操作装置，尤其触摸板形式的操作装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种操作装置(1)，特别是用于机动车辆的操作装置(1)，其具有借助于元件(5)进行手动操作的操作表面(2)，其中元件(5)尤其是指人手(6)的手指。传感器与操作表面(2)相互作用，使得传感器在元件(5)接近操作表面(2)时和/或当通过元件(5)接触操作表面(2)时和/或当通过元件(5)对操作表面(2)施加压力时产生信号。该信号用于以开关信号的形式切换和/或触发功能。此外，致动器可操作地连接到操作表面(2)，使得可以通过控制致动器为操作表面(2)产生触感反馈。致动器通过电驱动并通过脉冲宽度调制PWM‑控制信号驱动，使得操作表面(2)可以以可预选的方式运动，特别是在可预选的路径和/或可预选的时间内运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作装置，尤其触摸板形式的操作装置本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分所述的操作装置。这种操作装置可以作为例如(尤其是在机动车辆中的)触摸板使用。这样，这类操作装置可以设置在例如机动车辆的中心控制台中，并用于控制机动车辆中的显示屏。这种操作装置也可以作为显示屏的一部分以触摸屏的形式使用。这种操作装置具有借助于元件进行手动操作的操作表面。该元件可以是人手的手指，以通过使用者的手指在操作表面上的相应的动作来控制例如显示屏上的光标。然而，该元件也可以是触笔。传感器与操作表面相互作用，使得传感器在该元件接近操作表面时和/或在通过该元件接触操作表面时和/或在通过元件在操作表面上施加压力时产生信号。该信号用于以开关信号的形式切换和/或触发功能。此外，致动器可操作地连接到操作表面，使得操作表面能够通过致动器的驱动而运动，从而产生操作表面的触感。换言之，通过致动器的控制可以产生对操作表面的触感，以便由此为用户在操作表面上的动作提供可感知的反馈。然而，这只是操作表面的简单运动，其使得现有的可感知的反馈经常被用户批评为不够充分。除此之外，致动器通过例如方波信号或以开/关切换过程的方式的跳跃信号控制，仅为了激发操作表面的振动，该振动会在控制结束后根据其固定的弹簧-质量-阻尼系统自由地衰减和消退。如果需要，可以额外地设置个别机械、液压等减振器用于抑制振动的消退行为，该行为一方面导致灵活性降低，另一方面引起成本增加。本专利技术的目的在于通过以下方式进一步改进操作装置，即增加触觉感知的多样性和/或改进触觉感知的功能。该目的通过具有权利要求1的技术特征的操作装置来实现。在本专利技术的操作装置中，致动器是通过电驱动的。致动器可通过脉冲宽度调制PWM-控制信号驱动，使得操作表面可以以预选的方式运动。尤其地，操作表面可以由此在预选的路径内和/或在预选的时间内和/或在预选的形式内运动。有利的是，通过适当选择的脉冲宽度调制PWM-控制信号的形状和/或形式，可以以简单的方法和方式为操作表面产生用户期望的各种触感。由于可产生多种不同的触感，可以根据操作装置的各种操作向用户提供特定的反馈。本专利技术其他的实施方案是从属权利要求的主题。在简单的实施方案中，电动致动器可以是电磁铁、电动机、压电元件等。如果电磁铁作为致动器使用，那么可以为此使用起重磁铁，由此可以实现操作装置的特别紧凑的设计方案。如前所述，致动器用于操作表面适当的运动。如果需要，可以替代地和/或附加地设置致动器来延缓操作表面的运动。在这种情况下，致动器可通过PWM控制信号驱动，以使操作表面以可预先选择的衰减方式运动。例如，可以由此通过一种简单的方法和方式防止在触感输出结束时操作表面的不希望的余振。对于用户的特别符合人体工程学的人类感觉到的触感，PWM-控制信号的信号形式可以包括具有衰减的信号强度的频率调制信号。为了以简单的方法和方式产生操作表面预选的运动，PWM-控制信号的参数，尤其是其起始频率、终止频率、强度分布、调制信号形式等是可以变化的。为了产生特别明显的触觉，可以至少两个PWM-控制信号(尤其是以频率调制的控制信号的形式)相互叠加。由此可以增强和/或减弱操作表面的部分运动，如初始脉动、振动持续时间、振动衰减等等。在简单的以及低成本的实施方案中，致动器可通过开关晶体管与用于驱动致动器的电压源电连接。此外，可以设置控制器形式的控制电路，用于通过PWM-控制信号来控制开关晶体管。由此以有利的方式为致动器和/或开关晶体管实现电气简单的、功能可靠的以及成本较低的PWM-控制。此外，本专利技术提供了一种用于驱动(尤其适合于机动车辆的)操作装置的方法。该操作装置具有通过元件进行手动操作的操作表面，其中，该元件尤其是指人手的手指，以及与操作表面共同作用的传感器，使得该传感器在该元件接近操作表面时和/或在通过该元件接触操作表面时和/或在通过该元件在操作表面上施加压力作用时，产生用于切换和/或触发功能的(尤其呈开关信号形式的)信号。电动致动器可操作地连接到操作表面，使得操作表面通过致动器的驱动而运动，以便产生操作表面的触觉感觉。换句话说，通过致动器的控制产生操作表面的触觉感觉。根据本专利技术，致动器借助于控制信号驱动，该控制信号不同于开和/或关过程形式的跳跃信号。优选地，不同于跳跃信号的控制信号是脉冲宽度调制PWM信号，使得致动器通过脉冲宽度调制PWM信号驱动。如此，操作界面以可预选的方式，尤其是在可预选的路径内和/或在可预选的时间内和/或在可预选的形式内运动。在其他用于驱动操作装置的方法的实施方案中，可以通过PWM-控制信号如此驱动致动器，即，操作表面以可预选的衰减方式运动。这样可以有效地防止在操作表面的触感反馈之后操作表面所不需要的余振。此外，可以调节PWM-控制信号的参数，尤其是其起始频率、终止频率、强度分布、调制信号形式等，以产生操作表面预选的运动。最后，至少两个PWM-控制信号(尤其是以频率调制的控制信号的形式)可以相互叠加。由此可以以简单的方法和方式增强和/或减弱操作表面的部分运动，如初始脉动、振动持续时间、振动衰减等。以下是本专利技术的操作装置的尤其优选的实施方案。操作组件的(例如与计算机鼠标垫的功能相对应的)操作表面可以设置有主动触感，以便能够向用户传达不同种类的触感事件。这种具有主动触感反馈的系统应当尽可能脉冲控制地再现触感的反馈，其应当近似于例如机械开关。这种主动触感通过其偏差可以电控的电动致动器产生，例如在具体案例中的起重磁铁。由此控制电动致动器用于产生触感事件。此外，不同种类的触感事件的目的是为操作者提供触感的反馈。例如，用户在反馈中可以获得他好像操作机械的操作元件的印象，例如操作传统的短行程按键或者转动具有钩合台阶的计算机鼠标滚轮。根据所需效果，操作表面必须为此以完全确定的方式，在特定时间内和/或在特定路径内运动。在这种情况下的挑战在于，操作表面作为机械结构上预先设定的组件具有作为弹簧-质量-阻尼系统的特殊性质，在较短的时间内迅速加速并且再次静止。其中，为了表现不同的运动形式，应当可以有变化。为了以最佳的方式在同一装置中产生不同要求的运动形式，使用机械的和/或其他个别的用于振动衰减的阻尼器，简单电控信号是不够的。因此也可以利用控制致动器来产生衰减，以通过最佳的方式产生操作表面的相应的运动形式。尤其地，可以通过相应的用于反相控制致动器的控制信号形式来有效地衰减机械振动。这样，可以针对每种运动模式形成各自最佳的衰减。致动器通过不同的PWM-信号驱动。在扩展中，根据本专利技术的方案可以有特殊形式的PWM-信号，尤其地，其中致动器控制信号的信号形式具有信号强度衰减的频率调制。通过具有与固有频率振动相匹配的频率调制的振动和/或阻尼谐波振动的激发，可以实现触感系统质量的迅速加速和/或随后迅速衰减。控制信号的所有参数，尤其是起始频率、终止频率、强度分布、调制信号形式等，可以为了展现操作表面所期望的运动形式而改变或变化。尤其地，为了以最佳方式和/或根据需要设计触觉效果，控制信号可以因此具有以下优化参数：-强度-阻尼-起始频率-目标频率-频率分布为了有目的地加强部分特性，例如起始脉冲、驱动系统的振动持续时间、，振动衰减等，可以将这些频率调制信号中的两个和/或更多彼此叠加。本专利技术的优点尤其在以下方面：-操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尤其用于机动车辆的操作装置，其具有用于通过元件(5)进行手动操作的操作表面(2)，其中，所述元件(5)尤其是人手(6)的手指，其具有与所述操作表面(2)相互作用的传感器(7)，使得所述传感器(7)在所述元件(5)接近所述操作表面(2)时和/或在通过所述元件(5)接触所述操作表面(2)时和/或在通过所述元件(5)在所述操作表面(2)上施加压力时产生信号(4)，其中所述信号(4)用于尤其以开关信号的形式切换和/或触发功能，并且其中致动器(9)与所述操作表面(2)可操作地连接，使得所述操作表面(2)能够通过所述致动器(9)的驱动而运动，从而产生所述操作表面(2)的触感，所述操作装置的特征在于，所述致动器(9)通过电驱动，并且所述致动器(9)能够通过脉冲宽度调制PWM‑控制信号(18)驱动，使得所述操作表面(2)能够以预选的方式运动，尤其在预选的路径内和/或在预选的时间内和/或在预选的形式内运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.06 DE 102016005427.11.一种尤其用于机动车辆的操作装置，其具有用于通过元件(5)进行手动操作的操作表面(2)，其中，所述元件(5)尤其是人手(6)的手指，其具有与所述操作表面(2)相互作用的传感器(7)，使得所述传感器(7)在所述元件(5)接近所述操作表面(2)时和/或在通过所述元件(5)接触所述操作表面(2)时和/或在通过所述元件(5)在所述操作表面(2)上施加压力时产生信号(4)，其中所述信号(4)用于尤其以开关信号的形式切换和/或触发功能，并且其中致动器(9)与所述操作表面(2)可操作地连接，使得所述操作表面(2)能够通过所述致动器(9)的驱动而运动，从而产生所述操作表面(2)的触感，所述操作装置的特征在于，所述致动器(9)通过电驱动，并且所述致动器(9)能够通过脉冲宽度调制PWM-控制信号(18)驱动，使得所述操作表面(2)能够以预选的方式运动，尤其在预选的路径内和/或在预选的时间内和/或在预选的形式内运动。2.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述电动的致动器(9)是电磁铁，尤其是起重磁铁、电动机或压电元件。3.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述致动器(9)通过所述PWM-控制信号(18)来驱动，使得所述操作表面(2)以预选的衰减方式运动。4.根据权利要求1或2或3所述的操作装置，其特征在于，所述PWM-控制信号(18)的信号形式包括具有信号强度衰减的频率调制。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的操作装置，其特征在于，所述PWM-控制信号(18)的参数，尤其是其起始频率、终止频率、强度分布、调制信号形式等，是可变化的，以产生所述操作表面(2)的预选运动。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的操作装置，其特征在于，至少两个PWM-控制信号(18)，尤其是以频率调制的控制信号的形式，相互叠加，使得所述操作表面(2)的部分运动，如初始脉动、振动持续时间、振动衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：温科·斯库萨，本杰明·舍费尔，迪特尔·哈特曼，乔治·赖辛格，乔治·森德勒，
申请(专利权)人：马夸特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE