用于商用车辆的操作单元的制作方法

1.本发明涉及一种用于商用车辆的操作单元，该操作单元具有把手区域、至少一个操纵单元和控制单元，其中所述把手区域具有多个检测触摸的传感器单元，其中所述控制单元检测所述传感器单元的信号并且基于所述信号识别有意的操作。


背景技术：

2.用于使用在商用车辆中、特别是越野车辆中的操作单元，通常用于控制多种活动部件。这种控制一方面通过操作单元本身的摆转运动实现，并且另一方面通过布置在操作单元上的例如形式为按键或指轮的操纵单元实现。操作单元因此除了把手区域外也具有本文开头所述的传感器单元。尤其可能由于车道上的不平坦或者用户的无意间的触摸而导致不期望地操纵所述操作单元。这会引起活动部件的不期望的运动，这又可能导致财产损失或甚至人员损伤。
3.因此由现有技术已知一些装置。us 2013/325 151 a1公开了一种触敏的操作装置，其具有带手持件的操作杆，其中，手持件具有用于在把手区域中检测触摸的传感器矩阵并且如果达到一个或多个边界值，则评估单元输出用于释放使用操作装置的信号。此外，所述边界值例如包括对预定的把手区域的覆盖、在用户和把手区域之间的特定的触摸点和/或在用户和把手区域之间接触的预期时间长度。传感器尤其构造成电容式的、热敏的或构造有红外线。
4.de 10 2014 214 989.4公开了一种用于商用车辆的操作装置，该操作装置具有带有手持件的操作杆，其中，手持件具有把手区域，把手区域带有多个检测触摸的传感器单元。此外，操作装置具有用于在用户有意操纵期间产生手存在信号的评估单元，其中，为了识别手位置，给出了多个触摸条件。
5.ep 3 264 231 b1公开了一种用于将手或手指的位置或运动转换成电信号的装置，其中，所述装置具有用于容纳一根手指或多根手指或手的一部分的杆、杆调整传感器、多个用于识别手位置的触摸传感器和电气的数据处理器。电气的数据处理器设计成这样一个数据处理器，其基于电气的输入信号借助电气的输入信号与电气的输出信号的控制反应比来生成电气的输出信号，其中，这个比通过手位置和参考触摸点图的一致性或相似性来确定。
6.操作单元的用户经常超过几小时地控制商用车辆的活动部件。将手始终保持在一个位置以确认手的存在是非常不符合人体工程学的，并且可能导致慢性疼痛。也不能排除由于长时间停留在一个位置而导致注意力不集中的可能性。


技术实现要素：

7.因此本发明的任务是，根据不同的手位置识别有意的操作。
8.该任务通过一种用于商用车辆的操作单元解决，该操作单元具有把手区域、至少一个操纵单元和控制单元，其中所述把手区域具有多个检测触摸的传感器单元，其中所述
控制单元构造成检测所述传感器单元的信号并且基于所述信号识别有意的操作，其中所述传感器单元的布置构造成能借助所述控制单元识别不同的手位置，其中所述控制单元根据所述手位置释放由所述操作单元和/或所述至少一个操纵单元产生的控制信号。
9.根据本发明，所述操作单元具有形状令用户感到舒适的并且符合人体工程学的把手区域。所述操纵单元根据本发明构造在操作单元的上方区域中并且可以布置在在使用情况下面朝或背对用户的侧面上。根据本发明，操纵单元被构造成按键、开关或指轮。根据本发明，也可以构造为其它机械的和电气的操纵单元，特别是触摸板。通过用户以符合人体工程学的方式用他的四个手指抓握操纵把手，并且将他的拇指放在操纵把手的上侧面上或放在在使用情况下面朝他的侧面上，所述操纵单元有利地在面朝用户的侧面上能用拇指操作，并且在背对用户的侧面上能用食指和中指操作。
10.除了通过这种操纵单元控制活动部件外，这种控制当然也可以通过操作单元本身的运动完成。
11.根据本发明的多个传感器单元在把手区域内布置在面朝用户的侧面上并且在此分布在把手区域的整个长度上。传感器单元在把手区域上的分布优选是不均匀的，其中，操作单元的那些在使用期间假定被触摸的区域具有更高密度的传感器。备选地，根据本发明，传感器单元也可以在操作单元上均匀分布。传感器单元的这种布置使得能识别不同的手位置。
12.传感器单元根据本发明被构造成电容式、电感式、光学的、电阻式或温度传感器。根据本发明，能识别至少两个、有利地至少四个不同的手位置。这种识别基于通过手掌和/或手指、特别是指尖和/或鱼际触摸操作单元来实现。
13.有利地规定，例如从保持手位置的预定义的时间段起，或者在被视为不适用于控制的手位置中或者视为让用户吃力的手位置中，用户通过所述装置获得变换位置的刺激。这种刺激根据本发明是一种光学的、声学的或触觉的信号，通过第一输出单元输出。这有利地提高了效率、移动性和集中注意力的能力。第一输出单元在此要么直接布置在操作单元上，要么独立于这个操作单元布置在商用车辆内。
14.根据手的位置，无意中激活操作单元或操纵单元的风险增加或减少。因此在识别到手位置时可变地释放操纵单元的控制信号。如果识别到在操作单元的上方区域中的手位置，那么无意间操纵布置在那里的操纵单元的风险上升。根据本发明，在释放操作单元的和/或操纵单元的摆转运动时给出第二输出信号，该第二输出信号向用户确认释放相应的控制信号。同样借助所述第二输出信号通知用户，当他现在想要使用在他的当前的手位置中去激活的操纵单元时，他必须变换他的手位置。第二输出信号根据本发明是光学的、声学的或触觉的信号，特别是借助不同的颜色和照明间隔对操纵单元进行特征照明的信号。备选地，根据本发明，第二输出信号通过布置在操作单元上的照明机构或在外部的显示器上输出。
15.在本发明的扩展方案中规定，借助传感器单元的预定义的信号模式识别不同的手位置。为此所需的信号模式储存在控制单元中。根据本发明，至少两个传感器单元必须检测它们各自的触摸，以识别手位置。若通过传感器单元检测到对操作单元的这种触摸，那么将识别到的测量信号模式与预定义的信号模式相比较，并且在与这个模式一致时释放对应的控制信号。所述信号模式是这样的，即其反映在操作单元上的所有的可能的手位置。同样符
合本发明的是，通过传感器单元检测用户的独特的手位置并且将这个独特的信号模式储存在控制单元内。非常有利地，根据本发明的系统可以由此独特地与操作者及其手位置相匹配。在此，将由用户的危害健康的手位置所产生的信号模式排除在储存之外。根据本发明，已预先确定这些有害的手位置连同相关联的信号模式。
16.在本发明的扩展方案中规定，单个地读取传感器单元，和/或读取或能够读取由多个传感器单元构成的分组。在读取单个传感器单元的测量信号时，检测这些测量信号并且在控制单元内进一步处理。
17.不过由于用户手的物理特性的独特性和握持位置的独特性，预定义所有潜在可能的信号模式就变得困难。为了补偿这一点，本发明在扩展方案中建议，也共同地读取一个分组的传感器单元。这种分组由至少两个相邻的传感器单元形成，其中，相邻在此尤其被定义为直接并排布置。这样共同地读取这个分组的测量信号是有利的，因为这样也将具有独特偏差的触摸检测为符合规定的抓握并且能够释放控制信号。为此，根据本发明，首先为通过所述分组的传感器单元进行的触摸识别的数量设置公差。因此即使触摸识别的数量少于分组的传感器单元的数量，只要不低于边界值，也会导致释放控制信号。换言之，例如即使只有三个而不是四个手指触摸，本发明也能识别为符合规定的和预定义的手位置。信号模式既可以由至少两个单个的传感器单元的测量信号构成，也可以由至少一个分组的测量信号构成，或者由至少一个单个的传感器单元的和至少一个分组的测量信号的组合构成。在任何情况下，至少两个传感器单元必须识别到触摸，以便形成识别出手位置的信号模式。根据本发明，在分组内传感器单元的和触摸识别的数量偏差的边界值，即公差，最多为50％，有利地最多为35％，特别有利地最多为20％。
18.根据本发明的控制单元将传感器单元的信号在超过或低于阈值时识别为触摸。根据所使用的信号计算方法，所述信号的值在触摸时增大或减小。在触摸时信号值增大的情况下，必须超过边界值才能识别为触摸。在触摸时信号值减小的情况下，必须相应地低于边界值才能识别为触摸。因为商用车辆通常使用在脏污严重的恶劣环境中，所以操作者的手很容易被弄脏或被防护手套覆盖。因此规定，这样来选择阈值(从该阈值起将控制单元内的测量信号识别为触摸)，使得控制单元可以可靠地感知到用户在不同的状态下的触摸，尤其阈值比没有触摸时的信号高/低至少20％。此外，根据信号的变化速度，即根据信号曲线的一阶导数，可以识别触摸。如果存在信号曲线的陡峭的侧沿，特别是跳跃式的变化，或者达到了一阶导数的高/低的值，则可以识别为触摸。
19.同样根据本发明，即使传感器单元在预定的、短暂的空闲时间内是无接触的，则保持曾经识别到的手位置并且因此释放控制信号。因此例如短暂的变换抓握不会导致阻塞控制信号，保证了平稳的工作。所述空闲时间根据本发明选择为小于1秒，有利地小于0.8秒，特别有利地小于0.6秒。
20.在本发明的设计方案中规定，根据手位置来匹配在操作单元的摆转运动内的复位阻力。由于相应的杠杆作用，操作者必须根据其手位置施加不同的调整力，以使操作单元摆转，特别是克服复位力实施这种摆转运动。根据本发明，通过根据手位置匹配复位阻力，由此抵消这种情况。特别有利地通过使用磁流变的液体来匹配复位阻力。用于调整复位阻力的其它机械的或者化学的部件同样是符合本发明的。因此如果用户在上方区域中握持操作单元并且因此存在相对摆动轴线的大杠杆，那么要选择比他在下方区域中握持操作单元时
更高的复位力，在下方区域中杠杆作用明显更小。因此根据本发明，与实际的手位置无关地设定基本恒定的力消耗用于操作操作单元。这种措施也减少了由于过强或过弱的力消耗而引起的错误操作。
21.根据本发明，由用户的手运动产生的顺序的信号模式锁定或解锁操作单元以供使用。本发明因此不仅识别到纯静态的信号模式，而且也借助传感器单元和控制单元识别顺序的信号模式。这种顺序的信号模式主要用于在首次使用之前总体地释放操作单元，因为仅当实施和识别到预定义的运动顺序时才发生这种释放。这种根据本发明的顺序的信号模式例如是预定义的手位置的序列，但也可以是要单个触摸的传感器单元或分组的序列。仅当用户已经产生特定信号模式的这个顺序序列，才借助手位置识别来激活操作单元以进行正常运行。如果用户离开他的工作岗位，他会再次执行特定信号模式的预定义的顺序序列，从而即使在识别到与信号模式一致的手位置时也不能使用操作单元，直至通过所述顺序的信号模式再次解除锁定。
附图说明
22.接下来借助实施方式通过附图更为详细地阐释本发明，其中：
23.图1是操作单元的立体视图；
24.图2a是在第一手位置中使用期间操作单元的侧视图；
25.图2b是在第二手位置中使用期间操作单元的侧视图；
26.图2c是在第三手位置中使用期间操作单元的侧视图；
27.图2d是在第四手位置中使用期间操作单元的侧视图；
28.图3是用于控制操作单元的过程图。
29.附图标记列表
[0030]1ꢀꢀ
操作单元
[0031]2ꢀꢀ
把手区域
[0032]3ꢀꢀ
操纵单元
[0033]4ꢀꢀ
控制单元
[0034]5ꢀꢀ
传感器单元
[0035]6ꢀꢀ
分组
[0036]7ꢀꢀ
波纹管
[0037]8ꢀꢀ
操纵区域
[0038]9ꢀꢀ
上方区域
[0039]
10 下方区域
[0040]
11 中央区域
[0041]
12 背对的侧面
[0042]
13 测量信号
[0043]
14 测量信号模式
[0044]
15 信号模式
[0045]
16 存储器单元
[0046]
17 手
[0047]
18 控制信号
[0048]
19 释放信号
[0049]
20 开关
[0050]
21 机器部件
[0051]
22 运动确定单元
具体实施方式
[0052]
图1示出了操作单元1的立体视图，其中，操作单元1除了把手区域2外还具有波纹管7以及操纵区域8。波纹管7布置在把手区域2下方并且确保了在操作单元1和商用车辆的未示出的操作面之间的防水和防尘的连接。操纵区域8布置在操作单元1的上方区域9中，其中，在这个操纵区域8内构造有形式为按键和指轮的操纵单元3。六个检测触摸的传感器单元5围绕操纵区域8布置。在操作单元1的下方区域10中布置有另外六个传感器单元5，其定位在一个网格(raster)内。六个布置在下方区域10中的传感器单元5中的其中四个传感器单元可以组合成一个分组6。在本发明的这种实施方式中，所有的传感器单元5基本上都布置在面朝用户的一侧上。操作单元1因此在其上方区域9和下方区域10中具有比在中央区域11中更高密度的传感器单元5。
[0053]
图2a-2d示出了在不同的手位置中使用期间操作单元1的侧视图，其中，图2a示出了第一手位置，图2b示出了第二手位置，图2c示出了第三手位置，并且图2d示出了第四手位置。
[0054]
第一手位置(图2a)通过布置在上方区域9中的传感器单元5识别。在第一手位置中使用操作单元1期间，手17覆盖操纵区域8，这可能导致无意间操纵布置在那里的操纵单元3。因此在识别到第一手位置时，不释放布置在操纵区域8内的操纵单元3的控制信号18。在背对用户的侧面12上同样布置有操纵单元3。这些操纵单元3尤其能通过用户的食指和/或无名指触及，因而在识别到第一手位置时释放它们的控制信号18。
[0055]
在第二手位置(图2b)中使用操作单元1期间，手17的鱼际处在操作单元1的下方区域10中，并且操纵区域8尤其可以由用户通过拇指触及。在背对的侧面12上的操纵单元3尤其可以通过用户的食指和/或中指触及。因为在下方区域10中没有布置操纵单元3并且通过手17的这种定位也不会妨碍操作单元1的摆转运动，所以释放操作单元1的和操纵单元3的所有控制信号18。所述手位置尤其通过布置在下方区域10中的传感器单元5识别。
[0056]
图2c示出了第三手位置，在此手17在下方区域10以及波纹管7的部分上方延伸。这里不是强制必须限制操纵单元3的释放，因为正在操作的手17不会触及这些操纵单元并且因此无意间操纵的风险很小。通过用户施加的杠杆作用在该第三手位置内特别是相比第一手位置大幅减小，因而根据本发明实现了对复位阻力的匹配和对摆转运动的校准。
[0057]
在图2d中示出了第四手位置，在此尤其通过手17的指尖触摸操作单元1。用户由于通过其手指控制操作单元1，因而不会触及操纵单元3。不过由于手指在控制期间的滑动，也存在无意间操纵布置在操纵区域8内的操纵单元3的风险。因此在识别到第四手位置时，设计成不释放这些操纵单元3的控制信号18。
[0058]
图3示出了用于询问释放操作单元1的控制信号18的过程图，其中，多个特别是构造成电容式传感器的传感器单元5的测量信号13被传导给构造成微控制器的控制单元4。在
控制单元4内将测量信号13转换成数字值，其中，1定义为识别到触摸，并且0定义为没有触摸。数字值可以组合成测量信号模式14。将这个测量信号模式14与来自存储器单元16的预定义的信号模式15相比较。若通过用户的触摸产生的测量信号模式14与信号模式15一致，那么确定了根据信号模式15储存在存储器单元16中的手位置。在确定了手位置或没有确定手位置之后，将相应的释放信号19传导给特别是构造在控制单元4内的开关20。根据本发明，可以将开关20构造为外部的晶体管、场效应晶体管(fet)或其它电气的、化学的或机械的开关。如果相应的释放信号19闭合开关20，那么由用户通过操作单元1的运动确定单元22和/或操纵单元3.1、3.2、3.3、3.n所触发的控制信号18就通过开关20传导给商用车辆的相应的接下来没有示出的电气的和机械的机器部件21。如果在将当前的测量信号模式14与信号模式15比较之后无法确定明确的手位置，那么阻止释放控制信号18并且相应地断开开关20。