一种操作构件的制作方法

1.本发明涉及一种具有致动部件的操作构件，所述致动部件具有用于操作者执行操作输入的致动表面。致动部件安装在支撑件上，以便能够沿着例如垂直于致动表面的致动方向移动。特别是在其致动表面的最大尺寸与最大行程距离(下文简称行程距离)相比大很多倍的操作构件的情况下，通常需要额外的装置以确保致动部件的所谓平行引导。这被理解为意味着致动部件在致动期间至少如预期的那样经历基本平移位移，并且因此，例如，致动表面在可能的情况下在保持其在空间中的取向的同时发生位移。


背景技术：

2.已知通过包括多个接头剪式机构或线材的机构，在上述意义上稳定具有相对广泛的致动表面的致动部件的运动。由于必要的多部件结构，这些设计尤其在所使用的接头设计中发挥作用，这导致至少在平行引导中无法避免某些“空转”。当致动致动部件时，这种触觉感知会受到影响，尤其是在行程距离相对较小的情况下。


技术实现要素：

3.在上述背景下，需要一种用于操作构件的解决方案，该操作构件具有可移动地安装的致动部件和用于致动部件的平行引导的改进的引导机构，其中引导机构以减小间隙的方式改进，具体地，一方面，致动部件的横向补偿运动最小化，这在触觉方面被认为是不利的，从而避免了在防隙接头上的过载。该目的通过根据权利要求1所述的操作构件实现。独立权利要求的主题是同样有利的用途。有利实施例在每种情况下都是从属权利要求的主题。必须注意的是，权利要求中单独引用的特征可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并表示本发明的其他实施例。本说明书，特别是结合附图，附加地描述和说明了本发明。
4.本发明涉及一种操作构件。术语“操作构件”应作广义解释，用于在人机界面中通过可移动的致动部件执行操作输入。
5.根据本发明的操作构件包括支撑件。“支持”一词应作广义解释，可为单部分或多部分配置。例如，支撑件是作为支撑结构的一部分或间接或直接固定到例如机动车辆部件的部件。例如，支撑件被配置为壳体。例如，支撑件由塑料、金属或金属合金(如zamak)或其组合形成。
6.根据本发明，还提供了一种致动部件，该致动部件具有通常面向操作者的致动表面，用于操作者执行操作输入。致动操作输入被理解为操作者的致动，特别是同时接触，其超过接触，在此期间操作者施加垂直作用在致动表面上的致动力，以便引起致动部件的部分或完全位移，该位移跟随致动力，抵抗复位力从静止位置进入下压位置。在这种情况下，下压位置被理解为致动部件的最大可能最终位置，其中，由从静止位置到下压位置的位移产生的致动部件最大行程距离在下文中简称为行程距离。
7.根据本发明，还提供了用于检测致动部件的至少一个位置(例如下压位置)的检测装置。例如，当到达或检测到下压位置时，车辆部件的电子开关或功能状态改变。例如，检测
装置包括设置和/或作用在支撑件和致动部件之间的力传感器，以便检测致动部件例如在垂直于致动表面的方向上的位移。术语“力传感器”应广义解释：根据简单配置，它是一个机电开关，根据致动部件的位置改变其开关状态。在一种配置中，它是非接触式检测力传感器，例如电容地、光学地和/或感应地检测致动力的力传感器。在另一配置中，力传感器被设计成基于作用在力传感器的部件(例如电阻或压电检测力传感器)上的机械影响来检测致动力。优选地，力传感器被配置用于例如通过电容地确定固定到致动部件的电极和固定到支撑件的电极之间的测量电容的变化来检测致动部件和支撑件之间的相对位移。最常见的是，这种力传感器允许连续的位置检测。
8.根据本发明，提供了安装装置，以实现致动部件相对于支撑件的上述可移动性。根据本发明，这些安装装置包括用于平行引导致动部件的引导机构。平行引导被理解为意味着致动部件在致动期间经历基本上平移位移，并且因此，例如，致动表面在可能的情况下在保持其在空间中的取向的同时发生位移。“基本上”一词也应包括不以严格平移方式发生的位移，然而，这种位移是有意的。
9.引导机构包括至少一对耦合杆，至少一对耦合杆一方面安装在支撑件上，以便可围绕至少一个相关联的第一枢转轴枢转，另一方面安装在致动部件上，以便能够围绕至少一个相关联的第二枢转轴枢转，以便在每种情况下通过致动运动引起杆的枢转运动。在这种情况下，第一枢转轴由第一枢轴接头限定，而第二枢转轴由第二枢轴接头限定。根据本发明，导向机构还包括连接杆，以连接成对杆的枢转运动，其中，连接杆在其外端分别以铰接方式固定到成对杆中的一个杆上，在每种情况下借助于第一挠性接头，同时限定接头轴。连接杆被理解为成对杆之间的连接，其可承受拉伸和压缩载荷，并用于在两个方向上传递旋转运动，在每种情况下，从一个杆传递到相应的另一个杆。连接杆可在第一挠性接头之间基本上直线延伸，但可在第一挠性接头之间以成角度的方式延伸，以节省构造空间。
10.根据本发明，导向机构的成对杆被配置成当执行从静止位置到下压位置的致动运动时围绕第一枢转轴同步地运动，由此，在静止位置和下压位置之间的任何位置，成对杆中的每个杆绕第一枢转轴的枢转范围基本相同。根据本发明，成对杆中的每个杆绕第一枢转轴的枢转范围不大于10
°
，优选不大于5
°
。由于有限的枢转范围，一方面，第一挠性接头绕其接头轴的屈曲载荷被最小化，但垂直于致动方向的载荷也被最小化，因此致动部件的横向位移(下文中也称为水平位移)被最小化。
11.挠性接头不是运动副意义上的“适当”接头，而是基于弹性静力学(弹性)原理。接头的功能通过部件的区域获得，该区域与部件的刚性相邻区域相比具有降低的弯曲刚度，以便能够绕假想枢轴弯曲。这里，该弯曲刚度降低的区域设置在杆与连接杆或支撑件或致动部件之间的过渡区域中。例如，弯曲刚度的降低是由横截面的局部减小产生的，因此也被称为“薄膜铰链”。挠性接头可与具有有限旋转范围的常规旋转接头相比较，但其优点是没有间隙，同时具有复位动作。相关联的接头轴的位置和取向例如由相应枢轴接头区域中最低弯曲刚度的位置和空间分布来定义。例如，挠性接头在每种情况下都是在相应杆和相关联的连接杆或支撑件或致动部件之间的过渡区域中提供的材料弱化的结果。例如，它相对于连接杆的横截面是收缩部分。由于其位置，弱化的材料部分在限定挠性接头的过渡区域中提供了局部显著的弹性柔度，从而提供了柔性。
12.在一个实施例中，第一枢转接头和第二枢转接头均被配置为轴颈轴承、车轴轴承
或轴轴承。然而，优选的是，除了连接杆和成对杆之间的铰接连接(其被配置为柔性接头)之外，由第一和第二枢轴接头组成的成对的每个杆的枢轴接头中的至少一个被配置为每个杆的另一个第二柔性接头。因此，与常规解决方案相比，机械平行引导的机械间隙被再次最小化。“空转”被多次避免。最优选地，对于成对的每个杆，仅第一枢转接头被配置为第二挠性接头，而每个杆的第二枢转接头例如被配置为旋转接头，例如枢转铰链或旋转接头。
13.优选地，安装装置具有固定到致动部件或支撑件上的部件，并且所述部件在每种情况下都经由被配置为第二挠性接头的第一或第二枢转接头整体地连接到相应的杆。
14.优选地，安装装置全部或部分由热塑性材料制成，例如聚乙烯(pe)、聚碳酸酯(pc)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚酰胺(pa)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，例如至少杆、连接杆和与致动部件或支撑件相关联的部件。
15.优选地，安装装置包括模制部件，所述模制部件在热模制工艺中制造，并且更优选地形成至少一对杆和相关联的连接杆，所述连接杆包括相关联的挠性接头，并且如果需要，还包括用于固定到支撑件或致动部件的部件。例如，模制部件在注塑步骤中借助于模制工具制造。
16.优选地，设置成对的每个杆的第一枢转轴和第二枢转轴之间的相对距离不大于1.5cm，例如0.5cm，以便在从静止位置到下压位置的致动运动期间使致动部件的横向位移最小化，反之亦然。
17.根据优选实施例，为了节省构造空间并在从静止位置运动到下压位置期间使致动部件的位移最小化，在静止位置或下压位置或中间位置(优选在静止位置)中，成对的每个杆的第一枢转轴和第二枢转轴全部设置在公共平面或平行平面中。后者意味着该成对中的一个杆的第一枢转轴和第二枢转轴位于第一平面内，而同一对中另一杆的第一枢转轴和第二枢转轴位于平行于第一平面的第二平面内。
18.此外，例如提供用于将致动部件复位到静止位置的复位装置。例如，复位装置包括至少一个弹簧，该弹簧以复位方式作用在支撑件和致动部件之间。不应排除复位力由所有挠性接头的弹性变形支撑，即，除其他外，由连接杆相对于相应杆枢转支撑。优选地，成对中的每个杆的第一挠性接头和/或第二挠性接头被配置为产生复位力，该复位力通过弹性变形导致复位到静止位置。优选地，成对中的每个杆的第一挠性接头至少在静止位置中不被弹性偏置，从而使第一挠性接头上的机械过载的危险最小化。
19.为了使连接杆和相关联的第一挠性接头在静止位置基本上(如果可能的话)仅承受压缩和拉伸载荷，根据优选实施例，提供了在静止位置中成对的杆的连接接头轴(由第一挠性接头限定)的最短连接线，在每种情况下，与由第一枢转轴和成对的一个杆的接头轴所跨越的平面和由第一枢转轴和同一对的另一杆的接头轴所跨过的平面正交相交。
20.在一个实施例中，成对杆通过连接杆彼此连接，使得它们围绕第一枢转轴的枢转运动的旋转方向在每种情况下都是同方向的或指向相同方向。然而，优选地，成对杆的枢转运动的旋转方向相反。如果成对杆的两个杆中的一个杆绕其第一枢转轴沿顺时针方向旋转，例如，当致动部件被致动或致动部件复位时，该成对杆中各自剩余的杆绕其第一枢转轴沿逆时针方向旋转。因此，可以减少由引导机构占据的构造空间。特别地，这导致了将限定致动部件的轴承布置的第二枢转轴分别相对于第一枢转轴在垂直于每个杆的致动方向的方向上进一步朝向外侧布置的可能性，这提高了致动部件的平行引导的稳定性，并最小化
或抑制致动部件倾斜运动。
21.特别是在省去第二挠性接头的实施例的情况下，第一枢转接头或第二枢转接头的一个枢转接头在垂直于接头伙伴之间的致动方向的方向上提供间隙。然而，由于用作第一或第二枢转接头的第二挠性接头的柔性，可以省去其余接头中的水平间隙(其余接头不是被配置为挠性接头而是被配置为旋转接头，即，与致动方向正交的间隙)，因为挠性接头由于其更大的柔性而能够在第一或第二枢转接头中形成，以避免由可能的公差偏差引起的致动部件的卡住。
22.优选地，每个杆的第一枢转轴和第二枢转轴以及接头轴分别形成成角度的杆。例如，轴被布置成彼此平行延伸，并且它们在与轴正交的平面中的连接线在每种情况下都包括锐角。
23.优选地，成对中的每个杆被配置为至少在第二枢转轴与第一枢转轴的相对间隔的尺寸以及相关联的接头轴与第一枢转轴的相对间隔尺寸方面相同。
24.优选地，除了第一对杆之外，引导机构还具有通过连接杆连接的第二对杆。例如，从操作者的视角看，具有相关联的连接杆的第一对杆在致动表面的长边区域中设置在致动部件的下方，并且从操作者的视角看，具有相关联的连接杆的第二对杆也在致动表面的相对长边的区域中设置于致动部件的下方。
25.根据优选配置，并且为了同步耦合成对的杆，第一对的至少一个杆不可旋转地连接到第二对的杆，和/或第一对的连接杆不可旋转地连接到第二对的连接杆。例如，这通过不可旋转地连接相应杆或连接杆的腹板实现。
26.优选地，致动部件具有小于0.5cm、优选小于0.3cm的行程距离，该行程距离由从静止位置到下压位置的致动运动限定。
27.优选地，致动表面具有对应于行程距离的至少十倍的范围。
28.优选地，致动部件具有触摸板和/或触摸屏。例如，触摸板或触摸屏用于空间分辨触摸检测。
29.在根据本发明的操作构件的一种配置中，还提供了致动器，用于激励致动部件的振动和/或运动，从而用于产生主动触觉反馈，该致动器设置在支撑件和致动部件之间。致动器是主动致动器，即，可由电子控制系统提供的控制信号触发的致动器；并且，由于脉冲的施加，例如冲击，或振动施加到相邻布置的部件，即，致动部件，能够在后者中激励运动或振动，其可由操作者通过停留在致动表面上的手指触觉感知。例如，该触觉感知用作执行的触摸或致动的确认信号，或者用作执行切换或控制功能的分配的评估单元的触觉确认。优选地，致动器是基于惯性的、基于马达的致动器，例如质量相对于其重心偏心地安装在其旋转驱动轴上的马达，或者磁线圈致动器，或者压电致动器，或者线性宽带致动器，例如音圈致动器或线性共振致动器。优选地，致动器以积极的方式或通过物质对物质的连接(例如通过螺纹或胶合)专门固定到致动部件。还可以提供在支撑件和致动部件之间以吸引或排斥方式起作用的电磁致动器。
30.此外，本发明涉及上述实施例之一中的操作构件在机动车辆中的用途。
附图说明
31.参照以下附图进一步解释本发明。这些图将仅理解为示例，并且每个图仅表示优
选实施例。在图中：
32.图1示出了根据本发明的操作构件1的实施例的透视图；
33.图2示出了图1所示的实施例的透视分解图，其中没有致动部件；
34.图3示出了图1所示实施例的垂直截面；
35.图4示出了安装装置11的侧视图，安装装置11如图1所示，并作为模制件制造。
具体实施方式
36.图1示出了根据本发明的操作构件1的实施例。它用于在人机界面中通过可移动的致动部件2执行操作输入。
37.根据本发明的操作构件1包括支撑件3。术语“支撑件”表示作为支撑结构的一部分或间接或直接固定到例如机动车辆部件(例如机动车辆方向盘)的部件。例如，支撑件3由塑料、金属或金属合金(如zamak)或其组合形成。
38.此外，提供了致动部件2，该致动部件2具有面向操作者b的致动表面10，用于操作者b执行操作输入。致动操作输入被理解为操作者b的致动，特别是同时接触，该致动超过接触，在该接触期间，操作者b施加垂直作用在致动表面10上的致动力，以便引起致动部件2克服复位力而跟随致动力的位移。在这种情况下，下压位置被理解为致动部件2的最大可能最终位置，其中，由图1所示的静止位置到下压位置的位移产生的致动部件2的最大行程距离称为行程距离，且小于0.3cm。
39.还提供了用于检测致动部件2的至少一个位置(例如下压位置)的检测装置9。这里，这是一个电容式力传感器。后者被配置用于通过确定固定到致动部件2的电极和固定到支撑件3的电极之间的测量电容的变化来电容性地检测致动部件2和支撑件3之间的相对位移。
40.此外，设置安装装置11以使致动部件2能够相对于支撑件3进行上述移动。根据本发明，这些安装装置11包括用于平行引导致动部件3的引导机构4。平行引导被理解为意味着致动部件2在致动期间经历基本上平移位移，并且因此，致动表面10例如沿着致动方向r位移，同时在可能的情况下保持其在空间中的取向。在这种情况下，由于引导机构的有助于平行引导的枢转运动，致动部件2在平行于致动表面10的方向(在本文中称为水平方向)上的位移没有被完全排除，但是，与致动部件的倾斜一样，通过根据本发明的解决方案被认为是最小化或甚至避免的。
41.引导机构4包括两对耦合杆5、6或5’、6’，其中杆5、6和5’、6’一方面安装在支撑件3上，另一方面安装在致动部件2上，以便可绕相关的枢转轴s1或s2枢转，以便在每种情况下通过致动运动引起杆5、6和5’、6’的枢转运动。在这种情况下，所有杆5、6、5’、6’被配置成当执行从静止位置到下压位置的致动运动时围绕第一枢转轴s1同步地运动。为了最小化水平位移，每个杆5、6和5’、6’围绕第一枢转轴s1的旋转角度的枢转范围根据本发明被限制为10
°
，优选为5
°
。由于透视图和由此产生的遮蔽，图1未显示安装装置11的整体。然而，第二对的结构与第一对的结构相同，这从进一步附图的详细视图中变得清楚。引导机构4还包括至少一个连接杆7、7’，用于连接杆5、6和5’、6’的枢转运动。在这种情况下，连接杆7、7’以铰接方式固定在杆5、6和5’、6’，在每种情况下通过第一挠性接头16，同时限定接头轴g。在这种情况下，连接杆7、7’在一对杆5、6和5’、6’之间提供连接；如果可能的话，该对杆可以唯一地但至
少主要地承受拉伸和压缩载荷，并且用于将绕第一枢转轴s1的旋转运动从一个杆5、5’传递到该对杆中相应的另一个杆6、6’，其中，一对杆5、6或5’、6’的旋转方向在这里所示的实施例中在每种情况下都是相反的。由于连接杆7、7’与杆5、6和5’、6’通过第一挠性接头16连接，平行导向的机械间隙最小。避免了“空转”。此外，可以实现无噪声的平行引导。为了节省构造空间，导向机构4(在操纵部件2的静止位置)的杆5、6和5’、6’的第一枢转轴s1设置在一个共同的假想平面e1内，该平面e1倾斜于致动表面10，其从图3中可以明显看出。如图2所示，第一枢转接头13、14，其杆5、6和5’、6’可旋转地安装在支撑件3上，被配置为旋转接头，并分别具有销14，每个销14伸入形成在支撑件3上的轴承支撑件的相应设置的销容纳部分13中，从而限定第一枢转轴s1。为了使杆5、6和5’、6’相对于致动部件2枢转，设置了第二枢转接头18，其在这种情况下被配置为第二挠性接头。可选地，第二枢转接头18也可以被配置为旋转接头。在后一实施例中，第一枢转接头13、14中的至少一个枢转接头或第二枢转接头18必须在垂直于接头伙伴之间的致动方向r的方向上具有间隙。
42.复位力主要由附加的复位装置(未示出)产生，该复位装置被设置用于将致动部件2复位到静止位置，该复位力由第一挠性接头16的弹性变形引起，并且如果需要，由被配置为第二挠性接头的第二枢转接头18引起。为了使第一挠性接头16上的机械应力最小化，不仅每个杆5、6和5’、6’绕第一枢转轴s1的枢转范围被限定为10
°
、优选为5
°
，而且引导机构4被设计成使得每个杆5、6和5’、6’的第一挠性接头16在静止位置没有弹性偏置，即处于其未安装状态的无应力位置。
43.如图4所示，每个杆5、6和5’、6’的枢转轴s1、s2和接头轴g各自形成一个成角度的杆，其中轴设置在一个假想三角形的角上。每个杆5、6和5’、6’的第一枢转轴s1和第二枢转轴s2之间的相对距离不大于1.5cm，例如0.5cm。此外，杆5、6和5’、6’被配置为关于第二枢转轴s2与第一枢转轴s1的相对间距以及相关联的接头轴g与第一枢转轴s1的相对间隔的尺寸相同，从而使得每个杆5、6和5’、6’具有相同的杆比。成对中的两个杆5、6和5’、6’通过连接杆7、7’相互连接，使得它们在每种情况下绕第一枢转轴s1的枢转运动的旋转方向相反。此外，成对杆5、6和5’、6’的第二枢转轴s2相对于第一枢转轴s1均在垂直于致动方向r的方向上向外偏移设置，由此由于在最外位置处的引导，致动部件2的倾斜被最小化。
44.为了使连接杆7、7’和相关联的第一挠性接头16在静止位置基本上(如果可能的话)仅承受压缩和拉伸载荷，在静止位置中，提供了连接分别由第一挠性接头16限定的接头轴g的最短连接线g，平面e5由一对的杆5的第一枢转轴s1和最近的接头轴g跨越，平面e4由同一对的另一个杆6的第一枢转轴s1和最近的接头轴g跨越。为了进一步将致动部件2在水平方向上的致动期间的位移减小到最小，进一步规定，在静止位置，成对中的每个杆5、6的第一枢转轴s1和第二枢转轴s2位于相互平行的平面e2、e3中。
45.如图4所示，安装装置11被配置为模制件，该模制件通过模制工具中的热模制工艺制造。这些安装装置11包括板状部件15，该板状部件15用于在其背离致动表面10的一侧上附接到致动部件2，以及由杆5、6和5’、6’组成的引导机构4；连接杆7、7’；第二枢转接头18；第一枢转接头13、14的销14；以及第一挠性接头16，所有这些都由热塑性材料形成。挠性接头16在每种情况下都是在相应杆5、6和5’、6’和连接杆7、7’之间的过渡区域中提供材料弱化的结果，例如相对于相应的连接杆7，7’的横截面，是收缩部分。由于其位置，弱化的材料部分提供了与复位特性的局部显著的弹性顺应性，从而在连接杆7、7’的邻近相应杆5、6和
5’、6’的区域中提供了连接杆7，7’的复位柔性。这在经过必要的修改后也适用于构造为第二挠性接头的第二枢转接头18，其分别设置在部件15和相关联的杆5、6和5’、6’之间。