CN114341765A - 用于车辆的操作设备和用于调整操作设备的操纵特性的方法 - Google Patents

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CN114341765A CN202080061886.4A CN202080061886A CN114341765A CN 114341765 A CN114341765 A CN 114341765A CN 202080061886 A CN202080061886 A CN 202080061886A CN 114341765 A CN114341765 A CN 114341765A
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(100)的操作设备(105)。操作设备(105)具有能运动的操作元件(110)、壳体(115)、磁流变弹性体(120)和线圈(125)。操作元件(110)的第一端部(130)支承在壳体(115)中。磁流变弹性体(120)被构造成用于在息止状态(135)中引起针对操作元件(110)的操纵的第一操纵特性并且在激活状态(300)中引起针对该操纵的第二操纵特性。线圈(125)被构造成用于产生磁场，该磁场被构造成用于引起磁流变弹性体(120)在息止状态(135)和激活状态(300)之间的转换。

Description

用于车辆的操作设备和用于调整操作设备的操纵特性的方法
技术领域
本发明涉及用于车辆的操作设备和用于调整操作设备的操纵特性的方法。
背景技术
当磁流变液(MRF)通过对线圈的通电而经受磁场时，那么在MRF中引起了粘性的变化。由此能够在没有机械机构的情况下实现最终止挡和对构件的锁定。
发明内容
在该背景下，本发明提出了按照独立权利要求的经改进的用于车辆的操作设备和经改进的用于调整操作设备的操纵特性的方法。有利的设计方案由从属权利要求和接下来的说明得出。
利用所介绍的本发明而能实现的优点在于，创造出了能简单安装的操作设备，该操作设备能稳定地和少磨损地锁定。磁流变弹性体可以快速和简单地被安装。与磁流变液不同的是，有利地不需要密封件。在使用磁流变弹性体时也仅出现很小的磨蚀。
用于车辆的操作设备具有能运动的操作元件、壳体、磁流变弹性体和线圈。操作元件的第一端部支承在壳体中。磁流变弹性体被构造成用于在息止状态中引起针对操作元件的操纵的第一操纵特性并且在激活状态中引起针对该操纵的第二操纵特性。线圈被构造成用于产生磁场，该磁场被构造成用于引起磁流变弹性体在息止状态和激活状态之间的转换。
操作设备可以被构造成用于操作车辆的任意的车辆功能。对操作元件的操纵可以手动地由用户执行。操作元件的第二端部可以布置成从壳体突出，以便实现操纵。操作设备例如可以使用在车辆的仪表板、换挡杆、方向盘或中控台的区域中。磁流变弹性体的息止状态可以理解为如下状态，在该状态中没有磁场作用到磁流变弹性体上，线圈因此未被通电。磁流变弹性体的激活状态可以被理解为如下状态，在该状态中磁场作用到磁流变弹性体上，线圈因此被通电。通过施加外部的磁场，可以快速和可逆地改变磁流变弹性体的粘弹性的或动态-机械的特性，其中，在息止状态和激活状态之间发生了磁流变弹性体的变形。操作设备因此可以用作开关，例如用作转动开关。在激活状态中，可以使操纵操作元件的用户获得如下感觉，即，操作元件是被锁定的。
使用磁流变弹性体以实现针对操纵的不同的操纵特性，使得在操纵时实现了对用户的不同的触觉反馈并且附加或替选地实现了操作元件的锁定功能。
磁流变弹性体可以例如具有由于磁场而能膨胀的材料。因此，磁流变弹性体可以由于磁场而朝着限定的方向偏转或变形，以便在磁流变弹性体的如此产生的激活状态中接触操作元件或者按压到操作元件上。为此，磁流变弹性体可以例如具有多个铁颗粒。
在息止状态中，磁流变弹性体与操作元件间隔开地布置，以便无阻力地释放操纵作为第一操纵特性，并且在激活状态中，磁流变弹性体可以机械接触操作元件，以便在操纵时产生阻力作为第二操纵特性。在一个实施方式中，阻力可以使对操作元件的操纵变难或者甚至阻断操纵。
按照一个实施方式，磁流变弹性体在息止状态中可以与操作元件的第一端部间隔开地布置并且在激活状态中可以机械接触该第一端部。因此，磁流变弹性体也可以受保护地容纳在其中也容纳有第一端部的壳体中。磁流变弹性体例如可以被布置成在激活状态中从一侧接触第一端部，该侧与另一侧背对，在该另一侧上第一端部支承在壳体中。因此，磁流变弹性体可以实现第一端部被夹紧在磁流变弹性体和轴承之间。磁流变弹性体可以支承在壳体中。
第一端部可以包括操作元件的活动盘。磁流变弹性体例如可以在激活状态中水平地或竖直地接触活动盘的边缘区段或环绕边缘。操作元件可以一件式地成形，其中，活动盘可以垂直于第二端部延伸。操作元件的第一端部可以以能转动的方式支承在壳体中。第一端部通过第二端部的转动可以相应地转动。
按照一个实施方式，线圈可以环形地包围第一端部和/或磁流变弹性体。因此，实现了线圈与磁流变弹性体相邻的布置，以便实现在状态之间的高效的转换。磁流变弹性体可以环形地成形。这例如通过在激活状态中接触活动盘的整个环绕边缘而实现了在第二操纵特性期间的均匀的触觉反馈或对操作元件的特别稳定的卡阻。
此外还有利的是，操作设备还具有电源，该电源用于提供电流以对线圈通电从而产生磁场。
用于调整前述操作设备的操纵特性的方法具有激活步骤和取消激活步骤。在激活步骤中，线圈被激活，以便产生磁场，从而引起磁流变弹性体从息止状态到激活状态的转换，以便引起针对操纵的第二操纵特性。在激活步骤中，可以例如通过电源对线圈通电。在取消激活步骤中，线圈被取消激活，以便引起磁流变弹性体从激活状态到息止状态的转换，从而引起针对操纵的第一操纵特性。在取消激活步骤中，可以取消激活例如通过电源对线圈通电。
这种方法可以例如以软件或硬件或者以由软件和硬件构成的混合形式例如在控制器中实施。
附图说明
在此所提出的发明的实施例在附图中示出并且在接下来的说明中更为详细地阐释。其中：
图1示出了带有按照一种实施例的操作设备的车辆的横截面；
图2示出了按照一种实施例的操作设备的横截面；
图3示出了按照一种实施例的操作设备的横截面；并且
图4示出了用于调整按照一种实施例的操作设备的操纵特性的方法的流程图。
在接下来对本发明的优选实施例的说明中，在不同的附图中示出的并且相似地作用的元件使用相同的或相似的附图标记，其中，取消了对这些元件的重复说明。
具体实施方式
图1示出了带有按照一种实施例的操作设备105的车辆100的纯示意性的横截面。按照一种实施例，仅示出了操作设备105的沿着剖线107剖开的一半。
按照该实施例，操作设备105容纳在车辆100中或车辆100上并且被构造成用于操作、例如调整车辆100的任意的车辆功能。操作设备105例如可以由车辆100的乘客手动地操纵。按照一个实施例，操作设备105用于调整、激活或取消激活车辆100的辅助功能或娱乐功能。
操作设备105具有可以运动的操作元件110、壳体115、磁流变弹性体120和线圈125。操作元件110的第一端部130支承在壳体115中。操作元件110能以这种方式在由乘客操纵时相对壳体115运动。磁流变弹性体120被构造成用于在息止状态135中引起针对操作元件110的操纵的第一操纵特性并且在激活状态中引起针对该操纵的第二操纵特性。线圈125被构造成用于产生磁场，该磁场被构造成用于引起磁流变弹性体120在息止状态135和激活状态之间的转换。
按照该实施例，操作元件110成形为旋钮。操作元件110可以一件式地成形或多件式地成形。在所示的实施例中，操作元件110例如具有T形的横截面。替选地，操作元件110也可以成形为具有矩形横截面的销或者具有L形的横截面。按照该实施例，操作元件110的第二端部140笔直地从壳体115突出，以便实现通过乘客的操纵。操作元件110通过第一轴承145和第二轴承147相对壳体115支承。
按照该实施例，磁流变弹性体120具有由于磁场而能膨胀的材料。按照该实施例，磁流变弹性体120具有多个铁颗粒。在此处所示的息止状态135中，磁流变弹性体120与操作元件110间隔开地布置，以便无阻力地释放操纵作为第一操纵特性。在图3所示的激活状态中，磁流变弹性体120机械接触操作元件110，以便在操纵时产生阻力作为第二操纵特性。
按照该实施例，磁流变弹性体120在息止状态135中与操作元件110的第一端部130间隔开地布置。按照一个替选的实施例，磁流变弹性体120在激活状态中机械接触第一端部130。磁流变弹性体120按照该实施例容纳在壳体115中，按照该实施例容纳在壳体115的平坦地成形的盖元件处，第二端部140穿过盖元件从壳体115延伸出来。
按照该实施例，磁流变弹性体120被布置成在激活状态中从一侧接触第一端部130，该侧与另一侧背对，在该另一侧上借助第一轴承145使第一端部130支承在壳体115中。磁流变弹性体120被布置成在激活状态中将第一端部130夹紧在磁流变弹性体120和第一轴承145之间。
按照该实施例，第一端部130包括活动盘150。活动盘150因此布置在壳体115内。活动盘150成形出环形的凸起，该环形的突起垂直于操作元件110的笔直的第二端部140的纵轴线延伸。因此，操作元件110在活动盘150的区域中具有比在第二端部140的区域中更大的周长。活动盘150例如具有小于5毫米的厚度。磁流变弹性体120被构造成用于在激活状态中竖直地接触活动盘150的边缘区段155或环绕边缘。按照该实施例，第一端部130以能转动的方式支承在壳体115中。
按照一个实施例，操作设备105具有传感机构，传感机构被构造成用于检测操作元件110的位置、例如转动角。为此，例如在活动盘150上布置有传感器元件。这种传感器元件例如是磁体或机械的锁定元件。以这种方式可以检测操作元件110的位置或操纵并且可以提供电信号，该电信号表明了操作元件110的位置或操纵。
按照该实施例，线圈125与边缘区段155和/或磁流变弹性体120相邻地布置。磁流变弹性体120能以这种方式被在使用线圈125的情况下产生的磁场穿透。
按照一个实施例，操作设备105还具有电源，电源被构造成用于提供电流以对线圈125通电，从而产生磁场。
在此所提出的操作设备105因此具有能借助磁流变弹性体120编程的操作元件110。
操作设备105在简称为“MRE”的磁流变弹性体120的基础上通过对线圈125的通电产生了磁场，该磁场引起了MRE的成形变化。由此在没有机械机构的情况下实现了最终止挡和/或锁定。
在此，磁流变弹性体120在运行中相比磁流变液(MRF)有利地不具有或仅具有轻微的磨蚀。在安装操作设备105中，不需要填充过程以及不需要对系统密封，这是因为磁流变弹性体120不是液态的。
图2示出了按照一个实施例的操作设备105的横截面。在此可以涉及图1中所说明的操作设备105，按照该实施例也示出了该操作设备的另一半。
按照该实施例，壳体柱体式和/或箱体式地成形，并且带有用于使操作元件110的第二端部穿引过的入口。第二轴承147在入口的区域中布置在操作元件110和壳体115之间的间隙中。第二轴承147环形地围住第一端部130的销形的区域。第一轴承145布置在壳体115的与入口对置的底部区段和活动盘150之间。
按照该实施例，线圈125环形地包围第一端部和/或磁流变弹性体120。按照该实施例，磁流变弹性体120环形地成形。按照该实施例，磁流变弹性体120的外径基本上对应活动盘150的外径。
图3示出了按照一个实施例的操作设备105的横截面。在此，可以例如涉及在图1或2中说明的操作设备105，区别在于，磁流变弹性体120按照该实施例布置在激活状态300中。
按照该实施例，磁流变弹性体120在激活状态300中接触操作元件110。按照该实施例，在激活状态300中产生的阻力导致操纵变难或者甚至阻断了对操作元件110的操纵。阻力由此产生，即，磁流变弹性体120相对于壳体115卡夹活动盘150。
通过对线圈125的通电和因此所产生的磁场引发了激活状态300。按照该实施例，该磁场作用到磁流变弹性体120上。通过在磁流变弹性体120中存在的铁颗粒，磁流变弹性体按照磁力线膨胀并且按照该实施例在此施加力到活动盘150上。由此得到了抵抗操作元件110的转动的制动力矩。可以任意地对线圈125进行激活和取消激活，以便引起磁流变弹性体120的膨胀或收缩的过程。因此，在没有为此所需的机械机构的情况下能实现锁定功能。
视由磁流变弹性体120作用到活动盘150上的力的大小而定，活动盘150在激活状态300中停驻或从操纵操作元件110的乘客的视角来看很难能运动。按照一个实施例设有不同的激活状态，它们的区别在于由磁流变弹性体120施加到活动盘150上的力。这可以通过对线圈125的不同的通电来实现。
作为所示实施例的替选方案，磁流变弹性体120也可以布置在其它合适的定位处。与定位无关地，磁流变弹性体120可以一件式地实现或者磁流变弹性体120可以分布到两个或两个以上的元件上。
当操作元件110替选地以能线性运动的方式支承在壳体115中时，磁流变弹性体120能够以相应的方式用于释放或制动操作元件110的线性运动。
图4示出了用于调整按照一个实施例的操作设备的操纵特性的方法400的流程图。在此可以涉及在图1至图3中说明的操作设备。
方法400具有激活步骤405和取消激活步骤410。在激活步骤405中线圈被激活，以便产生磁场，从而可以引起磁流变弹性体从息止状态转换到激活状态，以便引起针对操纵的第二操纵特性。在激活步骤405中，线圈按照该实施例通过电源被通电，以便激活线圈。在取消激活步骤410中线圈被取消激活，以便引起磁流变弹性体从激活状态转换到息止状态，从而引起针对操纵的第一操纵特性。在取消激活步骤410中，按照该实施例取消激活通过电源对线圈的通电，以便取消激活线圈。
按照一个实施例，当操作设备的操作元件已占据预先确定的位置或者运动了预先确定的路程时，实施步骤405。以这种方式可以使用户获得如下感觉，即，操作元件是被锁止的。
若实施例包括在第一特征和第二特征之间的连词“和/或”，那么这可以被理解为，该实施例按照一个实施方式既具有第一特征也具有第二特征并且按照另一个实施方式要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。
附图标记列表
100车辆
105操作设备
107剖线
110操作元件
115壳体
120磁流变弹性体
125线圈
130第一端部
135息止状态
140第二端部
145第一轴承
147第二轴承
150活动盘
155边缘区段
300激活状态
400用于调整操纵特性的方法
405激活步骤
410取消激活步骤

Claims (11)

1.用于车辆(100)的操作设备(105)，其中，所述操作设备(105)具有如下特征：
能运动的操作元件(110)；
壳体(115)，所述操作元件(110)的第一端部(130)支承在所述壳体中；
磁流变弹性体(120)，所述磁流变弹性体被构造成用于在息止状态(135)中引起针对所述操作元件(110)的操纵的第一操纵特性并且在激活状态(300)中引起针对所述操纵的第二操纵特性；和
用于产生磁场的线圈(125)，所述磁场被构造成用于引起所述磁流变弹性体(120)在所述息止状态(135)和所述激活状态(300)之间的转换。
2.按照权利要求1所述的操作设备(105)，其中，所述磁流变弹性体(120)具有由于所述磁场而能膨胀的材料。
3.按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)，其中，所述磁流变弹性体(120)具有多个铁颗粒。
4.按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)，其中，所述磁流变弹性体(120)在息止状态(135)中与所述操作元件(110)间隔开地布置，以便无阻力地释放所述操纵作为第一操纵特性，并且在所述激活状态(300)中机械接触所述操作元件(110)，以便在所述操纵时产生阻力作为第二操纵特性。
5.按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)，其中，所述磁流变弹性体(120)在息止状态(135)中与所述操作元件(110)的第一端部(130)间隔开地布置并且在所述激活状态(300)中机械接触所述第一端部(130)。
6.按照权利要求5所述的操作设备(105)，其中，所述第一端部(130)包括所述操作元件(110)的活动盘(150)。
7.按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)，其中，所述操作元件(110)的第一端部(130)以能转动的方式支承在所述壳体(115)中。
8.按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)，其中，所述线圈(125)环形地包围所述第一端部(130)和/或所述磁流变弹性体(120)。
9.按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)，其中，所述磁流变弹性体(120)环形地成形。
10.按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)，所述操作设备具有电源，所述电源用于提供电流以对所述线圈(125)通电从而产生磁场。
11.用于调整按照前述权利要求中任一项所述的操作设备(105)的操纵特性的方法(400)，其中，所述方法(400)具有如下步骤：
激活(405)线圈(125)，以便产生磁场，从而引起磁流变弹性体(120)从息止状态(135)到激活状态(300)的转换，以便引起针对操纵的第二操纵特性；和
取消激活(410)所述线圈(125)，以便引起所述磁流变弹性体(120)从所述激活状态(300)到所述息止状态(135)的转换，从而引起针对操纵的第一操纵特性。
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