带有按键的操作机构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于技术系统、尤其是用于对线控换挡变速器的切换级进行选择的操作机构，其具有带至少两个按键(1)的按键装置以及用于产生用于传递到技术系统上的电的控制信号的器件。本发明提供了一种操作机构，通过该操作装机构能够以改进的方式防止功能性故障并且能够达成处于下降的位置的按键(1)的提升的目的，并且该操作机构具有位于按键(1)下方的压力垫(3)。
【专利说明】带有按键的操作机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的带有按键装置的用于操作技术系统的机构。这些类型的操作机构例如，但是绝不仅仅，用于在机动车的换挡变速器中对切换级，或者说挡位预选进行手动选择。借助相应的操作机构能够使车辆变速器的运行状态通过电的，或者说电子的信号传递装置来改变。但是，技术系统，或者说变速器的这种类型的不用机械连接来控制的电的，或者说电子的驱控装置的设计方案导致了在一般情况下，操作者或者驾驶员(与借助公知的机械的操作机构进行操纵相比)完全得不到关于对它的控制指令进行实施和其可能是错误的可实施性的直接的反馈。
【背景技术】
[0002]然而，在带有按键的并且带有电的，或者说电子的信号传递装置的操作机构中可能发生的是:在按压操作机构的按键中的一个之后，待控制的系统，或者说车辆变速器出于特定的原因没有呈现出与该按压的按键相关联的运行状态。换句话说这意味着，受控制的系统，例如车辆变速器的借助按压按键来选择的预定状态与该系统，或者说该变速器的实际的切换状态不一致。技术系统的实际运行状态与在控制按键上(假设地)进行输入的控制指令之间的这种类型的分歧可能有不同的原因。
[0003]在对自动的车辆变速器进行控制，或者说挡位预选的案例中，装备有自动的变速器的车辆经常配有所谓的锁挡功能(Shiftlock-Funktion)。在具有锁挡功能的车辆中，尤其是当同时踩踏脚制动器时，才可以从空挡位置“N”出来地选择切换位置“D”和“R”。这有益于安全性并且将防止在马达运转的情况下，例如由于无意地推动变速器换挡杆而挂入行驶级，并且使车辆不受控制地运动。
[0004]但是，在装备有锁挡功能的线控换档车辆变速器的电的，或者说电子的按键控制装置中，驾驶员可以在不踩踏脚制动器的情况下例如通过按压相应的按键来选择切换位置“D”。但是，因为在该案例中没有踩踏脚制动器，变速器由于锁挡功能而停留在空挡位置“N”不变，然而，驾驶员在按压按键“D”之后则认为，目前已挂入相应的行驶级。其结果是，这种情形导致潜在的安全风险，因为在这样的情况下，车辆会例如在斜坡上无意地向后溜滚，或者驾驶员错误地认为已挂入前行级，因此不能迅速地摆脱危险处境。
[0005]此外，也可能在操作机构与用其控制的系统，或者说车辆变速器之间存在有错误的或者不起作用的控制指令的传递，结果导致由驾驶员在操作机构上预选的传动级没有被系统识别出来，而因此使相应的控制指令没有传到变速器上。
[0006]问题还在于，有时操作机构同一时间发生不期望的不同的按键的下降。这样的操作可以例如由于人为失误或者不当操作、例如由玩童而出现。现如今，虽然原则上可以通过储存于操作机构的逻辑电路识别出多个按键的同时进行的切换进而向操作者发出反馈。但是，相应的软件解决方案也不总是能够防止在这样的按键多重操作的情况下发生故障，进而必要时使车辆保持停止。此外，例如由于泼溅的含糖的饮料造成的黏附的按键也会导致未被使用者察觉地保持的多重切换的风险。在这种情况下，分别分配给单个的按键回位元件，尤其是弹簧元件通常不足以使按键回到它的凸起的位置。如果使用者意识到这样的状态，他将尝试用辅助工具来挖出该按键，这也许会导致该按键的损坏，更不用说在运行过程中的延迟。
[0007]例如由DE102004054617B3公知了一种具有前序部分特征的操作机构，其包含对相关的现有技术的进一步引用。
【发明内容】
[0008]本发明的任务是，提供一种用于对技术系统，例如换挡变速器进行受按键控制地电的，或者说电子的操作的机构，借助该机构可以克服现有技术的前述缺陷。尤其是，本发明提供了一种防止多个开关的不允许的同时操作的操作机构。
[0009]为了解决上述任务，通过本发明提供了一种具有权利要求1的特征的操作机构。在从属权利要求中对优选的改进方案进行具体说明。
[0010]根据本发明的机构以本身已公知的方式包括带有至少两个按键的按键装置。此夕卜，为了将切换指令传递到待控制的技术系统上，该操作机构具有用于产生电的控制信号的器件。应当理解的是，可以为单个按键配属回位元件，尤其是回位弹簧。此外，通常为按键配属了通过按键的操作发生接触的触点。同样地，根据本发明的操作机构包括用于在下降或者提升的情况下引导按键运动的机械的导向部以及以便保护操作机构的内部空间免受污染并且防止湿气从外面渗入的常规的弹性的密封件。
[0011]根据本发明，操作机构的特征在于在按键下方安置压力垫。在此，通常为多个按键只配属一个压力垫。在此，压力垫的尺寸定为使得在按压一个按键时使该按键下降并且朝压力垫的方向进给，如此，使得压力垫与一个或者多个其余不下降的按键如此地协同作用，即，使那些不下降的按键保持在其凸起的位置而不能下降。与此相应地，在已下降一个按键的情况下，该压力垫优选地防止了另外的按键也跟着下降。此外，通过下降另一优选直接相邻的按键使得例如卡在或者粘在下降位置的按键能够再次以简单的方式引回到凸起的位置。因此，通常对压力垫如此地确定尺寸从而在一个按键下降的情况下使得压力垫抵靠在另外的，或者说其余的按键上，从而防止对按键的多重切换，也就是说使另外的按键保证在凸起的位置和/或引向凸起的位置。
[0012]为此，优选地设置了壳体，该壳体将压力垫容纳在其内使得压力垫的体积的转移可以主要地、优选地只朝按键的方向发生。与此相应地，通过只下降一个按键而压入压力垫，优选地导致了压力垫仅仅朝另外的按键的方向运动。如果在下面出现有“另外的按键”那么这种描述随之要考虑到这样的通常情况，即，在该通常情况中操作机构具有多于两个的按键，即使这样的只设有两个按键的操作机构也应当得到所请求的专利的保护。所述的用于匹配精确地容纳压力垫的壳体通常也构成用于按键运动的导向部，并且有益于操作机构的结构性的集成化。
[0013]已证明有利的是，设置凝胶垫作为压力垫。这种凝胶垫通常是用凝胶来填充的垫。在此，凝胶包含在护套内。这种护套可以(如本发明的每个垫的护套)是弹性的或者非弹性的护套。在这里偏向于用凝胶，因为这种凝胶是不可压缩的并且在通常情况下具有高粘度，从而在操作按键时使压力垫发生平静的、均匀的运动，并且在通常情况下垫的体积由于某种的、由粘度产生的内在刚性而几乎不受影响，至少由于例如在车辆的运行的情况下进行加速而在可忽略的程度内受影响。
[0014]在此，凝胶应当理解为由至少一个固相和至少一个液相组成的精细分布的系统(feindisperses System)。在此，固相形成海绵状的、三维化的网状物,其毛孔由液体(多液凝胶)或者也通过气体(干凝胶)填满。在此，也可以使用气凝胶，其网状物是高多孔性的并且在其内装储藏有作为气体的空气。
[0015]根据优选的设计方案，压力垫具有磁流变流体或者铁磁流体。这种流体可以是在凝胶中的流体。这种流体具有如下优点:可以有磁性地激发这种流体，以便例如通过按键向驾驶员发出信号反馈。因此，可以例如施加低频的交流电压，以便使压力垫振动进而使分别抵靠在压力垫上的按键振动，该振动可由使用者的肢体感知。
[0016]另外优选地，该操作机构包括用于产生可施加在流体上的、可控制的用于受控制地影响流体粘度的磁场的磁场生成装置。由此，可以根据需要如此受控制地影响流体从而可产生前面示例性地描述的流体的期望的形态。备选地，该操作机构可以设置，与这样的磁场生成装置如此地协同作用，即，使流体的粘度能受控制地借助能由磁场生成装置施加的并且能通过该磁场生成装置控制的磁场来影响。在这里，磁场生成装置可以优选地配属于技术系统。对磁场生成装置，或者说对可施加、可控制的磁场的控制可以优选地通过归属于操作机构，尤其是归属于用于产生电的控制信号的器件或者归属于技术系统的磁场控制装置来实现。磁场控制装置可以优选地适合于，根据需要地、如前面所述的或者在下面补充地说明的那样地来控制可施加的、可控制的磁场，这考虑了由用于产生用于传递到技术系统上的电的控制信号的器件来传递的电的控制信号。
[0017]虽然压力垫可以设有某些间隙，以便在压入的按键的情况下也可以使按键进行某种可运动性，但是，在任何情况下该压入更偏向于导致另一个之前已下降的按键的提升。压力垫的尺寸定为使得在按键之一的受按压的位置，其它的按键通过压力垫防止下降到受按压的位置。换言之，在按键下降的情况下，压力垫不仅仅直接抵靠在其它按键上。更确切地说，在此，压力垫额外地如此确定尺寸和设计并容纳在壳体内从而无论何种情况下都不可能使另外的按键下降。更确切地说，只可以使唯一一个按键下降，相反地，其它的按键在优选的设计方案中通过压力垫可靠地紧固在凸起的位置。
[0018]前面所述的改进方案通常意味着在按键的每个位置所有的按键都抵靠在压力垫上。与此相应地，按键通过压力垫在每个运行状态下强制联接，尤其是如此使得单个按键的下降直接导致了之前下降的其它的按键的提升。
[0019]这个优选改进方案可以通过如下方式来产生，S卩，在预应力下使压力垫抵靠在按键上。与此相应地，体积的尺寸确定并不导致压力垫在按键的每个位置中都抵靠在按键上。反而是通过预应力建立一种补偿体积，以便可以经济地生产该操作机构，并且此外，实现了某种压力缓冲装置，该压力缓冲装置随时确保压力垫在按键的每个位置都抵靠在所有的按键上。在此，弹簧预应力可以通过普通的弹簧元件，也就是机械弹簧元件来产生。备选地或者附加地，弹簧预应力也可以通过可压缩的流体的封入壳体内的并且在压力垫上或者压力垫内起作用的体积形成。
[0020]在预应力下地将垫抵靠到按键上，在任何情况下防止了空行程。全部的按键也都可以保证在凸起的位置并且只有下降单个按键才通过压缩产生预应力的元件或者说媒介来导致预应力的进一步提高。在此，产生预应力的器件或者媒介优选选择为使得只有唯一一个按键能下降，而其它的按键保证在凸起的位置并且通过产生预应力的器件或者媒介的进一步压缩也不能使其下降。
[0021]该改进方案优点在于，可以容易地调整预应力和因此的抵抗下降的按键的阻力。通过产生预应力的器件或者媒介也为压力垫的可能的、因温度而引起的体积变化提供平衡，从而使该装置在强烈变换的外部温度和/或运行温度的情况下也无故障地工作。
[0022]在此，如果预应力通过可压缩的流体的封入的体积来产生，那么应当将这种流体作为气体优选地如此选择从而在最低的工作温度，例如_40°C的情况下，使该气体已经蒸发并且产生内压。此外，该流体应当如此地选择从而使气态组分不再表示如理想气体的形态，而是随着温度的升高表现出压力的递减的上升。通过这种形态，使所优选使用的流体降低了温度对内压的影响，并且与此相应地，在变化的运行温度或者工作温度下，使根据本发明的操作机构的操作舒适性均匀化。考虑到车辆的通常的工作温度，流体应当具有随着在约_40°C至+40°C、优选至85°C的温度区间内升高的温度而递减的压力上升。
[0023]考虑到尽可能进行成本低廉地生产，根据本发明的优选的改进方案而提出了，压力垫由围绕垫填充物的塑料软管构成。在此，尤其可以是按照成型-填充-密封方法(Form-Fill-Seal-Verfahren)来生产的塑料软管,其具有两个横向焊缝和在这两个横向焊缝之间延伸的纵向焊缝，其中，后者使塑料材料制的、首先连续地作为薄膜幅材供应的薄膜材料成形为软管，该软管通过横向焊缝形成分别在端侧封闭的垫。
[0024]在此，围绕垫的护套材料应当与操作机构的围绕垫的部分，尤其是与按键的抵靠在垫上的表面相协调，因为在垫的护套同与之合作的表面之间不是得到低的摩擦系数，就是得到对于粘附摩擦和/或滑动摩擦的系数而言尽可能相似的值。由此，可以很大程度上地避免自身所激发的摩擦振动，其也可以描述为粘滑效应(Stick-Slip-Effekt)。备选地或者补充地，也可以在摩擦面之间设置带有石墨或者硅酮的干燥润滑。考虑到在细长的、处于内压下的物体的情况下切向应力高达轴向应力的两倍(巴洛计算公式，Kesselformel),构成护套的薄膜材料可以具有各向异性的结构。因此，薄膜可以例如在切向的方向上通过纤维来强化。
[0025]如上所述，护套自身可以是非弹性的或者也可以是弹性的。流体应当如此地选择从而使这种流体在_40°C至85°C的温度范围内仍然作为以气态、但是优选地以液态的形式的流体存在。当然地，流体应当如此地选择从而使这种流体不对使用者的健康或者不对环境产生危害。此外，该流体还应当如此地选择从而使这种流体相对于电子组件不会表现出侵蚀性的形态，优选地表现出无害的形态，从而使流体可能的泄漏不影响操作机构的电的和电子的组件，从而只有在损坏的压力垫的情况下才需要替换这个压力垫。流体能够以不同的液体的混合物的形式提供，如例如碳氢化合物。在凝胶垫(Gelpad)的情况下适宜的是，也能给这个凝胶垫混合气态的组分。该气态的组分可以本身通过压缩在凝胶内产生预应力。该气态的组分还应当如此地选择从而产生较宽的沸点范围。同样地，通常用作防冻液的主要组分的由水和单乙二醇组成的混合物适合作为压力垫内的流体。
[0026]在选择流体时，为了对触觉的特性进行影响也可以如此地选择这种流体，S卩，该流体是非牛顿性的，更确切地说，它的粘度依赖于剪切速率而变化。流体可以表示出触变性的或者反触变性的形态。更偏向于尤其是膨胀的流体。如前所述，磁流变流体或者铁磁流体或者磁流变弹性体允许通过电场或者磁场从外面对流体的特性进行影响。这不只可以通过振动显示运行状态。更确切地说，操作机构还可以包括器件，如前所述的磁场生成装置和/或磁场控制，通过该器件向已选出的流体的粘度施加影响。因此可以例如设置控制装置，该控制装置通过施加磁场来补偿原始的、因温度而引起的粘度变化。与此相应地，在更高的温度的情况下，例如磁流变流体通过该控制装置变得相对更粘稠，目的在于通过工作温度的可以想到的温度范围实现尽可能恒定的流变的形态，因而达到操作机构的具有不变的质量的操作舒适性。备选地或者补充地，控制装置也可以与逻辑电路连接，该逻辑电路通过用按键来介导的流体激发并且向使用者显示操作机构的特定运行状态，或者说运行形态。因此，可以例如通过如下方式显示在其中将不再可能进行按键的另外的操作的运行状态，即，通过流体的磁特性为流体赋予更高的运动阻力。如果储存的逻辑电路想用信号向使用者告知通过按键的操作没有实施成所介导的指令，那么可以通过已选出的流体来产生垫的振动，该振动用信号向驾驶员告知，该指令被忽略了。【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明的其它细节和优点由以下描述结合附图得出。在这些附图中:
[0028]图1a示出在凸起的按键的情况下的第一实施例的纵向截面视图；
[0029]图1b在示意性的横向截面视图中示出示出第一实施例的图1中所示的运行状态；
[0030]图2a示出在下降的按键的情况下的在图la、lb中示出的实施例；
[0031]图2b示出针对根据图2a的下降的按键的根据图1b的示图；
[0032]图2c示出针对根据图2a的未下降的按键的根据图1b的示图；
[0033]图3示出第二实施例的纵向截面视图；
[0034]图4示出压力垫的另一实施例的俯视图；并且
[0035]图5示出压力垫的第三实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0036]图1a和Ib说明了带有按键I的操作机构的第一实施例，该按键能移动地支承在壳体2内。在示意性的图示中没有图示出导向部以及切换触点，切换触点将按键I的不同的位置转换成电的，或者说电子的信号。压力垫3在壳体2内，这个压力垫3在图la、lb中示出的运行状态下，整个表面地抵靠在壳体2的内壁上，在该运行状态中所有的按键I都设置在凸起的位置。只有压力垫3的相邻于按键I地设置的上侧暴露在壳体2内。实际上，在按键I的下侧与压力垫3的上侧之间产生一定的自由空间。
[0037]按键I具有与压力垫3协同作用的下侧，该下侧具有柔和地弯曲的轮廓。该按键I配备了在横截面视图中(参见图1b)居中构造的凹处。与此相应地，在按键I下降的情况下，沿横向方向地形成凹处4的边界的翼状凸起部5首先作用在压力垫3上，从而使压力垫3的体积在这个位置上向上隆起并且特别是引入到凹处4内(参见图2b)。压力垫3在其余的、没有下降的按键I的情况下也相应地表现(参见图2c)。在配属于当前的运行状态为驻车P的按键I完全下降之后，压力垫3在下侧抵靠在配属于其它的、运行状态为倒车R、运行状态为空挡D和运行状态为前行D的按键I上并且使配属于这些运行状态的按键固定在凸起的位置(参见图2a、2c)。
[0038]图3说明了另一种实施例，其基本上如以上所述的实施例那样地构造。相同的构件设有相同的附图标记。相对于以上已讨论的实施例，根据图3的实施例还具有弹簧机构6，该弹簧机构在预应力下使压力垫保持在图3中示出的初始位置，在该初始位置全部的按键I固定在凸起位置。在本实施例中，弹簧机构6构造成带有呈螺旋弹簧形式的机械弹簧元件7的弹簧机构，该弹簧机构在端帽8形成中间层的情况下对着压力垫3作用。与此相应地，通过在图3中示出的初始位置的弹簧机构6的预应力使得全部的按键I固定在凸起的位置。如果此时下降一个按键1，那么位于该按键I下面的垫3的体积从该按键I下方的区域朝弹簧机构6的方向挤出。这导致对弹簧机构6进行压缩。在此，弹簧机构6的尺寸定为使得当其中一个按键I已经达到其下降的位置时，于是弹簧机构也达到它的最大的压缩。这可以例如通过端帽8的圆柱形的轮缘的适当的设计来实现。当这个圆柱形的轮缘撞击在壳体2的底部上时，于是达到了弹簧机构6的最大的压缩。与此相应地，防止了在其中一个按键I的下降的位置其余的按键I能下降。
[0039]图4说明了压力垫3的一个实施例，在本实施例中，该压力垫构造出配属于每个按键的通过溢流通道10彼此连接的腔9。与此相应地，根据图4的实施例的压力垫3形成连续介质(Kontinuum),其中，单个腔9的尺寸定为使得它们位于一个按键I的整个基面下。为此，壳体2可以为腔9分别构造紧密地包围的容纳腔，这些容纳腔只通过一个、分别容纳溢流通道10的隧道彼此连接，该隧道防止压力垫3可以在溢流通道10的区域内径向地上膨胀。以这种方式保障压力垫3的体积只可以在腔9之间改变，而溢流通道10保持恒定不变的体积。这个溢流通道10特别适合于通过磁场来影响磁流变液或者铁磁流体。
[0040]最后，图5示出以凝胶垫11的形式的压力垫的第三实施例的示意性的俯视图，该凝胶垫的底部在边缘成形为带有用于装配凝胶垫11的紧固孔眼13的对接搭板12。
[0041]附图标记
[0042]I 按键
[0043]2 壳体
[0044]3 压力垫
[0045]4 凹处
[0046]5 凸起部
[0047]6 弹簧机构
[0048]7 弹簧元件
[0049]8 端帽
[0050]9 腔
[0051]10溢流通道
[0052]11凝胶垫
[0053]12对接搭板
[0054]13紧固孔眼
【权利要求】
1.一种用于技术系统、尤其是用于对线控换挡变速器的切换级进行选择的操作机构，其具有带至少两个按键(I)的按键装置以及用于产生用于传递到技术系统上的电的控制信号的器件，其特征在于，压力垫(3)位于所述按键(I)下方。
2.根据权利要求1所述的操作机构，其特征在于，所述压力垫(3)是凝胶垫(11)。
3.根据权利要求1或2所述的操作机构，其特征在于，所述压力垫(3)具有磁流变流体或者铁磁流体。
4.根据权利要求3所述的操作机构，其特征在于，所述操作机构包括磁场生成装置或者适用于与这样的磁场生成装置协同作用，其中，流体的粘度能受控制地借助能由所述磁场生成装置施加的并且能通过所述磁场生成装置控制的磁场来影响。
5.根据前述权利要求中任一项所述的操作机构，其特征在于，所述压力垫(3)的尺寸定为使得在所述按键(I)之一的受按压的位置，其它的按键通过所述压力垫(3)防止下降到受按压的位置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的操作机构，其特征在于，所述压力垫(3)的尺寸定为使得在所述按键(I)的每个位置，所有的按键(I)都抵靠在所述压力垫(3)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的操作机构，其特征在于，所述压力垫(3)在预应力下抵靠在按键(I)上。
8.根据权利要求7所述的操作机构，其特征在于具有产生预应力的弹簧元件(7)。
9.根据权利要求7或8所述的操作机构，其特征在于具有可压缩的流体的产生预应力的封入的体积。
10.根据前述权利要求中任一项所述的操作机构，其特征在于，所述流体随着上升的温度表现出递减的压力升高。
11.根据前述权利要求中任一项所述的操作机构，其特征在于，所述压力垫(3)由围绕垫填充物的塑料软管来形成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的操作机构，其特征在于，所述压力垫(3)朝着每个按键(I)形成有腔(9)，并且所述腔(9)通过溢流通道(10)彼此连接。
【文档编号】H01H13/74GK103946764SQ201280056790
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2011年11月21日
【发明者】拉尔夫·普法伊费尔, 安德烈亚斯·吉费尔 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司