具有可弹性变形的促动器和力传感器矩阵的控制元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制元件，尤其是一种具备多个开关功能的促动器。在汽车应用中，通常并且尤其需要这样一种控制元件，一方面其尽可能实现防尘和液密，另一方面其要达到一个高集成度，后者的意思是通过控制元件，更确切地说是通过促动器实现尽可能多的开关作用。
【背景技术】
[0002]以前都是通过对用于每个开关功能或者说每个运动方向的各个单个开关进行阵列布置来实现多个开关功能。这样的缺点就是需要应用很多个电机开关。此外，液密的电机控制元件有一个众所周知的特点，它们的电气零件是液密和防尘封装起来的。但是这样就残留了一个问题，由于促动器和隔板以及各个开关间必要的间隙存在相对运动，更精确地说它的机械部件存在相对运动，因此，它就不能有效地防止赃物、灰尘和液体的渗入。此外，要在传统开关中实现多个开关功能就要求事先对多个电机开关进行规划，比如在座位和反光镜调节装置中或者门开关中通常就是这种情况。低的集成密度相对应的在进行布置时面积需要量就大了，这也是一个不利因素。
[0003]除了其它的一些理由，比如美学角度和灵活的输入能力，它还有一个缺点，就是最好应用那些具备封闭操作界面的控制元件。比如触摸屏，众所周知它是通过一个触敏表面来实现输入的。触摸屏的设计是为了识别触摸和/或者靠近，这个控制元件的目的既不是测量力也不是检测力作用矩阵。通常情况下，为了能通过手指进行输入，这些公知的触摸屏都有一个最小界面膨胀，这样在这里也不能进行安放。此外，触摸屏只有一个很小的触觉反馈，这在汽车中应用是不利的，因为出于交通安全考虑，是不允许用目测的方法来审查输入的。
【实用新型内容】
[0004]本发明的目的是，一方面实现一个高的集成度，也就是将多个开关集成在一个控制元件内，为了提高进行布置时的自由度，尽量将其放在一个封闭的表面下，并且结构空间要小。因此就需要这样一个控制元件，它的开关作用是通过操作表面的变形来实现的，并且尽可能排除操作表面外围区域的相对运动，比如仅通过它整体或者局部的弹性变形。
[0005]因此，本发明的任务是提高可靠性、集成度和/或者简化操作。
[0006]此项任务可通过本发明所要求保护的控制元件来完成。相关权利要求的内容含有有利的实施例。必须要指出，在专利申请中以任意一种有技术意义的方式单个列举出来的特性须能够相互结合起来，并且要将本发明的进一步的实施方式展示出来。通过这些描述，尤其是和附图相结合，可以进一步表现出本发明的特性，并且对其进行详细说明。
[0007]根据本发明，所述控制元件是一个在力的作用下进行操作时可整体或者至少局部弹性变形的促动器。局部弹性变形用于令其复原到未进行操作时的位置。此外，本发明中设有力传感器矩阵，用来测量力作用矩阵，相当于测量对促动器的力作用。因此，根据本发明，此促动器的作用是将操作作用力传输到一个力传感器矩阵上，由于促动器变形至少存在一个局部的弹性，因此这样就可以将其复原到起始位置，也就是复原到未进行操作时的位置。
[0008]矩阵指的是力传感器的阵列或者至少是一列。力传感器比如是一个压电力传感器，此矩阵用于识别力的作用，为此，本领域的专业人员通过几次尝试即可计算出适合各个操作表面构造的空间分辨率。
[0009]此外，根据本发明，本发明还设计有一个分析装置，用来将测量出来的力作用矩阵和预设的力作用矩阵进行比较，在测量出来的力作用矩阵和预设的力作用矩阵达到最小匹配值性时，为此控制元件指定一电气开关功能，按照本发明的目的，最小匹配值指的是达到矩阵里每一力传感器预设的最小值的超出值。
[0010]通过对作为至少可局部弹性变形的输入工具的促动器进行设计可实现这样一种结构形式，它可将操作表面以平滑过渡的方式集成于隔板或者仪表板内，这样可将灰尘和液体渗入的风险降到最低。此外，在一定程度上弹性变形可负责触觉的回馈，这样在进行操作时就可将目测需求降到最低。
[0011]根据本发明，可局部弹性变形的促动器在操作表面中含有一个三维凸出物，比如鳍状物，这样可使促动器的触觉定位变得简单，同时也提高了触觉回馈。凸出物到它的底面，也就是说紧挨着力传感器的那个面的最大高度最好在3-50mm范围内，在5_30mm范围内则更好。
[0012]此控制元件最好配备一个支架作为支撑部件，并且要将力传感器的矩阵放置在促动器和支架之间，力传感器最好靠近支架和促动器。
[0013]可弹性变形性和随后应用的可弹性变形区域这个概念指的至少是促动器的某些区域，这些区域通过一个变形，最好是最高程度的变形，来打开促动器的开关功能。这样这个促动器就可以根据应用的材料和材料强度的不同来决定需要整体还是局部变形。
[0014]弹性变形性，也就是弹性模数，必须是不均匀的。比如，促动器的厚度是不均匀的，最高厚度在凸出物的最高点区域内，这样输入装置的最高弹性就设计在凸出物周边的狭长区域内。本发明思想包含了一种结构形式，在这种结构形式中，这个促动器是一个固定的，位于中间的，包含了凸出物的一个部件，它和一个弹性框架结合成一体，这个框架可通过力或者形状配合和隔板连接在一起或者已经连接在一起了。
[0015]根据优先选择的设计结构，进行操作时，为邻近隔板的布置确定的促动器的外围区域就静止了，然后比如转为一个静止的无焊缝的隔板。
[0016]为了提高开关功能性，必须至少设置两个预设的力作用矩阵，它包括了在进行各个操作时，促动器中两个相反的力作用方向，和/或两个截然对立的力作用的作用位置。另外要强调的就是它存在两个开关功能性，它等同于传感器矩阵的两个操作力形态，这样就可以通过改变力作用位置和/或者力作用方向来得出所想要的最小接近值或者和预设的形态的匹配值。
[0017]为了在高集成密度下提供一个四向操作杆的功能，必须最好至少设置四个预设的力作用矩阵，它包括了在进行各个操作时，促动器中四个相互垂直的力作用方向，和/或四个星形布置的力作用位置。
[0018]最好将力传感器的矩阵布置在一个平面内。根据进一步的结构说明，这个促动器有一个操作表面，它和由力传感器矩阵定义的平面形成了一个角度，这个角度最好在45°到80。之间。
[0019]最好是用电容式薄膜传感器来列成矩阵。比如可弯曲薄膜层结构，它包括了两个导电层，一些由隔开的电极形成的层面，以及一个在此中间的可弹性弯曲的绝