[实用新型]功能故障探测方面得到改良的操作单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其用于汽车的操作单元，其包含支座、安装在支座上并可以从静止位置摆到至少一个操作位置的操作件、与操作件协同作用的开关装置，以使开关功能与操作位置对应起来。

背景技术

汽车研发过程中在安全性等方面必须遵守标准ISO 26262，该标准根据功能故障的后果严重程度以及发生概率将部件与ASIL等级对应起来。根据ASIL分级可以得出，必须规定何等程度的具体应对措施以防止出现上述功能故障。速度调节装置的操作单元必须满足规定的安全性要求，防止在紧急情况下出现功能故障、尤其是出现意外操作或者确保装置可靠关闭。因为意外触发速度调节装置或者速度调节装置由于技术故障而不能关闭，都可能导致驾驶员无法控制的、危及安全的行驶状况。上述安全性要求(例如)通过所谓的安全完整性等级(SIL)或在汽车领域通过安全性要求等级、即所谓的汽车安全完整性等级(ASIL)做了规定。

从以上分级系统的b级起，要求为操作单元的每个操作位置设计具有双重开关触点的开关装置。涉及多级操作单元时，为了控制多个开关功能必须通过操作件接通另外一个或者多个开关触点，其中开关触点所要求的冗余需要很大结构空间并且成本高昂，导致附加安全措施不能按照规定实现。

发明内容

在此背景下，作为本发明基本目的是，提供一种操作单元，该操作单元满足安全性方面的高要求并能在降低成本和节省安装空间的情况下实现。上述目的通过权利要求的操作单元实现。优选实施方案是从属权利要求的主题。同样有利的配置结构和应用是并列权利要求的主题。需要指出的是：在各项权利要求中单独列出的特征可以通过任意的、在技术上合理的方式进行组合，并从而产生本发明的其他实施方案。此外说明部分、尤其是结合附图所做的说明描述了本发明的特征并对本发明做了详细阐述。

本发明涉及一种操作单元，它包括支座和安装在支座上并可以从静止位置摆到至少一个操作位置的操作件。操作单元优选具有可摆到多个操作位置的操作件，其中为每个操作位置设计有相应开关装置。例如操作件从中间静止位置沿着两个方向摆到每个方向上的至少一个操作位置。在另外一个实施方案中，设计有操作件回位装置和/或用于在到达至少一个操作位置时产生卡接感的装置。此外根据本发明，还需设计与操作件协同作用的开关装置，以便将操作位置与开关功能对应起来。

概念“开关装置”应从广义上理解，包含以非接触或者接触方式与操作件协同作用的开关装置。其中优先选择机电式开关装置，优选是至少一个开关触点。后者例如具有按键或者通过开关垫限定的接触顶。

根据本发明，操作单元具有位置传感器和用于通过操作件来驱动位置传感器的传动装置。传动装置优选按照以下方式设计：位置传感器与操作件在其摆范围内的运动基本同步，其中通过必要的传动装置间隙所导致空行程不应被视为与基本同步运动存在冲突。为了确保实现高的探测分辨率，传动装置在从操作件到位置传感器的驱动方向上被设计为变速传动机构。

此外根据本发明还需设计光电栅栏。光电栅栏具有用于提供探测光信号的接收器，光信号的光谱位于可见光范围内、优选是位于1mm至780nm之间(包含1mm和780nm)(红外线)。此外光电栅栏还包括至少一个接收器，用于接收探测光信号并提供与被接收探测光信号强度成正比的输出信号。

根据本发明，位置传感器与探测光信号相互配合，以便借助探测光信号探测到操作件离开静止位置的情况。通过光学地监控操作件的位置，可以通过较简单和低磨损形式实现功能故障监控。

此外还要设计分析单元，它与开关装置和光电栅栏之间存在电连接，只有当光电栅栏探测到操作件在开关装置的开关状态改变之前、或者与开关装置的开关状态改变的同时离开静止位置时，分析单元才会使操作位置与开关功能对应起来。

在一个实施方案中，光电栅栏和位置传感器按照以下方式布置：由探测光信号导致的、至少一个接收器的电输出信号从与静止位置相对应的最小值不断增大至最大值，该最大值与静止位置之外的、位于操作件最大位置和静止位置之间的位置相对应。不过采用以下设计更为有利：由探测光信号导致的、至少一个接收器的电输出信号从与静止位置相对应的最大值不断减小至最小值，该最小值与静止位置之外的、位于最大位置和静止位置之间的位置相对应，以便能够更准确地监控静止位置。

优选在静止位置和至少一个操作位置或者所有操作位置之间设计与最小值相对应的位置。