CN115443515A - 用于安装在车辆上的操作装置 - Google Patents

Abstract

用于安装在车辆中的操作装置(10，10’)具有壳体(12)和操作元件(14，14’)，该操作元件可移动地安装在壳体(12)中和/或壳体(12)上，并且可手动从静止位置转换到功能触发位置。此外，操作装置(10，10’)配备有开关(22)，该开关适于在手动转换到功能触发位置时由操作元件(14，14’)驱动，以及用于产生保持力的保持力生成单元(26，26’)，操作元件(14，14’)通过该保持力保持在其静止位置，以及控制单元(32)，用于电气控制保持力生成单元以设置保持力。

Description

用于安装在车辆上的操作装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月30日递交的德国专利申请10 2020 111 839.2的优先权，其内容在此通过引用并入本申请的主题。

技术领域

本发明涉及一种用于安装在车辆中的操作装置。

背景技术

用于安装在车辆上的操作装置有多种配置。例如，此类操作装置具有单独的可按下键、滑动开关、拨动键或摇臂键和/或推/旋转调节器。所有这些操作元件都有一个共同点，即为了触发操作功能，或者如果是旋转致动器，为了继续手动旋转，必须手动超过预先设计确定的某个驱动力阈值。

然而，有时为了设置不同的功能或使操作元件“个性化”，最好能够改变力阈值，从而改变切换扭矩。通过这种方式，例如，可以在不同车辆制造商的车辆的操作装置中安装操作元件设计，其中每个车辆制造商可以根据其“操作原理”定义力阈值，从而不同地定义切换转矩。

对于以闩锁方式调节的操作元件，如旋转调节器，已知可以通过磁力调节和改变闩锁投影在闭锁导轨上从闩锁位置滑至闩锁位置的力。DE-A-10 2008 060 256中已知这种具有可调节到这种程度的触觉的操作元件。在这种纯机械闩锁装置中，闩锁位置不能改变。为此，WO-A-2007/135169已知，例如，闩锁位置可以设计为通过电动机将旋转调节器连接到电动机的电枢轴来改变，电动机在可调节的旋转位置上提供电流，以便能够有选择地调整保持位置的位置和电枢在这些保持位置上保持的力。

在DE-A 10 2018 217 865中，描述了一种具有补偿重量的操作装置，该装置在被驱动后支持被压下的操作元件返回其初始位置。

根据DE-A-10 2011 089 400和DE-B-10 2019 201 901，知道了机动车辆具有各种运动学的其他操作元件。

最后，先前提交的专利申请重新发布为WO-A-2020/234025，显示了一种车辆的操作单元，其中将操作元件保持在静止位置的装置具有保持磁体。

现有技术

DE-A-10 2008 060 256

DE-A-10 2011 089 400

DE-B-10 2018 212 618

DE-A-10 2018 217 865

DE-B-10 2019 201 901

WO-A-2007/135169

WO-A-2020/234025

发明内容

本发明的目的是为用于安装在车辆中的操作装置提供一个简单的概念，其中操作元件可以根据其要手动克服的力阈值以简单的方式改变。

本发明的目的是通过提出一种用于安装在车辆中的操作装置来实现的，该操作装置具有

-壳体；

-操作元件，可移动地安装在壳体内和/或壳体上，并可手动从静止位置转移至功能触发位置，

-开关，当操作元件手动转换到功能触发位置时，开关由操作元件驱动，

-保持力生成单元，用于产生保持力，通过该保持力使操作元件保持在其静止位置，以及

-控制单元，用于对保持力生成单元进行电气控制，以设置在接触操作元件时可降低的最大保持力，从而产生操作操作元件的触觉。

根据本发明的操作元件包括至少一个操作元件，该操作元件可移动地安装在壳体中和/或壳体上，并且可以手动从静止位置转移到功能触发位置。操作元件与开关相关联，当操作元件手动转换到功能触发位置时，该开关可由操作元件启动。该开关可以纯机械操作，但也可以配置为光学、电容或电感开关。每个操作元件都与保持力生成单元相关联，通过该单元可以调整将操作元件保持在静止位置的保持力。因此，保持力生成单元确定必须手动克服的力阈值，以有效驱动操作元件；因此，保持力生成单元不会导致操作元件的基本阻塞，因此，例如，当手动驱动超过力阈值时，操作元件仍然可以被下压，但其基本上并不旨在以这种方式驱动操作元件。一个或多个保持力生成单元与控制单元相关联，该控制单元为每个保持力生成单元生成电气控制信号，该电气控制信号定义设置的保持力。

根据本发明的概念，现在可以为几个操作元件中的每个元件指定不同的力阈值，为了有效地驱动相应的操作元件，必须手动克服该阈值。因此，可以说，旨在安装在车辆中的操作装置可以个性化。然而，特别是操作元件的力阈值可以根据菜单的不同而指定。然而，最后，也可以通过控制单元和保持力生成单元来设置驱动操作元件的动力学。换句话说，操作元件的力-位移特性不仅可以静态改变，也可以动态改变。

在本发明的一个有利实施例中，可以提供保持力生成单元包括电磁体，该电磁体具有带有线圈和电枢的定子，并且用于控制电磁体的线圈的控制单元连接到线圈。通过电磁体，可以以一种特别有利和简单的方式定义力阈值，例如通过线圈电流的大小和/或定子和电枢之间的气隙和/或通过定子与电枢的磁有效表面重叠的程度。对于力阈值的大小和可调节性，当超过设定的力阈值时，定子和电枢的相对运动方向也可能起作用。因此，此时定子和电枢可以彼此移动得更远，从而改变气隙，或者气隙保持不变，定子与电枢横向移动至其距离延伸部分。

在前面描述的电磁体示例中，需要线圈电流，即电能的应用，以确定操作元件静止位置的保持力。在这方面，如果不需要电能来施加保持力，并且可以调整保持力，则是有利的。在本发明的有利进一步发展中，永久保持电磁体可以用作保持力生成单元。在这种保持磁体中，磁性保持力由永磁体产生的磁通量提供。在这里，也可以调整这个保持力，例如，通过磁路中气隙的大小。也可以通过选择永磁体来调整保持力。通过向永磁体的线圈施加电流，永久保持电磁体产生的磁通量被抵消，从而可以调整保持力。最后，也可以使用(纯)永磁体作为保持力生成单元。在这里，可以通过设计或选择永磁体来调整保持力。

在本发明的又一有利实施例中，操作装置可以包括用于检测操作元件接触的接触传感器系统，当检测到操作元件接触时，接触传感器系统向控制单元输出感应信号，然后，控制单元控制保持力生成单元，以设置作用于所接触的操作元件的静止位置的所需保持力。这样，可以在操作元件的静止位置指定保持力，仅在检测到操作元件接触时将其设置为所需的水平(通常通过降低)。这可以防止操作元件在手动操作操作元件时出现“卡嗒卡嗒”声，而无需克服过大的力。

在本发明的又一有利实施例中，提供了操作元件包括具有多个操作面板的操作面，接触传感器系统根据检测到接触的操作面板向控制单元输出不同的感应信号，并且，为了产生不同的保持力，控制单元根据不同的感应信号，通过不同的控制信号来控制保持力生成单元。根据所接触的操作面板，必须按下操作元件以激活可由相应操作面板触发的功能的力阈值可能在大小上有所不同。根据操作元件的操作面上显示的操作菜单，所述保持力对于每个操作面板也可以具有相同的大小，并且从操作菜单到操作菜单可以具有不同或相同的大小。因此，当接触操作元件时，对于同一操作菜单的不同操作面板，保持力的(通常)降低幅度可能不同，或者对于操作菜单的所有操作面板都相同，对于各个操作面板，操作菜单到操作菜单不同，或者可以是两者的组合。通常，当操作元件未接触时，保持力足够大，因此操作元件的咔嗒声或无意间强烈而有力的接触不会立即触发操作功能。

除了使用磁有效保持力生成单元外，这些单元还可以具有磁流变或电聚合保持力元件(例如，见DE-B-10 2018 212 618)，其中，这些类型的保持力元件又可以通过根据本发明的操作单元的控制单元生成的电气控制信号来控制。此类保持力元件可配置为例如，机械闭锁元件以及处于“固化”状态的元件，以阻止操作元件或与之运动耦合的元件的运动，而当克服力阈值时，它们是/变得灵活的。这是因为磁流变聚合物或流体可以在外加磁场的影响下改变其刚度或流动性，就像施加电压时电活性聚合物的情况一样。或者，或者另外，这种阻挡元件也可以气动或液压操作。例如，在壳体或类似壳体中，颗粒或元件的流动性可能会受到气动或液压施加的负压的影响。

如上所述，在根据本发明的操作装置的范围内，至少一个操作元件的力阈值可以电动调节，该操作元件可以线性引导，因此可以从静止位置平移到功能触发位置。例如，这样的操作元件配置为键，因此可以垂直移动，或者配置为滑动开关，其中操作元件可以横向移动。

作为上述至少一个操作元件概念的替代方案，所述操作元件也可以倾斜或枢转，因此可以通过倾斜或枢转从静止位置转移到功能触发位置。在这种结构中，保持力还可能受到所选杠杆力比的影响。

如上所述，开关可以是机械开关或无触点操作的开关，例如以光学、电容或电感方式操作的开关。如果使用机械开关，除了根据本发明设置的保持力产生的触觉外，还使用其触觉。在非机械开关的情况下，可通过根据本发明提供的保持力生成单元单独实现触觉。

驱动操作元件返回其静止位置的运动可以由弹簧支撑或由补偿重量支撑，也可以由开关的恢复能力影响，例如，当操作元件被压下时致动开关。这里有不同的方法。因此，在这里描述的示例性实施例中可以设想不同的概念。最后，保持力生成装置及其通常使用的磁力也可用于将操作元件“拉”回静止位置。

附图说明

下面通过两个示例性实施例并参考附图对本发明进行更详细的解释。在图中：

图1示意性地显示操作装置的第一示例性实施例，该操作装置具有配置为触摸屏的可压操作元件，

图2显示具有拨动开关的操作装置的第二示例性实施例，以及

图3显示永久保持电磁体的示意图。

附图标记

10 操作装置

10’ 操作装置

12 壳体

12’ 壳体

14 操作元件

14’ 操作元件

16 操作面

18 操作面板

20 底部

20’ 底部

22 开关

22’ 开关

24 柱塞

24’ 柱塞

26 保持力生成单元

26’ 保持力生成单元

28 永久保持电磁体

28’ 永久保持电磁体

30 控制信号

30’ 控制信号

32 控制单元

32’ 控制单元

34 感应信号

36 接触传感器系统

37 倾斜/枢轴轴承

38 电枢

38’ 电枢

40 定子

40’ 定子

42 气隙

42’ 气隙

44 永磁体

46 线圈

46’ 线圈

具体实施方式

图1是用于安装在车辆上的操作装置10的剖面图和透视图，包括具有操作元件14的壳体12。在本示例性实施例中，操作元件14被配置为触摸屏，形成操作面16，在操作面16上显示多个操作面板18。例如，在壳体12的底部20上，有一个机械开关22，该开关由柱塞24驱动，柱塞24又从操作元件14向底部20伸出。在图1所示的静止位置，在本示例性实施例中，操作元件14通过包含两个永久保持电磁体28的保持力生成单元26保持。然而，一个这样的永久保持电磁体28也足够。除了永磁体外，这种永久保持电磁体28(见图3)也有一个线圈。线圈借助于控制单元32生成的电气控制信号30进行控制。在本示例性实施例中，控制单元32还配有触摸屏的接触传感器系统36的感应信号34。

在图1中，操作装置10的结构纯粹是示意图。例如，为了清晰起见，没有显示操作元件14用于压下的线性导向的图示。

图1所示的操作元件14静止位置的保持力由保持力生成单元26的两个永久电磁体28产生。在这里，气隙的大小和永磁体的选择起作用。当操作面16在其中一个操作面板18的区域内接触时，控制信号30通过控制单元32发送到永久保持电磁体28的线圈，以便它们的力阈值调整到所需的水平，并且必须手动克服，以便压下操作元件14。压下操作元件14时，然后启动开关22。

图2显示了操作装置10’的改进概念，该操作装置具有可选配置的操作元件14’。操作元件14’设计为拨动键，分别具有倾斜或枢轴轴承37。就本发明所必需的图2的操作装置10’的元件在结构或功能上与图1的操作装置10的元件相比较而言，它们在图2中用相同的参考数字提供，但用单个质数标记。

图2的操作装置10’的保持力生成单元26依次具有永久保持电磁体28’。如果相应地选择杠杆比率，则操作元件14’的倾斜或枢轴设计现在可以影响图2中所示操作元件14”静止位置的保持力，从而提供更大的自由度。

使用图3中示意性地示出的永久保持电磁体28作为保持力生成单元26也是有利的，例如，在保持位置，保持磁体的可移动电枢38和静止定子40不相互接触，而是通过最小气隙42保持彼此分离。间隙42也可以通过机械蒸汽填充，例如，可压缩材料。因此，电枢38和定子40之间没有接触，因此不会向操作面16反馈可能影响舒适性的机械力。静止定子40或可移动电枢38配备有永磁体44。定子40还包括一个线圈46，电流通过该线圈流动，以抵消、改变、重定向等来自于永磁体44的磁场，从而影响电枢28的位置保持。实际上，如果通过接触传感器系统36检测手的手指，该接触传感器系统通常是触摸传感器系统，则可以向永久保持电磁体28的线圈46提供电流，从而可以改变甚至取消保持力。这发生在几毫秒内，因此超出了可感知的延迟。

因此，根据本发明的设计使得能够以简单的方式方便地实现被动触觉概念。其特征在于，可压操作元件14’作用于机械开关22，对操作元件14”具有可感知的力反馈效应。操作元件14’具有多个符号字段。整个操作面16并不总是被符号字段占据。例如，在操作面上可以指定16个“单独接触面”。这些单独表面之间没有功能。然而，如果没有机械锁定，当手指施加力时，操作面16可能会移动，因此表明不存在功能触发。根据本发明的可控机械锁定可防止这种情况。只有当手指位于指定的接触面上时，才能释放锁定。锁定也只能在指定的接触面上暂时解除。因此，可以避免由于先前定义的操作状态，例如车辆，基本启用的触摸表面变得无效。

Claims (9)

1.一种用于安装在车辆中的操作装置，包括

-壳体(12)，

-操作元件(14，14’)，可移动地安装在壳体(12)中和/或壳体(12)上，并可手动从静止位置转移到功能触发位置，

-开关(22)，当操作元件被手动转换到功能触发位置时，所述的开关由操作元件(14，14’)致动，

-保持力生成单元(26，26’)，用于产生保持力，通过所述的保持力，操作元件(14，14’)保持在其静止位置，以及

-控制单元(32)，用于电气控制保持力生成单元(26，26’)以设置保持力。

2.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述的保持力生成单元(26，26’)包括电磁体(28)，具有带线圈的定子(40)和电枢，并且用于控制电磁体(28)的线圈的控制单元(32)连接到所述的线圈。

3.根据权利要求2所述的操作装置，其特征在于，所述的电磁体配置为永久保持电磁体(28)，其定子(40)具有永久磁体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的操作装置，其特征在于，接触传感器系统(36)，用于检测所述的操作元件(14，14’)的接触，当检测到所述的操作元件(14，14’)的接触时，所述的接触传感器系统(36)向控制单元(32)输出感应信号(34)，然后所述的控制单元(32)控制保持力生成单元(26，26’)，以设置当其接触时作用在操作元件(14，14’)的静止位置的所需保持力，保持力可低于保持所述的操作元件(14，14’)不接触的保持力，例如，在接触之前。

5.根据权利要求4所述的操作装置，其特征在于，所述的操作元件(14，14’)包括具有多个操作面板(18)的操作面(16)，所述的接触传感器系统(36)根据检测到接触的操作面板(18)向控制单元(32)输出不同的感应信号(34)，并且基于不同的感应信号(34)通过不同的控制信号所述的控制单元(32)来控制保持力生成单元(26，26’)，以生成不同的保持力。

6.根据权利要求1或未引用权利要求2或3的权利要求4或5的所述的操作装置，特征在于，所述的保持力生成单元(26，26’)包括磁流变或电聚合保持力元件，由所述的控制单元(32)的电气控制信号控制，以便设置作用于操作元件(14，14’)的静止位置的机械保持力。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的操作装置，其特征在于，所述的操作元件(14，14’)从静止位置到功能触发位置呈线性引导和平移移动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的操作装置，其特征在于，所述的操作元件(14，14’)可倾斜或枢转，并且通过倾斜或枢转可从静止位置移动到功能触发位置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的操作装置，其特征在于，所述的开关(22)为机械开关(22)或无接触操作的开关(22)，例如以光学、电容或电感方式操作的开关(22)。

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