CN103026442B - 具有阻性按键和预应力传感器的控制面板 - Google Patents

具有阻性按键和预应力传感器的控制面板 Download PDF

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Abstract

包括罩盖（12）的控制面板（10），其具备形成控制按钮的用于检测触觉压力的至少一个区域，其中包括对压力（30）敏感的区域的力传感器（18）被布置在罩盖（12）和支撑件（14）之间，以便检测控制按钮的致动，触觉压力经由弹性可压缩材料制造的间隔板（34）被轴向（X1）传输到敏感区域，该间隔板（34）被插入在传感器（18）和罩盖（12）之间，其特征在于罩盖（12）的内表面包括一系列缓减元件（42），其被分布在相对敏感区域的罩盖的内表面上，以便形成额外压力的多个一致分布的定位区域。

Description

具有阻性按键和预应力传感器的控制面板
技术领域
本发明涉及控制面板，尤其是用于机动车辆的、具有阻性按键的控制面板。
背景技术
本发明更尤其涉及意在被布置在机动车辆的乘客空间中的控制面板，尤其是布置在仪表板上，并且其包括以阻性按键形式的至少一个控制按钮，该阻性按键被设计成控制确定的功能，例如设计成控制空调功能的开始或停止。
控制面板包括被安装在支撑件上的罩盖，并且其具备被设计成形成控制按钮的至少一个检测区域。在检测区域后面，力传感器被布置在罩盖和支撑件之间，以便当用户对检测区域施加足够的压力时产生电控制信号。
为补偿力传感器和检测区域之间的机械行动，已知的是在力传感器和罩盖之间布置由弹性材料制造的间隔板，其必须允许在所有情况下确保经由该间隔板将触觉压力直接传输到该力传感器。为此，该间隔板通过轴向压缩而被安装在该力传感器和罩盖之间。
为允许对触觉压力的检测，有必要使罩盖在检测区域中的厚度是相对小的，以便允许罩盖在触觉压力下朝着传感器的稍微弹性变形。现在，通过压缩而在传感器和罩盖之间安装间隔板倾向于在间隔板的水平处引起罩盖的永久向外变形，这使罩盖的外观降级。此外，在间隔板上的压力分布是不均匀的，压力通常主要在间隔板的外围边缘上。
这些缺点在受到较大温度变化的应用中是尤其有害的，如在机动车辆中，其可导致间隔板上的压力的损失。
发明内容
本发明意在通过提出简单、有效且经济的解决方案来弥补以上提到的缺点。
为此，本发明提出一种控制面板，尤其是用于机动车辆的控制面板，该控制面板包括罩盖，其被安装在支撑件上，并且其具备形成控制按钮的用于检测触觉压力的至少一个区域，其中检测区域后面，具有对压力敏感的区域的力传感器被布置在罩盖和支撑件之间，以便检测控制按钮的致动，以在用户对检测区域施加确定的触觉压力时产生电控制信号，触觉压力经由由弹性可压缩材料制造的间隔板被轴向传输到敏感区域，该间隔板被插入到传感器和罩盖之间，其特征在于罩盖的内表面包括一系列缓减元件，其被分布在相对敏感区域的罩盖的内表面上，以便在间隔板上形成增加的压力的多个定位区域，所述增加的压力的定位区域被一致地分布，使得间隔板在敏感区域上施加基本上均匀的预应力。
本发明尤其有利的是，其允许安装被实现，其中施加到处于静止（即在没有触觉压力的情况下）的力传感器的残余轴向压力更小。因此，力传感器在没有在其支撑件和罩盖之间的过度压缩的情况下与间隔板一起被安装，这减少了形成组件的材料的变形的风险。
在力传感器利用预应力进行操作的情况下，由间隔板的压力在传感器的敏感区域上所产生的预应力可以借助于缓减元件来在间隔板的整个表面上进行适当地调整，而不必须施加高压力来保证预应力是足够的。
根据本发明的其他有利特性：
-缓减元件中的至少一个具有在横向方向上变化的轴向厚度，以便沿所述横向方向在间隔板上补偿在罩盖的其余部分处的压力的强度上的变化；
-该罩盖具有在检测区域中的曲线轮廓，并且缓减元件的轴向厚度与罩盖相对于支撑件的曲率成比例地变化；
-缓减元件通过空隙空间彼此分离，以便允许在施加触觉压力时充分弯曲罩盖的检测区域；
-缓减元件由凸缘形成；
-缓减元件被布置在至少一条线中，该至少一条线与敏感区域的外部轮廓基本上平行；
-缓减元件与罩盖一起成整块地被形成；
-力传感器具有的类型为检测导电轨道之间的电阻上的变化；
-其包括形成与多个力传感器相关联的多个控制按钮的多个检测区域，每个力传感器包括间隔板和一系列关联的缓减元件；
-缓减元件的轴向厚度在横向方向上从包括敏感区域的部分的外围向所述部分的中心部分通常不断增加；
-由比形成间隔板的材料更坚硬的材料所制造的小板被插入在间隔板和传感器的敏感区域之间，以便有助于在传感器的敏感区域上使预应力和触觉压力源均匀分布。
附图说明
本发明的其他特性、目标和优点将在阅读以下详细描述并考虑作为非限制示例给出的附图时而变得显而易见，并且其中：
图1和2是图解地示出了根据本发明的第一实施例的配备有被提供有力传感器的阻性按键且配备有间隔板的控制面板的分解透视图；
图3是图解地示出了图1和2的控制面板所配备的力传感器的结构的轴向截面中的部分视图；
图4是从其上面图解地示出了承载了被设计成被安装到图1和2的控制面板的多个力传感器的薄膜的视图；
图5是图解地示出了根据本发明的教导的控制面板的第二实施例的分解透视图；
图6是穿过图5的平面6-6的轴向截面中的视图，该视图图解地示出了图5的控制面板的罩盖以及其所配备的缓减元件；
图7是示出了现有技术的控制面板的框架内由罩盖对力传感器的间隔板所施加的压力的分布的示图；
图8是示出了按照图5中所示的本发明的第二实施例的控制面板的框架内由罩盖对力传感器的间隔板所施加的压力的分布的与图7的示图类似的示图；
图9是来自按照缓减元件的轴向厚度进行变化的第三实施例的控制面板的罩盖的下面的透视图；
图10是穿过图9的平面10-10的轴向截面中的视图，该视图图解地示出了图9的控制面板的罩盖；
图11和12是来自按照缓减元件的布置是不同的所修改的实施例的控制面板的罩盖的下面的透视图。
具体实施方式
在说明书的剩余部分中，相同和相似的元件可以由相同的参考标记所指定。
图1和2示出了用于按照根据本发明的教导的第一实施例所形成的机动车辆仪表板的控制面板10。其在这里包括被安装在支撑件14上的罩盖12，该罩盖12的外表面16包括形成多个控制按钮B1,B2,B3,B4,B5或阻性按键的触觉压力的多个检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5。
在说明书的剩余部分中，轴向方向将以非限制性方式沿着与罩盖12的总平面基本上成直角的轴X1而被使用，该轴X1从底部向顶部定向，即，从支撑件14向罩盖12的外表面16定向，其通常考虑图1和2而与从底部向顶部的定向相对应。
每个控制按钮B1,B2,B3,B4,B5这里包括力传感器18，在关联的检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5后面并轴向相对，该力传感器18被布置在罩盖12和支撑件14之间。每个力传感器18被设计成检测关联的控制按钮B1,B2,B3,B4,B5的致动，以在用户对关联的检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5施加足够强度的触觉压力时产生电控制信号。
按照本发明的有利特性，每个力传感器具有的类型是电阻变量作为力的函数，例如是FSR（力感测电阻器）类型，如在文件US2006/0007172A1和WO2009/070503A1中所描述和说明的，这些文件通过引用被结合于此。
优选地，在机械预应力下安装的力传感器18在这里被使用，如在图3和4中已经被示出的。力传感器18在这里包括第一基板20和第二基板22，当触觉压力被施加到关联的检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5时，该基板中的至少一个是柔性的。例如，导电轨道24、26以相互交叉的梳齿的形式被布置在与阻性涂覆28相对的第一基板20的面上，该阻性涂覆28被布置在第二基板22的相对面上，以便限定对于压力30敏感的区域，该压力30通常被迭加在关联的检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5上。在力传感器18的静止状态中，在没有触觉压力的情况下，阻性涂覆28与导电轨道24、26的多个部分进行电接触。
有利地，五个控制按钮B1,B2,B3,B4,B5以基本上相邻的方式被放置在罩盖12上，可能在相同的基板20、22上布置五个关联的力传感器18。因此，如图1、2和4中所示的，力传感器18是以薄膜32的形式，该薄膜32包括被设计成允许将五个传感器18连接到电子控制单元（未示出）的电连接带33。
按照所示的实施例，与检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5相对，由弹性可压缩材料所制造的间隔板34被安装在每个传感器18和罩盖12之间，以便从事传感器18和罩盖12之间的机械行动。优选地，为五个传感器18所提供的五个间隔板34全部通过在由硅树脂或弹性材料所制造的同一个板36中进行模制而形成。
将注意到的是，由于罩盖12在检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5中的硬度，罩盖12在检测区域中的操作行动，即轴向位移，可以小于机械行动。间隔板44因此允许机械行动被从事，以允许检测由于触觉压力而引起的罩盖12的轴向位移X1。
按照所示的实施例，中间板38被布置在罩盖12的支撑件14和承载力传感器18的薄膜32之间。固定在支撑件14上的中间板38形成了用于力感测器18的支撑件。其优选地由充分坚硬的材料（例如聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA））所制造，以允许以预应力安装力传感器18，即允许使力传感器18被轴向压缩在中间板38和罩盖12之间，以及在力传感器18和罩盖12之间插入小板36。
按照本发明的教导，罩盖12的内表面40包括缓减元件42的系列S1,S2,S3,S4,S5，其被分布在敏感区域30相对的罩盖12的内表面上，以便在间隔板34上形成增加的压力44的多个定位区域，如将相对于图7和8并利用图5中所示的第二实施例更详细地解释的。
图5和6图解地示出了按照本发明的控制面板10的第二实施例，其中因为具备力传感器18的薄膜32直接搁在支撑件14的上表面上，所以简化了力传感器18的安装。此外，控制面板10的一般形状在这里通常是平行立面体的，其允许本发明的特性被展现。当然，控制面板18可以采取适于其在车辆的乘客空间中的布置的任何形状。
在所示的示例实施例中，控制面板10包括六个检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6并因此包括关联的缓减元件42的六个系列S1,S2,S3,S4,S5,S6。检测区域在这里全部相同并且具有矩形形状。当然，控制面板10可以包括不同形状的检测区域，这些形状尤其必须适于控制的人机工程学要求。
图7示出了由不具有缓减元件的传统罩盖12在间隔板34上所施加的压力的分布，以及图8示出了由按照本发明的配备有缓减元件42的罩盖12在间隔板34上所施加的压力的分布。如可见的，在现有技术的情况下，压力主要被施加到间隔板34的外围和在间隔板34的中心附近的四个定位点处。相比之下，在本发明的情况下，在间隔板34上的压力的分布由于缓减元件42的多样性而更好地被分布，缓减元件42的放置和分布被如此选择，以便优化压力的分布，并因此允许间隔板34在压力传感器18的敏感区域30上施加基本上均匀的压力。因此，在所示的示例中，缓减元件42以被彼此间隔开的凸缘的形式被制造，并且被布置在与间隔板34和敏感区域30的矩形轮廓基本上平行的矩形的线中。这里存在八个凸缘，其产生增加的压力44的八个定位区域。
由于缓减元件42的分布，以及因此增加的压力44的定位区域的优化分布，由间隔板34对力传感器18的敏感区域30所施加的预应力是更加均匀的。形成间隔板34的材料的弹性和柔性有助于从罩盖12及其缓减元件42向敏感区域30传输和基本上均匀分布预应力。
有利地，缓减元件42之间的空隙空间46被设计成允许在施加触觉压力时，充分弯曲罩盖12的检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6，防止缓减元件42使罩盖12在检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6中过度坚硬。
缓减元件42和空隙空间46的数量和尺寸可以根据检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6的压力分布和柔性要求来进行调整。
如在图6中可见的，罩盖12包括薄的部分48，这里限定了矩形区域，其中布置了相邻检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6。该薄的部分48提供了比罩盖12的其他区域更大的柔性，以允许由力传感器18对触觉压力进行检测。
由于将支撑件14上的罩盖12的固定点定位在薄的部分48的外围，以及由于变形的薄的部分48的柔性，由罩盖12对间隔板34所施加的压力趋于相对于薄部分48的中心在薄部分48的外围处更高。
而且，为进一步改善在力传感器18上的预应力的均匀性，本发明在图9和10中所示的第三实施例中提出根据缓减元件42相对于薄的部分48的外围的位置来调整缓减元件42的轴向厚度。因此，考虑图10的轴向截面中的视图，发现了在每个系列S1,S3,S5中，凸缘42的轴向厚度在横向方向X2上从薄的部分48的外围向其中心不断增加。按照本发明的这种布置允许对由罩盖12施加到间隔板34的压力差进行补偿。
按照修改的实施例（未示出），缓减元件42的厚度也可以被调整，以便补偿在罩盖12具有特定非直线横向轮廓的情况下罩盖12的弯曲效果。
优选地，缓减元件42与罩盖12成整块地被制造，例如通过模制。
按照修改的实施例，尤其是图11和12中所示的，缓减元件42可以具有不同形式，例如，如图11中的以圆形进行布置的凸缘的形式，或如图12中的以十字进行布置的凸缘的形式。
缓减元件42可以采用凸缘以外的形式。然而，凸缘的选择具有的优点是，允许容易制造（包括通过模制），同时在放置增加的压力44的定位区域方面允许一定精度和较大的自由度。此外，凸缘允许这些效果在不引起罩盖12在检测区域Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6中的有害变硬的情况下被获得。
有利地，为获得压力在敏感区域30上的更进一步的均匀分布，每个间隔板34可以在其下表面上具备小板，该小板由比形成间隔板34的弹性材料更坚硬的材料所制造。相比于形成间隔板34的弹性材料，该小板例如由相对坚硬的热塑性材料所制造。该小板可以通过与所述间隔板34一起过模制（overmoulding）来被制造。每个小板通常在关联的敏感区域30的整个范围上延伸，以在整个敏感区域30上分布压力。
控制面板10已经在这里利用多个控制按钮B1,B2,B3,B4,B5进行描述。当然，本发明应用于将包括单个控制按钮或不同数量的控制按钮的修改的实施例。

Claims (10)

1.控制面板(10)，该控制面板包括罩盖(12)，所述罩盖(12)被安装在支撑件(14)上，并且所述罩盖(12)具备形成控制按钮(B1,B2,B3,B4,B5)的用于检测触觉压力的至少一个检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)，其中在检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)后面，包括对压力敏感的敏感区域(30)的力传感器(18)被布置在所述罩盖(12)和所述支撑件(14)之间，以便检测所述控制按钮(B1,B2,B3,B4,B5)的致动，以在用户对检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)施加确定的触觉压力时产生电控制信号，所述触觉压力经由由弹性可压缩材料所制造的间隔板(34)被轴向(X1)传输到敏感区域(30)，所述间隔板(34)被插入在力传感器(18)和所述罩盖(12)之间，
其特征在于，所述罩盖(12)的内表面(40)包括缓减元件(42)的系列(S1,S2,S3,S4,S5，S6)，其被分布在与敏感区域(30)相对的罩盖的内表面上，以便在间隔板(34)上形成增加的压力(44)的多个定位区域，增加的压力(44)的多个定位区域被一致地分布，使得所述间隔板(34)在所述敏感区域(30)上施加基本上均匀的预应力；并且
其中，缓减元件(42)中的至少一个具有在横向方向(X2)上变化的轴向厚度，以便沿所述横向方向(X2)在间隔板(34)上补偿在罩盖(12)的其余部分处的压力的强度上的变化。
2.如权利要求1中所述的控制面板(10)，其中该罩盖(12)具有在检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)中的曲线轮廓，其特征在于，缓减元件(42)的轴向厚度与罩盖(12)相对于支撑件(14)的曲率成比例地变化。
3.如权利要求1-2的任一项中所述的控制面板(10)，其特征在于，缓减元件(42)通过空隙空间(46)彼此分离，以便允许在施加触觉压力时充分弯曲罩盖(12)的检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)。
4.如权利要求1-2的任一项中所述的控制面板(10)，其特征在于，缓减元件(42)由凸缘形成。
5.如权利要求4中所述的控制面板(10)，其特征在于，缓减元件(42)被布置在至少一条线中，该至少一条线与敏感区域(30)的外部轮廓基本上平行。
6.如权利要求1-2的任一项中所述的控制面板(10)，其特征在于，缓减元件(42)与所述罩盖(12)成整块地被形成。
7.如权利要求1-2的任一项中所述的控制面板(10)，其特征在于，力传感器(18)具有的类型是检测导电轨道(24,26)之间的电阻上的变化。
8.如权利要求1-2的任一项中所述的控制面板(10)，其特征在于，所述控制面板(10)包括包含了多个检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)的部分(48)，该多个检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)形成与多个力传感器(18)相关联的多个基本上相邻的控制按钮(B1,B2,B3,B4,B5)，每个力传感器(18)包括间隔板(34)和关联的缓减元件(42)的系列(S1,S2,S3,S4,S5,S6)。
9.如权利要求8中所述的控制面板(10)，其特征在于，缓减元件(42)的轴向厚度在横向方向(X2)上从包括检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)的部分(48)的外围向所述包括检测区域(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)的部分(48)的中心部分通常不断增加。
10.如权利要求1-2的任一项中所述的控制面板(10)，其特征在于，由比形成间隔板(34)的材料更坚硬的材料所制造的小板被插入在间隔板(34)和力传感器(18)的敏感区域(30)之间，以便有助于在力传感器(18)的敏感区域(30)上均匀分布预应力和触觉压力。
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