本发明涉及一种用于产生可被人感知的机动车辆零件振动的机动车辆用振动组件，该振动组件包括：机动车辆零件(K)、机动车辆零件(K)的支撑结构(T)、机动车辆零件(K)的与该支撑结构(T)连接的外罩(H)以及被外罩(H)包围的振动器(V)，所述振动器被构造成将外罩(H)激发到能够被人感觉到的振动。根据本发明，用于经由支撑结构(T)激发外罩(H)的振动的振动器(V)通过不同于外罩(H)的至少一个附加弹性元件(F)联接到机动车辆零件(K)的支撑结构(T)。
1.用于产生能被人感测的车辆零件振荡的车辆用振动器组件，所述振动器组件具有：-车辆零件(K)，所述车辆零件(K)具有支撑结构(T)和与所述支撑结构(T)连接的外罩(H)；和-被所述外罩(H)包围的振动器(V)，所述振动器(V)形成为激发所述外罩(H)振荡，由此人能感知到振荡；
用于激发所述外罩(H)的振荡的所述振动器(V)经由不同于所述外罩(H)的至少一个弹性元件(F)与所述车辆零件(K)的所述支撑结构(T)联接，使得经由所述支撑结构(T)激发所述外罩(H)的振荡。
2.根据权利要求1所述的振动器组件，其特征在于，所述至少一个弹性元件(F)的弹性常数根据所述振动器(V)的振荡以如下方式确定，即：所述至少一个弹性元件(F)的预定的相位频率在所述振动器(V)的振荡的相位频率与所述支撑结构(T)的由所述振动器(V)激发的振荡的相位频率之间。
3.根据权利要求1所述的振动器组件，其特征在于，所述振动器(V)形成为用于在第一位置与第二位置之间振荡。
4.根据权利要求3所述的振动器组件，其特征在于，所述振动器(V)经由所述至少一个弹性元件(F)以如下方式与所述支撑结构(T)联接，即：所述振动器(V)在第一位置中停靠在所述支撑结构(T)上，而在第二位置中与所述支撑结构(T)相隔一距离布置。
5.根据权利要求3-4中任一项所述的振动器组件，其特征在于，所述振动器(V)具有壳体(10)。
6.根据权利要求5所述的振动器组件，其特征在于，所述振动器(V)具有可移动地安装在所述壳体(10)中的激振器元件(20)。
7.根据权利要求6所述的振动器组件，其特征在于，用于产生所述壳体(10)的振荡的所述激振器元件(20)以如下方式联接到所述壳体(10)，即：所述激振器元件(20)的运动产生所述壳体(10)的振荡。
8.根据权利要求6所述的振动器组件，其特征在于，所述激振器元件(20)经由弹性装置(21)联接到所述壳体(10)。
9.根据权利要求5所述的振动器组件，其特征在于，所述外罩(H)至少用一部分以形状闭合的方式停靠在所述壳体(10)上。
10.根据权利要求5所述的振动器组件，其特征在于，所述振动器(V)经由所述壳体(10)使用所述至少一个弹性元件(F)联接到所述支撑结构(T)。
11.根据权利要求5所述的振动器组件，其特征在于，所述振动器(V)具有至少一个接触区域(40)，所述至少一个接触区域(40)设定用于且意图用于在所述振动器(V)从所述第二位置到所述第一位置的振荡期间推靠到所述支撑结构(T)上，以便激起或影响支撑结构(T)的振荡状态。
12.根据权利要求11所述的振动器组件，其特征在于，取决于所述振动器(V)的振荡的所述至少一个接触区域(40)以如下方式弹性地形成，即：所述至少一个接触区域(40)的预定的相位频率在所述振动器(V)的振荡的相位频率与所述支撑结构(T)的由所述振动器引起的振荡的相位频率之间。
13.根据权利要求11所述的振动器组件，其特征在于，所述至少一个接触区域(40)从所述振动器(V)的所述壳体(10)的面向所述支撑结构(T)的一侧(25)突出。
14.根据权利要求11所述的振动器组件，其特征在于，所述至少一个接触区域(40)朝着所述支撑结构渐缩。
15.根据权利要求14所述的振动器组件，其特征在于，所述至少一个接触区域(40)以锥形的方式渐缩。
16.根据权利要求11所述的振动器组件，其特征在于，所述至少一个接触区域(40)具有面向所述支撑结构(T)的接触表面(45)，所述接触区域(40)用所述接触表面(45)推靠在所述支撑结构上。
17.根据权利要求16所述的振动器组件，其特征在于，所述接触表面(45)与所述支撑结构(T)的外表面(30)相比在上方倾斜。
18.根据权利要求16所述的振动器组件，其特征在于，所述接触表面(45)平行于所述支撑结构(T)的外表面(30)延伸。
19.根据权利要求16所述的振动器组件，其特征在于，所述接触表面形成为点状。
20.根据权利要求11所述的振动器组件，其特征在于，设置有彼此隔开的多个接触区域(40)，所述多个接触区域(40)设定用于且意图用于在从所述第二位置到所述第一位置振荡期间推靠在所述支撑结构(T)上，以便产生或影响所述支撑结构(T)的振荡状态。
21.根据权利要求1-4中任一项所述的振动器组件，其特征在于，所述振动器(V)以如下方式与所述外罩(H)联接，即：由所述振动器(V)产生的振荡激发所述外罩(H)的振荡，人能够在听觉上或触觉上感知所述外罩(H)的振荡。
22.根据权利要求1-4中任一项所述的振动器组件，其特征在于，所述外罩(H)形成碰触区域(5)，所述碰触区域(5)设定用于且意图用于被人碰触。
23.根据权利要求22所述的振动器组件，其特征在于，由所述振动器(V)产生的所述外罩(H)的振荡能够被碰触所述碰触区域(5)的人感知。
24.根据权利要求1-4中任一项所述的振动器组件，其特征在于，所述车辆零件(K)被形成为方向盘。
25.根据权利要求24所述的振动器组件，其特征在于，所述支撑结构(T)被形成为所述方向盘的方向盘骨架。
26.根据权利要求25所述的振动器组件，其特征在于，所述外罩(H)被形成为包围所述方向盘骨架的方向盘外罩。
27.根据权利要求1-4中任一项所述的振动器组件，其特征在于，设置有被所述外罩(H)包围的多个振动器(V)，由此，这些振动器(V)中的每一个均形成为激发所述外罩(H)振荡，这些振荡能够被人感知，由此，各个振动器(V)在每一种情形下均经由至少一个弹性元件(F)联接到所述车辆零件(K)的所述支撑结构(T)，用于激发所述外罩(H)的振荡。
28.用于通过使用根据前述权利要求中任一项所述的振动器组件产生车辆零件振荡的方法，所述方法具有如下步骤：-激发所述振动器(V)振荡，使得所述振动器(V)的振荡经由所述至少一个弹性元件(F)传递到所述支撑结构(T)，所述振动器(V)经由所述弹性元件(F)联接到所述支撑结构(T)；以及-以如下方式驱动所述振动器(V)，即：在所述振动器(V)的振荡与所述支撑结构(T)的振荡之间产生相位移动，以便影响所述支撑结构(T)的振荡振幅。
车辆用振动器组件
技术领域
[0001] 本发明涉及一种振动器组件。
背景技术
[0002] 这种用于激发可被人在触觉上和听觉上感知的振荡的车辆用振动器组件包括：车辆零件，该车辆零件具有支撑结构和与该支撑结构连接的外罩；以及振动器，该振动器被该外罩包围，由此，振动器以由该振动器产生的振荡可被人在触觉上(通过碰触外罩)感测的方式联接到外罩。在DE 10211946C1中已知这种振动器组件。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种上述类型的振动器组件以及一种用于激发车辆零件振荡的方法，由此提高振荡属性的可调性。
[0004] 该目的通过本发明的振动器组件来实现。相应地，意图在于，用于将振荡传递到外罩的振动器经由至少一个附加弹性元件与车辆零件的支撑结构连接。
[0005] 由于振动器的经由至少一个分开的弹性元件的这种主动支承，形成了包括振动器和经由弹性元件与该振动器联接的支撑结构的多个质量振荡器，由此，该振荡系统的振荡可关于其特征值(频率和振幅)通过选择至少一个弹性元件的联接强度(弹性常数)、振动器的受激振荡的频率和振幅来调节，以及通过振动器撞击到支撑结构上(振动器的被动支承)时振动器与支撑结构的相互作用来调节。主动支承的特征具体在于，在振动器与支撑结构之间存在经由至少一个分开的弹性元件的永久性联接(可变强度)。
[0006] 振动器优选被构造成在第一位置与第二位置之间振荡。这种振荡能够沿着空间上的限定方向发生，即振动器通过至少一个弹性元件定向安装。该方向优选与支撑结构的表面相交叉地延伸，振动器周期性推压该支撑结构，以激发支撑结构的振荡。
[0007] 各对应于振动器的振荡返回点的第一位置和第二位置不必在空间上受到限定，并且能够作为空间上的运动而存在(不定向的主动支承)。
[0008] 在本发明的替代方案中，振动器经由至少一个弹性元件以如下方式联接到支撑结构，即：所述振动器在第一位置(例如振动器的返回点)上停靠在支撑结构上，而在第二位置(例如振动器的另一个返回点)上与支撑结构相隔一定距离布置。然而，振动器也能够在第二位置上碰触支撑结构，或者以接近所述支撑结构的方式布置。第一位置主要特征在于，振动器在所述第一位置上推压支撑结构，并将脉冲传递到支撑结构上，以激发所述支撑结构振荡。
[0009] 振动器优选为具有激振器元件的装置，该激振器元件可移动安装在包围该激振器元件的壳体中，由此，要激发壳体(振动器)的振荡的激振器元件以如下方式与壳体联接，即激振器元件的运动产生壳体的振荡。激振器元件的运动可以包括旋转，由此，激振器元件呈现该激振器元件在两个位置之间的不平衡或线性(周期的)运动。激振器元件能够经由弹性装置联接到壳体(主动支承)，并且/或能够直接推压壳体，以激发所述壳体振荡(被动支承)。
[0010] 车辆零件的外罩优选至少用一部分以形状闭合的方式停靠在壳体上，使得壳体的振荡可直接传递到外罩。
[0011] 振动器优选经由使用至少一个弹性元件的壳体联接到支撑结构。也能够将多个弹性元件应用于振动器(壳体)的主动支承。也能够将多个振动器经由一个或多个弹性元件联接到支撑结构。
[0012] 振动器具有至少一个接触区域，该至少一个接触区域用于将脉冲传递到支撑结构，由此，该接触区域以如下方式形成：该接触区域在振动器从第二位置到第一位置振荡期间推靠到所述支撑结构上，由此，所述至少一个接触区域从振动器的壳体的面向支撑结构的一侧突出到支撑结构的方向上。
[0013] 在本发明的变型中，设想所述至少一个接触区域朝着支撑机构渐缩，尤其是以锥形的方式渐缩。在这种连接中，接触区域尤其能够急剧渐缩使得接触表面基本为点状，接触区域通过该接触表面与支撑结构接触。由此，振动器能够以渐缩的方式(点状的)向前进入支撑结构中并且能够激发支撑结构的相应振荡，由此，振荡从激发中心发散。如果接触区域设计得相对较大并且以层状方式定位到支撑结构，则引起支撑结构的不正常类型的激发。
[0014] 此外，接触表面能够相较于支撑结构的外表面倾斜。壳体的接触区域的这种倾斜接触表面特别能够影响待传递脉冲的方向，并因此能够影响沿着支撑结构的振荡的传播。
[0015] 优选在壳体或振动器上设置多个彼此隔开的接触区域，所述接触区域设定用于且意图用于在从第二位置到第一位置振荡期间推靠到所述支撑结构上，以产生或影响支撑结构的振荡状态。优选以同步的方式实施接触区域的这种推压动作。因此，(根据上述实施方式)能够以相同方式或不同方式形成所有接触区域。
[0016] 在本发明的变型中，外罩形成碰触区域，该碰触区域设定用于且意图用于被人碰触。由此设计振动器并将其以如下方式联接到外罩的碰触区域，即：由振动器产生的振荡被传递到外罩的碰触区域，并且在该碰触区域处可被碰触到该碰触区域的人感知。
[0017] 在本发明的优选实施例中，车辆零件被形成为方向盘，由此，支撑结构被形成为方向盘的方向盘骨架，并且外罩被形成为包围该方向盘骨架的方向盘外罩。
[0018] 此外，本发明的目的也通过一种本发明的方法来解决，由此，所述方法特别适用于使用根据本发明的振动器组件。
[0019] 根据本发明的方法包括如下步骤：激发振动器振荡，使得振动器的振荡经由至少一个弹性元件激发支撑结构振荡，所述振动器经由弹性元件联接到支撑结构；以及以如下方式监测振动器的振荡，即：在支撑结构的受激振荡与振动器的激发振荡之间产生预定的相位移动，以设定支撑结构的受激振荡的振幅(并因此设定车辆零件的受激振荡的振幅)。
[0020] 在这种连接中，特别能够进行如下步骤：
[0021] 安装在振动器壳体上的激发元件(例如不平衡质量或激发质量)最初布置在静止位置，从而不发生振动器运动(振荡)。
[0022] 激发元件起初例如通过将激发质量移离支撑结构而加速，使得激发元件将其动力学能量至少部分传递到周围的壳体上，这例如通过推压壳体且主要以如下方式进行，即：由于脉冲传递(激发元件的运动优选被电动地引起)，壳体移离支撑结构。
[0023] 由此，激发元件(壳体)的动力学能量被传递到振动器的主动支承上，即弹性元件伸长并将力施加到以如下方式联接到弹性元件的支撑结构上，即：支撑结构的固定到弹性元件的部分被加速到振动器的壳体的方向上，即激发器的脉冲被转换成支撑结构的实际(待产生的)机械振荡。从支撑结构上的弹性元件的支承点出发，振荡随后传播到整个车辆零件上。
[0024] 据此，这里为至少一个弹性元件形式的主动支承的意义在于，通过适当选择弹性常数，可调节振动器(壳体)的行程、例如其到支撑结构的最大距离，并且可调节激发元件的振荡与所联接(摆动)系统之间的相位移动，该系统包括弹性元件和与其连接的支撑结构。
[0025] 因此，通过振动器的至少一个弹性元件形式的主动支承来产生多个质量振荡器。由此，通过在适当的时间点停止和激发激振器元件可管理(可调节)所述多个质量振荡器的振荡频率和振幅，这些时间点可根据已知的物理原理限定。
[0026] 在激振器元件(不平衡或可线性移动的激振器块)已经历远离支撑结构的最大加速之后，激振器元件的运动以激振器元件向支撑结构的方向移动的方式反向(可替代地，在不平衡激振器块的情形下在同样的旋转方向上继续)。同时，一部分能量经由至少一个(仍张紧的)弹性元件传递到支撑结构上。
[0027] 如果相应地驱动激振器元件，则支撑结构的这种连续运动允许在激振器块与支撑结构的振荡之间形成相位移动，由此，该相位移动允许支撑结构的振荡振幅增大。由此，激振器元件在支撑结构结束其到壳体方向的相对运动的时间点上、通过壳体伴随的中间支承推压到支撑结构上，因此支撑结构能够由激振器元件移动到相反的方向上。
[0028] 当振动器的壳体经由接触区域形式的被动支承撞击支撑结构时，能够再次影响系统。
[0029] 通过调节主动和被动支承且通过激发激振器元件，可产生相位移动，从而允许所生成振荡的振幅以预定的方式增大。
[0030] 上述支承模式的组合是任意的，只要其以合适的调节产生。两种支承模式也能够结合在一个元件(两部分零件)中，使得主动支承以及被动支承能够形成或布置在同样的(空间)位置上。
[0031] 可通过抵靠在待激发系统上的表面的类型、大小和尺寸来调节被动支承。该被动支承能够进行定向以及“非定向”、即根据扩散脉冲的方向。通过在这些点插入不同硬度的材料，能够调节脉冲或振荡属性和噪音形成。
[0032] 通过至少一个弹性元件提供主动支承，由此，可经由所述弹性元件的弹性常数(重量作用力)关于振荡系统的特性参数(频率、振幅、相位)来调节振荡系统。主动支承也能够作用在特定方向上，即仅允许振动器沿着确定方向振荡运动。
[0033] 能够通过两种支承模式来调节支撑结构相较于激振器的所产生振荡的相位移动，使得在每种情形下均能够实现所产生振荡的限定的振幅增大。此外，能够通过驱动激振器元件(以预定频率和振幅停止激振器或振荡激振器)来调节支撑结构的所产生振荡的频率和振幅(因此还能调节外罩的或整个车辆零件的所产生振荡的频率和振幅)。
[0034] 结果，对两种支承模式(主动和被动)的调节允许对用作HMI(人机界面)的振动器组件的调节。
[0035] 总之，本发明提供了一种用于产生能被人感测的车辆零件振荡的车辆用振动器组件，所述振动器组件具有：
[0036] -车辆零件，所述车辆零件具有支撑结构和与所述支撑结构连接的外罩；和[0037] -被所述外罩包围的振动器，所述振动器形成为激发所述外罩振荡，由此人能感知到振荡；
[0038] 其特征在于，
[0039] 用于激发所述外罩的振荡的所述振动器经由不同于所述外罩的至少一个弹性元件与所述车辆零件的所述支撑结构联接，使得经由所述支撑结构激发所述外罩的振荡。
[0040] 本发明还提供了一种用于通过使用根据前述本发明的振动器组件产生车辆零件振荡的方法，所述方法具有如下步骤：
[0041] -激发所述振动器振荡，使得所述振动器的振荡经由所述至少一个弹性元件传递到所述支撑结构，所述振动器经由所述弹性元件联接到所述支撑结构；以及[0042] -以如下方式驱动所述振动器，即：产生用于影响所述支撑结构的振荡振幅的在所述振动器的振荡与所述支撑结构的振荡之间的相位移动。
附图说明
[0043] 通过以下参考附图对示例的描述，本发明的其他细节和优点将变得显而易见。
[0044] 其中：
[0045] 图1是用于车辆零件的振动器组件的局部剖视图，该振动器组件具有经由两个弹性元件与方向盘的方向盘轮缘的方向盘轮缘骨架联接的振动器；
[0046] 图2是图1所示类型的振动器组件的示意图；
[0047] 图3是图1所示类型的振动器的面向其支撑结构的后侧的顶视图；
[0048] 图4A是沿图3的线IV-IV的示意性剖视图；
[0049] 图4B是沿图3的线IV-IV的示意性剖视图；
[0050] 图4C是沿图3的线IV-IV的示意性剖视图；
[0051] 图5A是沿图3的线V-V的示意性剖视图；
[0052] 图5B是沿图3的线V-V的示意性剖视图；并且
[0053] 图6是修改的如图1所示的振动器组件的剖视图。
具体实施方式
[0054] 图1结合图2和3示出了车辆用振动器组件，该振动器组件被构造成至少部分激发呈方向盘K形式的车辆零件的振荡，使得驾驶员可觉察到这些振荡。振动器组件包括由壳体10和安装在所述壳体中的激振器元件组成的振动器V，由此，该激振器元件以它能够激发壳体10振荡的方式将联接到壳体10，由此，能够在每种情形下预先确定频率和振幅特性。以这种方式，能够产生任何数量可辨识的触觉(听觉)信号，以在操控车辆时通知驾驶员。这种信息例如包括在危险情况下对驾驶员的警告，或车辆设备的部件的运行状况。
[0055] 壳体10优选构造成两部分，并且具有与支撑结构T相邻布置的下外壳11和连接到该下外壳11的上外壳12。下外壳11的周向壁14从下外壳11的沿着支撑结构T延伸的底部13伸出，下外壳11通过该周向壁14优选使用卡夹连接与壳体10的上外壳12的周向壁15连接，由此，周向壁15从上外壳12的底部16伸出到下外壳11的方向上。
[0056] 壳体10经由彼此相隔一定距离布置的两个弹性元件F安装到方向盘轮缘骨架T形式的支撑结构上，所述弹性元件可以是螺旋弹簧，由此，方向盘轮缘骨架形成用于方向盘的方向盘轮缘的基体。每个弹性元件F经由第一自由端17固定到方向盘轮缘T，并且经由第二自由端18固定到壳体10，由此，第二自由端18与第一自由端部17相对，即第二自由端18优选固定到上外壳12。
[0057] 壳体10经由两个弹性元件F振荡联接到方向盘轮缘骨架T，也就是以下面这种方式联接：壳体10能够在振荡时将周期脉冲传递到方向盘轮缘骨架T上，即通过推压传递。
[0058] 因此，由弹性元件F提供的壳体10的这种主动支承的特征优选在于，通过这些主动支承，对于壳体10的(与时间相关的)空间位置和移动方向不存在限制，即壳体10同样能够在所有空间方向上振荡。作为基本原则，壳体10与支撑结构T之间的联接经由弹性元件F而存在，由此，相应的瞬间联接强度取决于壳体10相对于支撑结构T的位置，即取决于弹性元件F的张力。
[0059] 振动器V的振荡(激振器振荡)由形式为激振器块的激振器元件20产生，该激振器块以如下方式安装在两个外壳11、12的底部13、16之间，即激振器块20能够将脉冲传递到壳体10上，用于激发壳体10。这能够是永久性主动支承、例如经由弹性装置21将激振器块20与壳体10连接，或者是被动支承、即激振器块20能够靠在壳体10上并由此将脉冲传递到壳体10上，因此，脉冲的大小和方向受到壳体10和激振器元件20在推压接触时形成的区域关于形状和材料属性(弹性)的影响。在被动支承的情形下，激振器块20与壳体10之间(或壳体10与支撑结构T之间)的联接(相互作用)仅在相关元件通过碰撞传递脉冲时才发生。
[0060] 壳体10的振荡一方面通过主动联接F另一方面通过向支撑结构T推压壳体10而传递到支撑结构T上。特别是能够通过在激振器块20的振荡与支撑结构T的受激振荡之间产生相位移动的方式来驱动激振器块20。由此，能够增大支撑结构T的受迫振荡的振幅(特别是在π/2相位移动的情况下)。
[0061] 此外，如果支撑结构T与壳体10在壳体10的振荡期间彼此周期性碰撞，则激振器元件20的振荡与支撑结构T的振荡之间的相位移动也受到壳体10相对于支撑结构T的被动支承的影响，即受到支撑结构T与壳体10之间的相互作用的影响。这种相互作用一方面能够通过支撑结构T与壳体10的彼此撞击区域的材料选择(如通过壳体10与支撑结构T之间的弹性的、必要时永久性的接触区域40a)来调节，另一方面能够通过彼此撞击区域的几何形状来调节。根据图1所示的实施例，方向盘轮缘骨架T具有面向壳体10的平滑表面30，该壳体的接触区域40在壳体10的振荡期间在该平滑表面30上反弹，由此，该接触区域沿着壳体10的与表面30横向延伸的方向向所述表面30的方向伸出，即从下外壳11的底部13伸出。优选地，彼此隔开的六个这种接触区域40从所述外壳13突出。每个接触区域
40均具有面向支撑结构T的表面30的接触表面45，由此，接触区域40经由接触区域45与支撑结构T接触。
[0062] 因此，根据图5A和5B，接触区域能够呈锥形地渐缩，由此，接触表面45尤其能够呈点状，或者与下外壳11的底部13的表面相比具有明显较小或成数量级较小的表面。
[0063] 在又一实施例中，根据图4A，表面区域40圆柱形地形成，并且在每一种情形下都具有平行于下方表面30调节的接触表面45。
[0064] 根据图4B和4C，接触表面45也能够与表面30相比在上方倾斜延伸。这种形式的接触区域45特别适于对待传递脉冲(激发振荡)的方向施加影响。
[0065] 上述接触区域40和相应的接触表面45也能够彼此任意组合，以影响激振器元件20(壳体10)与支撑结构T之间的振荡的传递。
[0066] 从支撑结构T出发，由振动器V施加的振荡能够在整个车辆零件K上传播，由此，外罩H自然也被振动器V直接激发，因为该外罩H优选紧密包围壳体10。因此，方向盘外罩H在横截面上包围方向盘轮缘骨架T，并且能够例如在方向盘轮缘骨架T上发泡。传递到方向盘外罩H上的振荡可由驾驶员在触觉上感知，特别是在方向盘外罩H的形成碰触区域5的外表面上，例如通过用手碰触该碰触区域5可在触觉上感知。
[0067] 车辆零件K的由振动器V引起的振荡自然也能够在听觉上感知，即能够在这种情形下振荡的车辆零件K及其相应零件充当声音变换器。
[0068] 图6示出图1所示的实施例的修改，其中，与图1不同，壳体10的接触区域40由壳体10的底部13的整个面向支撑结构T的全部表面30的整个后侧60形成。此外，图6的壳体10仅经由所述后侧60被动安装在支撑结构T上。
