一种多档多手感旋钮开关的制作方法

1.本发明涉及汽车旋钮技术领域，尤其涉及一种多档多手感旋钮开关。


背景技术：

2.旋钮开关是一种常用于汽车的开关，旋转开关是以旋转手柄来控制主触点通断的一种开关。传统的旋转开关的结构形式也有两种，分别是单极单位结构和多极多位结构。单极单位旋转开关在应用中常与转轴式电位器共同使用，而多极多位旋转开关多用于工作状态线路的切换。
3.现有的旋钮开关中，大多采用机械机构来实现换挡的操作手感，然而机械结构容易磨损，这样的开关结构会因为使用发生磨损、变形，经过长时间的相互摩擦，换挡的手感会变差甚至失效。
4.中国专利号为：cn202021664397.1公开了一种用于汽车的旋钮开关，其优化了开关结构，其可以模拟切换挡位的手感，也不易因为长期使用发生磨损导致换挡的手感会变差甚至失效，所述开关外壳包括盒体和底座，所述底座设置在所述盒体的下端且与所述盒体相连接构成空腔，所述空腔内设置有旋转体，所述开关面板上设有旋钮安装孔，旋钮穿过所述旋钮安装孔连接所述旋转体，所述旋转体的下端设有pcb板组件，所述旋转体旋转能够触发开关控制信号的传输，其特征在于：还包括能够与所述旋转体同步转动的转动盘，所述转动盘的外周上间隔布置有若干挡位槽，所述挡位槽中分别设置有能够被磁铁吸引的金属块，在空腔内且位于所述金属块的外侧，对应所述金属块设有第一磁铁。
5.但当前市场上绝大多数车载旋钮开关的手感都是根据对应的功能，前期设计定义好的，仅用于相近档位或扭矩，因此，当车载不同功能调节需要不同扭矩及档位时，如空调控制器旋钮，扭矩可能达到30n/mm左右，档位12档左右，但是音量调节可能只需要扭矩17n/mm左右，档位30档左右，现有结构中无法满足一个旋钮实现多档多手感的要求，仍然需要多个旋钮来分别控制，这样既增加了车载的旋钮数量，降低车辆空间利用率，同时也增加了设计成本。


技术实现要素：

6.本发明新型针对现有技术不足，提供一种通过软硬件改变输出电流，从而对电磁铁进行控制，以改变旋钮开关的扭矩及档位，在同一旋钮上实现多扭矩多档位以及多手感的功能。
7.为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以解决：一种多档多手感旋钮开关，包括壳体、pcb板组件以及与所述pcb板组件电连接并能够在所述的壳体内相对于所述的壳体转动的旋钮本体，位于所述壳体内与所述旋钮本体相配合设置有手感控制组件，包括设于旋钮本体上的第一永磁铁，与所述第一永磁铁相配合的电磁铁以及设置于所述旋钮本体的下端且使传感器能够感应的第二永磁铁，通过改变电磁铁电流的大小来控制电磁铁的吸力，由第一永磁铁和电磁铁形成不同的手感变化，第二永磁铁与传感器之间的配合
实现多档位信号的切换。
8.上述技术方案中，所述旋钮本体包括旋钮手柄以及与所述旋钮手柄相连接的旋转轴，所述旋转轴包括第一永磁铁安装部以及第二永磁铁安装部，位于所述第一永磁铁安装部位置处配合设置有第一永磁铁防脱盖，所述第一永磁铁固定于所述第一永磁铁安装部内，所述第二永磁铁设置于所述第二永磁铁安装部内，使所述第二永磁铁的下端面与所述传感器相对设置且相互之间存在感应间隙，以通过识别角度变化从而完成信号的输入。
9.上述技术方案中，所述壳体内同轴设置有固定架，所述固定架包括第一安装部、安装孔以及锁止部，所述电磁铁设置于所述的第一安装部中且位置可调，所述旋转轴通过所述的安装孔配合，使设置于所述第一安装部上的电磁铁环布于所述旋转轴的周向，电磁铁的位置可调，从而获得更多样的手感。
10.上述技术方案中，所述旋钮本体上部套设有第一轴承，所述旋转轴下部套设有第二轴承，可防止旋转轴工作过程中的晃动，提供手感。
11.上述技术方案中，所述第一轴承通过所述壳体内的轴承安装部固定，所述第二轴承通过所述的安装孔限位。
12.上述技术方案中，所述壳体包括后盖，所述pcb板组件与所述传感器设置于所述后盖上。
13.上述技术方案中，所述电磁铁设置有若干，若干所述电磁铁分别通过连接线与所述pcb板组件电连接。
14.上述技术方案中，所述电磁铁与所述第一永磁铁处于同一水平面上。
15.上述技术方案中，所述电磁铁等距布置。
16.上述技术方案中，所述传感器为角度传感器，用于识别磁场变化判断旋转角度。
17.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、档位可变，相对传统的机械弹簧式的旋钮，档位可以在同一个旋钮上实现多档位切换；2、扭矩可变，相对传统的机械弹簧式的旋钮，由于通过电流大小来控制电磁铁的吸力，扭矩值可控值电流来变化；3、无运动摩擦噪音，相对传统的机械弹簧式的旋钮，由于是靠磁场变化来控制运动手感，无实际的摩擦，也就没有摩擦噪音；4.多功能集成化后，降低设计成本，提升车辆空间利用率也提升了车辆内饰简洁性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图 仅仅是本本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明结构示意图。
20.图2为本发明爆炸结构示意图。
21.图3为本发明剖面结构示意图。
22.图4为本发明旋钮本体结构示意图。
23.图5为本发明固定架结构示意图。
24.图6为实施例1中电磁铁与第一永磁铁位置关系示意图。
25.图7为实施例2中电磁铁与第一永磁铁位置关系示意图。
26.图8为实施例3中电磁铁与第一永磁铁位置关系示意图。
27.图9为本发明工作原理示意图。
具体实施方式
28.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.参见图1至图5，一种多档多手感旋钮开关，包括壳体1、pcb板组件2、旋钮本体3，以及用于在输入信号的同时获得较佳的旋转手感的手感控制组件。
30.其中，旋钮本体3包括旋钮手柄31、旋转轴32，旋转轴32位于壳体1的内腔中，旋转轴32顶部从壳体1顶部的开口中伸出与旋钮手柄31卡接，位于旋转轴32的中部设置有第一永磁铁安装部321，手感控制组件中的第一永磁铁41嵌设于第一永磁铁安装部321中，优选的，第一永磁铁41设置两块，对称设置于旋转轴32两侧的第一永磁铁安装部321中，为了防止第一永磁铁41从该安装部中脱出，旋转轴32上套设有第一永磁铁防脱盖322，并卡和于该安装部的上方；位于旋转轴32的底部设置有第二永磁铁安装部，手感控制组件中的第二永磁铁42设置于该安装部内，并且第二永磁铁42的下端面与传感器6相对设置且相互之间存在感应间隙。
31.第二永磁铁42与传感器6之间的感应间隙通过固定架7实现。
32.固定架7同轴设置于壳体1内，固定架7中部具有通腔的圆台状结构，位于固定架7的圆台结构顶面设置呈若干凹槽状结构的第一安装部71，用于设置手感控制组件中的电磁铁5，凹槽的设置数量与电磁铁5配置的数量匹配。当然，也可以凹槽的数量大于电磁铁5的设置数量，视实际情况而定，但通常为一一对应的，以下实施例以设置12个电磁铁为例描述，如若使用状态需要16档手感时，凹槽和电磁铁的设置数也可以增加到16个；同时，电磁铁5扣于凹槽内的位置可调并等距布置，并与第一永磁铁41处于同一水平面上；固定架7圆台结构的周向均部有竖向设置的若干凸筋，用于使固定架7固定于壳体1内，且凸筋形成的底面与固定架7中部圆台的外底面之间存在高度差。
33.旋转轴32位于壳体1内的部分与固定架7中部的腔体的配合，具体为，位于旋转轴32的第一永磁铁安装部321下方设有凸沿，与固定架7腔体底面上设置的固定柱74相扣，使旋转轴32在竖直方向限位，水平方向能够转动，旋转轴32上设置有第二永磁铁安装部的位置从腔体底面上的安装孔72中向下穿出于中部圆台的下底面，悬空在凸筋包围形成的下腔体75中。
34.为保证旋转轴32在工作中的稳定性，位于旋转轴32的上部套设有第一轴承81，旋转轴32的下部套设有第二轴承82，第二轴承82通过安装孔72内的阶梯结构721配合装配。
35.壳体1包括与其下部配合的后盖11，壳体1的顶部设置有圆台状凸起12，外部形成的阶梯结构可用于旋钮手柄31的安装，内部对应的阶梯结构形成轴承安装部，用于第一轴承81通过壳体1内的固定；后盖工作面上设置若干槽状结构，可用于pcb板组件2的固定，pcb板组件通过连接线51与电磁铁5连接，每一个电磁铁均设置一根独立的连接线51，传感器6设置于pcb板组件2上，传感器6采用角度传感器，优选霍尔传感器，当然光栅也可实现，但是角度传感器精度高，目前技术最高可识别0.001度，车载控制器若不要求较高的精度时，可
采用光栅结构实现，如精度1度左右的实用情况。
36.通过对上述实施例中电磁铁输入电流大小的控制，以及电磁铁与第一永磁铁的间距设置、电磁铁的正负极布置等方式，实现在一个旋钮开关上完成多种手感、多种档位的变化，具体参见下述实施例。
37.实施例1：以6档为例；参见图6，通过对12个电磁铁，每相邻两个电磁铁分别通入正反向电流，使每相邻的两个电磁铁的一个n极朝内，s极朝外，另一个电磁铁的s极朝内，n极朝外，此时旋转旋钮手柄31带动第一永磁铁41每从一个n级旋转到下一个n级形成1档，共6档，每档60度，同时第二永磁铁42旋转60度，与旋钮本体电连接的控制器系统识别第二永磁铁下方的传感器6反馈的磁场变化信息，每变化60度，输出一次信号给车机。
38.6档工作状态时，一周360度，60度为一档，此时每当传感器识别60度时，控制系统输出一次信号，代表走了一档，在6档手感下，电磁铁输入电路为0.3a时，扭矩为50n
·
mm。
39.本实施例中的技术方案可应用于驾驶模式调节。
40.实施例2：以12档为例；参见图7，通过对12个电磁铁均通入正向电流，使得每一块电磁铁均n极朝内，s极朝外，此时旋转旋钮手柄31带动第一永磁铁41每从一个n级旋转到下一个n级形成1档，共12档，每档30度，同时第二永磁铁42旋转30度，控制器系统识别第二永磁铁下方的传感器6反馈的磁场变化信息，每30度，输出一次信号给车机。
41.电磁铁电流大小控制扭矩变化，电磁铁方向控制档位变化，两者合并形成不同手感，通过第二永磁铁与传感器之间的配合实现在同一个旋钮上实现多档位切换，第二永磁铁旋转时产生磁场，传感器识别磁场变化判断旋转角度，设置为12档工作状态时，一周360度，30度为一档，此时传感器每识别30度（0～30，30～60，60～90）时，控制系统输出一次信号，代表走了一档，一周12次，12档，在12档手感下，电磁铁输入电路为0.1a时，扭矩为30n
·
mm。
42.本实施例中的技术方案可应用于空调控制器。
43.实施例3：以无极为例；参见图8，对12个电磁铁不通电，此时电磁铁对永磁铁吸力较小且可近似相等，此时旋转有较小阻尼但无档位感，控制器系统识别第二永磁铁下方的传感器6反馈的磁场变化信息，输出连续随角度变化递增递减的信号，例如信号角度精度可设置为1度，此时可对应车机音量比如100为最大音量，旋钮每旋转一度，控制系统输出一次信号，此时用户只要旋转100度即可将音量从0调到100，也可信号角度精度设置成如7.2度，此时用户将音量从0调到100则需要旋转2周即720度。本实施例中的技术方案可应用于音量的无极调节。
44.上述三个实施例所给出的技术方案，基于设置数量为12个电磁铁的布置方式，在不同的使用需求下，电磁铁数量可根据需求变更，如设置8个或16个等。
45.参见图9，上述多个实施例的原理为：操作者通过车机对功能选定后，旋转旋钮手柄，旋钮轴的第一永磁铁跟随旋转轴一起转动，第一永磁铁s极在穿越周围若干个电磁铁生成的可控磁场时受到随角度变化的吸斥力产生手感，pcb板组件上的霍尔传感器接收识别到第二永磁铁相对旋转产生磁场变化信息之后，向控制系统通过i2c的信号通信发出磁场相对应的角度信号反馈，控制系统将接收到的i2c的信号识别并进行判断旋钮的动作，然后
通过数字信号使车机做出对应变化。
46.本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种多档多手感旋钮开关，包括壳体（1）、pcb板组件（2）以及与所述pcb板组件（2）电连接并能够在所述的壳体（1）内相对于所述的壳体（1）转动的旋钮本体（3），其特征在于，位于所述壳体（1）内与所述旋钮本体（3）相配合设置有手感控制组件，包括设于旋钮本体（3）上的第一永磁铁（41），与所述第一永磁铁（41）相配合的电磁铁（5）以及设置于所述旋钮本体（3）的下端且使传感器（6）能够感应的第二永磁铁（42）。2.根据权利要求1所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述旋钮本体（3）包括旋钮手柄（31）以及与所述旋钮手柄（31）相连接的旋转轴（32），所述旋转轴（32）包括第一永磁铁安装部（321）以及第二永磁铁安装部，位于所述第一永磁铁安装部（321）位置处配合设置有第一永磁铁防脱盖（322），所述第一永磁铁（41）固定于所述第一永磁铁安装部（321）内，所述第二永磁铁（42）设置于所述第二永磁铁安装部内，使所述第二永磁铁（42）的下端面与所述传感器（6）相对设置且相互之间存在感应间隙。3.根据权利要求2所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述壳体（1）内同轴设置有固定架（7），所述固定架（7）包括第一安装部（71）、安装孔（72）以及锁止部（73），所述电磁铁（5）设置于所述的第一安装部（71）中且位置可调，所述旋转轴（32）通过所述安装孔（72）配合，使设置于所述第一安装部（71）上的电磁铁（5）环布于所述旋转轴（32）的周向。4.根据权利要求3所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述旋转轴（32）上部套设有第一轴承（81），所述旋转轴（32）的下部套设有第二轴承（82）。5.根据权利要求4所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述第一轴承（81）通过所述壳体（1）内的轴承安装部固定，所述第二轴承（82）通过所述安装孔（72）限位。6.根据权利要求1所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述壳体（1）包括后盖（11），所述pcb板组件（2）与所述传感器（6）设置于所述后盖（11）上。7.根据权利要求1所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述电磁铁设置有若干，若干所述电磁铁（5）分别通过连接线（51）与所述pcb板组件（2）电连接。8.根据权利要求1所述的一种多功能旋钮开关，其特征在于，所述电磁铁（5）与所述第一永磁铁（41）处于同一水平面上。9.根据权利要求1所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述电磁铁（5）等距布置。10.根据权利要求9所述的一种多档多手感旋钮开关，其特征在于，所述传感器（6）为角度传感器。

技术总结
本发明公开了一种多档多手感旋钮开关，包括壳体、PCB板组件以及旋钮本体，位于所述壳体内的手感控制组件，包括设于旋钮本体上的第一永磁铁，与所述第一永磁铁相配合的电磁铁以及设置于所述旋钮本体的下端且使传感器能够感应的第二永磁铁，具有下述有益效果：1、档位可变，可以在同一个旋钮上实现多档位切换；2、扭矩可变，相对传统的机械弹簧式的旋钮，由于通过电流大小来控制电磁铁的吸力，扭矩值可控值电流来变化；3、无运动摩擦噪音，相对传统的机械弹簧式的旋钮，由于是靠磁场变化来控制运动手感，无实际的摩擦，也就没有摩擦噪音；4、多功能集成化后，降低设计成本，提升车辆空间利用率也提升了车辆内饰简洁性。率也提升了车辆内饰简洁性。率也提升了车辆内饰简洁性。


技术研发人员：叶文锋 姜钊 李伟 毛潘泽 沈金金 谢慕鑫
受保护的技术使用者：普瑞有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8