具有可彈性變形的促動器和力傳感器矩陣的控制元件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種控制元件，尤其是一種具備多個開關功能的促動器。在汽車應用中，通常并且尤其需要這樣一種控制元件，一方面其盡可能實現防塵和液密，另一方面其要達到一個高集成度，后者的意思是通過控制元件，更確切地說是通過促動器實現盡可能多的開關作用。
【背景技術】
[0002]以前都是通過對用于每個開關功能或者說每個運動方向的各個單個開關進行陣列布置來實現多個開關功能。這樣的缺點就是需要應用很多個電機開關。此外，液密的電機控制元件有一個眾所周知的特點，它們的電氣零件是液密和防塵封裝起來的。但是這樣就殘留了一個問題，由于促動器和隔板以及各個開關間必要的間隙存在相對運動，更精確地說它的機械部件存在相對運動，因此，它就不能有效地防止贓物、灰塵和液體的滲入。此外，要在傳統開關中實現多個開關功能就要求事先對多個電機開關進行規劃，比如在座位和反光鏡調節裝置中或者門開關中通常就是這種情況。低的集成密度相對應的在進行布置時面積需要量就大了，這也是一個不利因素。
[0003]除了其它的一些理由，比如美學角度和靈活的輸入能力，它還有一個缺點，就是最好應用那些具備封閉操作界面的控制元件。比如觸摸屏，眾所周知它是通過一個觸敏表面來實現輸入的。觸摸屏的設計是為了識別觸摸和/或者靠近，這個控制元件的目的既不是測量力也不是檢測力作用矩陣。通常情況下，為了能通過手指進行輸入，這些公知的觸摸屏都有一個最小界面膨脹，這樣在這里也不能進行安放。此外，觸摸屏只有一個很小的觸覺反饋，這在汽車中應用是不利的，因為出于交通安全考慮，是不允許用目測的方法來審查輸入的。
【實用新型內容】
[0004]本發明的目的是，一方面實現一個高的集成度，也就是將多個開關集成在一個控制元件內，為了提高進行布置時的自由度，盡量將其放在一個封閉的表面下，并且結構空間要小。因此就需要這樣一個控制元件，它的開關作用是通過操作表面的變形來實現的，并且盡可能排除操作表面外圍區域的相對運動，比如僅通過它整體或者局部的彈性變形。
[0005]因此，本發明的任務是提高可靠性、集成度和/或者簡化操作。
[0006]此項任務可通過本發明所要求保護的控制元件來完成。相關權利要求的內容含有有利的實施例。必須要指出，在專利申請中以任意一種有技術意義的方式單個列舉出來的特性須能夠相互結合起來，并且要將本發明的進一步的實施方式展示出來。通過這些描述，尤其是和附圖相結合，可以進一步表現出本發明的特性，并且對其進行詳細說明。
[0007]根據本發明，所述控制元件是一個在力的作用下進行操作時可整體或者至少局部彈性變形的促動器。局部彈性變形用于令其復原到未進行操作時的位置。此外，本發明中設有力傳感器矩陣，用來測量力作用矩陣，相當于測量對促動器的力作用。因此，根據本發明，此促動器的作用是將操作作用力傳輸到一個力傳感器矩陣上，由于促動器變形至少存在一個局部的彈性，因此這樣就可以將其復原到起始位置，也就是復原到未進行操作時的位置。
[0008]矩陣指的是力傳感器的陣列或者至少是一列。力傳感器比如是一個壓電力傳感器，此矩陣用于識別力的作用，為此，本領域的專業人員通過幾次嘗試即可計算出適合各個操作表面構造的空間分辨率。
[0009]此外，根據本發明，本發明還設計有一個分析裝置，用來將測量出來的力作用矩陣和預設的力作用矩陣進行比較，在測量出來的力作用矩陣和預設的力作用矩陣達到最小匹配值性時，為此控制元件指定一電氣開關功能，按照本發明的目的，最小匹配值指的是達到矩陣里每一力傳感器預設的最小值的超出值。
[0010]通過對作為至少可局部彈性變形的輸入工具的促動器進行設計可實現這樣一種結構形式，它可將操作表面以平滑過渡的方式集成于隔板或者儀表板內，這樣可將灰塵和液體滲入的風險降到最低。此外，在一定程度上彈性變形可負責觸覺的回饋，這樣在進行操作時就可將目測需求降到最低。
[0011]根據本發明，可局部彈性變形的促動器在操作表面中含有一個三維凸出物，比如鰭狀物，這樣可使促動器的觸覺定位變得簡單，同時也提高了觸覺回饋。凸出物到它的底面，也就是說緊挨著力傳感器的那個面的最大高度最好在3-50mm范圍內，在5_30mm范圍內則更好。
[0012]此控制元件最好配備一個支架作為支撐部件，并且要將力傳感器的矩陣放置在促動器和支架之間，力傳感器最好靠近支架和促動器。
[0013]可彈性變形性和隨后應用的可彈性變形區域這個概念指的至少是促動器的某些區域，這些區域通過一個變形，最好是最高程度的變形，來打開促動器的開關功能。這樣這個促動器就可以根據應用的材料和材料強度的不同來決定需要整體還是局部變形。
[0014]彈性變形性，也就是彈性模數，必須是不均勻的。比如，促動器的厚度是不均勻的，最高厚度在凸出物的最高點區域內，這樣輸入裝置的最高彈性就設計在凸出物周邊的狹長區域內。本發明思想包含了一種結構形式，在這種結構形式中，這個促動器是一個固定的，位于中間的，包含了凸出物的一個部件，它和一個彈性框架結合成一體，這個框架可通過力或者形狀配合和隔板連接在一起或者已經連接在一起了。
[0015]根據優先選擇的設計結構，進行操作時，為鄰近隔板的布置確定的促動器的外圍區域就靜止了，然后比如轉為一個靜止的無焊縫的隔板。
[0016]為了提高開關功能性，必須至少設置兩個預設的力作用矩陣，它包括了在進行各個操作時，促動器中兩個相反的力作用方向，和/或兩個截然對立的力作用的作用位置。另外要強調的就是它存在兩個開關功能性，它等同于傳感器矩陣的兩個操作力形態，這樣就可以通過改變力作用位置和/或者力作用方向來得出所想要的最小接近值或者和預設的形態的匹配值。
[0017]為了在高集成密度下提供一個四向操作桿的功能，必須最好至少設置四個預設的力作用矩陣，它包括了在進行各個操作時，促動器中四個相互垂直的力作用方向，和/或四個星形布置的力作用位置。
[0018]最好將力傳感器的矩陣布置在一個平面內。根據進一步的結構說明，這個促動器有一個操作表面，它和由力傳感器矩陣定義的平面形成了一個角度，這個角度最好在45°到80。之間。
[0019]最好是用電容式薄膜傳感器來列成矩陣。比如可彎曲薄膜層結構，它包括了兩個導電層，一些由隔開的電極形成的層面，以及一個在此中間的可彈性彎曲的絕