所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述促动器(225)具有至少一个线圈(230)，所述至少一个线圈(230)特别是相对于所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)居中布置在所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)之间。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的滑动手势检测设备(160)，其特征在于，所述表面元件(140)至少部分地具有浮凸形状的轮廓(200)，所述车辆部件(130)的操作者的手指将沿着所述轮廓(200)行进作为滑动手势。
11.一种用于利用根据权利要求1至10中的任一项所述的滑动手势检测设备(160)来确定在车辆部件(130)的移动表面元件(140)上执行的滑动手势的方法(1100)，其中所述方法(1100)具有以下步骤：
对于在所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)之间的每个传感器元件(222)读取(1010)一个距离(d)；和
利用所述弹簧(250)的参数和由所述传感器元件(222)记录的在所述表面元件(140)和所述壳体元件(245)之间的所述距离来确定(1020)在所述表面元件(140)上执行的所述滑动手势。
12.一种评估单元(215)，所述评估单元(215)被设计成在对应的单元中执行和/或激活根据权利要求11所述的方法的步骤。
13.一种计算机程序，所述计算机程序被配置为执行和/或激活根据权利要求11所述的方法的步骤。
14.一种机器读取存储介质，根据权利要求13所述的计算机程序被存储在所述机器读取存储介质上。
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