CN103947113B - 操作装置 - Google Patents

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Abstract

一种操作装置，设置有：带有前侧和后侧的前壁，电容式接近传感装置，以及朝向前壁的后侧的承载板，该承载板距前壁有距离地布置。电容式接近传感装置为了识别物体接近的符号区而具有与电极连接的分析单元。在前壁和承载板之间布置有与单个符号区关联的电极承载元件。每个电极承载元件具有朝向前壁的后侧的电极端部以及对置的接触端部。每个电极承载元件的电极端部具有突出的触碰边缘。电极沿着电极承载元件的触碰边缘构建，而并不朝向前壁电连接。每个电极承载元件具有导电区域，用于将其电极与其接触端部并且由此与承载板的接触区电连接。

Description

操作装置
本申请要求2011年9月22日提交的德国专利申请10 2011 083 235.1的优先权，其内容通过引用结合到本申请的主题中。
技术领域
本发明涉及一种操作装置，或者一般地表述涉及一种人机接口，更确切地说，特别是在车辆部件的应用中，即一种用于车辆部件的人机接口的操作装置。
背景技术
对于各种电气设备，存在用于手动设置和改变设备的运行参数的操作装置。尤其是在汽车领域以及例如在其他电子设备(PDA、手机、平板电脑、掌上电脑和膝上电脑)情况下，可以有利的是，当操作者例如以其手指接近操作装置时，在显示装置上显示例如针对设置选项的菜单。在该情况中已知的是，使用电容式接近传感器，其具有电极，所述电极用于以电容方式检测例如接近按键的物体例如手或者手指。这种接近传感器的以电容方式起作用的电极应当尽可能接近按键体的前侧地布置或者布置在按键体的前侧上，以便能够可靠地识别物体的接近。带有布置在其中的电容式接近传感器的操作按键的一个例子在DE-A-10 2006 035 837中进行了描述。在此，电极构建为螺旋线状的弹性元件，其靠置在按键体的前壁的内侧上。
在DE-A-10 2007 025 564和EP-A-1 739 839中有带接近传感装置的操作元件的其他例子，其中接近传感器布置在可下压的按键体内。在这些文献中描述的例子中，传感装置也针对下压按键所需的力来起作用。此外，迄今描述的带有电容式接近传感装置的已知按键的另一困难是，按键体的背光照明或者其前壁的背光照明仅仅是有限可能的，因为就此而言，接近传感装置形式的安装导致关于按键体的均匀照明的限制。
此外，由DE-U-20 2005 002 157公开了，在可用手操作的、固定的接触区域情况下(触摸屏或者触摸面板)通过如下方式来实现电容式接近传感装置：在固定的接触区域和以一距离在触摸区域之下布置的承载板之间布置有朝着接触区域展宽的、螺旋形的导电弹簧，其在压缩情况下布置在接触区域和承载板之间，并且形成接近传感器的电容式电极。
在DE-A-10 2008 029 567中描述了一种背光照明的电容式接近传感器，其中电导体从承载背光照明光源的电路板引导至壳体前壁的后侧。在后侧上，该电导体接触导电的形成电容的传感器层，其布置在前壁之后。于是，在电导体和形成电容的传感器层之间进行电连接。由于外部的影响，在电导体和传感器层之间的电接触随着时间流逝会劣化，使得整个装置会具有更差的特性。
在DE-U-201 19 700中描述了另一传感器装置，而DE-A-103 52 681给出了一种用于操作带有接触式传感器的电气设备的操作装置。在DE-A-101 23 633中示例性地描述了一种对于触碰进行响应的传感器元件。DE-U-20 2007 000 969示出了一种用于电容性触碰开关的传感器元件以及一种操作装置。DE-U-29 721 212也公开了一种带有传感器按键的触碰开关。最后，DE-U-20 2005 007 480说明了一种电气设备的触碰敏感的操作区域。
已知的电容式接近传感装置会要求高昂的安装开销。
发明内容
本发明的任务是，实现一种带有电容式接近传感装置的操作装置，其中降低了结构性开销以及安装开销。
为了解决该任务，借助本发明提出了一种操作装置或者一般而言提出了一种人机接口，尤其是用于车辆部件，其中操作装置设置有：
－带有前侧和后侧的前壁，其中该前侧具有多个固定的符号区，
－电容式接近传感装置，其具有与符号区关联的、单个的电极，所述电极布置在前壁的后侧上，以及
－朝向前壁的后侧的承载板，该承载板距前壁有距离地布置，
－其中电容式接近传感装置为了识别物体、尤其是手或者手指所接近的符号区而具有与电极连接的分析单元。
根据本发明，在该操作装置中设计了：
－在前壁和承载板之间布置有与单个符号区关联的电极承载元件，
－每个电极承载元件具有朝向前壁的后侧的电极端部以及对置的接触端部，该电极端部设置有电极，该接触端部电接触承载板的与分析单元电连接的接触区，以及
－每个电极承载元件的电极端部具有突出的触碰边缘，该触碰边缘至少部分地围绕与电极承载元件关联的符号区延伸，该触碰边缘靠置在前壁的后侧上，
－其中电极沿着电极承载元件的触碰边缘构建，而并不向前壁电连接，以及
－其中每个电极承载元件具有导电区域，用于将其电极与其接触端部并且由此与承载板的接触区电连接。
根据本发明的操作装置设置有前壁，其在前侧上具有多个固定的符号区。在这些固定的符号区旁还可以设置有可移动的操作元件(旋钮、按键、推移开关、翘板式按键)。
此外，操作装置具有电容式接近传感装置，其包括电极，所述电极与分析单元电连接。电极靠近符号区，并且分别与这些符号区关联。电极布置在前壁的后侧上，而并不一定要与前壁固定连接。分析单元典型位于承载板上，该承载板通常按照电路板的方式来构建，并且具有相应的机械和/或电气/电子部件。当物体、尤其是人的手或者手指接近符号区之一时，借助接近符号区来布置的电极，可以确定电极的电容的变化和/或电极周围的电场的干扰。通过这种方式，可以确定该符号区，以便随后在例如操作装置的显示元件上显示信息，其与通过相关的符号区可选择的或者可设置的功能关联。
根据本发明的操作装置具有与单个的符号区关联的电极承载元件，其布置在前壁和承载板之间。这些电极承载元件实施为基本上刚性的元件，其例如由塑料材料制成。这些电极承载元件承载相应的电极，所述电极布置在电极承载元件的朝向前壁后侧的(电极)端部上。电极承载体的与一个电极端部对置的端部实施为接触端部，其在产生电接触的情况下靠置在承载板的接触区上，该接触区又通过印制导线或者类似的电导体与分析单元连接。每个电极承载元件的电极端部构建为突出的触碰边缘，其至少部分围绕与该电极端部关联的符号区延伸。合乎目的的是，触碰边缘围绕符号区环绕地走向并且闭合。电极沿着触碰边缘延伸，更确切地说，至少在其部分区段上延伸。电极与电极承载元件的接触端部电连接，使得其承载相应的电导体。
根据本发明的操作装置的电容式接近传感装置于是具有紧凑地实施的并且可以简单安装的、电极承载元件形式的电极布置或者电极保持装置。每个电极承载元件在此包括至少一个电极、在相关的电极和电极承载元件的接触端部之间的电导体、以及用于电接触承载板的接触区的在接触端部上的导电区域。多个电极承载元件可以一体式地联合，使得形成共同的电极承载元件，其带有多个相互电绝缘的电极端部或者电极，它们分别通过分离的导体与电极承载元件的彼此电绝缘的接触区域连接，所述接触区域于是在自身方面与承载板的接触区电接触。
在本发明的有利的改进方案中设计了，每个电极承载元件具有电绝缘的承载材料，并且用于电极、电导体和电极承载元件的接触端部的导电材料嵌入到其承载材料中和/或施加到其承载材料上。用于电极承载元件的电绝缘的承载材料的导电区域可以通过MID(模塑互连器件)或者LDS(激光直接结构化)技术、通过电镀、金属化或者通过喷涂导电材料来制造。也可能的是，将电极承载元件实施为2K(双组件)塑料元件，更确切地说，由电绝缘的塑料部件以及导电的塑料部件构成。
作为防吱嘎声的装置(Klapperschutz)以及为了电极承载元件在承载板上的可靠的电接触，根据本发明的一个进一步的实施形式设计了，在每个电极承载元件的接触端部上布置有至少一个与电极承载元件成整体地构建的弹性臂，用于弹性地靠置在承载板上。每个电极承载元件在前壁后侧上的弹性靠置(如通过弹性臂实现的那样)在公差补偿方面也是有利的。
每个电极承载元件可以设置有多个弹性臂。这些弹性臂的至少之一应当建立至承载板的接触区的电接触。
在本发明的另一有利的扩展方案中，电极承载元件可以具有在承载板和前壁之间延伸的空腔，其可以用于符号区的背光照明功能。在此，每个电极承载元件合乎目的地与承载板上的背光照明光源关联，其光通过空腔照亮符号区后面的区域。与电极承载元件相邻的符号区在此防止散射光出射/入射。在之前描述的本发明的扩展方案中于是设计了，至少一个或者多个电极承载单元分别被延伸直到相关电极承载元件的电极端部和接触端部的空腔穿过，并且每个电极承载元件的接触端部通过环绕的触碰边缘靠置在前壁的后侧上或者承载板上，并且在承载板上在被电极承载元件的触碰边缘包围的区域中布置有背光照明光源，用于对与电极承载元件关联的符号区进行背光照明。
替代(部分的)喷涂或者其他的施加导电材料到电极承载元件上，根据本发明的改进方案可以有利地也设计的是，每个电极承载元件构建为双组件部件，尤其是注塑部件，其中一个组件是电绝缘的塑料，而另一组件是导电的塑料，电极承载元件的形成电极以及其至承载板的电连接和接触的区域由该塑料构成。
如上面已经简短地提及的那样，多个电极承载元件可以一体式地构建，并且通过这种方式形成针对操作装置的多个相邻的或者全部的符号区共同的电极承载元件。在将电极承载元件构建为2K部件的情况下，于是分别在两个电极承载元件20之间的连接区域58由电绝缘塑料56构成。
附图说明
下面借助实施例并参照附图来进一步阐述本发明。具体地，在此：
图1示出了操作装置的前壁的前侧的俯视图，
图2示出了在去除前壁情况下操作装置的视图，以及
图3示出了前壁的后侧的透视的部分视图，其中带有布置在前壁之前的电极承载元件。
具体实施方式
图1在前视图中示出了带有前壁12的操作装置10，在前壁的前侧14上布置有多个(在该实施例中为七个)固定的符号区16。此外，操作装置10在其前壁12上具有显示器18。
操作装置10设置有针对每个符号区16的电容式接近传感装置。该电容式接近传感装置使得可能识别出例如对操作装置10进行操作的人员的手指的接近，并且由此识别手指所接近的相关符号区。为此目的，操作装置10具有多个电极承载元件20，其与单个符号区16关联，并且在该实施例中相互间一体式地连接，并且由此形成共同的承载元件22。承载元件22的构型借助图2和图3来看出。
每个电极承载元件20具有朝向前壁12的电极端部24和与其对置并且朝向承载板26的接触端部28。电极端部24设置有在该实施例中环绕的、无中断的触碰边缘30，其围绕符号区16延伸。在其接触端部28上，电极承载元件20同样具有触碰边缘32。沿着最后提及的该触碰边缘32，每个电极承载元件20都设置有弹性臂34，其突出于触碰边缘32，如例如在图3中所示的那样。
如根据图2和图3可以看出的那样，每个电极承载元件20都通道状或者盒状地构建，并且具有空腔36，该空腔从接触端部28延伸直到电极承载元件20的电极端部24。电极承载元件20的整个装置、即整个承载元件22置于承载板26上，更确切地说，借助电极承载元件20的接触端部28来进行。在电极承载元件20的电极端部24上的触碰边缘30靠置在前壁12的后侧38上，如例如在图1和图3中可以看到的那样。电极承载元件20的相应触碰边缘于是一方面以承载板26结束，并且另一方面以前壁12结束，使得背光照明光源40的光(例如在图2中所示的那样，其布置在承载板26上在空腔36内)可以用于相应符号区16的背光照明，而不会有散射光等等出射。
电极承载元件20具有塑料材料，其是电绝缘的。在单个的电极承载元件20上构建有导电的电极42，其沿着相应的触碰边缘30并且由此沿着前壁12的后侧38围绕符号区16延伸。导电的电极42例如通过将塑料电极承载元件20相应地用导电材料喷涂来制造。对于每个电极承载元件，导电区域44从共同的承载元件22的电极42的导电区域延伸，更确切地说，直到接触端部28。在电极承载元件20的接触端部28上，至少集成的弹性臂34的区域设置有导电材料，这在图3中用46示出。如可以看到的那样，在弹性臂34的朝向承载板26的面上存在导电材料。在这些区域中，弹性臂34靠置在承载板26的接触区48上，其与用50表明的分析单元导电连接。当例如手指接近符号区16时，在分析单元中，由于电极42的电容改变或者由于在电极42周围的电场改变而识别出例如手指的接近。而由此也可以识别符号区16。分析单元50于是例如可以向显示器控制单元52输出相应的信号用于控制显示器18为了可视的信息显示。
替代部分地对电极承载元件20喷涂以导电材料(或者替代以其他方式部分地施加这种材料)，电极承载元件20也可以构建为2K注塑塑料部件。在此，电极承载元件20在电极42以及其导电(连接)区域44和承载板接触区接触端部46所在的区域中由(例如通过添加材料实现的)导电的塑料材料54构成，而电极承载元件20的其他区域由电绝缘的塑料材料56构成。(例如接片式的)连接区域58相邻的电极承载元件20为了相邻电极42的绝缘而同样由电绝缘的塑料材料56构成。
附图标记表
10 操作装置
12 操作装置的前壁
14 前部边缘的前侧
16 前壁上的符号区
18 操作装置的显示器
20 接近传感装置的电极承载元件
22 共同的承载元件
24 电极端部
26 承载板
28 接触端部
30 电极端部上的触碰边缘
32 接触端部上的触碰边缘
34 电极承载元件的弹性臂
36 电极承载元件的空腔
38 前壁的后侧
40 背光照明光源
42 接近传感装置的电极
44 导电区域
46 接触端部
48 承载板上的接触区
50 接近传感装置的分析单元
52 显示器控制单元
54 导电的塑料材料
56 电绝缘的塑料材料
58 在两个相邻的电极承载元件之间的连接区域

Claims (11)

1.一种操作装置，其中所述操作装置具有：
－带有前侧和后侧的前壁，其中该前侧具有多个固定的符号区，
－电容式接近传感装置，其具有与所述符号区关联的、单个的电极，所述电极布置在所述前壁的后侧上，以及
－朝向前壁的后侧的承载板，所述承载板距所述前壁有距离地布置，
－其中所述电容式接近传感装置为了识别物体所接近的所述符号区而具有与所述电极连接的分析单元，
其特征在于，
－在所述前壁和所述承载板之间布置有与所述单个符号区关联的电极承载元件，
－每个电极承载元件具有朝向所述前壁的后侧的电极端部以及对置的接触端部，所述电极端部设置有电极，所述接触端部电接触所述承载板的与所述分析单元电连接的接触区，以及
－每个电极承载元件的电极端部具有突出的触碰边缘，该触碰边缘至少部分地围绕与电极承载元件关联的符号区延伸，该触碰边缘靠置在前壁的后侧上，
－其中所述电极沿着电极承载元件的触碰边缘构建，而并不向前壁电连接，
－其中每个电极承载元件具有导电区域，用于将其电极与其接触端部并且由此与承载板的接触区电连接,以及
－其中在每个电极承载元件的接触端部上布置有与电极承载元件成整体地构建的至少一个弹性臂，用于弹性地靠置在承载板上。
2.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，每个电极承载元件具有电绝缘的承载材料，并且用于电极、电极承载元件的导电区域和接触端部的导电材料嵌入到其承载材料中和/或施加到其承载材料上。
3.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述弹性臂或者所述弹性臂的至少之一是导电的，并且位于承载板的接触区上。
4.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，至少一个或者多个电极承载单元分别被延伸直到相关电极承载元件的电极端部和接触端部的空腔穿过，并且每个电极承载元件的接触端部通过环绕的触碰边缘靠置在前壁的后侧上或者承载板上，并且在承载板上在被电极承载元件的触碰边缘包围的区域中布置有背光照明光源，用于对与电极承载元件关联的符号区进行背光照明。
5.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，与相邻的符号区关联的至少两个电极承载元件一体式地构建，其中其电极连同与其关联的导电区域和接触端部分别彼此电绝缘。
6.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，每个电极承载元件构建为双组件部件，其中一个组件是电绝缘的塑料，而另一组件是导电的塑料，所述电极承载元件的形成电极以及其至承载板的电连接和接触的区域由该塑料构成。
7.根据权利要求5所述的操作装置，其特征在于，分别在两个电极承载元件之间的连接区域由电绝缘的塑料构成。
8.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置为人机接口。
9.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述操作装置用于车辆部件。
10.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述物体是手或者手指。
11.根据权利要求6所述的操作装置，其特征在于，每个电极承载元件构建为双组件注塑部件。
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