專利名稱：安裝在方向盤內(nèi)的開關模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種安裝在方向盤中的開關模塊。更特別地，本發(fā)明涉及這樣一種開關模塊，其中輸入開關模塊和反饋模塊被結合并安裝在方向盤中，使得駕駛者可以在握住方向盤的同時進行開關操作。
背景技術：
方向盤被設計成用于控制車輛的方向，通常包括圓環(huán)形狀的把握部、安裝于把握部的內(nèi)部直徑內(nèi)的安全氣囊模塊，和喇叭。各種開關通常圍繞方向盤的把握部或安全氣囊模塊安裝，以執(zhí)行各種車輛功能，例如音頻、視頻以及導航(AVN)、平視顯示器(HUD)，等等。現(xiàn)有技術的開關通常較小并且以較復雜的方式布置在方向盤把握部的周圍；因此具有很大的缺陷，即需要駕駛者松開方向盤的把握部來操作開關，因而產(chǎn)生危險、不安全的駕駛狀態(tài)。此外，現(xiàn)有技術的開關是不利的，因為其小尺寸和復雜的布局增加了駕駛者無意觸碰到錯誤開關的可能性。鑒于上述問題，很明顯需要一種開關，其允許駕駛者將手與方向盤的把握部保持穩(wěn)定接觸的同時，允許駕駛者控制諸如AVN、HUD等車輛功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可安裝在方向盤內(nèi)的開關模塊。該開關模塊包括輸入開關模塊和反饋模塊。輸入開關模塊包括力/扭矩傳感器，通過接收來自駕駛者的握力或扭力等扭矩操作力而工作。反饋模塊通過向駕駛者提供反饋感應(例如聲音信號或振動)而工作，從而允許駕駛者確認開關功能已啟動。當開關模塊被安裝于方向盤內(nèi)時，輸入開關模塊的開關操作可以通過駕駛者的多種動作而被執(zhí)行，例如，在保持駕駛者的手與方向盤之間接觸的同時，向前或向后按壓方向盤、或者向左或向右扭動方向盤。一個方面，本發(fā)明提供一種安裝于方向盤把握部內(nèi)的開關模塊，其包括輸入開關模塊，其具有由共7種動作操作的力/扭矩傳感器，這些動作包括:推或拉動作、短暫按動動作、向左或向右扭轉(zhuǎn)動作以及在左或右對角線方向的折疊動作。此外，該開關模塊包括反饋模塊，用來向駕駛者提供反饋感應(例如聲音信號或振動)。在一個示例性實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的安裝在方向盤把握部內(nèi)的開關模塊還包括控制器，其通過檢測與輸入開關模塊的操作相關的輸出信號來操作反饋模塊。在另一個示例性實施方式中，輸入開關模塊包括:固定于方向盤把握部的第一橫截面的第一固定塊；可移動塊，扭轉(zhuǎn)地、可移動地安裝于第一固定塊；固定于方向盤把握部的第二橫截面的第二固定塊；六軸力/扭矩傳感器，位于可移動塊與第二固定塊之間并與它們連接；以及多個輸入構件，連接于可移動塊和第二固定塊的外表面，用于向六軸力/扭矩傳感器提供力或扭矩。第一、第二橫截部橫跨(span)方向盤的內(nèi)徑和外徑，并且隔開與第一和第二固定塊之間的距離大致對應的圓周距離。在另一個示例性實施方式中，具有柔性材料的接合體(bonding substance)被夾在第一固定塊與可移動塊之間。在又一個示例性實施方式中，輸入構件可以包括一對鉸接構件和一個彈性構件，其中該對鉸接構件的第一端樞轉(zhuǎn)地連接于形成于可移動塊的外表面形成的槽中；并且該對鉸接構件的第二端樞轉(zhuǎn)地連接于彈性構件的第一端，而彈性構件的第二端固定于第二固定塊的外表面。在還有的一個示例性實施方式中，輸入開關模塊的可移動塊和第二固定塊通過連接塊一體地彼此連接，并且反饋模塊被安裝于連接塊內(nèi)。在又一個示例性實施方式中，反饋模塊被單獨地裝入靠近輸入開關模塊的方向盤把握部的位置內(nèi)。在另一個示例性實施方式中，反饋模塊被利用成振動電機，在接收到來自控制器的操作信號時被振動。根據(jù)本發(fā)明，具有力/扭矩傳感器和反饋模塊的輸入開關模塊可被安裝在方向盤內(nèi)，使得所安裝的輸入開關模塊的操作可以由多個駕駛者的動作而執(zhí)行，例如，向前或向后按壓方向盤，或者向左或向右扭轉(zhuǎn)方向盤。因此，本發(fā)明使駕駛者在與方向盤的把握部保持接觸的同時易于操作輸入開關模塊，從而使駕駛者可以對車輛保持安全控制。此外，由于多個開關(例如，AVN、HUD等等)可被安裝在一個輸入開關模塊內(nèi)，因此本發(fā)明能夠很容易且安全地操作所有開關，同時通過去除現(xiàn)有技術中典型的大量小型且遲鈍地排列的開關，而提供整潔的外觀。此外，應該理解，因為在開關操作已經(jīng)被輸入到輸入開關模塊之后，從反饋模塊輸出的振動才進行，因此駕駛者可以探測開關操作的完成。


接下來，將參考附圖示出的特定實施方式來詳細描述本發(fā)明的上述和其它特征，這些說明僅起到闡釋的作用，因此并不用于限制本發(fā)明，其中:圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的輸入開關模塊的立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明輸入開關模塊位于方向盤內(nèi)的一個示例性安裝位置的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明輸入開關模塊位于方向盤內(nèi)的一個示例性實施方式的截面圖；以及圖4和5是根據(jù)本發(fā)明安裝在方向盤中的開關模塊的操作實施例的截面圖。
具體實施例方式下文將要詳細描述本發(fā)明的一些實施方式，在附圖和下文描述中闡釋其示例。雖然將要結合具體實施方式
描述本發(fā)明，但可以理解的是，本說明書并不用于將本發(fā)明限制在這些具體實施方式
中。相反地，本發(fā)明不僅覆蓋這些實施方式，而且還覆蓋多個替代、修改、等價以及其它實施方式，其包含在如所附的權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)?？梢岳斫獾氖?，在此使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它相似的術語包括機動車輛，例如:包括運動型多功能車(SUV)、公交車、多種商務車的載人車輛、包括多種船和艦的船只、飛機以及類似的，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插入式混合電動車輛、氫動力車輛以及其它替代燃料車輛(例如，從石油以外的資源得到的燃料)。如在此提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多動力來源的車輛，例如由汽油和電力共同驅(qū)動的車輛。如圖1所不,輸入開關模塊20包括第一固定塊21、可移動塊23、六軸力/扭矩傳感器24、連接塊28，以及第二固定塊22。第一固定塊21和第二固定塊22緊固位于方向盤內(nèi)部的輸入開關模塊20的兩端?？梢苿訅K23扭轉(zhuǎn)地、可移動地安裝于第一固定塊21。接合體26可以被夾在第一固定塊21與可移動塊23之間。通過位于可移動塊23與連接塊28之間的六軸力/扭矩傳感器24，將可移動塊23連接到連接塊28。連接塊28被連接至第二固定塊22。多個輸入構件25連接于可移動塊23以及第二固定塊22的外表面，用于向六軸力/扭矩傳感器24提供力或扭矩。每個輸入構件25包括一對鉸接構件25-1和一個彈性構件25-2。該成對鉸接構件25-1的第一端25-1-1樞轉(zhuǎn)地接合于形成在可移動塊23的外表面的槽27中，并且該成對鉸接構件25-1的第二端25-1-2樞轉(zhuǎn)地接合于彈性構件25_2的第一端25-2-1,同時彈性構件25-2的第二端25-2-2固定于第二固定塊22的外表面。在所不的不例性實施方式中，具有四個輸入構件25:前輸入構件25a、后輸入構件25b、左輸入構件25c以及右輸入構件25d(這些方向是指方向盤相對于駕駛者的位置,例如，方向盤面對駕駛者的表面被看作是前面)。如圖2所示，本發(fā)明最主要的特征在于具有六軸力/扭矩傳感器24的輸入開關模塊20被安裝在方向盤10的把握部12內(nèi)，同時，用于向駕駛者提供開關操作感覺的反饋模塊30也位于其中(參見，例如附圖4)。因此，依賴于駕駛者對輸入開關模塊20的輸入(例如，向前按壓、向后按壓、向左按壓、向右按壓、把握部的扭轉(zhuǎn)動作，等等)，產(chǎn)生位于把握部12內(nèi)的輸入開關模塊20的開關輸出，因而啟動反饋模塊30并向駕駛者提供反饋感應(例如聲音信號或振動)，確認輸入開關模塊20被啟動。換句話說，把握部12內(nèi)的輸入開關模塊20的開關輸出例如可以通過七個動作(seven motions)啟動，駕駛者可以通過例如將感受到振動作為開關輸出的反饋，來確認開關操作。例如，七個動作可以包括:在保持把握部時推動動作產(chǎn)生的力(在推動把握部的前表面時的壓動)、在保持把握部的同時拉動動力產(chǎn)生的力(在拉動把握部的后表面時的壓動)、通過穩(wěn)固抓握整個把握部的短暫壓動產(chǎn)生的力；通過向左扭轉(zhuǎn)把握部的扭動動作產(chǎn)生的力；通過向右扭轉(zhuǎn)把握部的扭動動作產(chǎn)生的力；在折疊(wrapping)把握部的同時通過沿左對角線方向(逆時針方向)扭轉(zhuǎn)把握部的扭動動作產(chǎn)生的力；以及在折疊把握部時通過沿著右對角線方向(順時針方向)扭轉(zhuǎn)把握部的扭動動作而產(chǎn)生的力。下文將參考圖2和圖3描述安裝在方向盤的把握部12內(nèi)的輸入開關模塊20的結構。如圖3所不，輸入開關模塊20的第一固定塊21安裝于把握部12的第一橫截面“線a”，同時，第二固定塊22安裝于把握部12的第二橫截面“線b”。在一個示例性實施方式中，可移動塊23可以通過具有柔性材料的接合體26扭轉(zhuǎn)地、可移動地安裝在第一固定塊21的內(nèi)側表面。換句話說，由于具有柔性材料的接合體26被結合在第一固定塊21與可移動塊23的分界部，因此可以在相對于第一固定塊21的順時針或逆時針方向上獲得可移動塊23的扭動?？梢苿訅K23的內(nèi)側表面一體地固定于六軸力/扭矩傳感器24的一側表面，中空型連接塊28—體地安裝在第二固定塊22的內(nèi)側表面，而連接塊28的內(nèi)側表面一體地緊固于六軸力/扭矩傳感器24的另一側表面。
六軸力/扭矩傳感器24使用具有多個彈性柱(未示出)的常規(guī)六軸力/扭矩傳感器，其連接于可移動塊23的內(nèi)側表面并且同步地連接于連接塊28的內(nèi)側表面。六軸力/扭矩傳感器24的每個彈性柱具有機械變形特性，例如，當任何力或扭矩施加于其上時，彈性柱因彈性恢復力而扭轉(zhuǎn)。反饋模塊30可被安裝在連接塊28內(nèi)，其中該反饋模塊30可被應用為，例如，振動電機(未不出)，其易于受到與輸入開關模塊20的開關輸出一致的振動。在另一個實施方式中，反饋模塊30可被安裝在與輸入開關模塊20分開的把握部12的內(nèi)側。例如，反饋模塊30可以靠近第一固定塊21或第二固定塊22分開地安裝在把握部12內(nèi)，以迅速地向駕駛者的手傳遞開關操作的反饋感應。在如圖4所示的本發(fā)明的示例性實施方式中，用于操作本發(fā)明的輸入開關模塊20的主要結構包括多個(例如四個)輸入構件25，這些輸入構件25以相同間距連接于可移動塊23與第二固定塊22的外表面之間。輸入構件25用于將與駕駛者的操作力一致的力或轉(zhuǎn)矩傳遞給六軸力/扭矩傳感器24。輸入構件25包括一對鉸接構件25-1，其具有第一端25-1-1和第二端25-1-2，第一端25-1-1通過連接端29的槽27內(nèi)的鉸鏈銷可樞轉(zhuǎn)地接合在一體地形成在可移動塊23的外徑表面的連接端29，第二端25-1-2可樞轉(zhuǎn)地接合在彈性構件25-2的第一端25-2-1，彈性構件的第二端25-2-2固定于第二固定塊22的外徑表面。當與鉸接構件25-1的第二端25-1-2樞轉(zhuǎn)連接的彈性構件25_2的第一端25_2_1被按壓時，彈性構件25-2的第一端25-2-1沿著按壓方向關于固定點，例如安裝于第二固定塊22的第二端25-2-2扭轉(zhuǎn)，在此積聚彈性恢復力。同時，六軸力/扭矩傳感器24連接于控制器40的輸入側以向其輸出信號,而用作反饋模塊30的振動電機連接于控制器40的輸出側。接下來將描述如上所述構成的本發(fā)明的安裝在方向盤內(nèi)的開關模塊的操作。參考圖4，如果駕駛者在握住方向盤10的把握部12時通過推動把握部12的前表面而進行壓動，則把握部12的前表面(面向駕駛者的表面)被按壓，其向四個示例性輸入構件25中的前輸入構件25a提供壓力。因此，前輸入構件25-1的彈性構件25-2因其中積聚的彈力被壓，并且同時將鉸接構件25-1朝向第一固定塊21推動。同時，鉸接構件25-1處于沿著形成在可移動塊23的連接端29的槽27、朝向第一固定塊21被平移的狀態(tài)。此時，連接于可移動塊23的六軸力/扭矩傳感器24，檢測在鉸接構件25-1被平移時所產(chǎn)生的力，并向控制器40輸出信號。而控制器40發(fā)送操作信號以啟動該裝置的某些功能，諸如AVN、HUD等，同時將操作信號傳送給用作反饋模塊30的振動電機。振動電機隨后產(chǎn)生振動并且駕駛者可以利用這種反饋振動來感受開關操作的感覺。如圖4所示，當駕駛者在握住方向盤10的把握部12時通過拉動把握部12的后表面而進行按壓動作時，把握部12的后表面被按壓，其向四個示例性的輸入構件25中的后輸入構件25b施加壓力。因此，執(zhí)行與在前輸入構件25a被擠壓時進行的相同的操作，以啟動該裝置的另外一些功能，例如AVN、HUD，等等。同時，如果駕駛者在握住方向盤10的把握部12同時向左或向右扭轉(zhuǎn)把握部12，也就是通過向左或向右扭轉(zhuǎn)把握部12而產(chǎn)生扭動，則壓力分別施加于四個示例性輸入構件25中的左輸入構件25c或右輸入構件25d。因此，執(zhí)行與前輸入構件25a被按壓時相同的操作，以啟動該裝置的另外一些功能，例如AVN、HUD等等。參考圖5，當駕駛者在折疊(wrap)方向盤10的把握部12的同時，通過沿左對角線方向(順時針)或右對角線方向(逆時針)扭轉(zhuǎn)把握部12以產(chǎn)生扭動，一個扭矩施加給每個輸入構件25的鉸接構件25-1，一個扭矩同步傳遞給連接于鉸接構件25-1的可移動塊23，以便獲得在相對柔性材料的接合體26的左或右方向上的可移動塊23的扭動。連接于可移動塊23的六軸力/扭矩傳感器24，檢測可移動塊23的扭動并將信號輸出給控制器40，其啟動裝置的另外一些特定功能，諸如AVN(音頻、視頻、導航)、平視顯示器(HUD)，等等。此外，如果駕駛者在握住方向盤10的把握部12的同時通過穩(wěn)固地握住整個把握部12而產(chǎn)生短暫的壓動，則壓力被同時施加給四個輸入構件25a、25b、25c和25d，其啟動該裝置的另外一些需要開關操作功能。上面已參考本發(fā)明的示例性實施方式詳細描述了本發(fā)明。然而，本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的原則和精神的情況下，還可以對這些實施方式進行變化，本發(fā)明的范圍由所附的權利要求及它們的等價形式來限定。
權利要求
1.一種開關模塊，包括: 輸入開關模塊； 反饋模塊，以及 控制器，其被配置成接收來自所述輸入開關模塊的信號，并將信號輸出至裝置和所述反饋模塊。
2.如權利要求1所述的開關模塊，其中所述輸入開關模塊包括: 具有第一端和第二端的第一固定塊； 具有第一端、第二端以及圓周部的可移動塊，其中所述可移動塊的第一端扭轉(zhuǎn)地、可移動地安裝于所述第一固定塊的所述第二端； 具有第一端和第二端的連接塊，其中所述連接塊的所述第一端連接于所述可移動塊的所述第二端，并且在所述可移動塊與所述連接塊之間夾持有六軸力/扭矩傳感器； 具有第一端、第二端以及圓周部的第二固定塊，其中所述第二固定塊的所述第一端安裝于所述連接塊的所述第二端；以及 多個輸入構件，將所述可移動塊的圓周部連接至所述第二固定塊的所述圓周部，其中所述輸入構件圍繞所述可移動塊和第二固定塊的圓周表面等距離地間隔開，并且被配置成向所述六軸力/扭矩傳感器施加力和/或扭矩。
3.如權利要求2所述的開關模塊，其中所述可移動塊的所述第一端通過接合體扭轉(zhuǎn)地、可移動地安裝于所述第一固定塊的所述第二端。
4.如權利要求3所述的開關模塊，其中所述接合體是柔性材料。
5.如權利要求2所述的開關模塊,其中所述多個輸入構件中的每個輸入構件包括: 具有第一端和第二端的一對鉸接構件，其中所述第一端樞轉(zhuǎn)地接合于所述可移動塊的圓周表面；以及 具有第一端和第二端的彈性構件，其中所述第一端樞轉(zhuǎn)地連接于所述一對鉸接構件的所述第二端，并且所述第二端被固定地安裝于所述第二固定塊的圓周表面。
6.如權利要求5所述的開關模塊，其中所述一對鉸接構件的所述第一端通過具有槽的凸耳樞轉(zhuǎn)地接合于所述可移動塊的圓周表面。
7.如權利要求5所述的開關模塊，其中所述彈性構件的所述第二端直接固定地安裝于所述第二固定塊的所述圓周表面。
8.如權利要求5所述的開關模塊，其中所述彈性構件的所述第二端通過安裝架固定地安裝于所述第二固定塊的所述圓周表面。
9.如權利要求1所述的開關模塊，其被配置為安裝在方向盤內(nèi)。
10.如權利要求2所述的開關模塊，其中所述第一固定塊的所述第一端安裝于方向盤的第一內(nèi)表面，而所述第二固定塊的所述第二端安裝于所述方向盤的第二內(nèi)表面。
11.如權利要求1所述的開關模塊，其中所述反饋模塊位于所述輸入開關模塊內(nèi)。
12.如權利要求1所述的開關模塊，其中所述反饋模塊位于與所述輸入開關模塊相鄰的位置。
13.如權利要求2所述的開關模塊，其中所述反饋模塊位于所述連接塊內(nèi)。
14.如權利要求1所述的開關模塊，其中所述反饋模塊包括振動電機，所述振動電機被配置為在接收到來自控制器的輸出信號時產(chǎn)生振動。
15.如權利要求1所述的開關模塊，其中所述裝置選自音頻系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、平視顯示器、轉(zhuǎn)向信號燈、前大燈、巡航控制器、內(nèi)部照明燈以及座椅位置控制器。
16.如權利要求1所述的開關模塊，其中所述裝置為平視顯示器。
17.如權利要求2所述的開關模塊，其中所述輸入開關模塊被配置為向所述控制器發(fā)出與駕駛者的不同動作操作相關的不同的信號。
18.如權利要求17所述的開關模塊，其中所述動作操作選自推動、拉動、壓動、向左扭動、向右扭動、沿左對角線方向的折疊動作以及沿右對角線方向的折疊動作。
19.一種開關模塊,包括: 輸入開關模塊，包括: 具有第一端和第二端的第一固定塊； 具有第一端、第二端以及圓周部的可移動塊，其中所述可移動塊的所述第一端被扭轉(zhuǎn)地、可移動地安裝于所述第一固定塊的所述第二端； 具有第一端和第二端的連接塊，其中所述連接塊的所述第一端連接于所述可移動塊的所述第二端，并且在所述可移動塊與所述連接塊之間夾持有六軸力/扭矩傳感器； 具有第一端、第二端以及圓周部的第二固定塊，其中所述第二固定塊的所述第一端安裝于所述連接塊的所述第二端；以及 多個輸入構件，將所述可 移動塊的圓周部連接至所述第二固定塊的所述圓周部，其中所述輸入構件圍繞所述可移動塊和第二固定塊的圓周表面等距離地間隔開，并且被配置為向所述六軸力/扭矩傳感器施加力和/或扭矩； 反饋模塊，以及 控制器，其被配置為接收來自所述輸入開關模塊的信號，并將信號輸出至裝置和所述反饋模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種安裝在方向盤內(nèi)的開關模塊，其包括輸入開關模塊、反饋模塊以及控制器。輸入開關模塊允許駕駛者執(zhí)行多種開關操作，例如通過按壓方向盤的左、右、前或后，或者通過向左或向右扭動或相對于方向盤的向左或向右對角線運動。開關模塊控制器從輸入開關模塊接收與這些開關操作相關的輸入，并且向諸如平視顯示器等車輛裝置輸出信號，以及向為駕駛者提供反饋響應以確認開關操作的反饋模塊輸出信號。本發(fā)明允許駕駛者在保持與方向盤接觸的同時控制車輛裝置和系統(tǒng)，從而增加車輛的安全性。
文檔編號B60R11/02GK103158631SQ20121022324
公開日2013年6月19日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權日2011年12月9日
發(fā)明者千周永 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社