开关操作面板 |
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| 申请号 | CN201180052985.7 | 申请日 | 2011-10-28 | 公开(公告)号 | CN103250221A | 公开(公告)日 | 2013-08-14 |
| 申请人 | 马夸特有限责任公司; | 发明人 | W.绍特; G.维林; A.施泰格; W.安格斯特; J.科普; A.明克; D.魏泽; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种尤其用于机动车的 开关 操作面板，其带有用于借助于元件手动作用的操纵面(3)，其中，该元件尤其是人手的 手指 。该操作面板具有与操纵面(3)这样共同作用的 传感器 ，使得传感器在元件接近操纵面(3)时和/或在借助于元件 接触 操纵面(3)时和/或在借助于元件压 力 作用到操纵面(3)上时产生 信号 ，其中，该信号以开关信号的形式用于接通和/或触发功能。为该开关操作面板设置有产生触感和/或声响的元件(7)，其中，优选地，产生触感和/或声响的元件(7)与操纵面(3)处于有效连接中。该信号操控促动器(8)以操纵产生触感和/或声响的元件(7)。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种尤其用于机动车的开关操作面板，其带有用于借助于元件(11)手动作用的操纵面(3)，其中，所述元件(11)尤其是人手的手指；带有与所述操纵面(3)这样共同作用的传感器，使得所述传感器在所述元件(11)接近所述操纵面(3)时和/或在借助于所述元件(11)接触所述操纵面(3)时和/或在借助于所述元件(11)压力作用到所述操纵面(3)上时产生信号，并且所述信号以开关信号的形式用于接通和/或触发功能，其特征在于，设置有产生触感和/或声响的元件(7)，其中，优选地所述产生触感和/或声响的元件(7)与所述操纵面(3)处于有效连接中，并且所述信号操控促动器(8)以操纵所述产生触感和/或声响的元件(7)。 |
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| 说明书全文 | 开关操作面板技术领域[0001] 本发 明涉 及一种 根据 权利 要求1的 前序 部分 的开 关操 作面 板(Schaltbedienfeld)。 背景技术[0002] 这样的开关操作面板可具有一个还或多个用于手动操纵的开关元件。该优选地装配有封闭表面的开关操作面板尤其可被应用在机动车中。 [0003] 这样的开关操作面板具有用于由使用者借助于元件手动作用的操纵面。尤其地，该元件可以是人手的手指，借助于其实现开关操作面板的开关元件的操纵。在此，该操纵面与传感器这样共同作用，使得传感器在元件接近操纵面时和/或在借助于该元件接触操纵面时和/或在借助于元件压力作用到操纵面上时产生信号。该信号以开关信号的形式用于接通和/或触发与开关操作面板中相应的开关元件相关联的功能。对于开关操作面板、尤其对于这样的带有封闭表面的开关操作面板，缺少可被使用者感知的触感(Haptik)和/或声响(Akustik)。发明内容 [0004] 本发明目的在于这样改进开关操作面板，从而提供对开关操作面板的触感和/或声响。 [0005] 尤其地，本发明的目的是在没有可直接移动的开关元件(如至今产生触感和声响的电气开关、速动盘(Schnappscheibe)等)的情况下在带有封闭的表面的操作面板中实现触感和/或声响。在至今的、然而不具有封闭的表面的开关操作面板中使用传统的、可直接移动的电气开关元件，其中，这些开关元件那么产生触感和/或声响。此外，触感和/或声响应实施成可调整。 [0007] 在根据本发明的开关操作面板中，设置有产生触感和/或声响的元件，其中，产生触感和/或声响的元件优选地与操纵面有效连接。由传感器产生的信号操控促动器(Aktor)以操纵该产生触感和/或声响的元件。由此尤其在带有封闭的表面的开关操作面板中借助于执行器提供一种用于触觉和/或听觉反馈的方案。有利地，该方案省去了用于开关操作面板的传统的电气开关元件。本发明的另外的设计方案是从属权利要求的内容。 [0008] 在另一设计方案中，促动器是电磁体。电磁体可具有线圈以及可在线圈中移动的电枢。在操控促动器时，通过电磁体的线圈的相应的通电使电磁体的电枢运动。电磁体的电枢又操纵产生触感和/或声响的元件。电磁体的相应的通电产生可相应地调整的触感。 [0009] 借助于根据本发明的方案现在可获得不同的触觉的和/或听觉的效果。一方面促动器由此可大致垂直于操纵面操纵产生触感和/或声响的元件。亦即优选地这样使得产生触感和/或声响的元件使操纵面大致垂直于其表面运动。另一方面，促动器可大致平行于操纵面操纵产生触感和/或声响的元件。亦即优选地这样使得产生触感和/或声响的元件使操纵面大致平行于其表面运动。有利地在因此可示出操纵面在不同方向上的运动或振动。根据对触感的所期望的力曲线，促动器可以以拉动或撞击以操纵的方式作用到产生触感和/或声响的元件上。利用该措施也可获得不同的声响。 [0010] 在一简单且紧凑的布置方案中，产生触感和/或声响的元件由固定在操纵面上的卡箍(Buegel)或固定在操纵面上的叉构成。在此尤其建议设置金属卡箍或金属叉以获得特别的声响。在操控电磁体时，电磁体的电枢又可在卡箍或叉处拉动并且/或者撞击到卡箍或叉处。此外，在卡箍处或在叉处可安装声学元件，在操纵电磁体时电枢撞击到其处，由此使可根据使用者意愿预调整的声响成为可能。 [0011] 在一适宜的且紧凑的设计方案中，操纵面包括遮光板(Blende)以及承载件(Traegerteil)。在此提出，承载件可移动地、亦即尤其浮动地支承在反射器处。为此，以软部件的形式的弹性元件可布置在反射器处以支承承载件。此外，反射器使操纵面的可靠的照明成为可能。 [0012] 在另一设计方案(在其中对触感的力曲线可在宽的范围中变化)中，产生触感和/或声响的元件包括在操控电磁体时可由电磁体的电枢纵向移动的适配器以及以一端铰接在适配器处而以另一端作用到操纵面上的杠杆。此外，该杠杆可在该另一端附近铰接在反射器处。例如借助于在杠杆的另一端处的鼻部可在适配器纵向移动时以相应的方式作用到遮光板支架上。 [0013] 在另一设计方案中，使用按键开关元件、短行程按键、速动盘等以产生声响。然而，这些传统的开关元件那么不是如至今那样用于产生开关信号而是仅用于产生声响。为此，在承载件处和/或在适配器处可布置有凸出部(Ansatz)，借助于其那么在操控促动器时相应地作用到按键开关元件、短行程按键、速动盘等上用于产生声响。 [0014] 适宜地，开关操作面板具有用于容纳促动器以及操纵面的壳体，从而开关操作面板可作为单独的、可预装配的构件来制造。该开关操作面板那么可以以简单的方式装配在机动车中。该壳体可设计成使得操纵面表示位于壳体的一侧处的结束并且由此在壳体处形成基本上封闭的表面。 [0015] 在对开关操作面板的另一设计方案中，设置有尤其基于直接的和/或间接的压电效应的压电元件作为产生触感和/或声响的元件以及促动器或执行器。压电元件可带到与操纵面有效连接，这样使得通过将电压施加到压电元件上可产生对操纵面的触觉效果。有利地，该触感和/或声响可通过压电元件的相应的电气的和/或电子的操控来调整。 [0016] 在简单的以及功能可靠的设计方案中，在操纵面处可布置有操纵器。操纵器在此建立在操纵面与压电元件之间的有效连接。 [0017] 也处于该设计方案的范围中的是，检测元件到操纵面上的作用的传感器由尤其基于直接的和/或间接的压电效应的压电元件构成。在通过操作者操纵时的压力检测那么利用压电元件实现，这使其能够应用为传感器。 [0018] 最后，压电元件既可用作传感器也可用作产生触感和/或声响的元件连同促动器。该方案即借助于不仅基于直接的而且基于间接的压电效应的执行器设置触觉的和/或听觉的反馈以及压力检测。有利地，压电元件因此可用作执行器和/或传感器。 [0019] 对于根据本发明的开关操作面板的特别优选的设计方案可确定以下。 [0020] 应用被容纳在操作面板中的电磁体作为执行器。在操控时，电磁体的推杆或电枢撞向产生触感和/或声响的元件，其固定在操作表面的下侧处、例如在遮光板处。触感和/或声响因此可分离地且单独地调整。根据所期望的触感和/或声响，电磁体可具有不同的安装位置。作用方式和作用方向、例如拉和/或压也可变化。 [0021] 压电元件被安置在操作面板中，亦即优选地直接在电路板上。与操作表面固定地连接的、例如注塑的操纵器在操作者操纵时压到压电元件上并且使其变形。由于物理原理、即直接的压电效应，该元件将机械能转化成电能。可来检测所输出的电压，由此使能够应用为传感器。 [0022] 并且/或者反过来，在施加电压时压电元件机械地变形、亦即相应于间接的压电效应。在此，压电元件由于撞击发出听觉的和/或机械的信号。这使能够应用为传感器。 [0023] 通过对操纵器应用不同的材料以及改变操控，触感和/或声响可分离地且单独地来调整。 [0024] 利用本发明所获得的优点尤其在于，提供在没有传统的带有运动行程的开关元件的情况下实现触感和/或声响和/或传感的可能性。有利地，获得带有“零行程”且在需要时还带有“零力”的操作面板。此外，在该系统中使各个构件的加工公差对触感和/或声响的影响最小。此外，通过省去执行器和/或传感器提供在操作面板中构件的节省。最后，该开关操作面板也是特别成本有利的。附图说明 [0025] 带有不同改进方案和设计方案的本发明的实施例在附图中示出并且接下来来详细说明。其中：图1以透视图显示了用于机动车的开关操作面板， 图2以分解图显示了图1中的操作面板， 图3以分解图显示了图2中的操作面板的操纵面， 图4显示了通过图1中的操作面板的横截面， 图5以分解图显示了根据另一实施例的操作面板， 图6显示了通过图5中的操作面板的横截面， 图7以分解图显示了根据又一实施例的操作面板， 图8显示了通过图7中的操作面板的横截面， 图9以分解图并且以放大的局部细节显示了根据再一实施例的操作面板，图10以纵截面显示了图9中的操作面板的截段， 图11以分解图以及以放大的局部细节显示了根据又一实施例的操作面板，图12以纵截面显示了图11中的操作面板的截段， 图13显示了对直接的压电效应的原理图， 图14显示了对间接的压电效应的原理图， 图15显示了通过根据另一实施方案的图1中的操作面板的横截面以及 图16示意性地显示了作为促动器的压电元件的工作原理。 具体实施方式[0026] 在图1中可看见带有操纵面3的用于机动车的开关操作面板1，在其处布置有以开关元件的形式用于触发和/或操作机动车中不同功能的各个区域2。例如，操作面板1可以是用于操纵机动车中的空调的操作面板，其中，借助于开关元件2通过使用者可调整机动车中的温度、通风、挡风玻璃风扇等。在操纵面3处，对于开关元件2设置有用于示出可借助于开关元件2触发的功能的功能符号9以及用于示出相应功能的状态(接通/断开)的功能指示器10，其中，功能符号9以及功能指示器10可发光。 [0027] 操作面板1具有壳体4，操纵面3位于其上侧上。如可从图1中得出的那样，操纵面3具有封闭的表面，由此很大程度上保护操作面板1免于有害的外部影响。开关元件2可由此来操纵，即使用者借助于元件11手动地作用到操纵面3的相应区域2上。元件11尤其是使用者的手的指头。 [0028] 如在图2中可见，在壳体4中存在电路板5，电气的/电子的构件6、例如用于操纵面3的照明的发光二极管布置在其上。操纵面3又布置在位于壳体4中的、用作对电路板5的支撑的反射器26上。光导体37从发光二极管6引导至功能符号9且光导体38引导至在操纵面3处的功能指示器10，这样使得由发光二极管6发出的光被引导用于功能符号9和/或功能指示器10的照明。根据图3另外识别出，操纵面3由遮光板24、遮光板支架25以及另一承载件39构成。 [0029] 借助于传感器来探测手指11手动地作用到操纵面3上。对此，在操纵面3中和/或在其处布置有导电的薄膜12，借助于其借助施加电压在操纵面3的区域中产生电场。操纵面3与传感器12这样共同作用，使得传感器12在元件11接近操纵面3时产生信号(通过评估由于手指11的接近电场的变化、尤其电容变化)。 [0030] 如另外从图3中得出的那样，薄膜12具有各个彼此电绝缘的传导区域13。薄膜12布置成使得在操纵面3处的每个区域2关联有这样的传导区域13。通过对于单个传导区域13评估电场的变化，此外可探测出借助于手指11接触操纵面3，亦即根据相应的传导区域13探测相应的开关元件2的接触。操纵面3与传感器13这样共同作用，使得传感器 13在借助于元件11接触操纵面3的相应的区域2时通过评估由于手指11的接触对于传导区域13的电场的变化、尤其电容变化而产生信号。 [0031] 如另外可根据图2识别出的那样，磁体14在操纵面3的面对壳体4的内部的侧面上布置在支架47处。磁体14关联有霍尔传感器15，其位于壳体4中的电路板5上。在借助于手指11压力作用到操纵面3上时，操纵面3略微弯曲，从而使磁体14相应地运动。磁体14的该运动借助于霍尔传感器15来探测。由此，操纵面3与传感器15这样共同作用，使得传感器15在借助于元件11压力作用到操纵面3上时产生信号(通过评估由于磁体14而产生的磁场变化)。 [0032] 补充地或者代替霍尔传感器15，也可使用未进一步示出的应变片(DMS)作为传感器，操纵面3的弯曲以变形的方式作用到其上。应变片的该变形引起其电阻的变化。电阻的变化然后又被评估用于产生信号。 [0033] 由传感器12、13、15所产生的信号可相应地来评估并且然后以开关信号的形式用于接通和/或触发机动车中的相应的功能。由传感器12、13、15所产生的信号中的至少一个和/或由于由传感器12、13、15所产生的信号的评估而另外的信号此外促使产生对于开关操作面板1的触感和/或声响。为此设置有产生触感和/或声响的元件7(见图4)，其与操纵面3处于有效连接中。相应的信号现在操控促动器8以操纵产生触感和/或声响的元件7。 [0034] 如在图4中可见，促动器8是电磁体。电磁体8具有线圈16以及在线圈16中可移动地支承的、以弹簧48加载的电枢17。如果现在操控促动器8，则实现电磁体8的线圈16的相应的通电，由此又使电磁体8的电枢17运动。运动的电枢17在此撞击到板簧式地设计的产生触感和/或声响的元件7上。由于撞击，一方面由产生触感和/或声响的元件7产生以咔嗒的形式的声响，其向使用者表示开关元件2的接通。另一方面，电枢17的撞击运动由产生触感和/或声响的元件7经由布置在操纵面3的内侧处的推杆18被传递到操纵面3上，这又被使用者的手指11作为对开关元件2的接通的触感反馈感觉到。在该情况中，促动器8优选地大致垂直于操纵面3操纵产生触感和/或声响的元件7，这样使得产生触感和/或声响的元件同样使操纵面3大致垂直于其表面运动。 [0035] 在另一实施方案中，起重磁体8的撞击方向相对于根据图4的方向大约旋转了180°，如根据图5所见。根据图6，产生触感和/或声响的元件7由固定在操纵面3处的卡箍19、亦即在此由金属卡箍构成。在操控电磁体8时，电磁体8的电枢17在手指11的操纵方向上运动并且撞击在卡箍19处，其中，为了触感使操纵面3略微下降。同时在撞击时产生声音。为了改善声响，在卡箍19处还可附加地布置有声学元件20，电枢17撞击到其上。 如根据图5所见，操作面板1具有两个卡箍19以及电磁体8。 [0036] 在根据图7的另一实施方案中使用拉动的起重磁体(Hubmagnet)8，其在通电时在操纵方向上向下拉操纵面3。如另外在图8中所见，叉式设计的产生触感和/或声响的元件7固定在操纵面3的内侧上。起重磁体8的电枢17悬挂到产生触感和/或声响的元件7的叉23中，由此促动器8以拉动以操纵的方式作用到产生触感和/或声响的元件7上。 此外，在操纵面3的内侧上布置有凸出部21，其在促动器8的操控和由此所引起的操纵面 3的运动中以接通的方式作用到按键开关元件22上，其在此产生咔嗒声。因此在该情况中借助于产生触感和/或声响的元件7产生对于操作面板1的触感以及借助于按键开关元件 22产生声响。代替按键开关元件22，也可使用例如具有大约0.5至0.6 mm的操纵行程的短行程按键、速动盘等以产生听觉反馈。 [0037] 在根据图9和10的又一实施方案中，起重磁体8平躺地布置在壳体4中并且在纵向上拉动操纵面3。为此，操纵面3包括遮光板24、遮光板支架25以及承载件39。承载件39又可移动地、亦即浮动地支承在反射器26处。以软部件的形式的弹性元件27在此布置在反射器26处以支承承载件39。产生触感和/或声响的元件7由借助于螺栓28固定在承载件39处的由金属构成的叉29构成。在操控电磁体8时，电磁体8的电枢17在叉29处拉动。促动器8因此大致平行于操纵面3操纵产生触感和/或声响的元件7，由此产生触感和/或声响的元件7在其方面使操纵面3大致平行于其表面运动。在此通过电枢17与金属叉29的接触来产生以双击的形式的听觉反馈。 [0038] 在根据图11的又一实施方案中，起重磁体8又平躺地来安装并且经由杠杆30在纵向上拉动浮动地支承的操纵面3。为此，产生触感和/或声响的元件7包括在操控电磁体8时可由电磁体8的电枢17纵向移动的适配器33和以一端借助于轴34铰接在适配器33处的杠杆30，如在图12中所见。杠杆30在其另一端附近借助于长孔31在另一轴35处铰接在反射器26处。在杠杆30的另一端处还存在鼻部32。如果现在借助于电枢17使适配器33纵向移动地运动，则杠杆30围绕其铰接部34、35旋转并且在此以在另一端处的鼻部 32作用到承载件39上。由此又使操纵面3为了产生触感大致平行于其表面运动。适配器 33借助于弹簧36对着反射器26被加载并且在其运动中为了产生以咔嗒声的形式的声响作用到布置在反射器26上的按键开关元件22上。 [0039] 根据所说明的对产生触感和/或声响的元件7的实施方案可识别出，对于操作面板1的触感和/或声响可相应于使用者的期望在宽的范围中调整。此外，以下另外的示例性的措施适合于可选地调整触感和/或声响：-材料选择， -几何结构， -安装条件， -执行器操控(例如借助于软件)， -执行器结构形式， -安装位置以及接口。 [0040] 最后，在又一实施方案中，使用压电元件作为产生触感和/或声响的元件和/或作为传感器。对此，首先应详细阐述压电效应。 [0041] 如在图13中为了阐述所示，借助于按压器41将压力施加到压电元件40上。在此，借助于直接的压电效应在压电元件40中进行机械能到电能的转化。由此，可在压电元件40处截取电压42。直接的压电效应在传感器、压电点火器中被应用在能量收获等中。如在图14中所示，将电压42施加到压电元件40处。在此，借助于间接的压电效应在压电元件40中进行机械能到电能的转化。由此，压电元件40产生力43。间接的压电效应被应用在快速促动器中。 [0042] 在图15中在原理图中详细可见使用压电元件的开关操作面板1。操作面板1具有壳体4，在其处布置有操纵面3用于通过使用者手动引入压力。传感器44与操纵面3有效连接以探测到操纵面3上的作用。传感器44由尤其基于上面所说明的直接和/或间接压电效应的压电元件构成。 [0043] 压电元件44尤其可基于直接和/或间接压电效应同样用作产生触感和/或声响的元件以及促动器。这样的借助于压电元件实现的、可电气地和/或电子地操控的用于将力F施加到结构元件46上的促动器44的工作原理在图16中示出，其中，结构元件46那么又可通过力F相应地移动。 [0044] 如另外可根据图15识别出的那样，为了触感和/或声响产生可将压电元件44带到与操纵面3有效连接，从而通过将电压施加到压电元件44上可产生对于操纵面3的触觉效果。提出的是，共同地利用这两个功能，由此压电元件44用作传感器且用作产生触感和/或声响的元件连同促动器。在该情况中，压电元件44作为传感器在相应地作用到操纵面3上时产生信号。该信号接下来操控压电元件44以产生对于操纵面3的触感和/或声响。 在壳体4中存在电路板5，压电元件44布置在其上。操纵器45布置在操纵面3上，这样使得操纵器45建立在操纵面3与压电元件44之间的有效连接。 [0045] 本发明不限于所说明和示出的实施例。而其还包括所有在由权利要求所限定的发明的范围中的专业的改进方案。根据本发明的开关操作面板由此不仅可应用在用于机动车的操作面板中，而且可应用在家用电器、音频设备、视频设备、通讯设备等的操作面板中。 [0046] 附图标记清单1 开关操作面板/操作面板 2 区域/开关元件 3 操纵面 4 壳体 5 电路板 6 电气的/电子的构件/发光二极管 7 产生触感和/或声响的元件 8 促动器/电磁体/起重磁体 9 功能符号 10 功能显示部 11 元件/手指 12 (导电的)薄膜/传感器 13 传导区域/传感器 14 磁体 15 霍尔传感器/传感器 16 (电磁体的)线圈 17 (电磁体的)电枢 18 推杆 19 卡箍 20 声学元件 21 凸出部 22 按键开关元件 23 叉 24 遮光板 25 遮光板支架 26 反射器 27 弹性元件 28 螺栓 29 叉 30 杠杆 31 (杠杆处的)长孔 32 鼻部 33 适配器 34 轴/铰接部 35 (另一)轴/铰接部 36 弹簧 37 (用于功能符号的)光导体 38 (用于功能显示部的)光导体 39 承载件 40 压电元件 41 按压器 42 电压 43 力 44 压电元件(传感器/促动器) 45 操纵器 46 结构元件 47 支架 48 弹簧。 |
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