阅读说明：本技术 旋转控制装置 (Rotation control device ) 是由 赖纳·黑弗舍尔 阿图尔·诺伊曼 于 2018-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于车辆的旋转控制装置(1),该旋转控制装置包括用户接口表面(3)特别是旋钮,所述用户接口表面被实施为绕装置(1)的转动轴线(7)相对于装置(1)的外壳(5)旋转,所述旋转控制装置进一步包括用于监视用户接口表面(3)相对于外壳(5)的定向和/或转动的传感器单元(9)、处理单元(11),和用于根据来自处理单元(11)的输出(Op)传输控制信号(Ts)的通信接口(13),所述输出(Op)由处理单元(11)基于来自传感器单元(9)的传感器数据(Ds)生成。(The invention relates to a rotation control device (1) for a vehicle, comprising a user interface surface (3), in particular a knob, which is embodied to rotate about a rotational axis (7) of the device (1) relative to a housing (5) of the device (1), further comprising a sensor unit (9) for monitoring an orientation and/or rotation of the user interface surface (3) relative to the housing (5), a processing unit (11), and a communication interface (13) for transmitting a control signal (Ts) in dependence on an output (Op) from the processing unit (11), which output (Op) is generated by the processing unit (11) on the basis of sensor data (Ds) from the sensor unit (9).)

旋转控制装置

技术领域

本发明涉及一种旋转控制装置，该旋转控制装置包括用户接口表面，该用户接口表面被实施为绕该装置的转动轴线相对于该装置的外壳转动，该旋转控制装置进一步包括用于监视用户接口表面相对于外壳的定向和/或转动的传感器单元、处理单元和用于根据来自处理单元的输出来传输控制信号的通信接口，所述输出由处理单元基于来自传感器单元的传感器数据生成，其中，该旋转控制装置进一步包括磁流变致动器，其中，磁流变致动器包括转动元件，该转动元件被机械地连接到用户接口表面，并用于与磁流变致动器的磁流变流体相互作用，并且其中，磁流变致动器包括一种组件，该组件用于生成和/或操纵作用在磁流变流体上的磁场的特性，使得磁流变致动器用于调节在用户接口表面和外壳之间的扭矩传递。

背景技术

例如，从欧洲专利公开EP2065614A1已知用于控制的触觉接口，其中公开了一种用于操纵磁场的特性的组件，其目的是调节在转动元件和触觉接口的外壳之间的扭矩传递。

发明内容

本发明的目的是介绍一种改进的旋转控制装置。

本发明的目的通过一种由独立权利要求的主题所限定的旋转控制装置来实现。从属权利要求和说明书限定了该系统的有利实施例。

因此，该目的通过一种旋转控制装置来实现，该旋转控制装置包括用户接口表面，该用户接口表面被实施为绕该装置的转动轴线相对于该装置的外壳转动，该旋转控制装置进一步包括用于监视用户接口表面相对于外壳的定向和/或转动的传感器单元、处理单元和用于根据来自处理单元的输出来传输控制信号的通信接口，所述输出由处理单元基于来自传感器单元的传感器数据生成，其中，该旋转控制装置进一步包括磁流变致动器，其中，所述磁流变致动器包括转动元件，该转动元件被机械地连接到用户接口表面，并用于与磁流变致动器的磁流变流体相互作用，并且其中，所述磁流变致动器包括一种组件，该组件用于生成和/或操纵作用于磁流变流体上的磁场的特性，使得磁流变致动器用于调节在用户接口表面和外壳之间的扭矩传递，其中，致动器被实施为根据由该装置经由通信接口接收的触觉反馈信号生成和/或操纵磁场的特性。

在本发明的意义上，用户接口表面的位置指用户接口表面在从该装置的外壳在空间上移位指定距离的平面内的放置。在本发明的意义上的用户接口表面的定向指相对于用户接口表面的参考外壳的初始设定，用户接口表面绕装置的转动轴线以特定角度转动的旋转移位。

磁流变流体限定旋转控制装置的行为。为此，供应到组件的电压被改变以感应周围的磁场，该磁场改变流体的粘度。取决于磁场，特别是取决于磁场的特性(诸如强度和/或方向)，MRF能够在液态和固态之间变化，这能够被非常精确地控制。在流体状态下，MRF在转动元件和外壳之间传递的扭矩很小甚至没有。然而，随着粘度增加并且流体接近固态，流体内和在流体与转动元件之间以及在流体与外壳或被固定地附接到外壳的构件之间的剪切力增加。这导致在用户接口表面和外壳之间的扭矩传递增加。

该装置能够被用于选择车辆的操作模式，该操作模式例如是如下操作模式：向前驱动操作模式，在该向前驱动操作模式中，从车辆的驱动单元传递扭矩，以便在向前方向上推进车辆；反向驱动操作模式，在该反向驱动操作模式中，从车辆的驱动单元传递扭矩，以便在反向方向上推进车辆；空挡操作模式，在该空挡操作模式中，不从车辆的驱动单元传递扭矩；停车操作模式，在该停车操作模式中，附接到车辆的驱动单元的扭矩传递单元被机械阻挡；或另一种操作模式。

当在没有从外部源施加到该装置的力的情况下用户接口表面的位置和/或定向保持恒定时，则用户接口表面的这个位置和/或定向能够被称为稳定位置。另一个方面，当用户接口表面不保持在某个位置或定向中时，例如因为装置的机构在内部施加力，所以这个位置和/或定向能够被称为是不稳定的。

在本发明的意义上，车辆的安全相关功能能够是例如车辆的操作模式的选择、转向、加速或制动车辆。车辆的非安全功能能够例如是导航或多媒体接口的控制。

在本发明的意义上，通信路径例如能够是用于传输数据的诸如数据总线和/或无线数据传输信道的硬线。在很多现代街道车辆中，CAN数据总线是一种优选的通信路径类型。

在本发明的意义上，用户接口表面或旋钮能够包括车辆的操作者(即，用户)可接近的环形和/或半壳形结构的外表面。用户接口表面能够进一步包括在用户接口表面的外表面下面的构造。

在旋转控制装置的实施例中，处理单元被实施为基于来自传感器单元的传感器数据输出操控信号，该操控信号用于操控用于生成和/或操纵磁场的特性的组件。

在旋转控制装置的实施例中，该装置的传感器单元进一步包括用于监视施加到用户接口表面的扭矩的传感器。

在旋转控制装置的实施例中，处理单元被实施为输出操控信号，该操控信号用于操控组件，使得该组件操纵作用在流体上的磁场以进行波动，由此在波动时向对用户接口表面施加扭矩的用户模拟振动触觉反馈。

在旋转控制装置的实施例中，在用户接口表面和转动元件之间的机械连接包括弹性元件，该弹性元件用于减小机械连接相对于转动轴线的扭转刚度。

在旋转控制装置的实施例中，弹性元件被实施为使得它能够存储和释放由该装置的用户施加到用户接口表面的能量。

在旋转控制装置的实施例中，该装置的传感器单元进一步监视用户接口表面相对于外壳的转动的加速度。

在旋转控制装置的实施例中，处理器单元被实施为输出操控信号，该操控信号控制组件以操纵磁场，使得扭矩传递以交替的方式成被移除并间隔地增加到预定值，使得当扭矩被从外部源施加到用户接口表面时，用户接口表面成间隔地逐渐移动。

在旋转控制装置的实施例中，旋转控制装置进一步包括伺服致动器，该伺服致动器被实施为根据由该装置的处理单元输出的操控信号向用户接口表面施加扭矩。

在旋转控制装置的实施例中，转动元件包括包含磁流变流体的腔室，并且在该腔室中设置静态元件，该静态元件相对于外壳以固定的方式布置并且被至少部分地布置在腔室内，使得在转动元件的腔室的内表面和静态元件之间的扭矩传递取决于磁场的特性。

在旋转控制装置的实施例中，转动元件被实施为在致动器的包含磁流变流体的腔室内旋转，所述腔室相对于外壳以固定的方式布置，使得在转动元件和腔室的内表面之间的扭矩传递取决于磁场的特性。

包括旋转控制装置的这种实施例的用于车辆的系统能够进一步包括图形用户接口单元，该图形用户接口单元包括显示器和处理单元，该系统进一步包括在旋转控制装置和图形用户接口单元之间的通信路径。

这样的系统能够进一步被实施为使得图形用户接口单元经由通信路径向旋转控制装置传输触觉反馈信号。

这种系统能够进一步被实施为使得旋转控制装置向图形用户接口单元传输控制信号，并且其中，图形用户接口单元的显示器根据从该装置接收的控制信号来显示视觉反馈。

附图说明

接下来将参考以下附图详细解释本发明的某些实施例。所述附图示出：

图1是本发明的旋转控制装置的实施例的概略图；

图2是本发明的旋转控制装置的实施例的概略图。

具体实施方式

图1示出具有用户接口表面3的本发明的旋转控制装置1的实施例的概略图，该用户接口表面3能够由车辆的用户或操作者移动和旋转。该用户接口表面能够绕装置1的转动轴线7旋转到各种定向A1-。此外，该用户接口表面3能够由车辆的用户或操作者在第一位置P1、第二位置P2和第三位置P3之间移动。

装置1包括外壳5，该外壳5至少部分地包围安装在基板15上的处理单元11，该基板15是印刷电路板。处理单元11被连接到通信接口13。能够经由通信接口13传输和接收诸如控制信号Ts的信号。处理单元11进一步被连接到传感器单元9，该传感器单元9用于监视用户接口表面相对于外壳5的转动和/或定向。传感器单元9将传感器数据Ds传输到处理单元11，并且基于该传感器数据Ds，处理单元11能够生成控制信号以经由通信接口13传输。

该装置进一步包括组件17，该组件17用于生成和操纵在外壳5的腔室19中的磁场。该腔室包含也称为MRF的磁流变流体21。转动元件23部分位于该腔室内。转动元件23被机械连接到用户接口表面3，并且随着接口3的旋转而旋转。

可以说，与由组件17引起的磁场的特性(诸如场强和方向)改变相对应，磁流变流体12的粘度变化。因此，以对应的方式，流体在装置1的用户接口表面3和外壳5之间传递或多或少的扭矩。这是由于在流体内和在流体和腔室壁之间的剪切力的改变。由于装置的外壳5通常以固定方式被安装在车辆内，因此能够认为该组件调节作用在用户接口表面3上的一种制动力。包括腔室19中的MRF 21、转动元件23和用于操纵腔室19内的磁场的组件17的这种系统通常被称为MRF致动器。处理单元11被实施为输出用于控制组件17的操控信号。例如，组件17能够由基板15上的电路驱动，该电路根据来自处理单元11的操控信号向组件17馈送脉冲宽度调制(PWM)电流或电压。

该装置进一步包括伺服致动器25，该伺服致动器25与转动元件23接合并且因此能够将扭矩施加到用户接口表面3。

图2示出本发明的旋转控制装置的实施例的概略图，除了示出了弹性元件27之外，该实施例与第一实施例相对应。弹性元件27用于减小用户接口表面3和MRF致动器之间的扭转刚度，当扭矩传递被设定为高值时，该扭转刚度与在用户接口表面3和外壳7之间的扭转刚度相对应。

当组件引起磁场波动使得扭矩传递的值波动时，则弹性元件将吸收由施加扭矩的外力输入到系统中的能量的一部分。然后，该能量将被释放，使得与在外部施加的扭矩相反的扭矩通过弹性元件被施加到用户接口表面。

附图标记

1 旋转控制装置

3 用户接口表面

5 外壳

7 转动轴线

9 传感器单元

11 处理单元

13 通信接口

15 基板/PCB

17 用于生成/操纵磁场的组件

19 腔室

21 磁流变流体

23 转动元件

25 伺服致动器

27 弹性元件

X1 第一方向

X2 第二方向

P1 第一位置

P2 第二位置

P3 第三位置