带有磁返回的操作元件 |
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| 申请号 | CN201210212009.X | 申请日 | 2012-06-25 | 公开(公告)号 | CN103076840B | 公开(公告)日 | 2015-06-03 |
| 申请人 | 普雷有限公司; | 发明人 | A·克洛塞克; T·斯库夫伊斯; S·斯库伯夫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于数种转换和/或调节功能的操作元件（1），其包括：邻接部件（3）；相对于邻接部件可从静止 位置 被手动移开，例如移动和/或转动到至少两个相反方向的致动部件（2）；用于使致动部件（2）返回静止位置的磁返回装置（4、5）；用于生成分别对应于至少致动部件的最大位置和静止位置的电 信号 的检测装置；其中磁返回装置（4、5）包括至少一第一致动部件侧环形磁 铁 （4）和一第二邻接部件侧环形 磁铁 （5），其在静止位置处以这样一种方式配置：其端面彼此相对并且彼此间隔开，这样，它们被构建成致动部件（2）相对于邻接部件（3）拉开，并且它们是同心的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于数种转换和/或调解功能的操作元件(1)，其包括： |
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| 说明书全文 | 带有磁返回的操作元件技术领域[0001] 本发明涉及用于数种调节和/或转换功能的操作元件。一般地说，其包括相对于邻接部件可从静止位置经手动移动和/或转动到至少两个相反方向的致动部件。此外，还提供了用于使致动部件返回到静止位置的磁返回装置(magnetic returning means)。根据用于移动成两个、四个或直至最大转换的任意方向的能力，本发明的操作元件可为摇杆转换、四向转换或操纵杆。一般上，本发明还提供了分别对应于至少致动部件的最大位置和静止位置的用于产生电信号的检测装置。 背景技术[0002] 已知可以通过相互之间机械衔接的部件在致动部件的移动范围内使操作元件返回致动部件的静止位置。另外，已知数种用于提供触觉反馈的机械锁定部件。这些操作元件会受到磨损，这样，随着磨损增加，触觉和/或相对位置的变化，或其整体功能都会受到影响。此外，为了减少易受磨损性，提供基于磁力的返回装置是已知的。目前已知的设计(例如DE102008004909 A1中显示的实施方案)具有比较复杂和浩繁的设计，因为除其它以外，除了磁返回装置，还强制提供了邻接部件和致动部件之间的机械操作衔接，例如形式为车轴安装接头或球形接头的机械操作衔接。这些机械操作衔接会受到磨损，从而使致动部件的定位准确性变差。 发明内容[0003] 由于现有技术具有这些缺点，因此本发明的目的在于以特别低的磨损、坚固的以及特别是在触觉反馈方面进行了改进的方式进一步开发通用的操作元件。 [0005] 本发明涉及用于数种转换和/或调节功能的操作元件，包括以下部件：邻接部件以及相对于邻接部件可从其静止位置经手动移动和/或转动到至少两个相反位置的致动部件。本发明提供了磁返回装置(即基于磁力的返回装置)用于使致动部件返回静止位置。它们包括，例如，一个或多个永磁体、铁磁性元件、电磁体或它们的组合。本发明还提供了分别对应于至少致动部件的最大位置和静止位置的用于产生电信号的检测装置。优选地，检测装置以这样一种方式设计：唯一地生成对应于(可选成比例地)致动部件所有可能位置的电信号用于位置评估。本领域技术人员知道适用于此目的的检测装置，例如，可提供光学或电阻式位置识别装置。 [0006] 本发明的磁返回装置包括至少一第一致动部件侧环形磁铁和一第二邻接部件侧环形磁铁，处于静止位置时，其设置方式为：它们的端面彼此相对并彼此间隔开，它们被配置成致动部件相对于邻接部件拉开并且它们同心。不仅这个实施方案产生不受磨损的返回，而且通过相对于邻接部件拉开致动部件也获得了相互保留的动作，其中可有利地省略两者之间的铰接式机械连接。 [0007] 在一优选实施方案中，在例如外壳或邻接部件上提供了固定器件以固定致动部件防止脱落。由于使用了机械吸引力来保持致动部件，易受磨损性被最小化，甚至被排除。通过使用磁返回装置，致动部件在致动过程中的触觉反馈还可按照合适地选择环形磁铁的尺寸所要求的进行设计。 [0008] 优选地，将致动部件设置成可绕旋转轴旋转，以及将环形磁铁与旋转轴同心配置。例如，可旋转的安装通过邻接部件与致动部件之间的滑动轴承布置来实现。由于具有额外的自由度，致动部件旋转过程中额外的转换或调解功能可被分配到致动部件。例如，通过光学或磁性检测装置检测旋转和/或旋转位置。 [0009] 在一优选的实施方案中，使第一和第二环形磁铁分别垂直于移动方向极化。 [0010] 在另一个优选的实施方案中，至少那些彼此相对的环形磁铁端面一致。优选地，环形磁铁具有相同的尺寸和构造。 [0011] 优选地，致动部件从静止位置移动或转动到最大位置过程中致动部件侧环形磁铁的移动距离对当于至少邻接部件侧环形磁铁的壁厚。例如，最大位置以这样一种方式选定：如果环形磁铁的相对端面在其轴向方向上垂直投射在同一平面上，就会形成月牙形表面。 例如，该表面的月牙形侧翼的最大距离小于1mm，例如0.5mm。 [0012] 结果发现，在致动部件的偏转不断增加的情况下，返回力增加之后，返回力可由此实现触觉上清楚地觉察到的下降，也称为“卡扣(snap)”。优选地，致动部件为单稳态，即，在静止位置外面，返回力永不为零。例如，一个实施方案提供了为产生锁定触觉动作，以返回力在致动部件移动范围内具有局部最大值的方式构造和配置环形磁铁。此外，在仅部分(例如大约一半或三分之二)的最大可能偏转后，返回力在最大值以后的急剧下降导致在克服最大返回和随后的中断之后不可避免地到达最大位置。因此，这提高了操作可靠性并同时为操作者提供了触觉反馈。 [0013] 优选地，至少两相反方向的移动限定了一直线或一曲线，更优选地，限定了至少一圆段。 [0014] 在一优选实施方案中，邻接部件包括一个或多个滑动或滚动元件用于承接致动部件。在另一个实施方案中，提供了用于容纳和引导滚动元件的壳(cage)。 [0016] 本发明可提供的是，环形磁铁被提供来专门用于返回或触觉反馈。可提供分开的传感器和拾取器(pick-up)用来检测致动部件的移动和用于检测致动部件的位置。本发明也将包括至少致动部件侧环形磁铁用作一个或多个传感器(例如霍尔传感器)的拾取器的实施方案。 [0017] 有利地，操作元件用在机动车中，例如作为控制车辆空调的操作元件。 附图说明[0018] 下面将参考附图更详细地解释本发明和技术环境。必须指出，附图描绘了本发明特别优选的实施方案，但并不限于此。附图图解显示了： [0019] 图1：本发明操作元件1的致动部件2的静止位置，其在一优选实施方案中显示； [0020] 图2：来自图1的操作元件1的致动部件2的最大位置； [0021] 图3A：图1放大的细节图； [0022] 图3B：图2放大的细节图；以及 [0023] 图4：操作者克服的返回力F从静止位置越过的偏置距离S的函数的曲线。 具体实施方式[0024] 通过简化的示意表示方式，附图显示了本发明操作元件1的结构和操作模式。操作元件1包括邻接部件3和致动部件2。邻接部件3包括面朝致动部件2的凸面。致动部件2包括与所述邻接部件3的表面互补形成的并面对邻接部件3的凹面。致动部件2可相对于邻接部件3自由地移动或转动。未显示的检测器件可检测相应的位置。邻接部件3包括滚动承接器件以促进致动部件2的移动并最小化磨损。滚动承接器件包括数个环形配置的滚珠6，滚珠6通过壳7被引导均匀地间隔开。除了移动能力，致动部件2的旋转也变得可能，在这方面，见移动指示箭头10，其中移动能够在所有方向上发生，在垂直于绘图平面的方向上也可以，并将在下面进行描述，限于箭头10指示的方向仅出于较好地描述移动的目的。 [0025] 致动部件2的移动受限于通过邻接部件中的通孔11引导的销子8，销子8作为固定器件还可通过其末端处板形(例如拧上)扩展部分和套筒9被固定，防止掉出。致动部件2和邻接部件3的分离因此不可能很大。环形永磁体4、5(此后称为环形磁铁)分别插入其中的环形槽分别并入致动部件2和邻接部件3的相对表面。环形磁铁4、5具有相同的尺寸并平行于其轴向方向(即其旋转对称轴)极化。环形磁铁4、5以这样一种方式配置：不同的磁极和端面间隔开并在图1显示的静止位置彼此相对。此外，环形磁铁4、5在静止位置时与致动部件2的旋转轴同心配置。在致动部件2的移动过程中，致动部件2在位于绘图平面中的方向上从图1的静止位置到达图2显示的最大位置。环形磁铁4、5引起致动部件2返回图1所示的静止位置。在转动过程中，致动部件侧环形磁铁4，以及其在移动方向上位于前面和后面的环形部分，从邻接部件侧环形磁铁5的相应环形部分移开。最大位置以这样一种方式选定：致动部件侧环形磁铁4移开的距离大于邻接部件侧环形磁铁5的壁厚。优选地，环形磁铁4、5的偏移，即在最大位置处和在各位移方向上，致动部件侧环形磁铁4的内径与邻接部件侧环形磁铁5的外径之间的投射距离在大约或正好1.0mm至大约或正好5.0mm之间。环形磁铁4、5的相对移动在图3A和3B的细节图中图解说明。图4显示了返回力作为偏转距离的函数的轮廓。其在致动部件从静止位置到达到局部最大Fmax的移动过程中急剧增加。一旦致动部件侧环形磁铁移动了邻接部件侧环形磁铁壁厚的距离，返回力急剧下降而不会完全回到零。此后，致动部件由于接触到停止而在Smax处到达最大位置。上述返回力的急剧下降(也成为“卡扣”)可在触觉上感知并用来为操作者提供已到达最大位置的事实的触觉反馈。返回力的增加和随后的急剧下降还提供了可靠地以及几乎不可避免地到达了最大位置，使得最大返回力Fmax只被克服一次。这提高了操作的重现性和可靠性。 |
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