CN105719882B - 具有电容感测技术的复合式摇杆按钮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电容感测技术的复合式摇杆按钮，更具体地涉及一种具有带有开口的盖板的摇杆面板按钮布置。摇杆按钮被可旋转地安装到盖板并位于小孔内。摇杆按钮可在第一位置、第二位置和空档位置之间绕着轴线枢转。摇杆按钮还包括观察表面和背侧。电容膜被连接到摇杆的背侧。机座被连接并支撑该电容膜，并且还被连接到摇杆按钮且可随之一起运动。电路板被邻近于机座连接到盖板。电路板被以机座、电容膜和摇杆按钮可在电路板附近自由地旋转的方式连接到盖板。在机座与电路板之间的是可采取多个形式的摇杆致动器。

Description

具有电容感测技术的复合式摇杆按钮

技术领域

本发明涉及一种向用户提供电容触摸和机械反馈的复合式摇杆按钮布置。

背景技术

在仪表设计领域中，参考车辆内部，在车辆的内部常常存在许多不同机械按钮或电容节点，其运行以操作开关或控制其它车辆功能。在车辆内部利用的机械按钮常常为按钮的用户提供机械反馈。例如，当用户按下按钮时，其可以在按钮被按下时在其指尖中感觉到咔嗒、止动或某个其它类型的机械反馈。此类机械按钮在边缘周围具有间隙，其在视觉上影响光滑表面。具有电容按钮节点的表面提供无缝表面，其在视觉上是期望的，然而，未向用户提供机械反馈。解决此问题的现有技术常常利用高成本“遥控器模块”或某些其它类型的模块，其包括机械部件以便为用户提供一般地与此类按钮相关联的触摸反馈类型。因此期望开发在消除在现有技术中发现的某些更加昂贵的部件的同时为用户提供相同类型的机械反馈的较低成本按钮布置。另外，期望在机械按钮上包括附加特征，诸如允许按钮的用户通过触摸按钮上的特定区域且然后使用按钮的机械特征以便控制所选功能模式来选择某些功能的触摸或功能节点。

发明内容

本发明针对一种具有带有开口的盖板（bezel）的摇杆面板按钮布置。摇杆按钮被可旋转地安装到盖板并位于开口内。摇杆按钮可在第一位置、第二位置和空档位置之间绕着轴线枢转。摇杆按钮还包括观察表面和背侧。电容膜被连接到摇杆按钮的背侧且通过摇杆按钮的观察表面可见。机座被连接并支撑该电容膜，并且还被连接到摇杆按钮且可随之一起运动。电路板被邻近于机座连接到盖板。电路板被以机座、电容膜和摇杆按钮可在电路板附近自由地旋转的方式连接到盖板。

在机座与电路板之间的是可采取多个形式的摇杆致动器。摇杆致动器通过摇杆按钮在第一位置与第二位置之间的枢转而操作，使得通过中断摇杆按钮上的特定按钮节点（node，或表示结点）的电容场来发起第一命令信号。当摇杆按钮枢转到第一或第二位置时，从摇杆致动器和电路板发起第二命令信号。

根据在下文中提供的详细描述，本发明的更多适用领域将变得显而易见。应理解的是本详细描述和特定示例虽然指示本发明的优选实施例，但仅仅意图用于举例说明的目的而不意图限制本发明的范围。

附图说明

根据本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是根据本发明的复合式摇杆面板按钮布置的透视正面图；

图2是根据本发明的第一实施例的复合式摇杆面板按钮布置的分解侧面透视图；

图3A是根据本发明的第一实施例的摇杆面板按钮布置的部分剖开侧面透视图；

图3B是根据本发明的第一实施例的摇杆面板按钮布置的部分剖开侧面透视图；

图3C是根据本发明的第一实施例的摇杆面板按钮布置的部分剖开侧面透视图；

图4是根据本发明的第二实施例的复合式摇杆面板按钮布置的分解侧面透视图；

图5A是本发明的第二实施例的复合式摇杆面板按钮布置的截面侧视图；

图5B是本发明的第二实施例的复合式摇杆按钮布置的侧截面透视图；以及

图5C是本发明的第二实施例的复合式摇杆按钮布置的侧截面透视图。

具体实施方式

（一个或多个）优选实施例的以下描述本质上仅仅是示例性的，并且绝不意图限制本发明、其应用或使用。

现在参考所有附图，示出了本发明的第一和第二实施例的详细描述。特别地，图2和3a—3b示出了根据本发明的第一实施例的复合式摇杆按钮布置10的第一实施例。图4、5a和5b示出了根据本发明的第二实施例的复合式摇杆按钮布置100的第二实施例。

现在参考所有图中所示的两个实施例，复合式摇杆按钮布置10、100包括具有开口14的盖板12。摇杆按钮16被可旋转地安装在开口14内。摇杆按钮16具有位于两端处的突起18，其被构造成与形成于盖板12的凸缘22上的各小孔20对准并可旋转地位于各小孔20中。摇杆按钮16在被连接到盖板12的凸缘22时允许摇杆按钮16绕着轴线A—A旋转。关于本发明的第一实施例，摇杆按钮16在图3a中所示的空档位置、图3b中所示的第一位置以及图3c中所示的第二位置之间旋转或枢转。关于本发明的第二实施例，摇杆按钮16在图5a中所示的空档位置、图5b中所示的第一位置以及图5c中所示的第二位置之间旋转或枢转。

参考本发明的两个实施例，摇杆按钮16还包括被放置在开口14内且对操作复合式摇杆按钮布置10的人可见的观察表面24。摇杆按钮16还包括位于摇杆按钮16的空腔内的背侧26。

电容膜28在空心内被连接到摇杆按钮16的背侧26。电容膜28还包括与形成于摇杆按钮16的观察表面24上的凹窝32对准的一个或多个触摸节点30。虽然本发明的第一和第二实施例示出了形成于摇杆按钮16上的凹窝32，但不存在任何凹窝且观察表面24仅仅是平坦或无凹窝表面在本发明的范围内。

电容膜28上的各种一个或多个触摸节点30被用来当电容膜28在一个或多个触摸节点30中的特定的一个的位置处被中断时生成功能信号。功能信号的生成是通过电容膜28与被连接到盖板12的背侧的电路板34、68（第二实施例中的电路板被标记为68）之间的连接实现的。电路板34被配置成促进信号从复合式摇杆按钮布置10、100到复合式摇杆按钮布置10、100正在被与之相结合地使用的另一控制器的传送。复合式摇杆按钮布置10、100可以被与多种不同的应用相结合地使用，包括但不限于车辆信息娱乐系统、声音无线电系统、环境HVAC系统、通信、驾驶员接口模块、全球定位系统、车辆照明、车辆音频或车辆中的实际上任何其它类型的系统。电路板34包括允许处理并执行当一个人触摸复合式摇杆按钮布置10、100的一个或多个触摸节点30时生成的功能信号的控制器或某个其它逻辑也在本发明的范围内。

现在参考图1、2、3a、3b、3c中所示的本发明的第一实施例，机座36被连接到并支撑电容膜28和摇杆按钮16。机座36被连接到摇杆按钮16的背侧26并在空档位置、第一位置以及第二位置之间随摇杆16一起枢转。机座36具有周界框架部分38，其支撑电容膜28的边缘。

根据本发明的第一实施例的复合式摇杆按钮布置10还包括摇杆致动器40，其被连接在机座36与电路板34之间。摇杆致动器40通过摇杆按钮16在空档位置、第一位置以及第二位置之间的枢转而操作。特别地，当摇杆按钮16从如图3a中所示的空档位置运动至如图3b中所示的第一位置时，摇杆致动器40与电路板34相结合地操作以发起第一次级命令信号。当摇杆按钮16枢转到如图3c中所示的第二位置时，摇杆致动器40和电路板34在第二旋转方向上发起第二次级命令信号。

现在参考图3a—3c，更详细地示出了摇杆致动器40。根据本发明的第一实施例，复合式摇杆按钮布置10包括光学编码器42，其被连接到具有在两个传感器44之间延伸的光束的电路板34。光学编码器42能够确定光束何时已被阻挡以及光束中断的方向。机座36具有从机座36延伸的拱形突出部46，其被构造成邻近于光学编码器42旋转，使得当摇杆按钮16旋转至第一位置时拱形突出部46通过光学编码器42。摇杆按钮16到第一位置的旋转选择性地中断光学编码器42的光束并促使从光学编码器42生成第一次级命令信号。当摇杆按钮16运动至第二位置时，拱形突出部46将中断光学编码器42的光束，从而促使从光学编码器42生成第二命令信号。当摇杆按钮16处于空档位置时，拱形突出部46具有间隙48，其允许光束通过间隙，因此将不存在中断且将不会生成次级命令信号。

在本发明的第一实施例中，光学编码器42和拱形突出部46的使用消除了按下摇杆按钮16的人将感觉到的任何类型的触觉反馈，因为摇杆致动器40使用不要求任何类似于弹簧或止动件的表面的一种技术。因此，本发明的第一实施例还包括被连接到电路板34或盖板12并能够相对于电路板34的平面枢转的可枢转柱塞50。可枢转柱塞50具有凸轮随动件52，其接触从机座36延伸的凸轮56的凸轮面54并在其上滑动。凸轮从摇杆按钮16的背侧26延伸并延伸通过机座36的情况也在本发明的范围内。凸轮面54具有一个或多个止动件以在凸轮随动件52在凸轮面54上遇到止动件58时促使可枢转柱塞50进行枢转。还存在位于凸轮随动件52下面的弹簧60，其将凸轮随动件52按压到凸轮面54上。凸轮随动件52、可枢转柱塞50、凸轮面54和止动件58的组合在摇杆按钮16在第一位置或第二位置之间运动时引起“咔嗒”感觉或触觉。

虽然示出并描述了两个止动件58，但使用更多或更少的止动件也在本发明的范围内，还可以使止动件具有不同类型的形状以便提供不同类型的触觉反馈。凸轮面54的区域上的一系列小止动件将在摇杆按钮16被按下时为摇杆按钮16提供类似于起伏或振动的感觉。还可以具有变化深度的止动件，这将在摇杆按钮枢转时为摇杆按钮16提供几个不同的感受。当摇杆按钮16从第一位置或第二位置运动回到空档位置时，弹簧60促使凸轮随动件52保持与凸轮面卡合并运动回到空档状态。

如上所述，摇杆按钮16在如图3a—3c中所示的空档位置、第一位置以及第二位置之间运动。当用户将其手指按到摇杆按钮上促使摇杆按钮枢转至第一或第二位置时，摇杆按钮16被构造成在用户移走其手指时自动地枢转回到空档位置。为了促使摇杆按钮16从第一位置或第二位置自动地运动回到空档位置，本发明的第一实施例使用被连接在摇杆按钮16与盖板12之间的两个板簧62。每个板簧62被连接在形成于摇杆按钮16的每个末端上的有角度斜坡64。有角度斜坡64允许板簧62的每个侧面弯曲，同时将其位置保持在摇杆按钮16与盖板12的凸缘22之间。当摇杆按钮16从空档位置运动至第一位置或第二位置时，板簧62将弯曲并被加载，使得当用户移走其手指时，板簧62将促使摇杆按钮16枢转回到空档位置，以便释放板簧62的张力载荷。

根据本发明的第一实施例的复合式摇杆按钮布置10的操作如下。复合式摇杆按钮10的装饰性表面能够在与复合式摇杆按钮布置10的用户可选择的各种选项相对应的一个或多个触摸节点30中的每一个上面显示图像。电容膜28包括一个或多个触摸节点，其为电容膜上面的区域，该区域被用来当电容场在电容膜28的一个或多个触摸节点30中的特定的一个的位置处被中断时生成功能信号，从而促使主信号被发送到电路板。电容场区域的中断在用户将其手指放到观察表面24上的凹窝32中的一个上时发生。

用户只须注视观察表面24，判定其想要按下凹窝32中的哪一个以便选择一个或多个触摸节点30中的一个。一旦已经进行了选择，则可以通过所选触摸节点的照明来进行确认。摇杆按钮16然后可在空档位置、第一位置或第二位置之间枢转以便控制当用户按下一个或多个触摸按钮30时突出显示的所选模式的参数。

可以将复合式摇杆按钮布置10编程为控制任何数目的功能，包括但不限于无线电控制，诸如模式、音量、调谐器、低音、高音、扬声器控制、包括温度、风扇速度、通风控制的HVAC控制、包括DVD或视频控制的电话或媒体控制、窗口致动器、巡航控制、光控制等。通过对单独触摸节点30及从一个或多个触摸节点30生成的主信号和由摇杆按钮16的运动生成的第二命令信号进行编程来实现各种功能的控制。

由摇杆按钮16运动生成的信号和一个或多个触摸节点30可以被相互结合地使用，或者其可以被用来独立地控制不同的功能。例如，使用一个实施例中的一个或多个触摸节点30来选择某些功能或模式，诸如特定音频控制，诸如低音水平命令，可以与一个或多个触摸节点30相结合地使用摇杆按钮16以调整低音设置。还可以单独地使用摇杆按钮16和触摸节点30。在另一示例中，对触摸节点30进行编程以选择预置无线电台，同时对摇杆按钮16进行编程以控制音频音量。

关于图4、5a和5b中所示的本发明的第二实施例，已使用相同的参考标号来识别相同结构。复合式摇杆按钮布置100的第二实施例中的电容膜28的操作与第一实施例相同。并且，可以将触摸节点30和摇杆按钮16的功能编程为用于相同目的。主要差别是第二实施例并不使用光学编码器42，并且包括用于通过使摇杆按钮16枢转来发送信号的不同部件。在本发明的第二实施例中，复合式摇杆按钮布置100具有被连接到电路板68的机座66。电路板68具有被安装到电路板的两个或更多触觉开关70，其被用来在被激活时发送或生成信号。机座包括两个或更多挺杆78，其被通过机座孔口80连接并被对准以与触觉开关76中的一个进行可选择接触。

当摇杆按钮16从空档位置枢转至第一位置时，摇杆按钮16的背侧26按压挺杆78中的一个以对触觉开关中的相应的一个进行致动。使摇杆按钮16枢转至第二位置促使摇杆按钮16的背侧26接触挺杆78中的第二个并使其运动，从而卡合电路板上的触觉开关中的第二个以便生成第二命令信号。

每个挺杆具有包括在机座孔口80内的弹簧82，其促使挺杆78在其中挺杆78与其各自触觉开关76进行接触的卡合位置至其中挺杆78并未与触觉开关76进行接触的脱离位置之间运动。弹簧82还促使摇杆按钮16在第一位置、第二位置和到空档位置之间枢转，这消除了对板簧62的需要。然而，第二实施例的可选特征是还包括如所示的板簧62，其将以与第一实施例相同的方式操作。图5a和5b示出了摇杆按钮16在如图5b中所示的第一位置与如图5a中所示的空档位置之间的运动的截面图。图5a还示出了其中在使摇杆按钮16运动之前选择凹窝32中的一个且摇杆按钮16处于空档位置的位置。图5B示出了运动至第一位置的摇杆按钮16，其使挺杆18中的第一个与电路板68上的各触觉开关70卡合。图5C示出了运动至第二位置的摇杆按钮16，其使挺杆18中的第二个与电路板68上的各触觉开关70卡合。

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化意图在本发明的范围内。不应将此类变化视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种复合式摇杆面板按钮布置，包括：

盖板，其具有开口；

摇杆按钮，其被可旋转地安装到所述盖板并位于所述开口内，所述摇杆按钮能够在空档位置、第一位置以及第二位置之间绕着轴线进行枢转，并且所述摇杆按钮具有观察表面和背侧；

电容膜，其被连接到所述摇杆按钮的所述背侧，所述电容膜包括一个或多个触摸节点，其为所述电容膜上的被用来当电容场在所述一个或多个触摸节点中的特定的一个的位置处被中断时生成主功能信号的区域；

机座，其被连接到所述电容膜并支撑所述电容膜，并且所述机座被连接到所述摇杆按钮；

电路板，其邻近于所述机座地连接到所述盖板，所述电路板被连接到所述电容膜；以及

摇杆致动器，其被连接在所述机座与所述电路板之间，其中，所述摇杆致动器通过所述摇杆按钮的枢转来操作，当所述摇杆按钮运动至所述第一位置时，所述摇杆致动器和所述电路板发起第一次级命令信号，当所述摇杆按钮枢转至所述第二位置时，所述摇杆致动器和所述电路板发起第二次级命令信号，

所述摇杆致动器还包括：

光学编码器，其被连接到所述电路板；以及

拱形突出部，其形成在所述机座上，并且其被构造成邻近于所述光学编码器旋转，其中，所述光学编码器具有在两个传感器之间延伸的光束并且其能够确定光束何时已被阻挡，其中，当所述摇杆按钮旋转至所述第一位置时，所述拱形突出部通过所述光学编码器，从而选择性地中断所述光学编码器的光束，并生成第一次级命令信号，并且当所述摇杆按钮运动至所述第二位置时，所述拱形突出部将中断所述光学编码器的光束，从而促使向所述电路板生成第二次级命令信号。

2.如权利要求1所述的复合式摇杆面板按钮布置，其中，所述摇杆致动器还包括被连接到所述机座的两个或更多挺杆，每个被构造成被连接到所述电路板的两个或更多触觉开关中的一个，其中，使所述摇杆按钮枢转至所述第一位置促使所述摇杆按钮的背侧按压所述两个或更多挺杆中的一个并对所述两个或更多触觉开关中的相应的一个进行致动，而使所述摇杆按钮枢转至第二位置促使所述摇杆按钮的背侧使所述两个或更多挺杆中的第二个运动，从而卡合被连接到所述电路板的所述两个或更多触觉开关中的相应的第二个，以便生成第二次级命令信号。

3.如权利要求1所述的复合式摇杆面板按钮布置，其中，所述一个或多个触摸节点是所述电容膜上的被用来当所述电容场在所述电容膜的所述一个或多个触摸节点中的特定的一个的位置处被中断时生成功能信号的区域，从而促使主信号被发送到所述电路板。

4.如权利要求1所述的复合式摇杆面板按钮布置，还包括被连接到所述电路板或盖板的可枢转柱塞和被连接到所述可枢转柱塞以便在所述摇杆按钮从所述空档位置旋转至所述第一位置或所述第二位置时提供触觉反馈感觉的弹簧。

5.如权利要求4所述的复合式摇杆面板按钮布置，还包括

凸轮，其从所述摇杆按钮的背侧或者从所述机座开始延伸；

一个或多个止动件，其在所述凸轮面上；以及

凸轮随动件，其在所述可枢转柱塞上，并且其被构造成在所述凸轮面上滑动，接触所述一个或多个止动件。

6.如权利要求1所述的复合式摇杆面板按钮布置，还包括被连接在所述摇杆按钮与所述盖板之间的一个或多个板簧，其中，所述一个或多个板簧被构造成当所述摇杆按钮在所述第一位置与所述第二位置之间旋转时弯曲，并且然后当没有力作用于所述摇杆按钮上时促使所述摇杆按钮运动至所述空档位置，促使所述摇杆按钮旋转至所述第一位置或所述第二位置。

7.一种复合式摇杆面板按钮布置，包括：

盖板，其具有开口；

摇杆按钮，其被可旋转地安装到所述盖板并位于所述开口内，所述摇杆按钮能够在空档位置、第一位置以及第二位置之间绕着轴线进行枢转，并且所述摇杆按钮具有观察表面和背侧；

电容膜，其被连接到所述摇杆按钮的所述背侧，所述电容膜包括一个或多个触摸节点，其为所述电容膜上的被用来当电容场在所述一个或多个触摸节点中的特定的一个的位置处被中断时生成功能信号的区域；

机座，其被连接到所述电容膜并支撑所述电容膜，并且所述机座被连接到所述摇杆按钮；

电路板，其邻近于所述机座地连接到所述盖板，所述电路板被连接到所述电容膜；以及

摇杆致动器，其被连接在所述机座与所述电路板之间，其中，所述摇杆致动器具有被连接到所述电路板的光学编码器和形成于所述机座上的被构造成邻近于所述光学编码器旋转的拱形突出部，其中，所述光学编码器具有在两个传感器之间延伸的光束并且其能够确定光束何时已被阻挡，其中，当所述摇杆按钮从所述空档位置旋转至所述第一位置时，所述拱形突出部通过所述光学编码器，从而选择性地中断所述光学编码器的光束并生成第一次级命令信号，并且当所述摇杆按钮运动至所述第二位置时，所述拱形突出部将中断所述光学编码器的光束，从而还促使向所述电路板生成第二次级命令信号。

8.如权利要求7所述的复合式摇杆面板按钮布置，其中，所述光学编码器通过发送光束中断的方向来确定所述拱形突出部通过光束的方向，以便确定将生成所述第一次级命令信号还是所述第二次级命令信号。

9.如权利要求7所述的复合式摇杆面板按钮布置，其中，所述一个或多个触摸节点是所述电容膜上的被用来当所述电容场在所述电容膜的所述一个或多个触摸节点中的特定的一个的位置处被中断时生成功能信号的区域，从而促使主信号被发送到所述电路板。

10.如权利要求7所述的复合式摇杆面板按钮布置，还包括被连接到所述电路板或盖板的可枢转柱塞和被连接到所述可枢转柱塞以便在所述摇杆按钮从所述空档位置旋转至所述第一位置或所述第二位置时提供触觉反馈感觉的弹簧。

11.如权利要求10所述的复合式摇杆面板按钮布置，还包括

凸轮，其从所述摇杆按钮的背侧或者从所述机座开始延伸；

一个或多个止动件，其在所述凸轮面上；以及

凸轮随动件，其在所述可枢转柱塞上，并且其被构造成在所述凸轮面上滑动，接触所述一个或多个止动件。

12.如权利要求7所述的复合式摇杆面板按钮布置，还包括被连接在所述摇杆按钮与所述盖板之间的一个或多个板簧，其中，所述一个或多个板簧被构造成当所述摇杆按钮在所述第一位置与所述第二位置之间旋转时弯曲，并且然后当没有力作用于所述摇杆按钮上时促使所述摇杆按钮运动至所述空档位置，促使所述摇杆按钮旋转至所述第一位置或所述第二位置。

13.一种复合式摇杆面板按钮布置，包括：

盖板，其具有开口；

摇杆按钮，其被可旋转地安装到所述盖板并位于所述开口内，所述摇杆按钮能够在空档位置、第一位置以及第二位置之间绕着轴线进行枢转，并且所述摇杆按钮具有观察表面和背侧；

电容膜，其被连接到所述摇杆按钮的所述背侧，所述电容膜包括一个或多个触摸节点，其为所述电容膜上的被用来在电容场在所述一个或多个触摸节点中的特定的一个的位置处被中断时生成主功能信号的区域；

机座，其被连接到所述电容膜并支撑所述电容膜，并且所述机座被连接到所述摇杆按钮；

电路板，其邻近于所述机座地连接到所述盖板，所述电路板被连接到所述电容膜；以及

摇杆致动器，其被连接在所述机座与所述电路板之间，其中，所述摇杆致动器还包括被连接到所述机座的两个或更多挺杆，每个被构造成选择性地接触被连接到所述电路板的两个或更多触觉开关中的一个，其中，使所述摇杆按钮枢转至所述第一位置促使所述摇杆按钮的背侧按压所述两个或更多挺杆中的一个并对所述两个或更多触觉开关中的相应的一个进行致动以生成第一次级命令信号，而使所述摇杆按钮枢转至所述第二位置促使所述摇杆按钮的背侧使所述两个或更多挺杆中的第二个运动，从而卡合被连接到所述电路板的所述两个或更多触觉开关中的相应的第二个，以便生成第二次级命令信号。

14.如权利要求13所述的复合式摇杆面板按钮布置，其中，被连接到所述摇杆按钮的所述背侧的所述电容膜上的所述一个或多个触摸节点包括跨所述电容膜的可控静电压力区，其中，当用户触摸所述电容膜的所述一个或多个触摸节点而促使信号被发送到所述电路板时，所述一个或多个触摸节点的所述可控静电压力区的中断得以感测。

15.如权利要求13所述的复合式摇杆面板按钮布置，还包括被连接在所述摇杆按钮与所述盖板之间的一个或多个板簧，其中，所述一个或多个板簧被构造成当所述摇杆按钮在所述第一位置与所述第二位置之间旋转时弯曲，并且然后当没有力作用于所述摇杆按钮上时促使所述摇杆按钮运动至所述空档位置，促使所述摇杆按钮旋转至所述第一位置或所述第二位置。