用于车辆的操作单元制造技术

本发明专利技术涉及一种用于车辆的操作单元(10)，所述操作单元设置有壳体(26)，所述壳体具有前侧和布置在所述壳体(26)的前侧上的操作元件(12)，所述操作元件具有质心(40)和操作表面(14)。操作元件(12)沿着基本上正交于操作表面(14)的垂直运动轴线(18)并且沿着基本上横向于所述垂直运动轴线延伸的横向运动轴线(20)以弹簧弹性方式安装在壳体(26)上和/或壳体中。本发明专利技术还涉及至少一个传感器(28)，用于检测操作元件(12)在垂直运动轴线(18)的方向上的致动运动。所述操作单元还包括：布置在壳体(26)中和/或壳体上的致动器(32)，用于反馈操作元件(12)在检测到的操作元件(12)的致动运动期间至少也在横向运动轴线(20)上的运动；以及弹簧框架(70)，用于操作元件(12)的弹簧弹性安装。弹簧框架(70)包括两个横向框架部分(74)，所述横向框架部分横向于横向运动轴线(20)延伸，在每个横向框架部分中采用至少一个片簧臂(76)。每个片簧臂(76)包括连接到弹簧框架(70)的第一端(78)和自由的第二端(80)。每个片簧臂(76)在垂直平面内延伸，并且横向运动轴线(20)横向于所述垂直平面延伸。每个片簧臂(76)在垂直平面中也是弹簧弹性的。操作元件(12)在弹簧框架(70)的片簧臂(76)的外侧被固定到所述弹簧框架上，并且弹簧框架(70)的片簧臂(76)的自由第二端(80)固定在壳体(26)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆的操作单元
本专利技术涉及一种用于车辆的操作单元，其可以是例如用于控制各种车辆部件的信息娱乐系统。
技术介绍
包括适于显示(例如由菜单控制)用于选择车辆部件的功能的各种符号字段的显示类型的操作元件的操作单元变得越来越流行。在这样的操作单元中，操作人员将被给予对功能选择的触觉确认，这例如通过操作元件在其致动之后的附加主动运动来实现，其中，致动伴随着(特别是难以察觉的)操作元件的运动。当在操作元件的整个操作表面上观察时，该触觉反馈应该尽可能均匀。上述概念也称为力感力反馈(ForceSenseForceFeedback)。操作单元的设计需要操作元件的弹性支撑可能沿着两个不同的轴线，这可能过于复杂，尤其是当操作元件(例如由于其尺寸和其部件的数量)具有相对大的适当重量时。一方面，弹簧弹性支撑必须足够刚性以防止由于车辆在行驶期间的运动而引起的操作元件的振动；另一方面，用于触觉反馈的弹性支撑应该足够“柔软”，使得操作元件的机械激励的能量需求不会太高。DE-A-102009007243公开了一种操作单元，该操作单元在触摸关键区域时通过关键区域的横向激励提供触觉反馈。从后来公布的EP-A-3043240(对应于DE-A-102015200037)，已知一种用于汽车的操作装置，该操作装置包括壳体，该壳体具有布置在其前侧用作具有操作表面的操作元件的触摸屏。该触摸屏可在垂直方向和横向方向上弹性移动。操作者可操作以在横向方向上引起操作元件的致动反馈运动，其中其机电设计包括耦合到触摸屏的可电磁控制的驱动元件。触觉控制装置形成包括传感器元件的评估和控制单元，所述传感器元件在触摸屏的操作表面在垂直方向上偏转时将触发信号。触摸屏的弹性横向支撑凭借片簧实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于车辆的操作单元，该操作单元具有至少一个具有操作表面的操作元件，其中该操作元件应包括具有有利技术设计且易于安装的弹性支撑。为了实现上述目标，根据本专利技术提供了一种用于车辆的操作单元，所述操作单元包括：-具有前侧的壳体；-设置在所述壳体的前侧的操作元件，所述操作元件具有操作表面，-其中，所述操作元件沿着基本上正交于所述操作表面延伸的垂直运动轴线并且沿着基本上横向于所述垂直运动轴线延伸的横向运动轴线以弹簧弹性的方式安装在所述壳体上和/或所述壳体中；-至少一个传感器，用于检测所述操作元件在所述垂直运动轴线的方向上的致动运动；-布置在所述壳体中和/或所述壳体上的致动器，用于在检测到的所述操作元件的致动运动时反馈所述操作元件至少还在所述横向运动轴线上的运动，其中所述致动器包括可电磁控制的驱动元件，所述驱动元件机械地耦合到所述操作元件并可向前和/或向后运动；-连接到所述传感器和所述致动器的评估和控制单元；以及-弹簧框架，用于所述操作元件的弹簧弹性支撑，-其中所述弹簧框架包括横向于所述横向运动轴线延伸的两个横向框架部分，每个横向框架部分具有至少一个设置在其中的片簧臂，-其中每个片簧臂包括连接到所述弹簧框架的第一端和自由的第二端，-其中每个片簧臂在垂直平面内延伸，并且所述横向运动轴线横向于所述垂直平面延伸，-其中每个片簧臂在垂直平面内也是弹簧弹性的，并且-其中所述操作元件被固定在所述弹簧框架的片簧臂外侧的弹簧框架上，并且所述弹簧框架的片簧臂的自由的第二端被固定在所述壳体上。根据本专利技术，操作元件的致动的主动触觉反馈通过操作元件的横向偏转来实现。为了致动，操作元件在基本上垂直于操作表面延伸的垂直运动轴线上运动。当随后通过传感器检测到该致动运动时，将发生操作元件的主动运动，该操作元件包括横向运动分量，即，一般而言，横向于垂直运动轴线定向(例如向左或向右，向上或向下)的运动分量。然而，力反馈运动也可以是纯粹的侧向运动。为了这些目的，本专利技术提供了弹簧框架作为结构元件，用于将操作元件弹簧弹性支撑在壳体上。该弹簧框架在垂直和横向方向上接管操作元件的弹性连接。为此目的，根据本专利技术提供的是，该弹簧框架包括横向于横向运动轴线延伸的两个横向框架部分。在每个所述横向框架部分中，布置有片簧臂，该片簧臂包括连接到弹簧框架的第一端和自由的第二端。每个片簧臂在相对于横向运动轴线横向延伸的垂直平面中延伸。在垂直平面内，即在垂直运动轴线的方向上以及在横向运动轴线的方向上，每个片簧臂都是弹簧弹性的。通常，应用的是，由于用于触觉反馈的操作元件的激励，操作元件的所得运动以横向主运动和垂直于操作表面的二次运动的形式发生。取决于激励的相应迎角，法向运动分量的量可以变化。因此，不会发生纯粹的横向运动。每个片簧臂被适当地设计为弹簧框架的相应横向框架部分的一部分，除了其第一端部整体连接到弹簧框架之外，这部分横向框架部分是自由切割的。因此，每个弹簧框架被设计成弯曲杆夹紧一侧的方式，该弯曲杆在垂直运动轴线的延伸方向上比在其横向方向(即在横向运动轴线的延伸方向)上具有更高的刚度。此外，可以规定，两个刚度相等，特别是取决于对操作元件的操作的触觉的相应要求。操作元件在垂直运动方向上的刚性连接具有这样的效果：操作元件在其致动期间的压下运动将很难被使用者察觉，这在触觉上是有利的。触觉反馈不仅仅取决于弹簧，而是取决于运动的质量的系统响应，即取决于在操作表面上的致动点随时间变化的运动和路径。系统响应又取决于施加到系统中的能量，以及施加能量的信号形式(控制)。系统的其他刚度也会产生影响。因此，例如，系统响应的标称曲线可以独立于弹簧和质量被预先确定。在大质量的情况下的“软”连接应理解为仅需要施加很少的能量来移动质量，而必须施加更多的能量以将大质量移回到其初始位置。(此外，还会出现震荡或振动问题)。“硬”弹簧和相应的连接应理解为必须施加大量能量来激励质量，而仅需要很少的能量来“取回”质量回到其初始位置。较高的弹簧力将支持这种返回运动，其中有利地减少了震荡问题。通常，根据控制，具有硬弹簧和软弹簧的系统在触觉方面可以基本上以相同的方式表现。根据本专利技术，操作元件的、在不同方向上起作用的两个弹性支撑由单个部件实现，即优选由金属制成的弹簧框架。这在生产成本和组装方面是有利的。在刚度方面可以看出使用金属作为弹簧臂的另一个原因。致动器可操作以作用在框架上。框架越柔软，相对弯曲越多，并且在致动点处的运动距离越小。此外，较硬的弹簧框架材料有利于保持公差。根据本专利技术的有利实施例，还可以提供的是，每个片簧臂包括至少一个切口，所述切口在所有侧面上封闭，用于形成至少两个片簧腹板。因此，每个片簧臂以平行四边形的方式设计，其中，在平行四边形的拐角处，没有布置接头，而相反，两个片簧腹板在相应的片簧臂的两端刚性地彼此连接。这种配置又具有并联运动学的优点，这将明显改善在法线方向上致动时的均匀性。特别明显的优点是操作表面在其拐角区域中起作用。运动学将减少致动的操作元件的倾斜。这对于触觉感觉和装置的感知值具有积极影响，尤其除其他以外还因为间隙朝着操作元件周围的刚性固定部件的运行仅受到很少的光学障碍物的影响。根据具有简化设计的实施例，弹簧框架是矩形的并且包括两个纵向框架部分和两个横向框架部分，这两个纵向框架部分平行于操作元件的横向运动轴线延伸，这两个横向框架部分横向于横向运动轴线延伸，并且每个横向框架部分具有形成在其上和/或其中的至少一个片簧臂。也可以使用非矩形弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆的操作单元，特别是用于控制各种车辆部件的信息娱乐系统，包括：－具有前侧的壳体(26)；－设置在所述壳体(26)的前侧的操作元件(12)，所述操作元件具有操作表面(14)，－其中，所述操作元件(12)沿着基本上正交于所述操作表面(14)延伸的垂直运动轴线(18)并且沿着基本上横向于所述垂直运动轴线延伸的横向运动轴线(20)以弹簧弹性的方式安装在所述壳体(26)上和/或所述壳体中；－至少一个传感器(28)，用于检测所述操作元件(12)在所述垂直运动轴线(18)的方向上的致动运动；－布置在所述壳体(26)中和/或所述壳体上的致动器(32)，用于在检测到的所述操作元件(12)的致动运动时反馈所述操作元件(12)至少还在所述横向运动轴线(20)上的运动，其中所述致动器(32)包括可电磁控制的驱动元件(34)，所述驱动元件机械地耦合到所述操作元件(12)并可向前和/或向后运动；－连接到所述传感器(28)和所述致动器(32)的评估和控制单元(30)；以及－弹簧框架(70)，用于所述操作元件(12)的弹簧弹性支撑，－其中所述弹簧框架(70)包括横向于所述横向运动轴线(20)延伸的两个横向框架部分(74)，每个横向框架部分具有至少一个设置在其中的片簧臂(76)，－其中每个片簧臂(76)包括连接到所述弹簧框架(70)的第一端(78)和自由的第二端(80)，－其中每个片簧臂(76)在垂直平面内延伸，并且所述横向运动轴线(20)横向于所述垂直平面延伸，－其中每个片簧臂(76)在垂直平面内也是弹簧弹性的，并且－其中所述操作元件(12)被固定在所述弹簧框架(70)的片簧臂(76)外侧的弹簧框架(70)上，并且所述弹簧框架(70)的片簧臂(76)的自由的第二端(80)被固定在所述壳体(26)上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.28 DE 102016101556.31.一种用于车辆的操作单元，特别是用于控制各种车辆部件的信息娱乐系统，包括：－具有前侧的壳体(26)；－设置在所述壳体(26)的前侧的操作元件(12)，所述操作元件具有操作表面(14)，－其中，所述操作元件(12)沿着基本上正交于所述操作表面(14)延伸的垂直运动轴线(18)并且沿着基本上横向于所述垂直运动轴线延伸的横向运动轴线(20)以弹簧弹性的方式安装在所述壳体(26)上和/或所述壳体中；－至少一个传感器(28)，用于检测所述操作元件(12)在所述垂直运动轴线(18)的方向上的致动运动；－布置在所述壳体(26)中和/或所述壳体上的致动器(32)，用于在检测到的所述操作元件(12)的致动运动时反馈所述操作元件(12)至少还在所述横向运动轴线(20)上的运动，其中所述致动器(32)包括可电磁控制的驱动元件(34)，所述驱动元件机械地耦合到所述操作元件(12)并可向前和/或向后运动；－连接到所述传感器(28)和所述致动器(32)的评估和控制单元(30)；以及－弹簧框架(70)，用于所述操作元件(12)的弹簧弹性支撑，－其中所述弹簧框架(70)包括横向于所述横向运动轴线(20)延伸的两个横向框架部分(74)，每个横向框架部分具有至少一个设置在其中的片簧臂(76)，－其中每个片簧臂(76)包括连接到所述弹簧框架(70)的第一端(78)和自由的第二端(80)，－其中每个片簧臂(76)在垂直平面内延伸，并且所述横向运动轴线(20)横向于所述垂直平面延伸，－其中每个片簧臂(76)在垂直平面内也是弹簧弹性的，并且－其中所述操作元件(12)被固定在所述弹簧框架(70)的片簧臂(76)外侧的弹簧框架(70)上，并且所述弹簧框架(70)的片簧臂(76)的自由的第二端(80)被固定在所述壳体(26)上。2.根据权利要求1所述的操作单元，其特征在于，每个片簧臂(76)包括至少一个所有侧面上封闭的切口(82)，用于形成至少两个片簧腹板(84)。3.根据权利要求1或2所述的操作单元，其特征在于，所述弹簧框架(70)是矩形的并且包括：两个纵向框架部分(72)，平行于所述的操作元件(12)的横向运动轴线(20)延伸；以及两个横向框架部分(74)，横向于所述的横向运动轴线(20)延伸，并且每个横向框架部分具有形成在其上和/或其中的至少一个片簧臂(76)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的操作单元，其特征在于，所述两个片簧臂(76)以彼此相同的构造或彼此相反的方向定向。5.根据权利要求1至4中任一项所述的操作单元，其特征在于，每个片簧臂(76)的自由端(80)和/或所述壳体(12)包括至少一个用于紧固元件(96)的接收开口(100)，所述紧固元件延伸穿过所述接收开口(100)，用于将相应的片簧臂(76)紧固到所述壳体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·沃格特，亚力山大·贝斯尼特，马库斯·卡里契克，乌杜·特鲁格斯，
申请(专利权)人：贝尔赫拉恒温控制有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE