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CN103765347B - 操作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作装置，具有带有触觉反馈的操作件，其中该操作件具有输入面（10），该操作装置具有第一和第二铁磁平面部件（1，2）以及第一扁平线圈（4），其中第一和第二铁磁平面部件（1，2）了利用它们的最大面彼此定向且能够相对于彼此运动，并且其中第一扁平线圈（4）布置在第一和第二铁磁平面部件（1，2）之间，对于操作装置提出，在第一和第二铁磁平面部件（1，2）之间布置有第二扁平线圈（6），其中第一扁平线圈（4）配属于第一铁磁平面部件（1）并且第二扁平线圈（6）配属于第二铁磁平面部件（2），取决于对第一和第二扁平线圈（4，6）的通电，第一和第二铁磁平面部件（1，2）能够朝向彼此运动并且能够彼此远离地运动。

Description

操作装置
技术领域
本发明涉及一种具有带有触觉反馈的操作件的操作装置，其中操作件能够由操作员借助输入器官来操作。
背景技术
当操作员不能直接感知由其实施的操作过程时，则尤其需要操作件的触觉反馈。当对于具有电磁开关的操作装置而言操作员能够由操作件的变化的触觉来感知开关触点的断开和闭合时，而这对于电子开关而言是没必要存在的。因此在现有技术中已知了一种操作件，该操作件借助操作员能感知的操作件运动给出了关于所实现的操作过程的触觉反馈。当例如用于所谓的触摸屏的已知触觉操作件例如应该使用在受到非常大的温差影响的环境中时，例如其用在无论是极地严寒还是夏日炎热的情况下都应保持其功能性的车辆中时，则这种触觉操作件需要大规模的结构空间、昂贵的驱动装置以及专门的构造方法。
在先申请的DE 10 2010 007 486.1描述了一种这样类型的操作装置，其具有两个铁磁平面部件和扁平线圈，其中铁磁平面部件具有它们彼此定向的最大面积并且能够相对于彼此运动，并且其中扁平线圈布置这些铁磁平面部件之间。在此输入面要么设计为这些铁磁平面部件中的一个的一部分，要么借助连接装置与这些铁磁平面部件中的一个相连接。在此这些铁磁平面部件能够通过对扁平线圈通电而彼此运动，以便使这些铁磁平面部件中的一个的运动能够直接或借助连接装置地由操作员在操作件上的触觉来感知。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种具有带有触觉反馈的操作件的操作装置，该操作件需要小规模的结构空间、可以被简单地构造，并且其中，输入面可以朝向操作员并且远离操作员地运动。该目的利用一种标志特征来实现。给第一铁磁平面部件以及第二铁磁平面部件分别分配有至少一个线圈，由此，使这两个铁磁平面部件根据相应的线圈构成什么磁场而相互吸引或相互排斥。因此在给扁平线圈通电时，输入面要么朝向操作员要么远离操作员运动。由此，所实现的触觉效应比操作件通过线圈的通电首先远离操作员运动的情况更多。扁平线圈例如可以由缠绕的、绝缘的、导电的金属线构成，该扁平线圈例如设计为螺旋形的。当第一扁平线圈与第一铁磁平面部件固定连接且第二扁平线圈与第二铁磁平面部件固定连接时，提高了操作安全性。例如这可以通过将相应的扁平线圈粘贴在相应的铁磁平面部件上来实现。当第一扁平线圈和第二扁平线圈由在相应的印刷电路板上的印制导线构成时，可以特别简单地实现扁平线圈以及它与铁磁平面部件的固定连接。这个印刷电路板则可以通过粘接、铆接或者通过其他已知的连接方法与相应的铁磁平面部件连接。当第一扁平线圈和第二扁平线圈布置在相应的印刷电路板的两侧时，实现了特别紧凑的扁平线圈。当第一扁平线圈和第二扁平线圈分别具有铁磁线圈芯时，则使磁通转向并且提高了力作用。当这些线圈芯分别设计为第一或和第二铁磁平面部件的一部分时，线圈芯可以特别简单地实现。当多个扁平线圈分别配属于第一铁磁平面部件和第二铁磁平面部件时，则可以增大这种力，利用这种力使这些铁磁平面部件吸引在一起或者相互排斥。
如果操作装置具有弹性件，该弹性件在这些扁平线圈没有通电时限定了这些部件的铁磁平面的彼此间距，则只要操作装置具有用于测量第一铁磁平面部件和第二铁磁平面部件之间间距的间距测量装置，那么可以通过输入器官来确定对操作件的操作。当在此测量间距的变化时，可以由此为出发点，即通过操作器官来改变距离并且由此可以确定对操作件的操作。这种测量装置以简单的方法例如这样实现，即该测量装置设计用于测量扁平线圈的电感的变化。因此无法附加的位移测量器。更确切地说，通过借助开关电路来简单地测量电感，可以使用已经存在的扁平线圈，开关电路例如微型计算机，其设计为并且已经存在用于控制操作装置和可能的其他另外的设备。可以同样电容式地来简单测量这些铁磁平面部件的彼此的间距。为此两个附加的导电面可以例如布置在印刷电路板上，在该印刷电路板上布置有第一铁磁平面部件和/或第二铁磁平面部件，通过改变相铁磁平面部件与印刷电路板的间距来改变该导电平面的电容。因此可以推算出两个铁磁平面部件的间距。两个导电面可以与制造扁平线圈一起通过蚀刻以铜涂覆的印刷电路板、或者通过利用导电膏体印刷制造而成，并且因此仅仅需要最小的额外开支。只要这种扁平线圈还没有通电，它就可以同样引入用于电容测量。
操作元件可以例如设计为显示器。这种显示器能够在最简单情况下例如通过印制有不同的数字、例如以电话键盘的形式设计而成。例如如果利用操作器官在相应的数字处接触操作件并且显示器具有相应的装置，利用这个装置可以确定输入器官在显示器上的位置，则由此可以选择不同的数字。当前述的显示器设计为光电显示器时，可以在显示器上显示不同的菜单、子菜单或者单个的数值，其通过在待选择的菜单、子菜单或值的图形的相应位置处相应地接触显示器被识别。光电显示器可以例如设计为发光二极管阵列、有机发光二极管显示器或液晶显示器，并且它们作为所谓的触摸屏已经是已知的。
为了使铁磁平面部件彼此运动而给线圈芯通直流电流，其中直流电流在较短的间隔内在两个线圈中的一个中换极，从而改变两个铁磁平面部件的彼此的间距。附加地能够将电流调制成具有音频范围内的频率、例如千赫兹，从而附加地这个频率是可听到的。因此咔嗒声是可听到的，该咔嗒声听起来如同断开或闭合机械开关。
最后用于扁平线圈的线圈芯通过铁磁平面部件的变形而实现，例如通过深冲或深沉(Tiefsenken)来实现。由此进一步简化了结构并且降低了成本。
附图说明
下面根据附图详细说明本发明。附图示出：
图1是根据本发明的操作装置的第一实施例的基本结构，
图2是根据图1修改的实施例的截面，
图3是两个铁磁平面部件和印刷电路板的视图，
图4是本发明的另一个实施例的截面，以及
图5是嵌入在壳体中的实施例的视图。
具体实施方式
在图1中识别出具有：凸起部1a的第一铁磁平面部件1；具有凸起部2a的第二铁磁平面部件2；具有扁平线圈4的第一印刷电路板3，在扁平线圈中十二个部段4a通过各个线圈来表示；具有第二扁平线圈6的第二印刷电路板5，在扁平线圈中十二个部段6a同样通过第二扁平线圈的各个印制导线来表示。铁磁平面部件1的凸起部1a同时作为第一扁平线圈4的线圈芯起作用，第二铁磁平面部件2的凸起部2a作为第二扁平线圈6的线圈芯起作用。当给第一扁平线圈和第二扁平线圈通电时，在第一铁磁平面部件1中和在第二铁磁平面部件2中分别存在一个磁场：这样由铁磁平面部件1，2以及扁平线圈4，6产生的电磁根据产生的电磁场而相互吸引或相互排斥，从而当铁磁平面部件相互吸引时，铁磁平面部件1远离可能的操作员的示出的手指F地运动，或者是当两个铁磁平面部件相互排斥时，铁磁平面部件1压向示出的手指F。在图1中，第一铁磁平面部件1的一侧用作输入面10。
在图2中的实施例中，第一铁磁平面部件1具有另一个凸起部1b并且第二铁磁平面部件2附加地具有凸起部2b。此外第一印刷电路板3附加地具有附加的第一扁平线圈4的线匝4b，并且第二印刷电路板5附加地具有附加的第二扁平线圈6的线匝6b。在此在输入面尺寸较大时，可以实现所产生的磁力的均匀性。
在图3中识别出第二铁磁平面部件2和第二印刷电路板5的另一个实施例。铁磁平面部件2总共具有两个凸起部2a和两个凸起部2b。此外示出十二个弹性件9，该弹性件可以例如设计为硅树脂柱体。第二印刷电路板5具有四个带有各一个孔7的第二扁平线圈6，这些孔设计用于容纳凸起部2a，2b。此外在第二印刷电路板5中识别出十二个孔8，弹性件9经过这些孔突出出来。相应地构造这个实施例所属的第一印刷电路板3和所属的第一铁磁平面部件1。
除了在图1中已经说明的部件，在图4中所示的实施例还附加地包括具有输入面10形式的操作件的触摸屏100、止挡部11以及弹性件9a。具有输入面10的触摸屏100通过连接片13形式的连接件与第一铁磁平面部件1连接。接地符号E表示的是，与接地符号连接的部件、在此是第二铁磁平面部件2、弹性件9a以及止挡部11占据固定的限定位置。当没有例如通过可能的操作员的手指F施加外力时，在扁平线圈3和6没有通电的状态下，弹性件9a限定了第一铁磁平面部件1并且进而触摸屏100的位置。当给扁平线圈4，6通电时，第一铁磁平面部件1和输入面10连同触摸屏100根据电流的方向在操作员的手指F的方向上朝向或远离操作员的手指F地运动。操作员可以感知这种运动。通过这样给线圈通电，即第一铁磁平面部件1和第二铁磁平面部件2多次互相运动并且彼此远离，由此在设计方案不同时可以给操作员反馈不同的信息。
在图5中识别出在俯视图中的根据本发明的操作装置的实施例。触摸屏100例如具有例如是液晶显示器或发光二极管显示器的光电显示器。在图5中光电显示器是电话键盘。然而这个光电显示器也可以显示其他的信息，例如操作菜单或各个待调节的操作值。在壳体12内和在操作面10下方也集成了上述附图中所示的部件。

Claims (26)

1.一种具有带有触觉反馈的操作件的操作装置，其中所述操作件具有输入面(10)并且能够由操作员借助输入器官(F)来操作，其中所述操作装置具有第一铁磁平面部件(1)和第二铁磁平面部件(2)以及第一扁平线圈(4)，其中所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)利用所述第一铁磁平面部件和所述第二铁磁平面部件的最大面彼此定向并且能够相对于彼此运动，并且其中所述第一扁平线圈(4)布置在所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)之间，其中所述输入面(10)或者设计为所述第一铁磁平面部件(1)或所述第二铁磁平面部件(2)的一部分，或者借助连接装置(13)与所述第一铁磁平面部件(1)或所述第二铁磁平面部件(2)相连接，其特征在于，在所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)之间布置有第二扁平线圈(6)，其中所述第一扁平线圈(4)配属于所述第一铁磁平面部件(1)并且所述第二扁平线圈(6)配属于所述第二铁磁平面部件(2)，取决于对所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)的通电，所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)能够朝向彼此运动并且能够彼此远离地运动，并且所述第一铁磁平面部件(1)或所述第二铁磁平面部件(2)的所述运动能够直接地或借助所述连接装置(13)由操作员在所述输入面上的触觉来感知。
2.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述第一扁平线圈(4)与所述第一铁磁平面部件(1)固定连接，并且所述第二扁平线圈(6)与所述第二铁磁平面部件(2)固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)是由各一个印刷电路板(3，5)上的印制导线构成的。
4.根据权利要求3所述的操作装置，其特征在于，所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)布置在相应的所述印刷电路板(3，5)的两侧上。
5.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)分别具有铁磁的线圈芯(1a，2a)。
6.根据权利要求4所述的操作装置，其特征在于，所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)分别具有铁磁的线圈芯(1a，2a)。
7.根据权利要求5所述的操作装置，其特征在于，所述线圈芯(1a，2a)分别设计为所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)的一部分。
8.根据权利要求6所述的操作装置，其特征在于，所述线圈芯(1a，2a)分别设计为所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)的一部分。
9.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，多个扁平线圈分别配属于所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)。
10.根据权利要求8所述的操作装置，其特征在于，多个扁平线圈分别配属于所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)。
11.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置具有弹性件(9，9a)，当所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)没有通电时，所述弹性件限定了在所述第一铁磁平面部件(1)与所述第二铁磁平面部件(2)相互之间的间距。
12.根据权利要求10所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置具有弹性件(9，9a)，当所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)没有通电时，所述弹性件限定了在所述第一铁磁平面部件(1)与所述第二铁磁平面部件(2)相互之间的间距。
13.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置具有间距测量装置，所述间距测量装置用于测量所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)之间的所述间距。
14.根据权利要求12所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置具有间距测量装置，所述间距测量装置用于测量所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)之间的所述间距。
15.根据权利要求13所述的操作装置，其特征在于，所述测量装置设计用于测量所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)的电感的变化。
16.根据权利要求14所述的操作装置，其特征在于，所述测量装置设计用于测量所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)的电感的变化。
17.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述操作件设计为显示器(100)。
18.根据权利要求16所述的操作装置，其特征在于，所述操作件设计为显示器(100)。
19.根据权利要求17所述的操作装置，其特征在于，所述显示器(100)具有这样的设备，利用所述设备能够确定所述输入器官(F)在所述显示器(100)上的位置。
20.根据权利要求18所述的操作装置，其特征在于，所述显示器(100)具有这样的设备，利用所述设备能够确定所述输入器官(F)在所述显示器(100)上的位置。
21.根据权利要求17所述的操作装置，其特征在于，所述显示器(100)设计为光电显示器。
22.根据权利要求20所述的操作装置，其特征在于，所述显示器(100)设计为光电显示器。
23.根据权利要求1或2所述的操作装置，其特征在于，所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)能被施加在音频范围内调制的电流。
24.根据权利要求22所述的操作装置，其特征在于，所述第一扁平线圈(4)和所述第二扁平线圈(6)能被施加在音频范围内调制的电流。
25.根据权利要求5所述的操作装置，其特征在于，铁磁的所述线圈芯通过所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)的变形而制成。
26.根据权利要求24所述的操作装置，其特征在于，铁磁的所述线圈芯通过所述第一铁磁平面部件(1)和所述第二铁磁平面部件(2)的变形而制成。
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