專利名稱：帶有磁返回的操作元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于數(shù)種調(diào)節(jié)和/或轉(zhuǎn)換功能的操作元件。一般地說，其包括相對于鄰接部件可從靜止位置經(jīng)手動移動和/或轉(zhuǎn)動到至少兩個相反方向的致動部件。此外，還提供了用于使致動部件返回到靜止位置的磁返回裝置(magnetic returning means)。根據(jù)用于移動成兩個、四個或直至最大轉(zhuǎn)換的任意方向的能力，本發(fā)明的操作元件可為搖桿轉(zhuǎn)換、四向轉(zhuǎn)換或操縱桿。一般上，本發(fā)明還提供了分別對應于至少致動部件的最大位置和靜止位置的用于產(chǎn)生電信號的檢測裝置。
背景技術：
已知可以通過相互之間機械銜接的部件在致動部件的移動范圍內(nèi)使操作元件返回致動部件的靜止位置。另外，已知數(shù)種用于提供觸覺反饋的機械鎖定部件。這些操作元件會受到磨損，這樣，隨著磨損增加，觸覺和/或相對位置的變化，或其整體功能都會受到影響。此外，為了減少易受磨損性，提供基于磁力的返回裝置是已知的。目前已知的設計(例如DE102008004909A1中顯示的實施方案)具有比較復雜和浩繁的設計，因為除其它以夕卜，除了磁返回裝置，還強制提供了鄰接部件和致動部件之間的機械操作銜接，例如形式為車軸安裝接頭或球形接頭的機械操作銜接。這些機械操作銜接會受到磨損，從而使致動部件的定位準確性變差。

發(fā)明內(nèi)容
由于現(xiàn)有技術具有這些缺點，因此本發(fā)明的目的在于以特別低的磨損、堅固的以及特別是在觸覺反饋方面進行了改進的方式進一步開發(fā)通用的操作元件。該目的通過權利要求1的操作元件實現(xiàn)。每一種情況的優(yōu)選實施方案是從屬權利要求的主題。必須指出，專利權利要求中分別引用的特征可與任何技術上有意義的方式進行結(jié)合并表現(xiàn)本發(fā)明的其他實施方案。說明書，特別是結(jié)合附圖，另外表征和指明本發(fā)明。本發(fā)明涉及用于數(shù)種轉(zhuǎn)換和/或調(diào)節(jié)功能的操作元件，包括以下部件鄰接部件以及相對于鄰接部件可從其靜止位置經(jīng)手動移動和/或轉(zhuǎn)動到至少兩個相反位置的致動部件。本發(fā)明提供了磁返回裝置(即基于磁力的返回裝置)用于使致動部件返回靜止位置。它們包括，例如，一個或多個永磁體、鐵磁性元件、電磁體或它們的組合。本發(fā)明還提供了分別對應于至少致動部件的最大位置和靜止位置的用于產(chǎn)生電信號的檢測裝置。優(yōu)選地，檢測裝置以這樣一種方式設計唯一地生成對應于(可選成比例地)致動部件所有可能位置的電信號用于位置評估。本領域技術人員知道適用于此目的的檢測裝置，例如，可提供光學或電阻式位置識別裝置。本發(fā)明的磁返回裝置包括至少一第一致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵和一第二鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵，處于靜止位置時，其設置方式為它們的端面彼此相對并彼此間隔開，它們被配置成致動部件相對于鄰接部件拉開并且它們同心。不僅這個實施方案產(chǎn)生不受磨損的返回，而且通過相對于鄰接部件拉開致動部件也獲得了相互保留的動作，其中可有利地省略兩者之間的鉸接式機械連接。在一優(yōu)選實施方案中，在例如外殼或鄰接部件上提供了固定器件以固定致動部件防止脫落。由于使用了機械吸引力來保持致動部件，易受磨損性被最小化，甚至被排除。通過使用磁返回裝置，致動部件在致動過程中的觸覺反饋還可按照合適地選擇環(huán)形磁鐵的尺寸所要求的進行設計。優(yōu)選地，將致動部件設置成可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以及將環(huán)形磁鐵與旋轉(zhuǎn)軸同心配置。例如，可旋轉(zhuǎn)的安裝通過鄰接部件與致動部件之間的滑動軸承布置來實現(xiàn)。由于具有額外的自由度，致動部件旋轉(zhuǎn)過程中額外的轉(zhuǎn)換或調(diào)解功能可被分配到致動部件。例如，通過光學或磁性檢測裝置檢測旋轉(zhuǎn)和/或旋轉(zhuǎn)位置。在一優(yōu)選的實施方案中，使第一和第二環(huán)形磁鐵分別垂直于移動方向極化。在另一個優(yōu)選的實施方案中，至少那些彼此相對的環(huán)形磁鐵端面一致。優(yōu)選地，環(huán)形磁鐵具有相同的尺寸和構(gòu)造。優(yōu)選地，致動部件從靜止位置移動或轉(zhuǎn)動到最大位置過程中致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵的移動距離對當于至少鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵的壁厚。例如，最大位置以這樣一種方式選定如果環(huán)形磁鐵的相對端面在其軸向方向上垂直投射在同一平面上，就會形成月牙形表面。例如，該表面的月牙形側(cè)翼的最大距離小于1mm，例如O. 5mm。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在致動部件的偏轉(zhuǎn)不斷增加的情況下，返回力增加之后，返回力可由此實現(xiàn)觸覺上清楚地覺察到的下降，也稱為“卡扣(snap)”。優(yōu)選地，致動部件為單穩(wěn)態(tài)，即，在靜止位置外面，返回力永不為零。例如，一個實施方案提供了為產(chǎn)生鎖定觸覺動作，以返回力在致動部件移動范圍內(nèi)具有局部最大值的方式構(gòu)造和配置環(huán)形磁鐵。此外，在僅部分(例如大約一半或三分之二)的最大可能偏轉(zhuǎn)后，返回力在最大值以后的急劇下降導致在克服最大返回和隨后的中斷之后不可避免地到達最大位置。因此，這提高了操作可靠性并同時為操作者提供了觸覺反饋。優(yōu)選地，至少兩相反方向的移動限定了一直線或一曲線，更優(yōu)選地，限定了至少一圓段。在一優(yōu)選實施方案中,鄰接部件包括一個或多個滑動或滾動元件用于承接致動部件。在另一個實施方案中，提供了用于容納和引導滾動元件的殼(cage)。為減少磨損，檢測裝置包括用于無接觸檢測致動部件或致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵的位置的裝置。更優(yōu)選地，這為至少一種光學和/或磁性傳感器。本發(fā)明可提供的是，環(huán)形磁鐵被提供來專門用于返回或觸覺反饋?？商峁┓珠_的傳感器和拾取器(pick-up)用來檢測致動部件的移動和用于檢測致動部件的位置。本發(fā)明也將包括至少致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵用作一個或多個傳感器(例如霍爾傳感器)的拾取器的實施方案。有利地，操作元件用在機動車中，例如作為控制車輛空調(diào)的操作元件。


下面將參考附圖更詳細地解釋本發(fā)明和技術環(huán)境。必須指出，附圖描繪了本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方案，但并不限于此。附解顯示了圖1 :本發(fā)明操作元件I的致動部件2的靜止位置，其在一優(yōu)選實施方案中顯示；
圖2 :來自圖1的操作元件I的致動部件2的最大位置；圖3A :圖1放大的細節(jié)圖；圖3B :圖2放大的細節(jié)圖；以及圖4 :操作者克服的返回力F從靜止位置越過的偏置距離S的函數(shù)的曲線。
具體實施例方式通過簡化的示意表示方式，附圖顯示了本發(fā)明操作元件I的結(jié)構(gòu)和操作模式。操作元件I包括鄰接部件3和致動部件2。鄰接部件3包括面朝致動部件2的凸面。致動部件2包括與所述鄰接部件3的表面互補形成的并面對鄰接部件3的凹面。致動部件2可相對于鄰接部件3自由地移動或轉(zhuǎn)動。未顯示的檢測器件可檢測相應的位置。鄰接部件3包括滾動承接器件以促進致動部件2的移動并最小化磨損。滾動承接器件包括數(shù)個環(huán)形配置的滾珠6，滾珠6通過殼7被引導均勻地間隔開。除了移動能力，致動部件2的旋轉(zhuǎn)也變得可能，在這方面，見移動指示箭頭10，其中移動能夠在所有方向上發(fā)生，在垂直于繪圖平面的方向上也可以，并將在下面進行描述，限于箭頭10指示的方向僅出于較好地描述移動的目的。致動部件2的移動受限于通過鄰接部件中的通孔11引導的銷子8，銷子8作為固定器件還可通過其末端處板形(例如擰上)擴展部分和套筒9被固定，防止掉出。致動部件2和鄰接部件3的分離因此不可能很大。環(huán)形永磁體4、5 (此后稱為環(huán)形磁鐵)分別插入其中的環(huán)形槽分別并入致動部件2和鄰接部件3的相對表面。環(huán)形磁鐵4、5具有相同的尺寸并平行于其軸向方向(即其旋轉(zhuǎn)對稱軸)極化。環(huán)形磁鐵4、5以這樣一種方式配置不同的磁極和端面間隔開并在圖1顯示的靜止位置彼此相對。此外，環(huán)形磁鐵4、5在靜止位置時與致動部件2的旋轉(zhuǎn)軸同心配置。在致動部件2的移動過程中，致動部件2在位于繪圖平面中的方向上從圖1的靜止位置到達圖2顯示的最大位置。環(huán)形磁鐵4、5引起致動部件2返回圖1所示的靜止位置。在轉(zhuǎn)動過程中，致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵4，以及其在移動方向上位于前面和后面的環(huán)形部分，從鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵5的相應環(huán)形部分移開。最大位置以這樣一種方式選定致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵4移開的距離大于鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵5的壁厚。優(yōu)選地，環(huán)形磁鐵4、5的偏移，即在最大位置處和在各位移方向上，致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵4的內(nèi)徑與鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵5的外徑之間的投射距離在大約或正好1. Omm至大約或正好
5.Omm之間。環(huán)形磁鐵4、5的相對移動在圖3A和3B的細節(jié)圖中圖解說明。圖4顯示了返回力作為偏轉(zhuǎn)距離的函數(shù)的輪廓。其在致動部件從靜止位置到達到局部最大Fmax的移動過程中急劇增加。一旦致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵移動了鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵壁厚的距離，返回力急劇下降而不會完全回到零。此后，致動部件由于接觸到停止而在Smax處到達最大位置。上述返回力的急劇下降(也成為“卡扣”)可在觸覺上感知并用來為操作者提供已到達最大位置的事實的觸覺反饋。返回力的增加和隨后的急劇下降還提供了可靠地以及幾乎不可避免地到達了最大位置，使得最大返回力Fmax只被克服一次。這提高了操作的重現(xiàn)性和可靠性。
權利要求
1.用于數(shù)種轉(zhuǎn)換和/或調(diào)解功能的操作元件(1)，其包括: 一鄰接部件(3)； 相對于所述鄰接部件(3)可從靜止位置被手動移開，例如移動和/或轉(zhuǎn)動到至少兩個相反方向的致動部件(2)； 用于使所述致動部件(2)返回靜止位置的磁返回裝置(4、5)； 用于生成分別對應于至少所述致動部件的最大位置和靜止位置的電信號的檢測裝置； 其中所述磁返回裝置(4、5)包括至少一第一致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵(4)和一第二鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵(5)，其在靜止位置處以這樣一種方式配置:其端面彼此相對并且彼此間隔開，這樣，它們被構(gòu)建成所述致動部件(2)相對于所述鄰接部件(3)拉開，并且它們是同心的。
2.根據(jù)權利要求1所述的操作元件(1)，其中所述致動部件(2)繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地配置，以及所述環(huán)形磁鐵(4、5)通過旋轉(zhuǎn)軸同心配置。
3.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中所述第一和第二環(huán)形磁鐵(4、5)分別垂直于移動方向極化。
4.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中至少彼此相對的環(huán)形磁鐵(4,5)的那些端面是一致的。
5.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中所述致動部件(2)從靜止位置移動或轉(zhuǎn)動到最大位置過程中，所述致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵(4)在各自方向上的移動距離相當于至少所述鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵(5)的壁厚。
6.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中移動的至少兩個相反方向限定了一直線或一曲線，優(yōu)選一圓段。
7.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中所述致動部件(2)可相對于所述鄰接部件(3)自由地轉(zhuǎn)動或自由地移動。
8.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中所述鄰接部件(3)包括用于承接所述致動部件(2 )的一個或多個滑動或滾動元件(6 )。
9.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中所述檢測裝置包括用于無接觸檢測致動部件(2)或致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵(4)的位置的裝置。
10.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(1)，其中所述用于無接觸檢測的裝置包括光學和/或磁性傳感器。
11.根據(jù)前面的權利要求任一項所述的操作元件(I)在機動車中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于數(shù)種轉(zhuǎn)換和/或調(diào)節(jié)功能的操作元件(1)，其包括鄰接部件(3)；相對于鄰接部件可從靜止位置被手動移開，例如移動和/或轉(zhuǎn)動到至少兩個相反方向的致動部件(2)；用于使致動部件(2)返回靜止位置的磁返回裝置(4、5)；用于生成分別對應于至少致動部件的最大位置和靜止位置的電信號的檢測裝置；其中磁返回裝置(4、5)包括至少一第一致動部件側(cè)環(huán)形磁鐵(4)和一第二鄰接部件側(cè)環(huán)形磁鐵(5)，其在靜止位置處以這樣一種方式配置其端面彼此相對并且彼此間隔開，這樣，它們被構(gòu)建成致動部件(2)相對于鄰接部件(3)拉開，并且它們是同心的。
文檔編號G05G5/03GK103076840SQ201210212009
公開日2013年5月1日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權日2011年10月25日
發(fā)明者A·克洛塞克, T·斯庫夫伊斯, S·斯庫伯夫 申請人:普雷有限公司