CN103430452B - 具有电阻式按键和间隔片的控制面板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制面板（10），该控制面板包括安装在支撑件（14）上并且设置有触摸压力检测区的盖子（12），其中，包括压力感测区的力传感器（18）布置在检测区后面、介于盖子（12）和支撑件（14）之间，从而当用户向检测区施加给定的触觉压力时产生电控制信号，该触觉压力经由间隔片（34）朝向感测区轴向（X1）传递，该间隔片（34）由弹性可压缩材料制成并且插置在传感器（18）和盖子（12）之间，其特征在于以下事实，间隔片（34）包括至少一个插入式柱（52），该插入式柱设置有抵靠盖子（12）的横向顶表面（44）和抵靠传感器（18）的感测区的横向底表面（45），该顶表面（44）的面积小于该底表面（45）的面积。

Description

具有电阻式按键和间隔片的控制面板

技术领域

本发明涉及控制面板，尤其是用于机动车辆的包括电阻式按键的控制面板。

背景技术

更具体地，本发明涉及将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，并且该控制面板包括电阻式按键形式的至少一个控制按钮，该电阻式按键被设计为控制预定功能，例如控制空调功能的开始或停止。

控制面板包括安装在支撑件上的盖子，并且该盖子设置有被设计用于形成控制按钮的至少一个检测区。在检测区后面，力传感器被布置在盖子和支撑件之间，以便当用户对检测区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之间的机械间隙，已知的是在力传感器和盖子之间布置弹性材料板形式的间隔片，以确保在所有情况下经由该间隔片将触觉压力直接传输到该力传感器。为此，该间隔片被轴向压缩地安装在该力传感器和盖子之间。

为允许对触觉压力进行检测，必须使盖子在检测区中的厚度是相对较小的，以便允许盖子在触觉压力下朝向传感器稍微弹性变形。现在，在传感器和盖子之间安装压缩的间隔片倾向于导致盖子在间隔片的位置向外变形，这会损害盖子的外观。此外，在间隔片上的压力分布是不均匀的，压力通常主要在间隔片的外围边缘上。

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，其可导致间隔片上的压力损失。

发明内容

本发明意在通过提出简单有效且经济的方案来纠正上述缺点。

为此，本发明提出一种控制面板，其具体用于机动车辆，该控制面板包括安装在支撑件上并且设置有形成控制按钮的至少一个触摸压力检测区的盖子，其中，具有压力感测区的力传感器被布置在检测区后面的盖子和支撑件之间，从而检测控制按钮的动作以当用户向检测区施加确定的触觉压力时产生电控制信号，该触觉压力经由间隔片朝向感测区轴向传递，该间隔片由弹性可压缩材料制成，其插置在传感器和盖子之间，在没有触觉压力作用在检测区时，间隔片被轴向压缩地安装在传感器和盖子之间，从而使得传感器在静止时经受预应力，其特征在于以下事实，间隔片包括至少一个插入式柱，该插入式柱设置有抵靠盖子的横向顶表面和抵靠传感器的感测区的横向底表面，顶表面的面积小于底表面的面积，从而最小化间隔片向盖子施加的反作用力，同时确保预应力和触觉压力均匀地分布在传感器的感测区。

通过本发明，最小化了间隔片和盖子之间的接触面，从而允许减小施加到盖子的应力。本发明允许向传感器施加预应力，该预应力小于轴向厚度一致的平行六面体厚板形式的常规间隔片向传感器施加的预应力，同时确保无论制造和组装公差是多少以及无论温度如何变化，总是存在最小的预应力。

通过最小化标称预应力的强度，本发明可以减小由传感器处和盖子处的过大压力导致的滑动风险。此外，预应力越小，将越容易检测相关控制按钮的动作。

根据其它有利特征：

-检测区包括被设计为通过间隔片背光的背光区，且间隔片包括用于使光朝向照明区轴向通过的中心腔；

-中心腔对应于布置在间隔片中的通孔；

-间隔片包括使中心腔的内部与间隔片的外部连通的至少一个横向通道；

-感测区通常具有限定中心空间的环形形式，其形式大体对应于中心腔的形式，以便有助于光通过力传感器；

-间隔片包括大体为截锥形式的单个插入式柱；

-间隔片包括多个插入式柱；

-插入式柱与传感器的感测区的外轮廓基本平行地分布；

-感测区通常具有矩形外轮廓，并且与感测区相对，间隔片包括沿感测区的长度延伸的两个插入式柱和沿感测区的宽度延伸的两个插入式柱；

-每个插入式柱大体具有被截断的细长棱锥形式，该棱锥具有梯形侧面和大体为矩形的顶表面；

-与确定的感测区相关的插入式柱具有与盖子相对于传感器的厚度变化相匹配的不同轴向厚度；

-间隔片和传感器被轴向压缩地安装在盖子和中间板之间，该中间板与支撑件相独立地直接固定到盖子上；

-间隔片与横向间隔板一体形成，且间隔板设置有确保间隔片与相关的感测区相对地并且与相关的检测区地相对地对准中心的定位装置；

-间隔板包括分别与多个检测区相关的多个间隔片；

-由比形成间隔片的材料硬度更大的材料制成的板被插置在间隔片和传感器的感测区之间，以便促进预应力和触觉压力在传感器的感测区上的均匀分布。

附图说明

通过阅读参照附图以非限定性例子的方式给出的以下详细描述，本发明的其它特征、目标和优点将变得显而易见，其中：

-图1是分解立体图，概要地示出了根据本发明的第一实施例的装配有设置有力传感器和间隔片的电阻式按键的控制面板，其中，每个间隔片由截锥形式的插入式柱形成；

-图2是沿平面2-2截取的轴向剖面的局部视图，其概要地示出了图1的控制面板所装配的力传感器和间隔片的结构；

-图3是俯视图，其概要地示出了携带有被设计为装配到图1的控制面板上的多个力传感器的薄膜；

-图4是立体图，其概要地示出了携带有多个间隔片并且被装配到图1的控制面板上的间隔板；

-图5是沿平面5-5截取的轴向剖面的立体图，其示出了图1的控制面板的一部分；

-图6是立体图，其示出了根据本发明的第二实施例制造的控制面板；

-图7是立体图，其示出了装配到图6的控制面板的间隔板；

-图8是沿箭头F8方向的侧视图，其示出了图7的间隔板；

-图9是与图7类似的视图，其示出了与本发明的第三实施例相对应的间隔板，其中，每个间隔片设置有轴向厚度不同的多个插入式柱；

-图10是沿箭头F10方向的侧视图，其示出了图9的间隔板。

具体实施方式

在以下描述中，相同或相似的元件将被标注以相同的附图标记。

图1示出根据依照本发明的教导的第一实施例提出的用于机动车辆仪表板的控制面板10。这里，控制面板10包括安装在支撑件14上的盖子12，盖子12的外表面16包括形成多个控制按钮B1、B2、B3、B4或电阻式按键的多个触觉压力检测区Z1、Z2、Z3、Z4。根据在此示出的例子，电阻式按键的数量为四个。优选地，每个控制按钮B1、B2、B3、B4设置有被设计为背光的象形符号P1、P2、P3、P4。通过例如对盖子12的外表面16进行激光刮削来形成象形符号P1、P2、P3、P4并且因此形成背光区。

在以下的描述中，通过非限定性例子，轴向方向将被用作与盖子12的总体平面基本成直角的轴线X1，方向从前朝向后，即从盖子12朝向支撑件14，对于图1其大体对应于从左到右的方向。

这里，每个控制按钮B1、B2、B3、B4包括被布置在盖子12和支撑件14之间且在相关的检测区Z1、Z2、Z3、Z4后面或与其轴向相对的力传感器18。每个力传感器18被设计为检测相关控制按钮B1、B2、B3、B4的动作并且当用户向相关的检测区Z1、Z2、Z3、Z4施加足够强度的触觉压力时产生电控制信号。

根据本发明的有利特征，每个力传感器18是具有可根据力而改变的电阻值的类型，例如文献US2006/0007172A1和WO2009/070503A1中描述和示出的FSR（力敏电阻）类型。

优选地，在机械预应力下安装的力传感器18在这里被使用，如图2和3所示。在此，力传感器18包括第一基板20和第二基板22，当触觉压力被施加到相关的检测区Z1时，基板中的至少一个是柔性的。例如，导电轨道24、26以例如相互交叉的梳齿的形式被布置在与电阻式涂层28相对的第一基板20的面上，电阻式涂层28被布置在第二基板22的相对面上，从而限定大体与相关检测区Z1相对的压力感测区30（在此是环形形式的）。在力传感器18的静止状态中，在不存在触觉压力时，电阻式涂层28与导电轨道24、26的多个部分电接触。

根据所示的例子，四个控制按钮B1、B2、B3、B4被基本相邻地安置在外壳12上，可以将四个相关的力传感器18布置在相同的基板20、22上。因此，如图1和3所示，力传感器18是包括电连接带33的薄膜32的形式，该电连接带33被设计为使得四个传感器18与被布置在支撑件14后面的印刷电路板37上的电子控制单元35连接。

根据所示的实施例，由弹性可压缩材料制成的间隔片34被安装在每个传感器18和盖子12之间，与检测区Z1、Z2、Z3、Z4相对，从而占据传感器18和盖子12之间的机械空隙。优选地，为力传感器18设置的四个间隔片34都通过模制由硅树脂类弹性材料制成的间隔板36来形成。

应该注意，由于盖子12在检测区Z1、Z2、Z3、Z4中的相对刚度，操作活动（即盖子12在检测区中的轴向位移X1）可以小于所述机械空隙。因此，间隔片34使得机械空隙被占据，从而可以检测由触觉压力产生的盖子12的轴向位移X1。

优选地，可以减小检测区Z1、Z2、Z3、Z4中的盖子12的壁厚，从而使得该壁在触觉按压期间更容易变形，该变形必须足够大，以便相应的传感器18可以检测到该按压。

根据所示的实施例，中间板38被布置在支撑件14和携带力传感器18的薄膜32之间，并且其与支撑件14相独立地被直接固定在盖子16后面。更确切地说，间隔板36和薄膜32被轴向压缩地安装在盖子16和中间板38之间，以使得可以在预应力下安装力传感器18，即在静止时被轴向压缩的情况下安装力传感器38。

中间板38例如通过螺栓被固定在盖子16后面，这使得对施加到力传感器18上的预应力强度的调节独立于将盖子16安装到支撑件14的安装应力，并且独立于盖子16在支撑件14上的固定方案，中间板38被预组装在盖子16上。

通过中间板而非支撑件14向力传感器18施加预应力的事实允许优化中间板38的结构特征，从而使得中间板最佳地满足其支持功能，具体通过选择尤其适合该功能的制造方法、制造材料、几何形状。具体地，这允许对该中间板应用更严格的或不同的制造公差，而不必对支撑件14应用相同的制造公差。

中间板38被设计为提供相对于盖子16的壁的检测区Z1、Z2、Z3、Z4更大的硬度。有利的是，由填充有玻璃纤维尺寸的热塑性聚合物注塑成型，以获得用于支持功能的足够硬度，同时提供小的制造公差和被设计为与力传感器18接触的支承表面的良好平整度。中间板38由例如填充有30%玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）制成。

有利地，每个间隔片34包括与盖子12的相关检测区Z1、Z2、Z3、Z4相对的至少一个插入式柱52，其在前面设置有顶表面54并且在后面设置有底表面56。这里，顶表面54在大体横向平面中延伸，平行于其轴向支承的相关检测区Z1、Z2、Z3、Z4的后表面。底表面56也在大体横向平面中延伸，平行于携带力传感器18的薄膜32的平面。顶表面54的面积小于底表面56的面积大小，以最小化间隔片34向盖子12施加的反作用力，同时确保预应力和触觉压力均匀分布在传感器18的感测区30上。

根据图1-5所示的第一实施例，这里，每个间隔片34由截锥形式的单个插入式柱52形成。该插入式柱52包括圆柱形中心腔58或孔，其在每个轴向末端开口并且意在允许由与背光的象形符号P1、P2、P3、P4相对布置的光源60产生的背光光束通过。这里，每个光源60由布置在印刷电路板37上的电致发光二极管形成，与相关的象形符号P1、P2、P3、P4轴向相对。

根据所示的实施例，相应的开口61、63形成在支撑件14的厚度中并且在中间板38的厚度中，与每个腔58和每个光源60相对，以允许光通过支撑件14和中间板38，射向相关的象形符号P1、P2、P3、P4。

根据修改的实施例（未示出），一个或多个光导引件可以用于朝向象形符号P1、P2、P3、P4传送一个或多个电致发光二极管发出的光。

每个插入式柱52的底表面56的外径和内径基本等于相关环形感测区30的外径和内径，从而使得底表面56叠加在所述感测区30上。

应该注意，这里，携带力传感器18的薄膜32是半透明的，从而使得环形感测区30的中心部分62允许足够量的光通过，以允许轴向相关的象形符号P1、P2、P3、P4的背光通过薄膜32。

根据修改的实施例（未示出），仅中心部分62可以是半透明的或者可以挖空中心部分62，以便允许光沿轴向通过。

根据有利的特征，每个间隔片34包括至少一个横向通道64，以使得中心腔58的内部可以与插入式柱52的外部连通。根据所示的实施例，每个插入式柱52具有形成在顶表面54中的两个沿直径相对的槽。这些横向通道64意在防止“吸力效应”，即在轴线压缩地安装插入式柱52时在盖子12和薄膜32之间产生气泡。

根据所示的实施例，间隔板36设置有定位装置66、68，定位装置66、68意在确保每个间隔板36相对于盖子12对准中心，尤其是每个间隔片34与相关感测区Z1、Z2、Z3、Z4相对地对准中心。这里，定位装置66、68包括设置有孔的凸耳66，所述孔与布置在盖子12后面的螺栓管70共同起作用。定位装置68还包括朝向前方突起的周缘68，周缘68沿间隔板36的外周边缘延伸，并且与形成在盖子12的后表面中的补偿中心表面72共同起作用。周缘68还可以加固间隔板36以便于其在组装操作中的使用。

有利地，薄膜32和中间板38还包括意在与螺栓管70共同起作用的钻孔凸耳74、76，以使得它们相对于盖子12对准中心。

这里，提供与螺栓管70匹配的固定螺栓77，以相对于盖子12固定中间板38。

现在将参照图6至8描述根据本发明的控制面板10的第二实施例，图6至8概要地示出大体平行六面体形式的简化的控制面板10。这里，该第二实施例不具有背光装置。当然，该控制面板10可以采用适合被布置在车辆的乘客空间中的其它形式并且可以设置有背光装置。

在所示的示例性实施例中，这里，控制面板10包括六个检测区Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6，因此在间隔板36上包括六个相关的间隔片34。这里，六个检测区Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6都是相同的并且是矩形形式的。

在图4至6所示的第二实施例的框架内，每个间隔片34包括多个插入式柱40、42。这里，这些插入式柱40、42中的每个都是平行于盖子12的平面伸长的截头棱锥形式。更确切地说，这里，每个插入式柱40、42具有两个大体梯形的侧面46和两个大体梯形的端面48，侧面46和端面48在顶部相交以形成顶表面44，顶表面44是大体矩形的并且被设计为抵靠盖子12。

有利地，插入式柱40、42大体分布为平行于传感器18的相关感测区30的外周边缘。这里，每个感测区30大体具有矩形外轮廓，并且间隔片34包括与感测区30相对的两个纵向插入式柱40和两个横向插入式柱42，该纵向插入式柱40沿感测区30的长度延伸，该横向插入式柱42沿感测区30的宽度延伸。这里，插入式柱40、42是相连的，每个纵向插入式柱40的每个纵向末端边缘与横向插入式柱42的横向边缘相邻。

应该注意，确定的间隔片34的插入式柱40、42在与盖子12接触的顶表面44处是不相连的，从而在这些不同的顶表面44之间形成横向通道54。这些横向通道54具体避免在组装期间在间隔片34和盖子12之间产生气泡。

根据本发明，由于间隔片34的特定结构，最小化了间隔片34上的盖子12的支承表面，因为该支承表面被限制为插入式柱40、42、52的顶表面44。由于每个插入式柱40、42、52的朝向底部（即朝向传感器18的感测区30）增宽的形式，盖子12向顶表面44施加的轴向预应力和压力分布在感测区30的更大面积上。

有利地，为了在感测区30上获得更加均匀的压力分布，每个间隔片34的底表面56可以设置有板50，板50由比形成间隔片34的材料硬度更大的材料制成。这种修改的实施例在图8中示出。板50由例如与形成间隔板36的弹性体材料相比相对更硬的热塑性材料制成。板50可以通过模压所述间隔板36而制成。每个板50优选具有比凸起元件40、42的轴向厚度小的轴向厚度，并且板50大体在相关感测区30的整个面积上延伸以使压力分布在整个感测区30上。

根据图9和10所示的本发明的第三实施例，确定的间隔片34的插入式柱40、42具有不同的轴向厚度，该轴向厚度匹配盖子12相对于传感器18的高度变化。这里将描述第三和第二实施例的主要差异，而不详细描述相同的特征。

根据图9和10所示的示例性实施例，插入式柱40、42大体具有与在图6和8的第二实施例中相同的形式和在间隔板36上的相同类型的布局。然而，就例如图10左侧的间隔片34而言，位于间隔板36的周缘附近的横向插入式柱42具有轴向厚度e1，该厚度e1小于位于与所述周缘相对侧的横向插入式柱42的厚度e2。此外，纵向插入式柱40的轴向厚度e3具有在相关横向插入式柱42的轴向厚度e1、e2之间的中间值。这里，该配置使得曲线可以遵循盖子12，盖子12与传感器18限定轴向空间，相对于间隔板36的中心部分，该轴向空间在间隔板36的周缘附近更小。该配置还适于以下情形，即，由于盖子12的结构，静止时盖子12向间隔片34施加的压力在某些区较大，例如在盖子12固定到支撑件14上的固定点附近。

因此，通过本发明，考虑到与中间板38和/或传感器18相对的盖子12的弯曲，通过根据每个插入式柱40、42在间隔板36上的位置为每个插入式柱40、42选择合适的轴向厚度，可以实现在传感器18上基本均匀的预应力分布。这里，在不修改锥体形式底部的尺寸且不修改其侧面46、48的坡度的情况下，通过修改每个插入式柱40、42的锥体形式的截断高度来调节其轴向厚度。

本发明通过修改每个间隔片34的插入式柱40、42的分布和它们的高度，可以最佳化感测区30上的压力分布。

当相邻的检测区Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6对应于盖子12的薄壁部分时，该薄壁部分提供比盖子12的其它区更大的柔性，这便于通过力传感器18检测触觉压力。由于在盖子12上围绕薄壁部分外周的中间板38的固定点的分布并且由于该薄壁部分的柔性，盖子12施加到间隔片34上的压力倾向于相对于薄壁部分的中心在薄壁部分的外周处更大。对插入式柱40、42高度的调节可以补偿盖子12向间隔片34施加的压力差异。

在此已经描述了具有多个按钮B1、B2、B3、B4、B5、B6的控制面板10。当然，本发明适用于包括单个控制按钮或不同数量的控制按钮的经修改的实施例。

Claims (15)

1.控制面板（10），其具体用于机动车辆，包括安装在支撑件（14）上并且设置有形成控制按钮（B1、B2、B3、B4、B5、B6）的至少一个触摸压力检测区（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）的盖子（12），其中，具有压力感测区（30）的力传感器（18）布置在检测区（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）后面、介于盖子（12）和支撑件（14）之间，从而检测控制按钮（B1、B2、B3、B4、B5、B6）的动作以便当用户向检测区（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）施加预定的触觉压力时产生电控制信号，该触觉压力经由间隔片（34）朝向感测区（30）轴向（X1）传递，该间隔片（34）由弹性可压缩材料制成并且插置在传感器（18）和盖子（12）之间，在没有触觉压力作用在检测区（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）时，间隔片（34）被轴向压缩地安装在传感器（18）和盖子（12）之间，从而使得传感器（18）在静止时经受预应力，

其特征在于，间隔片（34）包括至少一个插入式柱，该插入式柱设置有抵靠盖子（12）的横向顶表面（44）和抵靠传感器（18）的感测区的横向底表面（45），该顶表面（44）的面积小于底表面（45）的面积，从而最小化间隔片（34）向盖子（12）施加的反作用力，同时确保预应力和触觉压力均匀地分布在传感器（18）的感测区（30）。

2.根据前述权利要求所述的控制面板（10），其特征在于，检测区（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）包括被设计为通过间隔片（34）背光的背光区（P1、P2、P3、P4），以及，间隔片（34）包括用于使光朝向照明区（P1、P2、P3、P4）轴向通过的中心腔（58）。

3.根据权利要求2所述的控制面板（10），其特征在于，中心腔（58）对应于形成在间隔片（34）中的通孔。

4.根据权利要求2或3所述的控制面板（10），其特征在于，间隔片（34）包括使中心腔（58）的内部与间隔片（34）的外部连通的至少一个横向通道（54）。

5.根据权利要求2或3所述的控制面板（10），其特征在于，感测区（30）大体具有限定中心空间（62）的环形形式，该中心空间的形式大体对应于中心腔（58）的形式，以便有助于光通过力传感器（18）。

6.根据权利要求1至3之一所述的控制面板（10），其特征在于，间隔片（34）包括大体为截锥形式的单个插入式柱（52）。

7.根据权利要求1至3之一所述的控制面板（10），其特征在于，间隔片（34）包括多个插入式柱（40、42）。

8.根据权利要求7所述的控制面板（10），其特征在于，插入式柱（40、42）与传感器（18）的感测区（30）的外轮廓基本平行地分布。

9.根据权利要求8所述的控制面板（10），其特征在于，感测区（30）大体具有矩形外轮廓，以及，与感测区（30）相对，间隔片（34）包括沿感测区（30）的长度延伸的两个插入式柱（40）和沿感测区（30）的宽度延伸的两个插入式柱（42）。

10.根据权利要求9所述的控制面板（10），其特征在于，每个插入式柱（40、42）大体具有被截断的细长棱锥形式，该棱锥具有梯形侧面（46、48）和大体是矩形的顶表面（44）。

11.根据权利要求7所述的控制面板（10），其特征在于，与确定的感测区（30）相关的插入式柱（40、42）具有与盖子（12）相对于传感器（18）的厚度变化相匹配的不同的轴向厚度（e1、e2、e3）。

12.根据权利要求1至3之一所述的控制面板（10），其特征在于，间隔片（34）和传感器（18）被轴向压缩地安装在盖子（12）和中间板（38）之间，该中间板（38）与支撑件（14）相独立地直接固定到盖子（12）上。

13.根据权利要求1至3之一所述的控制面板（10），其特征在于，间隔片（34）与横向间隔板（36）一体形成，以及，间隔板（36）设置有定位装置（66、68），所述定位装置确保间隔片（34）与相关的感测区（30）相对地并且与相关的检测区（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）相对地对准中心。

14.根据权利要求13所述的控制面板（10），其特征在于，间隔板（36）包括分别与多个检测区（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）相关的多个间隔片（34）。

15.根据权利要求1至3之一所述的控制面板（10），其特征在于，由比形成间隔片（34）的材料硬度更大的材料制成的板（50）被插置在间隔片（34）和传感器（18）的感测区（30）之间，以便促进预应力和触觉压力在传感器（18）的感测区（30）上的均匀分布。