CN114051603A - 具有匹配的向触碰件中的振动耦合以产生触觉反馈的操作元件 - Google Patents

具有匹配的向触碰件中的振动耦合以产生触觉反馈的操作元件 Download PDF

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CN114051603A CN202180004075.5A CN202180004075A CN114051603A CN 114051603 A CN114051603 A CN 114051603A CN 202180004075 A CN202180004075 A CN 202180004075A CN 114051603 A CN114051603 A CN 114051603A
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Abstract

本发明涉及一种操作元件(1)，具有：支架(2)；借助于一个或多个减振器(14)支撑在支架(2)处的中间支架(3)；触碰件(5)，触碰件具有面向操作者的触碰面(18)，操作面用于由操作者进行操作输入；致动器(4)，致动器被形成为在中间支架(3)中激发振动；其中触碰件(5)被布置为以其背离触碰面(18)的侧面邻接中间支架(3)，同时形成共用的接触面(17a，17b)，以便通过接触面(17a，17b)将振动从中间支架(3)耦合到触碰件(5)中，以产生在触碰面(18)处触觉上显著的反馈；传感器(6，8)，传感器用于检测对触碰件(5)的操纵和/或对触碰面(18)的触碰；与致动器(4)和传感器(6，8)电连接的控制电子装置(12)，以便通过对致动器(4)施加控制信号来触发触觉反馈；其中接触面(17a，17b)包括与接触面(17a，17b)的整体相比较小的一个或多个连接区域(17b)，在连接区域中中间支架(3)与触碰件(5)材料配合地相连。

Description

具有匹配的向触碰件中的振动耦合以产生触觉反馈的操作 元件
技术领域
本发明涉及一种具有主动致动器的操作元件，该主动致动器用于产生对于操作者而言触觉上显著的反馈(因此也称为触觉反馈)。
背景技术
主动致动器(在下文中仅简称为致动器)为可以通过控制电子装置触发的致动器，该致动器可以通过向操作元件的邻接布置的部件中的脉冲输入(如冲击输入)或振动输入来激发振动，该振动最终被确定为到达由触碰件限定的触碰面，该触碰面被设置为用于被操作者触碰以便实现进行操作输入的目的。在那里存在的表面振动被操作者作为触觉反馈感知，其中此时感知的振动强度自身还取决于其他影响，如挤压压力、手指与触碰面之间形成的手指支撑面的几何形状等。主动致动器例如为电机，在其旋转的驱动轴上固定有相对于其重心偏心地安装的质量体。通过旋转的质量体产生的振动作为结构声被引入到支架中，致动器固定在该支架中，以便最终前进直至触碰面。触碰面一般具有与致动器的耦合面相比较大的延伸尺寸，当在假定保持不变的外部条件(如挤压压力和触碰面的几何形状)下应在整个触碰面上产生均匀的触觉反馈时，这本身就已经是有问题的。
如上文已经提及的，由于触碰面的几何形状(不一定必须是平坦的，而还可能具有突起部或凹陷部作为触觉上显著的定向辅助件)，即使在相同的手指挤压压力下手指在触碰面上的支撑面也可能大幅度变化。因此，触觉感受随着触碰面的几何形状而大幅度变化。当用于由操作者进行操作输入的、限定触碰面的触碰件相对于支架被放置时，在放置致动器时产生了其他的问题。致动器的放置通常无法直接在触碰件处进行，从而给设计者造成了将振动有效传递至触碰面方面的困难。
发明内容
在此背景下需要一种用于操作元件的解决方案，其中为了触觉反馈而设置的从致动器到被设置为用于执行操作输入的触碰面的振动传递可以在结构布局时匹配于触碰面(例如其几何形状)，尤其可以在触碰面上被协调(“和谐化”)。这应尽可能以相对较小的构造体积和较高的集成密度来实现，其中尤其应实现高可靠性。这个目的通过根据权利要求1该的操作元件来实现。同样有利的用途是并列权利要求的主题。有利的设计方案分别是从属权利要求的主题。要注意的是，在权利要求书中单独详述的特征可以以任意的技术上有意义的方式彼此组合并且展现出本发明的其他设计方案。尤其与附图结合的说明附加地表征并详述本发明。
本发明涉及一种操作元件。术语“操作元件”应被宽泛地理解并且用于在人机界面的范围内借助于可移动的触碰件来进行操作输入。
本发明的操作元件在此具有支架。该支架用于将该操作元件固定在挡板或内饰处，如机动车辆的仪表盘处。该支架例如由塑料、金属或金属合金(如ZAMAK)或其组合形成。
根据本发明，该操作元件具有借助于一个或多个减振器支承在该支架处的中间支架。根据本发明还设置有触碰件，该触碰件具有面向操作者的触碰面并且与该中间支架相连，该触碰面用于由操作者进行操作输入。依据布局这个触碰件还可以被称为操纵件。操作输入理解为手动触碰或在适当时在由操作者触碰的情况下的操纵。在本发明的意义上术语减振器是指，在中间支架中激发的振动(如果有的话)在任何情况下都以经减振的方式被传递到支架中。在一个优选的设计方案中，该触碰件还被形成为相对于该支架可移位和/或可变形的，以便不仅可以通过触碰该触碰件而且还可以通过操纵该触碰件由操作者进行操作输入。该触碰件或操纵件例如以平动地沿着直线调节路径可复位地移位的方式支承在该支架处。该减振器优选被布置为，使其除了该减振作用之外还造成该触碰件连同该中间支架从操纵位置向休止位置的复位。该触碰件例如被形成为平面式并且具有5mm、优选3mm的最大厚度。
根据本发明还设置有致动器，该致动器被形成为在中间支架中激发振动。根据本发明，致动器为主动致动器，即可以通过由控制电子装置提供的控制信号触发的致动器，致动器可以通过向邻接布置的部件(即中间支架)中的脉冲输入(如冲击输入)或者振动输入在其中激发振动，其中振动最终被确定为到达由触碰件限定的触碰面，触碰面被设置为用于由操作者触碰以实现进行操作输入的目的。致动器优选为基于惯性的、基于电机的致动器，如在其旋转的驱动轴上固定有相对于其重心偏心安装的质量体的电机或者磁体线圈致动器或者压电致动器或者线性宽带致动器如柱塞线圈致动器(英文名称：Voice-Coil-Actuator，音圈致动器)或线性共振致动器。致动器优选力配合或材料配合地仅仅固定在中间支架处，例如通过拧接或粘合。致动器优选布置在由中间支架和触碰件限定的中空体积中。
根据本发明，中间支架被布置为在背离触碰面的侧面上邻接触碰件，同时形成共用的接触面，以便通过接触面将振动从中间支架耦合到触碰件中，以产生在触碰面处触觉上显著的反馈。
根据本发明还设置有传感器，传感器用于检测对触碰件的操纵和/或对触碰面的触碰。传感器优选为用于检测对触碰面的触碰的触碰传感器或者用于测量触碰件的由操纵造成的位移和/或由操纵造成的弹性变形的力传感器。触碰传感器例如为电容式触碰传感器，如空间解析式检测的电容式触碰传感器。在另一个设计方案中，以如下方式实现了力传感器：触碰件被设计为可以抵抗复位相对于支架弹性移位和/或变形，并且光学式、电容式或电感式检测支架与触碰件之间的距离。触碰传感器例如具有包括多电极阵列的箔层构造，箔层构造被布置在中间支架与触碰件之间。
根据本发明还设置有与致动器和传感器电连接的控制电子装置，以便一旦例如通过传感器检测到触碰或者在操纵时施加的且被传感器检测到的操纵力超过预定值时，就用对致动器施加的控制信号来触发触觉反馈。
根据本发明，接触面包括与接触面的整体相比总体上较小的一个或多个连接区域，在连接区域中中间支架与触碰件材料配合地相连。所有连接区域的总面积优选不大于整个接触面的1/10、优选不大于1/50。触碰件在接触面的位于连接区域之外的区域中松动地贴靠中间支架。
通过材料配合的连接，在连接区域处实现了从中间支架向触碰件中的特别有效的振动耦合。由此，通过在结构布局操作元件时将连接区域选择性地放置在接触面之内，实现了在触碰件中并且由此在触碰面上的所希望的振动分布。连接区域例如如此放置，从而例如即使在不平坦的触碰面的情况下也实现在触碰面的走向上均匀的触觉反馈。
根据操作元件的一个优选的设计方案，触碰件在触碰面中形成至少一个突起部或下陷部作为触觉定向辅助件。通过经由连接面以选择性地且仅局部地增强的方式将振动从中间支架耦合到触碰件中，可以通过对应地设计和放置连接区域来抵消增强效果，增强效果归因于在凹陷部和或下陷部中在相同的手指挤压压力下手指与触碰面之间的手指支撑面几何形状自身发生变化并且由此以触觉上更强烈的方式感知触觉反馈。
在另一个设计方案中，连接区域的放置提供了“针对性的增强”。于是，连接区域分别被放置在所设置的触碰区域/定向辅助件附近。所设置的触碰区域的特征在于例如定向辅助件或可见的符号或者具有用于电容式触碰识别的相邻电极。在本发明的意义上，“在……附近”是指例如在向触碰面的垂直投影中在所设置的触碰区域的“下方”或“偏侧向的下方”。
连接区域优选分别通过触碰面的几何中点向垂线进行偏移。根据一个优选的设计方案，连接区域被布置为与触碰面的外边缘相邻并且沿着边缘环绕，或者连接区域被布置为与触碰面的外边缘相邻并且沿着边缘均匀分布。
连接区域例如通过粘合与触碰件在连接区域中材料配合地连接。在此要注意的是，粘合连接已被分别固化。例如使用UV固化的粘合剂或2组分固化剂或湿气固化粘合剂来产生材料配合的连接。在连接区域中的材料配合的连接优选如下设计，使得至少在连接区域中实现中间支架或挡板的经连接的材料的最大弹性模量。在连接区域中的“较软的”连接被视为不适合的，因为这种较软的连接对振动传递进行减振或吸收。
中间支架优选与触碰件在连接区域中通过焊接、如超声波焊接来材料配合地连接。触碰件和中间支架优选至少在连接区域中分别由热塑料形成。仍更优选地，触碰件和中间支架分别完全由热塑料形成，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)。触碰件和/或中间支架优选以热塑料注塑模制方法制备。触碰件优选通过用第二热塑料对由第一热塑料形成箔进行背面注射来制备。
减振器优选为具有一个或多个弹性体的物体。减振器仍更优选为具有含硅酮的弹性体的物体。
根据本发明操作元件的一个优选的设计方案，连接区域分别形成在中间支架的悬臂处，借助于悬臂，中间支架经由减振器支撑在支架处。减振器例如从操作者的视角来看被布置在连接区域的下方并且在悬臂的背离连接区域和操作者的侧面上并且同时被布置在中间支架的悬臂与支架之间。减振器对于中间支架而言优选用作在支架处的唯一支撑，以便将中间支架与支架在振动方面耦合或者对中间支架的振动进行减振。
致动器优选经由另外的减振器固定在中间支架处，例如另外的减振器为弹性体垫、优选硅酮弹性体垫。另外的减振器负责将致动器的次级振动(即在时间上跟随在由致动器造成的初级激发之后的振动，如致动器的回响以在任何情况下都经减振的方式耦合到中间支架中。
根据本发明的实施方式尤其适合于产生被操作者感受为“精确的”的触觉反馈。从文献中一般已知，只有在约25ms的时间差距以上，人类手指的触觉分辨能力才能将两个相继的振动撞击感知为分开的。因此，触碰件所经历的并且经由触碰面耦合到操作者手指中的所有处于这个时间区间中的振动都被感知为单一的“触觉脉冲”。即，在触碰件处测量的对由致动器造成的激发的系统响应优选通过巧妙地选择控制信号和/或借助于减振器或借助于另外的减振器(如果存在)进行的减振作用而被形成为，使得在<20ms、优选15ms的时间窗口之内实现系统响应的最大可实现幅值(也称为绝对最大幅值Xmax)，时间窗口例如由触觉上明显的第一个振幅来触发(也就是说诱发)。出于简洁的目的并且以触碰件对控制信号的几乎无延迟的振动反应为前提，在此假定通过控制信号的开始来触发上述时间窗口。
最优选地，用触碰件的第一个振幅或最迟第二个振幅来实现第一绝对最大幅值。
根据另一个优选的设计方案，中间支架被第一减振器减振和/或致动器借助于另外的减振器减振，使得在触碰件处测量的系统幅值的从最大幅值100％测量到最大幅值的10％或更小的“衰减时间”为<30ms、优选<25ms、最优选<20ms。
为此，一般为周期性的并且施加给致动器的电控制信号的持续时间还被限制到明显低于20ms的持续时间，也就是说被限制到少数周期、如最大2个周期。致动器的共振频率优选在110Hz至170Hz的范围内、最优选在130Hz至150Hz的范围内。控制信号的频率、在某些情况下为基频优选在100Hz至300Hz的范围内、最优选在120Hz至180Hz的范围内。
通过这种类型的控制和这种类型的致动器，可以以较低的耗费产生被感知为单独脉冲的触觉反馈。替代地，当用控制信号反相地(也就是说例如用相反极性的信号)控制致动器时可以设定所希望的衰减时间。但是这要求准确的校准或控制或者附加的传感装置。
本发明另外还涉及上述实施方式之一中的操作元件在机动车辆中的用途。
附图说明
参考以下附图详细阐述本发明。附图在此应理解为仅是示例性的并且仅形成优选的实施变体。在附图中：
图1示出根据本发明的操作元件1的第一实施方式的分解图示；
图2示出根据本发明的操作元件1的第二实施方式的截面图；
图3示出根据本发明的操作元件1的第三实施方式的截面图；
图4示出根据本发明的操作元件1的第四实施方式的截面图；
图5a-图5c示出根据本发明的不同的控制信号和相关的系统响应的图示。
具体实施方式
图1示出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2，支架用于固定在机动车辆的未示出的内饰处。中间支架3经由作为减振器14的多个弹性体垫弹性柔软地支撑在支架2处，其中减振器14以可复位且减振的方式起作用。在由中间支架3形成的中空体积16中设置有主动致动器4，该致动器用于根据需要在中间支架3中产生振动，振动被传递到触碰件5以便在其触碰面18上产生对于操作者而言触觉上显著的反馈。触碰件5为此局部地通过材料配合连接固定在中间支架3处，而在这个材料配合连接之外的其他区域中，设置有触碰件5邻接中间支架3的布置。在触碰件5与中间支架3之间还设置有包含电极阵列的箔层构造作为触碰传感器6，触碰传感器用于电容式触碰检测。此外，在中间支架中形成有多个穿口，在穿口中贯穿穿口地布置有多个光导体11，光导体用于对触碰件5的半透明显示区域进行背光照明。相关的照明装置13以及与箔层构造6的电极导电连接的控制电子装置12布置在电路板7上，电路板在中间支架3的背离操作者的侧面上通过螺钉9固定在支架2处。框架状的支架2在背离操作者的侧面上被盖10遮盖。
在电路板7上还布置有以光学或电容方式进行检测的力传感器8并且力传感器与控制电子装置12导电连接，力传感器可以通过检测在操纵力作用于触碰件5的触碰面18上时中间支架3对支架2的接近度来定量地获取此时的作用力。于是，例如一旦借助于触碰传感器6的电极阵列检测到触碰和/或一旦通过力传感器8检测到高于预定操纵力的力作用在触碰件5上，则触发触觉反馈的产生，其方式为由控制电子装置12对致动器6施加控制信号，这将在下文中参考图5a至图5c详细地阐释。
图2示出了本发明的操作元件1的第二实施方式。操作元件1具有支架2，支架用于固定在机动车辆的未示出的内饰处。中间支架3经由被形成为弹性体物体的多个减振器14弹性柔软地支撑在支架2处。为此，中间支架3具有在中间支架3的边缘处环绕的悬臂3a，悬臂以其背离操作者的侧面平放在减振器14上并且用相反的、面向操作者的侧面支撑触碰件5。在那里存在的接触区域17a、17b(在接触区域中中间支架3和触碰件5彼此邻接布置)包括连接区域17b，在连接区域中中间支架3和触碰件5通过超声波焊接或粘合而材料配合地连接，相反，在接触区域17a、17b的关于连接区域17b位于内部的以及位于连接区域之外的区域17a中，仅存在中间支架3与触碰件5之间的松动的接触。减振器14以可复位且减振的方式起作用。在由中间支架3形成且另外在操作者方向上朝上被触碰件限制的中空体积16中设置有呈柱塞线圈致动器形式的主动致动器4，该致动器用于根据需要在中间支架3中产生振动，振动被传递到触碰件5以便在其触碰面18上产生对于操作者而言触觉上显著的反馈。触碰件5通过用热塑料背面注射箔5a来制备，其中热塑料形成背离操作者的热塑料层5b。触碰面18形成用于触觉定向的下陷部19(也被称为感受辅助件)。此外，在中间支架中形成有多个穿口，在穿口中贯穿穿口地布置有多个光导体11，光导体用于对触碰件5的半透明显示区域进行背光照明。相关的照明装置13、光学式或电容式的力传感器8，以及与致动器4并与力传感器8导电连接的控制电子装置12布置在电路板7上，电路板在中间支架3的背离操作者的侧面上在中间支架3与支架2之间固定在支架处。
在电路板7上还布置有以光学或电容方式进行检测的力传感器8并且力传感器与控制电子装置12导电连接，力传感器可以通过检测在操纵力作用于触碰件5的触碰面18上时中间支架3对支架2的接近度来定量地获取此时的作用力。于是，一旦通过力传感器8检测到高于预定操纵力的力作用在触碰件5或中间支架3上，则触发触觉反馈的产生，其方式为由控制电子装置12对仅固定在中间支架3处的致动器6施加控制信号，这将在下文中参考图5a至图5c详细地阐释。但是，通过布置在致动器4与中间支架3之间的由弹性体材料形成的另外的减振器15，所造成且所希望的激发但尤其是致动器4的不希望的回响经历减振。由致动器4在中间支架3中产生的振动直至触碰面18的传播和分布将在下文中参考图4详细阐释。
图3示出了本发明的操作元件1的第三实施方式。操作元件1具有支架2，支架用于固定在机动车辆的未示出的内饰处。中间支架3经由被形成为弹性体物体的多个减振器14弹性柔软地支撑在支架2处。为此，中间支架3具有在中间支架3的边缘处环绕的悬臂3a，悬臂以其背离操作者的侧面平放在减振器14上并且用相反的、面向操作者的侧面支撑触碰件5。在那里存在的接触区域17a、17b(在接触区域中中间支架3和触碰件5彼此邻接布置)包括连接区域17b，在连接区域中中间支架3和触碰件5通过超声波焊接或粘合而材料配合地连接，相反，在接触区域17a、17b的关于连接区域17b位于内部的以及位于连接区域17b之外的区域17a中，中间支架3与触碰件5之间仅存松动的接触。减振器14以可复位且减振的方式起作用。在由中间支架3形成且另外在操作者方向上朝上被触碰件限制的中空体积16中设置有呈基于惯性的基于电机的致动器形式的主动致动器4，该致动器用于根据需要在中间支架3中产生振动，振动被传递到触碰件5以便在其触碰面18上产生对于操作者而言触觉上显著的反馈。触碰件5通过用热塑料背面注射箔5a来制备，其中热塑料形成背离操作者的热塑料层5b。触碰面18形成用于触觉定向的下陷部19(也被称为感受辅助件)。光学式的力传感器8以及与致动器4并与力传感器8导电连接的控制电子装置12布置在电路板7上，电路板在中间支架3的背离操作者的侧面上在中间支架3与支架2之间固定在支架处。
在电路板7上还布置有以光学方式进行检测的力传感器8并且力传感器与控制电子装置12导电连接，力传感器可以通过检测在操纵力作用于触碰件5的触碰面18上时中间支架3对支架2的接近度来定量地获取此时的作用力。于是，一旦通过力传感器8检测到高于预定操纵力的力作用在触碰件5或中间支架3上，则触发触觉反馈的产生，其方式为由控制电子装置12对致动器6施加控制信号，这将在下文中参考图5a至图5c详细地阐释。但是，通过布置在致动器4与中间支架3之间的由弹性体材料形成的另外的减振器15，所造成且所希望的激发尤其是致动器4的不希望的回响经历减振。由致动器4在中间支架3中产生的振动直至触碰面18的传播和分布将在下文中参考图4详细阐释。
图4示出，在触碰或充分操纵时触发的致动器4的激发(激发在任何情况下都通过布置在致动器4与中间支架3之间的另外的减振器15在向中间支架3中传输时被减振)在中间支架3中以振动的形式传播，其传播通过箭头仅示意性展示，以便到达接触面17a、17b，在接触面处触碰件5邻接中间直接3。接触面17a、17b的连接区域17b(在连接区域中存在中间支架3与触碰件5之间的材料配合连接)提供了特别有效的振动过渡部A，因为尤其避免了界面反射，相反在接触面17a、17b的位于这个连接区域17b之外的区域17a中，由于仅仅存在松动的连接，造成了在幅值方面更小的振动过渡部a。依据接触面17a、17b的设计和相关的连接区域17b的特定位置，得出在触碰件5中的对应的振动分布。例如，由触碰件5的触碰面18形成的凹陷部19在操作者手指的相同挤压压力下造成手指的支撑面(也称为手指支撑面)在触碰面18上几何形状的变化，因为在大幅度弯曲或非直线的过渡部处手指与触碰面之间的耦合是显著的，在此可以比在触碰面18的其他位置处更强烈地感知触觉反馈。而通过经由远离感受辅助件19的连接区域17b来进行高度耦合，可以考虑，目的是在整个触碰面18上获得均匀的触觉反馈。
图5a至图5c示出本发明的激发信号A1至A3以及跟随激发且由之造成的相关的系统响应S1至S3，系统响应为分别在触碰面18(图1至图4)上例如用振动仪采集的振动行为。于是，受限于一个极性的一个脉冲的控制信号A1产生了由于(图1至图4的)减振器14、15而被减振的且由此衰减的对应的振动作为系统响应S1。激发信号A1和减振作用被设定为使得以如此处示出的第一个振幅或最迟以第二个振幅来实现系统响应的最大可实现幅值(也称为绝对最大幅值Xmax)。
如图5b所示，优选地要注意，控制信号A2在持续时间和走向上，具有周期并且由此具有由相反极性的脉冲形成的脉冲序列，从而在<20ms的时间窗口之内实现系统响应的最大可实现幅值(也称为绝对最大幅值Xmax)，其中上述时间窗口由控制信号的开始来触发。
图5c示出控制信号A3的实施方式，控制信号具有包括两个周期的脉冲序列。激发信号A3和减振作用被设定为使得以第二个振幅来实现系统响应的最大可实现幅值(也称为绝对最大幅值Xmax)。另外，(图1至图4的)中间支架3被(图1至图4)第一减振器14和/或(图1至图4)致动器4借助于(图1至图4)另外的减振器15减振，使得在(图1至图4的)触碰件5处测量的系统幅值的从最大幅值100％测量到最大幅值的10％或更小的“衰减时间”为20ms。

Claims (21)

1.一种操作元件(1)，具有：
支架(2)；
借助于一个或多个减振器(14)支撑在所述支架(2)处的中间支架(3)；
触碰件(5)，所述触碰件具有面向操作者的触碰面(18)并且与所述中间支架(3)相连，所述触碰面用于由操作者进行操作输入；
致动器(4)，所述致动器被设置为在所述中间支架(3)中激发振动；
其中所述触碰件(5)被布置为以其背离所述触碰面(18)的侧面邻接所述中间支架(3)，同时形成共用的接触面(17a，17b)，以便通过所述接触面(17a，17b)将所述振动从所述中间支架(3)耦合到所述触碰件(5)中，以产生在所述触碰面(18)处触觉上显著的反馈；
传感器(6，8)，所述传感器用于检测对所述触碰件(5)的操纵和/或对所述触碰面(18)的触碰；
与所述致动器(4)和所述传感器(6，8)电连接的控制电子装置(12)，以便通过对所述致动器(4)施加控制信号来触发所述触觉反馈；
其中所述接触面(17a，17b)包括与所述接触面(17a，17b)的整体相比较小的一个或多个连接区域(17b)，在所述连接区域中所述中间支架(3)与所述触碰件(5)材料配合地相连。
2.根据权利要求1所述的操作元件(1)，所述减振器(14)分别被设置为用于造成所述触碰件(5)连同所述中间支架(3)从操纵位置向休止位置的复位。
3.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述连接区域(17b)分别通过所述触碰面(18)的几何中点向垂线进行偏移。
4.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述致动器(4)仅仅固定在所述中间支架(3)处。
5.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述连接区域(17b)被布置为与所述触碰面(18)的外边缘相邻并且沿着所述边缘环绕或者沿着所述边缘均匀分布。
6.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述连接区域(17b)通过将所述中间支架(3)与所述触碰件(5)焊接而形成。
7.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中在所述接触面(17a，17b)的位于所述连接区域(17b)之外的区域(17a)中所述触碰件(5)松动地贴靠所述中间支架(3)。
8.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述传感器(6，8)为用于检测对所述触碰面(18)的触碰的触碰传感器或者用于测量所述触碰件(5)的由操纵造成的位移和/或由所述操纵造成的弹性变形的力传感器。
9.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述减振器(14)为具有一个或多个弹性体的物体、优选为具有含硅酮的弹性体的物体。
10.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述致动器(4)选自由以下项组成的组：
磁体线圈致动器；
压电致动器；
线性宽带致动器，如柱塞线圈致动器；
线性共振致动器；以及
基于惯性的基于电机的致动器，如具有偏心旋转质量体的电机。
11.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述致动器(4)布置在由所述中间支架(3)和所述触碰件(5)限定的中空体积(16)中。
12.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述触碰件(5)在所述触碰面(18)中形成突起部或下陷部(19)作为触觉定向辅助件。
13.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述连接区域(17b)分别形成在所述中间支架(3)的悬臂(3b)处，所述中间支架(3)借助于所述悬臂经由所述减振器(14)支撑在所述支架(2)处。
14.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述触碰件(5)和所述中间支架(3)至少在所述连接区域(17b)中分别由热塑料形成。
15.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述致动器(4)力配合或材料配合地固定在所述中间支架(3)处。
16.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述致动器(4)经由另外的减振器(15)固定在所述中间支架(3)处。
17.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述控制信号(A1，A2，A3)和由所述减振器(14)和任选地设置的所述另外的减振器(15)造成的减振作用被选择为，使得在所述触碰件(5)处测量的、对借助于所述致动器(4)由所述控制信号(A1，A2，A3)触发的激发作用的系统响应(S1，S2，S3)的绝对最大幅值(Xmax)在所述控制信号(A1，A2，A3)开始之后以20ms的第一最大时间间隔(t1)出现。
18.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中由所述减振器(14)和任选地设置的所述另外的减振器(15)造成的减振作用被选择为，使得所述系统响应(S1，S2，S3)的最大幅值衰减到所述绝对最大幅值(Xmax)的10％或更小的衰减时间点以最大30ms的第二时间间隔(t2)跟随在先前实现的绝对最大幅值(Xmax)之后。
19.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述致动器(4)的共振频率在110至170Hz的范围内，优选在130Hz至150Hz的范围内。
20.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)，其中所述触碰件(5)和/或所述中间支架(3)以热塑料注塑模制方法制备。
21.根据前述权利要求之一所述的操作元件(1)在机动车辆中的用途。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022108877A1 (de) 2022-04-12 2023-10-12 Preh Gmbh Eingabeverfahren mit haptischem Feedback und Nachschwingunterdrückung sowie zugehörige Eingabevorrichtung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2369444A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-28 Research In Motion Limited Method of providing tactile feedback and apparatus
EP2418705A1 (en) * 2010-08-11 2012-02-15 Research In Motion Limited Actuator assembly and electronic device including same
WO2014056829A1 (de) * 2012-10-13 2014-04-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Bedienelement für eine anzeigevorrichtung in einem kraftfahrzeug
CN108594985A (zh) * 2017-03-09 2018-09-28 普瑞有限公司 具有改进型板簧元件附接的操作单元安装
WO2019011906A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-17 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Bedieneinheit für ein gerät
CN109416579A (zh) * 2016-06-27 2019-03-01 普瑞有限公司 具有改进的触觉生成的触敏输入设备
CN109641525A (zh) * 2016-07-08 2019-04-16 贝洱海拉温控系统有限公司 车辆的操作单元

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016014979A1 (de) 2016-12-16 2018-06-21 Trw Automotive Electronics & Components Gmbh Bediensystern für ein Kraftfahrzeug, Interieurteil und Lenkrad mit Bediensystem
DE102018108040A1 (de) * 2018-04-05 2019-10-10 Preh Gmbh Berührempfindliches Eingabegerät mit Schwingungstilger und darauf abgestimmter Haptikanregung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2369444A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-28 Research In Motion Limited Method of providing tactile feedback and apparatus
EP2418705A1 (en) * 2010-08-11 2012-02-15 Research In Motion Limited Actuator assembly and electronic device including same
WO2014056829A1 (de) * 2012-10-13 2014-04-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Bedienelement für eine anzeigevorrichtung in einem kraftfahrzeug
CN109416579A (zh) * 2016-06-27 2019-03-01 普瑞有限公司 具有改进的触觉生成的触敏输入设备
CN109641525A (zh) * 2016-07-08 2019-04-16 贝洱海拉温控系统有限公司 车辆的操作单元
CN108594985A (zh) * 2017-03-09 2018-09-28 普瑞有限公司 具有改进型板簧元件附接的操作单元安装
WO2019011906A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-17 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Bedieneinheit für ein gerät

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