CN108306634A - 用于机动车的控制元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制元件,尤其是用于机动车的控制元件,具有传感器(7)、触敏表面(8)、围绕触敏表面(8)的惰性表面(10)以及致动器(21),所述传感器(7)对触敏表面(8)的触摸做出响应。在致动器(21)的两个彼此相对可移动的部件(22,23)中,一个部件(23)与触敏表面(8)连接,另一个部件(22)与惰性表面(10)连接,以便在检测到触摸时驱动触敏表面(8)相对于惰性表面(10)移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制元件,尤其是应用在机动车的仪表板上的控制元件。
背景技术
通过电磁交互作用来检测触摸的控制元件之所以是结实的以及能够简单且成本低廉地制造,是因为它们没有必须在静止位置和切换位置之间能够复现地移动的按键。这使得它们对于在机动车中的应用也是令人感兴趣的。
然而,不带有移动部件的控制元件的缺陷是使用者不能通过其所触摸的表面的屈服来辨别出其触摸是否被控制元件感知到。为了克服这个缺陷,例如在DE102008046102A1中提出了如下形成控制元件,即设置具有一个或多个传感器元件和振动线圈的车辆客舱装饰件或模制件,其中当传感器元件检测到触摸时,振动线圈则激发装饰件或模制件振动。为了使正在行驶的车辆中的使用者能够感知到这些振动,它们必须剧烈得足以与由车辆的移动引起的振动相区分。这需要一个大尺寸、强有力的振动线圈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有触敏表面的控制元件,其中,小尺寸、低功率的致动器就足以在检测到触摸时驱动所述触敏表面能够可靠感知地移动。
根据本发明的一个实施方式,该技术问题通过一种控制元件解决,其具有传感器、触敏表面、围绕触敏表面的惰性表面以及致动器,该传感器对该触敏表面的触摸做出响应,其中,在该致动器的两个相对彼此可移动的部件中,一个部件与触敏表面连接,另一个部件与惰性表面连接,以便在检测到触摸时驱动该触敏表面相对于该惰性表面移动。因此,由致动器激发的移动可以局部地尽可能保持受限于使用者实际上必须触摸的那个表面以使该传感器做出响应;该移动的阻尼可以保持较低,使得小而廉价的致动器就足以引起可靠的可触及的移动。
为了实现触敏表面的局部清晰边界,传感器应该尽可能地紧密地安置在触敏表面下方。为此目的,传感器优选地布置在惰性表面的开口中,并且触敏表面是覆盖所述开口并且覆盖惰性表面的与所述开口邻接的边缘的覆盖板的一部分。除了用于触发传感器的触摸之外,覆盖板不承受静态载荷,因此其壁厚可以是极小的,特别是明显小于形成惰性表面的构件的壁厚。
传感器优选为电容式传感器。
覆盖板的壁厚优选低于0.25mm或甚至低于0.1mm。
覆盖板的外边缘可以通过凸起加强。该凸起一方面可以特别是在覆盖板的壁厚非常小的情况下有助于提高覆盖板的刚性,另一方面可以特别是在较大壁厚的情况下有助于隐藏覆盖板的外侧与围绕覆盖板的惰性表面之间的高度台级。此外,该凸起还可以以直观和可触及的方式标记触敏表面的位置。
凸起优选地粘接到覆盖板的背对惰性表面的外侧上。
为了不屏蔽传感器的电磁场,覆盖板(至少在电容式传感器的情况下)应该是不导电的,相较而言,凸起可以是金属的或至少在可视的一侧上被金属化。这样的凸起不仅从设计的角度来看是令人感兴趣的,其在具有多个传感器的控制元件的情况下还可以有助于使检测误差最小化,方式是通过使这些传感器的电磁场彼此屏蔽。
为了防止覆盖板的与惰性表面重叠的边缘在使用中被弯曲、折断或以其它方式损坏,覆盖板与惰性表面重叠的边缘可以贴靠在惰性表面上。
为了避免对控制元件的意外操作,例如当驾驶员的手在寻找触敏表面的过程中拂过惰性表面并且在此触摸到覆盖板的边缘时,覆盖板的边缘应该对触摸不敏感。
为避免覆盖板和惰性表面的相互撞击,致动器激发的移动应该是平行于触敏表面的方向的振动。
为了能够实现通过同一控制元件来控制多个功能,在同一个覆盖板上可分布有多个传感器的触敏表面。
为了避免无意的操作,这些触敏表面应当分别通过不敏感的中间区域彼此分隔。
然而,惰性表面也可以具有多个开口,这些开口分别被具有触敏表面的板覆盖。
从以下参照附图对实施例的描述中得知本发明的其它特征和优点。
附图说明
图1示出了控制元件的示意性剖面图;
图2示出了控制元件的第一方案的透视图;
图3示出了第二方案的透视图;
图4示出了根据进一步发展的类似于图1的剖面图;和
图5示出了根据本发明的仪表板的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的控制元件的横截面。在例如可构成机动车仪表板的一部分的基板1中切割出开口2。在基板1的面对使用者的外侧面上布置有覆盖开口2的覆盖板3。覆盖板3的外边缘4松动地放置在基板1的围绕开口2的边缘5上。基板1和覆盖板3由相同的介电材料制成。优选地,该介电材料是透明的,例如矿物玻璃或合成玻璃,并且在它们背对使用者的内侧,板1,3设有相同颜色的不透明装饰层。
电容式传感器7的电容器板6在覆盖板3的装饰层下方延伸;其边缘限定了触敏表面8在覆盖板3外侧面上的边界,传感器7被设计成检测电容式传感器的使用者的手指对触敏表面8的触摸。基板1形成惰性表面10,传感器对于该惰性表面的触摸不做出响应。
例如由塑料注塑而成的底座9包括支撑板11和接片13,该支撑板11几乎在其整个延伸长度上支撑覆盖板3的在开口2上延伸的核心区域12,该接片13从支撑板11的边缘出发延伸穿过开口2。因为覆盖板3由此在几乎其整个延伸长度上被支撑,所以它的壁厚可以选得非常小,例如70微米;
在基板1的内侧安装有以扁平长方体形的、在其面对基板1的那侧上敞开的箱体形式的壳体14。壳体14的侧壁15环形地围绕开口2固定在基板1的内侧。从壳体14的底部16突起的支架17承载有印刷电路板18,在该印刷电路板18上安装有电容式传感器7的分析电路19。分析电路19经由柔性扁平电缆20与电容器板6连接。
印刷电路板18通过至少一个,优选两个致动器21与覆盖板3连接。这些致动器21分别具有两个可彼此相对移动的部件22,23,所述部件中的一个安装在印刷电路板18上,另一个嵌接(angreifen)在底座9上。在印刷电路板18那侧上的部件22例如可以是振动线圈,而所述底座那侧上的部件23是嵌接到振动线圈中的线圈芯。
这些致动器21在此这样布置,即它们发动一种与基板1和覆盖板3的表面平行的摆动移动。
它们被布置在印刷电路板18的彼此相对的边缘上并且分别以180°的相位移(Phasenversatz)彼此相对控制,即,一个致动器21将面对其的接片13拉向印刷电路板18时,另一个致动器21将面对其的接片13从电路板18离开地按压。
覆盖板3的外边缘通过由金属丝制成的或由金属涂覆的塑料制成的环形凸起24加强。凸起24隐藏了基板1外侧与覆盖板3外侧之间的小的高度差,使得无偏见的观察者产生这样的印象:仅存在一个唯一的、一件式的平坦表面,所粘合的凸起24在该平坦表面上框围所述触敏表面8。
在印刷电路板18上可额外地安装发光器件25,该发光器件穿过支撑板11的窗口照亮了从不透明的装饰层中留出的字符26(参见图2)或者照亮了显示出控制元件的功能的符号。
图2局部以剖视图、局部以透视图示出了根据本发明第一变型的控制元件。这里,基板1具有多个开口2,每个开口2均被自己的覆盖板3覆盖。布置在每个覆盖板3后面的传感器7和致动器21可以安装在共用的印刷电路板18上并且具有共同的壳体14。
图3的变型更简单,更具成本效益。这里,多个传感器的触敏表面8分布在共同的覆盖板3上。为使覆盖板3处于振动状态所需的致动器21的数量不会随着传感器数量的增加而增加,因此比图2的情况少的致动器就够用了。为了防止多个传感器的同时响应,触敏表面8通过不敏感的中间区域27彼此分隔。中间区域27在图3中是平坦的并与触敏表面8齐平;为了在不同的传感器7的触敏表面8之间提供清晰可见的分隔,可以沿着不敏感的中间区域27分别还安装上凸起24。
图4示出了根据本发明的扩展方式的与图1类似的剖面图。已经参考图1描述的那些部件用与图1中相同的附图标记表示并且将不再重新进行阐述。不透明层在这里至少局部地经由安装在覆盖板3下方的LCD显示器28替换。由于LCD显示器28允许显示任何字母数字符号或图形符号,因此它能够实现利用同一个触敏表面8来控制各种分别由LCD显示器28显示的功能。
在LCD显示器28中可以直接集成发光器件。在这里所示的情况下,安装在印刷电路板18上的发光器件25被设置为用于LCD显示器28的背光,以使由致动器21发动振动的部件的重量最小化。
在这里,覆盖整个LCD显示器28的透明电极可充当电极板6。如果LCD显示器28是触摸屏,则以已知方式存在于该触摸屏的表面上的、空间分辨式的触敏电极可以承担电极板6的功能;在这种情况下,触摸屏可以按照图3构成分布在整个覆盖板3上的多个传感器的触敏表面8,其中传感器的数量和它们的触敏表面8的轮廓都能够以程控方式改变。
图5从车辆乘员的角度示出机动车的仪表板29。基板1连同分布在其上的控制元件在方向盘30的旋转轴线的两侧延伸。用31表示的一些控制元件如上所述由传感器7构成,这些传感器单独地或多个地布置在覆盖基板1的开口的、被凸起24框围的覆盖板之后;其他控制元件32的传感器具有电容器板33,该电容器板如图1所示地安装在基板1的与表面10相对置的表面34上。因此,表面10并非在任何方面都是惰性的;仅对于布置在开口2中的传感器7,该表面10在这个意义上表示惰性表面,以致传感器7对表面10的触摸不做出响应;控制元件32的布置在该表面10后面的传感器非常好地实现这一点。
以通常的方式,大面积的显示仪表35这样布置在仪表板29的上部区域中,使得在方向盘30上方的驾驶员视野内或通过方向盘的中心开口可以看到该显示仪表35。显示仪表35包括多个显示元件,在这里例如是用于发动机转数和速度的模拟式指针仪表,或布置在共用的透明板后面的LCD屏幕。该透明板可以与基板1一件式地且齐平地挂接在一起。
应该理解的是,前面的详细描述和附图虽然指示了本发明的某些示例性实施方式,但是这些仅用于说明的目的,而不应被解释为对本发明范围的限制。所描述的实施方式的各种变型都是可能的,只要不脱离所附权利要求及其等同方案的范围即可。尤其地,从该描述和附图还得知了权利要求中未提及的实施例的特征。这些特征也可以以不同于本文具体公开的那些组合的方式。多个这样的特征在相同的句子或另一类型的文本语境中相互提及这一事实因此不能表明以下结论是合理的,即,它们只能以具体公开的组合出现;相反,原则上以此为根据,还可以从多个这样的特征中省略或修改单个特征,只要这不会使本发明的功能性出现问题即可。
附图标记清单
1 基板
2 开口
3 覆盖板
4 外边缘
5 边缘
6 电容器板
7 传感器
8 触敏表面
9 底座
10 惰性表面
11 支撑板
12 核心区域
13 接片
14 壳体
15 侧壁
16 底部
17 支架
18 印刷电路板
19 分析电路
20 扁平电缆
21 致动器
22 部件
23 部件
24 凸起
25 发光器件
26 字符
27 中间区域
28 LCD显示器
29 仪表板
30 方向盘
31 控制元件
32 控制元件
33 电容器板
34 表面
35 指示仪表
Claims (15)
1.一种控制元件,尤其是用于机动车的控制元件,具有传感器(7)、触敏表面(8)、围绕所述触敏表面(8)的惰性表面(10)以及致动器(21),所述传感器(7)对所述触敏表面(8)的触摸做出响应,而所述传感器(7)对所述惰性表面(10)的触摸不做出响应,其中,在所述致动器(21)的两个彼此相对可移动的部件(22,23)中,一个部件(23)与所述触敏表面(8)连接,另一个部件(22)与所述惰性表面(10)连接,以便在检测到触摸时驱动所述触敏表面(8)相对于所述惰性表面(10)移动。
2.根据权利要求1所述的控制元件,其特征在于,所述传感器(7)被布置在所述惰性表面(10)的开口(2)中,并且所述触敏表面(8)是覆盖板(3)的一部分,所述覆盖板覆盖所述开口(2)并且覆盖所述惰性表面(10)的与所述开口(2)邻接的边缘(5)。
3.根据权利要求1或2所述的控制元件,其特征在于,所述传感器(7)是电容式的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,所述覆盖板(3)具有小于0.25mm,优选小于0.1mm的壁厚。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,所述覆盖板(3)的外边缘通过凸起(24)加强。
6.根据权利要求5所述的控制元件,其特征在于,所述凸起(24)被粘接在所述覆盖板(3)的背对所述惰性表面(10)的外侧上。
7.根据权利要求5或6所述的控制元件,其特征在于,所述凸起(24)是金属的或至少在可见侧上被金属化。
8.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,所述覆盖板(3)的与所述惰性表面(10)重叠的边缘(4)贴靠在所述惰性表面(10)上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,所述覆盖板(3)具有对触摸不敏感的边缘(4)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,由所述致动器(21)激发的移动是在平行于所述触敏表面(8)的方向上的振动。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,在所述覆盖板(3)上分布有多个传感器(7)的触敏表面(8)。
12.根据权利要求11所述的控制元件,其特征在于,所述触敏表面(8)分别通过不敏感的中间区域(27)彼此分隔。
13.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,所述惰性表面(1)具有多个开口(2),这些开口(2)分别被具有触敏表面(8)的覆盖板(3)覆盖。
14.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,在所述触敏表面(8)后面布置有LCD显示器(28)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件,其特征在于,所述触敏表面(8)是触摸屏的一部分。
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