CN105425995A - 利用触摸屏技术和触觉反馈的开关阵列 - Google Patents

利用触摸屏技术和触觉反馈的开关阵列 Download PDF

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Abstract

一种可重构开关阵列组件，其结合了发送用于执行由用户选择的期望功能的信号并通过提供机械反馈来向操作员警告的触摸屏系统和触觉反馈。在触摸屏上可视的图形和期望功能可利用与选择性地提供包含在单个封装中的几个不同图形和/或功能构型兼容的模块软件来重构。可重构开关阵列组件具有移动至向下和向上位置的摇杆按钮。当用户触摸期望功能的图形时，由电容性膜产生电容性场以识别期望功能。摇杆按钮通过用户触摸的力而导致从静态位置旋转至向下或向下位置，这对触觉开关进行致动以执行所选功能。

Description

利用触摸屏技术和触觉反馈的开关阵列
技术领域
本发明涉及内部仪表显示器，更具体地涉及用于机动车辆的具有操作员控制界面的内部仪表显示器，其向操作员警告请求由车辆执行特定动作的操作员命令已被选择并执行多个所请求功能。
背景技术
机动车辆有时采用结合了操作员输入端以在期望时执行不同功能的车载显示器。已存在被用来实现操作员输入显示系统的使用的各种系统，其中的一个是结合直推致动（straightpush）的使用。这些系统一般地位于车辆的仪表板中。通常，这些系统结合了具有按钮的图形界面并使用响应反馈。然而，由直推致动构成的系统使用较高成本的遥控器模块（clickermodule）来提供响应反馈。利用现有系统，针对不同的图形和功能要求将要求具有不同构型（即，按钮、箔膜、镶饰等）的多个封装。
因此，存在对提供一种用于触觉反馈解决方案的成本更低且更简单的设计并允许在单个机械模块中重构期望的图形和功能表示的需要。
发明内容
本发明涉及一种可重构开关阵列模块，其利用通过提供机械反馈来向操作员报警的触摸屏和触觉反馈。本发明以一种机械摆动为特征，其利用电容性触摸屏装置和相关触觉开关以用于机械反馈。该触摸屏还可利用与选择性地提供包含在单个封装中的几个不同图形和/或功能构型兼容的模块软件适当地重构。允许单个机械模块中的期望图形和功能表示的重构还提供高效且成本有效的可交换界面和触觉反馈解决方案。在操作中，通过电容性触敏来识别期望功能，然后由作为还提供触觉反馈的触觉开关的致动的结果而发送的信号来执行期望功能。本发明更简单，利用电容性触摸特征来提供独有的机械控制解决方案，并且具有累计较低机械公差。
根据下文提供的详细描述，本发明的另外的适用领域将变得明显。应理解的是详细描述和具体示例虽然指示本发明的优选实施例，但仅仅旨在示出的目的且并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图将更全面地理解本发明，在所述附图中：
图1是根据本发明的结合了用于在激活状态下提供气候控制的示例性可重构开关阵列图形的开关阵列组件的主视图；
图2是根据本发明的结合了用于在激活状态下提供气候控制的第二示例性可重构开关阵列图形的开关阵列组件的主视图；
图3是根据本发明的可重构开关阵列组件的分解图，
图4是根据本发明的示出了可绕着水平轴线在两个方向上致动的摇杆按钮（rockerbutton）的可重构开关阵列的透视图；
图5是根据本发明的具有处于静态/安设位置的摇杆按钮的可重构开关阵列组件的透视图；
图6是根据本发明的具有处于向下致动位置的摇杆按钮的可重构开关阵列组件的透视图；
图7是根据本发明的具有处于向上致动位置的摇杆按钮的可重构开关阵列组件的透视图；
图8是可重构开关阵列组件的断开分解图，其示出操作员触摸期望功能的图形时的激活且电容性膜产生的电容性场识别期望的功能；以及
图9是根据本发明的可重构开关阵列组件的断开分解图，所述可重构开关阵列组件具有摇杆按钮，其响应于操作员的选择而在向上方向上致动以对触觉开关进行致动以执行期望功能。
具体实施方式
（一个或多个）优选实施例的下文描述本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在在本发明的应用或使用方面限制本发明。
本发明一般地提供了一种独有的机械控制解决方案，其与触觉反馈相组合地利用电容性特征。特别地，与机械反馈组合的电容性触摸屏系统。复合材料摇杆按钮设计解决方案以机械摇动为特征，其利用电容性触摸屏特征和触觉开关以用于机械反馈。本发明还允许经由允许单个机械模块的模块软件来允许触摸屏的图形和功能重构。因此，本发明的开关阵列控制包括在单个封装中的多个可交换图形和功能构型。在本文中可交换地使用的复合材料摇杆按钮或摇杆按钮或摇杆按钮致动组件选择性地执行多个功能。这些功能由识别图形确定，其指示操作员要在哪里按下以用于请求特定功能。功能激活是以两部分序列完成的。首先，操作员触摸如触摸屏上所指示的期望功能的图形，并且电容性膜识别该功能。接下来，复合材料摇杆按钮由于由操作员施加的力而摇摆。这导致触觉开关被致动并发送信号以执行期望的功能。
一般地参考图1—2，示出了具有气候控制系统的应用示例。图1是气候控制模块的主视图。这些模块一般地位于车辆的仪表板中。描绘了用于以激活或“开”状态下示出的所选图形来提供气候控制的示例性可重构开关阵列图形。操作员通过触摸一般地在12处示出的在电容性触摸屏上显示的与各自的图形10相关的期望功能中的一个或多个（例如，空调、空气再循环、除霜器、自动装置等）来进行选择。由作为还提供触觉反馈的触觉开关的致动的结果所发送的信号来执行该期望功能。图2是一般地在14处所示出的在电容性屏幕上可视的替代示例性可重构开关阵列图形布置，以示出气候控制图形16和功能相对于图1中所示出的那些的重构，例如没有加热座椅且具有附加空气引导选项。应理解的是可重构开关阵列图形不限于气候控制应用程序，并且可以替代地被可操作地重构并与适合于满足汽车规格和功能的替代系统组合，例如无线电装置、媒体模块、导航、后视影像照相机模块以及任何其它仪表板电子装置。
一般地参考图3—9，提供了一般地在100处示出的可重构开关阵列组件，其具有被可操作地安装以便沿着可重构开关阵列组件100的中心线绕着水平轴线在两个方向上进行可旋转移动（如在图4中用致动方向箭头R、R'所示出的）。摇杆按钮102被可操作地构造成允许执行多个功能。由一般地在104处示出的触摸屏上的多个图形来识别这些功能，其指示操作员要在哪里按下以便选择一个或多个功能。优选地，摇杆按钮102的触摸屏104具有一般地在106处示出的多个功能节点，提供用于操作员或占用用户以选择期望功能的凹进手指着陆区。操作员触摸如触摸屏104上所指示的期望功能的图形，例如，每个图形在各功能节点106内可视且可选择，并且产生识别所请求功能的电容性场。
电容性传感膜108与遥感按钮102和薄膜晶体管110进行操作的接触。一般地，薄膜晶体管（TFT）110是彩色TFT显示器，通常为彩色TFT液晶显示器（LCD），最优选地为4.2英寸彩色TFTLCD。LCD显示器保持器112抵靠着TFT110的后面定位，并使用例如螺钉之类的多个紧固件114被联接到摇杆按钮102和/或TFT110的后面。这抵靠着电容性传感膜108的后面保持TFT110的前面，并且保持电容性传感膜108的前面与触摸屏104进行功能接合，例如使得由TFT110传送的每个预定图形在摇杆按钮102的一个或多个相应多个功能节点106内可视。当操作员触摸如触摸屏104上所指示的期望功能的图形时，电容性传感膜108识别该功能。
摇杆按钮102位于在并不移动且具有A类表面的玻璃框（bezelframe）118中提供的开口116内。优选地，可重构开关阵列组件100还具有至少两个特征面板（accentpanel）120，例如较薄的铬特征，可操作地安装在开口116内，在摇杆按钮102的两端之间与摇杆按钮102齐平。优选地，玻璃框118提供有至少两个凸起部分122，每个具有尺寸被确定为在其中接纳旋钮（knob）126的一部分的各自的孔124。旋钮126对部分地延伸通过孔124并与一般地在132处示出的印刷电路板组件（PCBA）物理和电接触，以便执行附加功能。该旋钮126对卡口配合到在PCBA132上形成的编码器130上。
该旋钮126对还一般地是圆筒形的，并且每个在其中接纳各自的旋钮帽134的较小直径部分。旋钮帽134卡口配合到编码器130中的一对开口128中。具有与每个旋钮126相同的外径的旋钮帽134的较大直径外部136（例如，通常为扁平蘑菇状部分）密封圆筒形旋钮126的开放末端。旋钮126是可旋转的以允许另外的操作员期望功能，例如温度变化。
摇杆按钮102被相对于多个触觉开关安装，一般地在146处示出。当摇杆按钮102由于通过操作员触摸与期望功能的图形相关联的功能节点106而向其施加的力而摇摆时，各自的触觉开关146被致动以执行该期望功能。提供了一种推杆外壳140，其使用例如至少两个螺钉之类的第二多个紧固件148而联接到LCD显示器保持器112的后面。推杆外壳140具有延伸通过在推杆外壳中可操作地间隔开的多个孔144的多个推杆142。所述多个推杆142与表面安装在PCBA132上的所述多个触觉开关146可操作地对准。所述多个推杆142延伸通过推杆外壳140以用于随着摇杆按钮102在直接地与操作员选择功能相关联的方向（R或R'）上在一般地在138处示出的接触区域处选择性地接触所述多个触觉开关146。这导致各自的触觉开关146由于特定推杆142与触觉开关146之间的物理和电接触而被致动，这允许电信号执行期望功能。
提供了用于连接到玻璃框118以形成外壳的后盖150。后盖150使用与玻璃框118上的多个连接突出部152和例如至少四个螺钉之类的第三多个紧固件154的卡口配合接合而与玻璃框118对准，并且将后盖150连接到玻璃框118。
更特别地参考图5—9，摇杆按钮102可在向下致动位置（图6）与向上致动位置（图7）之间致动。在致动之后，摇杆按钮102用触觉开关146的力返回到中性位置（图5）。在中性或静态的安设位置，在所述多个推杆142与所述多个触觉开关146之间不存在气隙（图8）。随着摇杆按钮102致动至向下位置，摇杆按钮102与玻璃框118之间的上气隙158增加，并且设置在摇杆按钮102的下部与玻璃框118之间的下气隙156减小，直至各自的下触觉开关146被致动以执行操作员选择的期望功能。相反地，随着摇杆按钮102致动至向上位置，下隙156增加，并且摇杆按钮102与玻璃框118之间的上气隙158减小，直至各自的上触觉开关被致动以执行期望功能为止。
在操作中，操作员触摸期望功能的图形，并且由电容性传感膜108产生的电容性场来识别期望功能。摇杆按钮102响应于由操作员向其施加的力而在特定方向上摇摆。这将对各自的触觉开关146进行致动以执行期望功能。在摇杆按钮102在向上和向下方向上被致动之后，摇杆按钮102利用触觉开关146的力返回至中性位置。
可重构开关阵列组件100包括执行多个功能的大的复合材料摇杆按钮102。这些功能由识别指示对于期望功能而言操作员要在哪里按下的图形来确定。该功能激活以两部分序列完成。操作员触摸如触摸屏上所指示的期望功能的图形，并且电容性膜108识别该功能。复合材料摇杆按钮102由于通过操作员触摸所述触摸屏而施加的力而摇摆。这导致触觉开关被致动并发送信号以执行期望的功能。因此，通过电容性触摸来识别期望功能，并且由作为还提供触觉反馈的触觉开关的致动的结果而发送的信号来执行期望功能。电容性触摸系统和机械反馈（例如，摇杆按钮102的上下旋转）的组合相比于常规组件而言是明显有益的。控制的期望图形功能的可重构性也是明显有益的。另一显著优点是利用电容性触摸系统提供更简单的独有的机械控制解决方案。在单个封装中具有多个预定可交换图形和功能构型的开关阵列组件100相比于常规组件而言针对车辆应用具有显著的益处，诸如内部仪表显示器/HMI（人机界面）控制。
本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此不脱离本发明的主旨的变型旨在在本发明的范围内。不应将此变化视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种开关阵列组件，包括：
摇杆按钮，其结合了电容性触摸系统，
玻璃框，其具有开口，所述摇杆按钮可操作地联接在所述开口内，并且当在静态位置、向下位置和向上位置之间被致动时能够相对于所述玻璃框旋转；
触摸屏部分，其具有可交换的用户界面；
电容性传感膜，其可操作地响应于所述触摸屏的由用户进行的电容性触摸，其识别在所述触摸屏上可视的多个期望功能中的至少一个的用户选择，其中由所述用户的触摸引起的所述摇杆按钮的致动使所述摇杆按钮从所述静态位置旋转至所述向下或向上位置，以向所述用户提供触觉反馈；
电路板，其可操作地连接到至少所述摇杆按钮；以及
多个触觉开关，其可操作地连接到至少所述电路板，其中所述摇杆按钮到所述向下或向上位置的旋转对所述多个触觉开关中的至少一个进行致动，发送执行所述用户的所选期望功能的信号。
2.根据权利要求1所述的开关阵列组件，还包括可操作地联接到所述摇杆按钮的多个推杆，其中，所述多个推杆中的每一个与所述多个多个触觉开关中的相应的一个可操作地对准。
3.根据权利要求2所述的开关阵列组件，其中，当所述摇杆按钮旋转至所述向上位置时，上气隙随着所述推杆中的至少一个接触所述多个触觉开关中的相应的至少一个而减小，使得所述触觉开关中的至少一个致动以执行一个或多个期望功能。
4.根据权利要求3所述的开关阵列组件，其中，当所述摇杆按钮旋转至所述向下位置时，下气隙随着所述推杆中的至少一个接触所述多个触觉开关中的相应的至少一个而减小，促使所述触觉开关中的至少一个致动以执行一个或多个期望功能。
5.根据权利要求4所述的开关阵列组件，其中，所述多个推杆包括至少一个上推杆和至少一个下推杆，并且所述多个触觉开关包括至少一个下触觉开关和至少一个上触觉开关，使得当所述摇杆按钮旋转至所述向上位置时，与所述至少一个上触觉开关接触的所述至少一个上推杆对所述至少一个上触觉开关进行致动，并且当所述摇杆按钮旋转至所述向下位置时，与所述至少一个下触觉开关接触的所述下推杆对所述至少一个下触觉开关进行致动。
6.根据权利要求1所述的开关阵列组件，其中，所述摇杆按钮在所述多个触觉开关中的一个的致动之后自动地返回至所述静态位置。
7.根据权利要求6所述的开关阵列组件，其中，所述摇杆按钮通过经致动的触觉开关的力而自动地返回至所述静态位置。
8.根据权利要求1所述的开关阵列组件，其中，所述触摸屏具有提供凹进手指着陆区的多个功能节点。
9.根据权利要求8所述的开关阵列组件，还包括示出所述多个期望功能的多个图形，其中所述用户触摸所述多个功能节点中的至少一个，并且由所述电容性传感膜产生的电容性场识别由所述用户选择的所述期望功能。
10.根据权利要求9所述的开关阵列组件，其中，所述多个图形和多个期望功能构型是可重构的，这提供所述可交换用户界面。
11.根据权利要求10所述的开关阵列组件，其中，所述触摸屏部分的重构包括利用与在单个机械模块中提供几个不同的图形和/或功能构型兼容的模块软件。
12.根据权利要求1所述的开关阵列组件，其中，所述多个期望功能选自由空调、空气再循环、温度控制、一个或多个加热座椅、加热位置控制、空调位置控制、一个或多个除霜器、无线电装置、一个或多个多媒体控制、导航、语音命令、移动设备控制、连接需求控制、后视影像照相机模块、任何其它仪表板电子装置和后客舱电子装置以及其任何组合构成的组。
13.根据权利要求1所述的开关阵列组件，其中，所述电路板是印刷电路板组件（PCBA），其可操作地连接到所述开关阵列组件的后盖，其中，所述PCBA可操作地联接到与执行所述用户所选择的一个或多个期望功能的其它部件操作的接触的电线。
14.根据权利要求1所述的开关阵列组件，还包括位于所述电容性传感膜后面的薄膜晶体管以及液晶显示器保持器，其中，所述液晶显示器保持器位于邻近于所述薄膜晶体管的后面，并使用多个紧固件可操作地联接抵靠着所述摇杆按钮的后面。
15.根据权利要求14所述的开关阵列组件，还包括推杆外壳，其具有多个孔和部分地延伸通过所述多个孔以用于选择性地对所述多个触觉开关进行致动的多个推杆。
16.根据权利要求15所述的开关阵列组件，其中，所述推杆外壳使用第二多个紧固件可操作地连接到所述液晶显示器保持器。
17.一种可重构开关阵列组件，其包括：
摇杆按钮；
玻璃框，其具有开口，所述摇杆按钮可操作地联接在所述开口内，并且当在静态位置、向下位置和向上位置之间被致动时能够相对于所述玻璃框旋转；
触摸屏部分，其具有包括与多个图形相关的多个功能节点的可交换用户界面；
电容性传感膜，其可操作地对所述多个功能节点被用户电容性触摸进行响应，其中，由所述用户的触摸引起的所述摇杆按钮的致动使所述摇杆按钮从所述静态位置旋转至所述向下或向上位置，以向所述用户提供触觉反馈；
印刷电路板，其可操作地联接到至少所述摇杆按钮；以及
多个触觉开关，其可操作地连接到至少所述印刷电路板，其中，所述摇杆按钮到所述向下或向上位置的旋转对所述多个触觉开关中的至少一个进行致动，发送执行由所述用户选择的一个或多个期望功能的信号；
其中，所述多个图形和所述多个期望功能构型是可重构的，所述触摸屏部分的所述重构利用与在单个机械模块中提供几个不同的图形和/或功能构型兼容的模块软件。
18.根据权利要求17所述的可重构开关阵列组件，还包括可操作联接到所述多个摇杆按钮的多个推杆和可操作地联接到所述电路板的多个触觉开关，其中，当所述摇杆按钮旋转到所述向上位置时，与所述触觉开关中的相应的至少一个接触的所述推杆中的至少一个使所述多个触觉开关中的至少一个进行致动以执行一个或多个期望功能，并且其中，当所述摇杆按钮旋转至所述向下位置时，与所述多个触觉开关中的相应的至少一个接触的所述多个推杆中的至少一个使所述多个触觉开关中的至少一个进行致动以执行一个或多个期望功能。
19.根据权利要求1所述的开关阵列组件，其中，所述摇杆按钮在所述多个触觉开关中的一个的致动之后自动地返回至所述静态位置。
20.一种用于车辆的可重构开关阵列组件，其包括：
摇杆按钮，其结合了电容性触摸系统，
玻璃框，其具有开口，所述摇杆按钮操作地联接在所述开口内，并且当在静态位置、向下位置和向上位置之间被致动时能够相对于所述玻璃框旋转；
触摸屏部分，其具有多个功能节点和包括与多个期望功能相关的多个图形的可交换用户界面；
电容性传感膜，其可操作地响应于所述多个功能节点的由用户进行电容性触摸，其中由所述用户的触摸引起的所述摇杆按钮的致动使所述摇杆按钮从所述静态位置旋转至所述向下或向上位置，这向所述用户提供触觉反馈；
印刷电路板，其包括多个突出部，所述印刷电路板可操作地联接到至少所述摇杆按钮；以及
多个触觉开关，其包括可操作地联接到所述摇杆按钮的多个推杆，
其中，当所述用户触摸所述多个功能按钮中的至少一个时，由所述电容性传感膜产生的电容性场识别由所述用户所选择的所述一个或多个期望功能；以及
其中，当所述摇杆按钮旋转至所述向上位置时，与所述触觉开关中的相应的至少一个接触的所述推杆中的至少一个对所述多个触觉开关中的至少一个进行致动，发送执行所述一个或多个期望功能的信号，并且其中，当所述摇杆按钮旋转至所述向下位置时，与所述多个触觉开关中的相应的至少一个接触的所述多个推杆中的至少一个对所述触觉开关中的至少一个进行致动，发送执行所述一个或多个期望功能的信号。
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