CN113672128B - 操作元件 - Google Patents

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Abstract

操作元件(1)，包括：支架(3)；触碰部件(2)，具有面对操作人员(B)的触碰面(8)，用于操作人员(B)进行操作输入，并且触碰部件(2)还具有包围触碰面(8)的边缘区域(9)，触碰部件(2)经由边缘区域支撑在支架(3)上；其中，在触碰部件(2)的边缘区域(9)和触碰面(8)之间形成至少局部地包围触碰面(8)的材料削弱部(4)，从而在垂直于触碰面(8)的方向(R)上提供触碰部件(2)的可弹性弯曲性；至少一个导电层(5)，安装在触碰部件(2)背离操作人员(B)的一侧上，以便提供电触碰传感机构的电极结构，从而探测对触碰面(8)的触碰；布置在支架(3)和触碰部件(2)之间的弹性层(6)，以便使得触碰部件(2)复位。

Description

操作元件
技术领域
本发明涉及一种具有触碰部件的操作元件，该触碰部件具有用于使操作人员进行操作输入的触碰面。为所述触碰面配备触碰传感机构以用于对操作人员触摸触碰面进行探测。此外，触碰部件可规则性弹性弯曲地支承在支架上，例如以便在对操作部件进行超出触碰操作的情况下(例如在按压操作部件的情况下)产生被动的触觉反馈；或者以便在主动的触觉反馈的情况下，提供触碰部件相对于支架的复位运动性(该主动的触觉反馈由致动器产生)。
背景技术
主动致动器(下面简称为致动器)是可通过电子控制设备加载操控电信号的致动器，通过在操作元件的构件中引入脉冲(例如引入冲击或引入振动)，致动器能够在触碰部件中激励运动和/或振动，该运动和/或振动最终旨在触碰部件通过可触觉感知的方式运动。在触碰部件由于被动的和/或主动的触觉反馈而可运动地支承的情况下，产生如下问题：在触碰部件和支架之间(尤其在触碰部件和固定在支架上的隔板之前的)过渡区域中，必须保持净间距，以便确保可运动性。该净间距一方面带来引入异物的风险，例如引入流体或灰尘颗粒的风险，由此损害操作元件的正常功能。此外另一方面由于美观原因，在隔板和触碰部件之间设置均匀间隙对操作元件的安装提出巨大的挑战。
发明内容
基于此背景，需要一种用于具有可运动的(尤其可弯曲的)触碰部件的操作元件的实现方案，该触碰部件在支架上的结构连接方面被改进，由此尤其使得异物难以进入并且尤其在支架或隔板和触碰部件之间的过渡区域中实现视觉上更吸引人的外观。该目的通过根据权利要求1的操作元件实现。
同样有利的应用是并列权利要求的对象。有利的设计方案分别是从属权利要求的对象。需要指出的是，在权利要求中分别提出的特征可以任意的技术有利的方式彼此组合并且呈现本发明的其他设计方案。该说明尤其与附图结合地表征本发明并且额外地对本发明特征进行说明。
本发明涉及一种操作元件。术语“操作元件(Bedienelement)”应广义地理解，并且用于在人机界面的范畴中借助可运动的触碰部件进行操作输入。
根据本发明操作元件具有支架。支架用于使得操作元件固定在隔板或内衬上，例如机动车的仪表盘上。支架例如由塑料、金属或金属合金(例如ZAMAK)或其组合构造而成。
根据本发明还提出一种触碰部件，所述触碰部件具有面对操作人员的触碰面，用于操作人员进行操作输入。触碰部件也可称为操作部件。操作输入理解为操作人员手动的触摸或触碰操作。根据本发明，触碰部件还优选地具有围绕触碰面的外部的边缘区域，触碰部件经由该边缘区域支撑在支架上。根据本发明，在触碰部件边缘区域和触碰面之间形成至少局部地围绕触碰面(必要时完全地环绕触碰面)的材料削弱部，从而在垂直于触碰面的方向上提供触碰部件的可弹性弯曲性。
在一种设计方案中，材料削弱部在关于触碰面的周向方向中的伸展匹配支撑区域的伸展，边缘区域以该支撑区域支撑在支架上。例如，触碰部件可在三个沿周向方向均匀分布布置的、彼此在空间上分开的支撑区域上支撑在支架上，从而能够使得触碰部件歪倾，其中，每个支撑区域设有材料削弱部，材料削弱部沿周向方向的伸展相应于或大于支撑区域沿周向方向的伸展。
在此，材料削弱部无需一定仅提供触碰部件的可弯曲性，而是触碰部件也可基于其材料选择支持可弯曲性。材料削弱部基于其布置方式在触碰部件的包围触碰面的区域中提供局部显著的可弹性弯曲性。
因此，触碰部件构造成在垂直于触碰面的方向上可弹性变形。例如，触碰部件构造成平面的。例如，触碰部件由塑性材料构成，例如聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或前述材料组合。
根据本发明，还设有至少一个安装在触碰部件背离操作人员的一侧上的导电层，以便提供电触碰传感机构的电极结构，从而探测对触碰面的触碰。例如，导电层或多个层形成电极阵列，用于以电容方式探测在触碰面上的触碰。用于探测触碰的方法对技术人员来说是已知的，例如为电极加载不同的电势，以便产生穿过触碰面并定义测量电容的测量场，在操作人员触碰时影响该测量场。由此得到的测量电容影响由评估单元探测。根据一种优选的设计方案，在阵列均匀地局部分布在触碰面上的情况下，能够在空间上探测在触碰面上的触碰。优选地，在支架上固定至少另一导电层，由此形成支架侧的一个或多个电极。通过在至少一个触碰部件侧的(即较靠近触碰部件布置的)电极和支架侧的(即较靠近支架布置的)电极之间产生电容式的测量场，可以电容方式探测接近前述电极的操作和伴随的电容变化。因此提供了用于测量在操作时引起的操作力的力传感机构。
根据本发明，还设有布置在支架和触碰部件之间的弹性层，以便能够在操作和释放触碰部件之后使得触碰部件可靠复位。优选地，从操作人员的角度观察，所述弹性层布置在触碰面之下。此外，弹性层起减振的作用，因此可消声。例如，弹性层在面对操作人员的一侧上邻接导电层或薄膜层结构，在背离操作人员的一侧上直接邻接支架或为电容式操作探测设置的另一导电层(如果存在的话)。
通过材料削弱部而非在支架和触碰部件之间的间隙，提供触碰部件的触碰面的可运动性。此外，弹性层可靠地起复位作用并且避免了触碰部件的材料超过弹性应力的过负载。因此可靠地避免了触碰部件的塑性的、不可恢复的变形。
优选地，弹性层由开孔的泡沫塑料或闭孔的泡沫材料(例如挤压泡沫材料)构成。优选地，使用闭孔的泡沫塑料。
根据操作元件的一种优选的设计方案，触碰面包括至少一个待从后方照亮的发光面(例如重现标记的形状和/或轮廓)。在此，至少弹性层和导电层分别形成缺口，从而形成光通道，以便使得光从固定在支架上的光源导向至发光面以从后方照亮。
优选地，材料削弱部通过环绕的、在触碰部件背离操作人员的一侧上设置的凹槽形成，使得触碰部件面对操作人员的表面没有被凹槽贯穿，触碰部件面对操作人员的表面包含触碰面和边缘区域的面对操作人员的表面。优选地，触碰面和边缘区域的面对操作人员的表面位于共同的平面中。
在根据本发明的操作元件的一种优选的设计方案中还设有致动器，致动器用于激励触碰部件振动和/或运动并因此产生主动的触觉反馈，该致动器布置在支架和触碰部件之间。根据本发明设置的致动器构造成在中间支架中激励振动。所述致动器是主动致动器，即可通过由电子控制设备提供的操控信号触发的致动器，该致动器通过在邻接布置的构件中(即触碰部件中)引入脉冲(例如引入冲击或引入振动)，能够在其中激励运动或振动，操作人员经由在触碰面上静止的手指通过触觉感知到该运动或振动。该触觉感知例如用作进行触碰或操作的确认信号，或通过评估单元进行切换或控制功能分配的触觉确认。优选地，致动器是基于惯性的、以马达为基础的致动器，例如在马达的旋转的驱动轴上固定有相对于其重心偏心安装的质量的马达或磁线圈致动器或压电致动器或线性的宽带致动器，例如活动线圈致动器(英语名称：Voice-Coil-Actuator)或线性的谐振致动器。优选地，致动器仅力锁合连接或材料连接的方式固定在触碰部件上，例如通过螺接或粘接。也可设置在支架和触碰部件之间起吸引或排斥作用的电磁致动器。
优选地，致动器的运动激励主要在垂直于触碰面的方向上。
优选地，弹性层由不透明的材料构成，以便实现光隔离。
优选地，支架包括支撑体，所述支撑体平行于触碰面并在触碰部件背离操作人员的一侧上延伸。
本发明还涉及在前述实施方式中的操作元件在机动车中的应用。
附图说明
根据下面的附图详细描述本发明。附图在此仅理解为示例性的，并且仅是优选的设计变型方案。其中示出：
图1示出了根据本发明的操作元件1的一种实施方式的剖视示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的操作元件1的第一实施方式。操作元件1具有支架3。支架3用于使得操作元件1固定在未示出的隔板上或内衬上，例如机动车的仪表盘上。支架3例如由塑料、金属或金属合金(如ZAMAK)或其组合构成。
还设有触碰部件2，该触碰部件2具有面对操作人员B的触碰面8，以便操作人员B进行操作输入。所述触碰部件2也可称为操作部件。操作输入理解为操作人员B手动地触摸或触碰操作。根据本发明，触碰部件2优选地还具有包围触碰面8的外部的边缘区域9，触碰部件2经由该边缘区域9直接地支撑在支架3上。根据本发明，在触碰部件2的边缘区域9和触碰面8之间形成至少局部地包围触碰面布置的材料削弱部4，以便在垂直于触碰面8的方向R上提供触碰部件2的可弹性弯曲性。在此，材料削弱部4无需一定额外地提供触碰部件2的可弯曲性，而是触碰部件2也可基于其材料选择来支持可弯曲性。材料削弱部4基于其布置方式，在触碰部件2包围触碰面8的区域中提供局部显著的可弹性弯曲性。
因此，触碰部件2构造成在垂直于触碰面8的方向R上可弹性变形。例如，触碰部件2构造成平面的。例如，触碰部件2由塑性材料构成，例如聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其组合。
根据本发明，还设有至少一个安装在触碰部件2、背离操作人员B的一侧上的导电层5，以便提供未详细示出的电触碰传感机构的电极结构，从而探测对触碰面8的触碰。例如，导电层5或多个层形成电极阵列，该电极阵列用于以电容方式探测在触碰面8上的触碰。在支架3上固定至少另一导电层7，由此形成支架侧的电极。导电层5集成在薄膜层结构15中。通过在导电层5的至少一个触碰部件侧的(即较靠近触碰部件布置的)电极和另一导电层7的支架侧的(即较靠近支架3布置的)电极之间产生电容式的测量场，可以电容方式探测通过接近前述电极的操作和伴随的电容变化。根据本发明，还设有布置在支架3和触碰部件2之间的弹性层6，以便能够在操作和释放触碰部件2之后，使得触碰部件2可靠复位。从操作人员B的角度观察，弹性层6布置在触碰面8之下。弹性层6起减振的作用，因此可消声。弹性层6以其面对操作人员B的一侧邻接导电层5或薄膜层结构15，在背离操作人员的一侧上邻接为电容式操作探测而设置的另一导电层7。
通过材料削弱部4而非在支架3和触碰部件2之间的间隙，提供触碰部件2的触碰面8的可运动性。此外，弹性层6可靠地起复位作用，并且避免了触碰部件2的材料超过弹性应力的过负载。因此可靠地避免了触碰部件2的塑性的、不可恢复的变形。
弹性层6由闭孔泡沫材料(例如挤压泡沫材料)构成。触碰面8包括至少一个待从后方照亮的发光面13(例如重现标记的形状和/或轮廓)。在这种情况下，至少弹性层6和导电层5分别形成缺口，从而形成光通道11，以便使得光从固定在支架3上的光源12导向发光面13以从后方照亮。弹性层6由不透明的材料构成，以便实现光隔离。弹性层6在此支撑在属于支架3的支撑体10上，该支撑体10平行于触碰面8，并在触碰部件2背离操作人员B的一侧上延伸。
在示出的实施方式中，材料削弱部4通过环绕的、在触碰部件2背离操作人员B的一侧上设置的凹槽形成，使得触碰部件2的面对操作人员B的表面没有被凹槽贯穿，触碰部件2的面对操作人员B的表面至少包含触碰面8和边缘区域9的面对操作人员的表面。在此，触碰面8和边缘区域9的面对操作人员的表面位于共同的平面中。
在图1所示的、根据本发明的操作元件的设计方案中还设有致动器14，该致动器14用于激励触碰部件2振动并因此产生主动的触觉反馈，该致动器14布置在支架3和触碰部件2之间。致动器是主动致动器，即可通过由未详细示出的电子控制设备提供的操控信号触发的致动器，该致动器通过将振动引入邻接布置的构件中(即触碰部件2中)而能够在其中激励运动或振动，操作人员B经由在触碰面8上静止的手指而在触觉上感知到该运动或振动。该触觉感知例如用作已进行触碰或操作的确认信号，或用作评估单元进行切换或控制功能分配的触觉确认。致动器14是基于惯性的、以马达为基础的致动器，例如在马达的旋转的驱动轴上固定有相对于其重心偏心安装的质量。

Claims (10)

1.一种操作元件(1)，包括：
支架(3)；
触碰部件(2)，具有面对操作人员(B)的触碰面(8)，用于所述操作人员(B)进行操作输入，并且所述触碰部件(2)还具有包围所述触碰面(8)的边缘区域(9)，所述触碰部件(2)经由所述边缘区域支撑在所述支架(3)上；
其中，在所述触碰部件(2)的边缘区域(9)和触碰面(8)之间形成至少局部地包围所述触碰面(8)的材料削弱部(4)，从而在垂直于所述触碰面(8)的方向(R)上提供所述触碰部件(2)的可弹性弯曲性；
至少一个导电层(5)，安装在所述触碰部件(2)背离操作人员(B)的一侧上，以便提供电触碰传感机构的电极结构，从而探测对所述触碰面(8)的触碰；
弹性层(6)，布置在所述支架(3)和所述触碰部件(2)之间，以便使得所述触碰部件(2)复位。
2.根据权利要求1所述的操作元件(1)，其中，所述弹性层(6)由开孔的泡沫塑料或闭孔的泡沫材料构成。
3.根据权利要求1所述的操作元件(1)，其中，所述触碰面(8)包括至少一个待从后方照亮的发光面(13)，至少所述弹性层(6)和所述导电层(5)分别形成缺口，从而形成光通道(11)，以便使得光从固定在所述支架上的光源(12)导向至所述发光面(13)以从后方照亮。
4.根据权利要求1所述的操作元件(1)，其中，所述材料削弱部(4)通过环绕的、在所述触碰部件(2)背离操作人员的一侧上设置的凹槽形成。
5.根据权利要求1所述的操作元件(1)，其中，还设有致动器(14)，所述致动器(14)用于激励所述触碰部件(2)振动和/或运动并因此产生主动的触觉反馈，所述致动器(14)布置在所述支架(3)和所述触碰部件(2)之间。
6.根据权利要求5所述的操作元件(1)，其中，所述致动器(14)的运动激励垂直于所述触碰面(8)进行。
7.根据权利要求1所述的操作元件(1)，其中，所述弹性层(6)由不透明的材料构成。
8.根据权利要求1所述的操作元件(1)，其中，所述支架(3)包括支撑体(10)，所述支撑体(10)平行于所述触碰面(8)，并在所述触碰部件(2)背离所述操作人员的一侧上延伸。
9.根据权利要求1所述的操作元件(1)，其中，所述导电层(5)集成在薄膜层结构(15)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的操作元件(1)在机动车中的应用。
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