CN1885718B - 具有接近传感器和屏蔽作用的控制元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种特别用于机动车部件的控制元件，其具有可移动地安置在支承元件中的操纵元件(1)，该操纵元件特别作用于开关元件上。为了检测使用者对控制元件的靠近，然而，同时也为了阻止由可移动部件造成的错误识别，在操纵元件(1)的内腔(4)中设置电容式接近传感器的一个导电传感器元件(75)以及至少一个屏蔽元件(76)，其中传感器元件(75)和屏蔽元件(76)与印刷电路板(3)导电连接。
Description
技术领域
本发明涉及到一种控制元件，特别是用于机动车部件的控制元件，其具有可移动地安置在支承元件中的操纵元件，该操纵元件特别作用于开关元件上。此外，本发明还涉及到一种机动车部件，其具有：具有至少一个控制元件的控制单元；另外的可移动部件。
背景技术
为了控制机动车部件，例如：收音机、导航设备、车载电话、多媒体设备以及类似的设备，经常使用控制装置和显示装置，这些装置以人体工程学的方式设置在机动车中。此时，显示装置应该这样地设置，即驾驶员能够在获取显示信息的同时尽可能少地分散对路况交通的注意力。因此，显示单元优选地设置在仪表板区域中或设置在中间控制台的上部区域中。控制单元优选地这样设置，即驾驶员可以不用较大幅度地移动手臂而利用手指就能够触及。然而，控制单元的这种布置存在缺点，即控制单元在视觉上很难被观察到。因此，驾驶员经常在看不到按键时对控制单元的控制元件进行选择。所以希望能检测驾驶员的手接近控制元件，从而在操纵控制元件以及执行与之关联的动作之前，例如可以在显示装置中输出控制元件的类型的提示或者由此控制的功能的提示或者也输出声音响应。例如在设置有控制元件的中间控制台的区域中还可以有可运动的部件，例如CD盒，从而使该另外的部件的运动不被错误地认为是操作人员的手接近控制元件。
发明内容
因此，本发明的目的是这样地改进控制元件，即对控制元件的接近进行识别，然而同时也不损害控制元件尤其是按钮的常规功能性，此外避免由于邻近的可移动部件引起的故障。另一个目的在于，相应地改进这类的机动车部件，其具有带有至少一个控制元件的控制单元和另外的可移动部件。
该目的通过具有下列特征的控制元件和机动车部件来实现。控制元件具有下列特征，即在操纵元件的内腔中设置电容式接近传感器的一个导电传感器元件以及至少一个屏蔽元件，其中传感器元件以及屏蔽元件与印刷电路板导电连接。机动车部件的特征在于其带有具有至少一个上述控制元件的控制单元和另外的可移动部件，可移动部件和传感器元件之间设置至少一个屏蔽元件。
电容式接近传感器的导电传感器元件(传感器电极)设置在控制元件的操纵元件中，该传感器元件与印刷电路板导电连接。通过传感器元件在操纵元件中的布置，使操作人员看不到传感器元件，并且决不会损害控制元件的视觉外观。通过传感器元件与印刷电路板相应的导电连接，传感器元件的传感器信号能够以简单的方式传送给信号处理元件，这些信号处理元件尤其是本身设置在印刷电路板上。通过传感器元件在操纵元件中适当的布置以及与印刷电路板适当的连接，能够使控制元件尤其是按钮的常规功能性不受损害。
此外，至少一个屏蔽元件也设置在操纵元件的内腔中，该屏蔽元件同样与印刷电路板导电连接。通过屏蔽元件实现对传感器元件的检测范围的限制。屏蔽元件是与接地物导电连接的部件。因此，通过屏蔽元件来避免尤其是可移动部件，例如可移出的显示器、CD盒或DVD盒对传感器元件产生的可能的影响。因此，可移动部件的移动不被认为是操作员接近控制元件。为此，在可移动部件和传感器元件之间设置至少一个屏蔽元件。如果希望为传感器元件屏蔽在不同空间方向上的移动，那么就使用多个屏蔽元件或者相应地设计一个屏蔽元件。
因为操纵元件的可供使用的内腔是有限的并且通常情况下除了传感器元件和屏蔽元件之外照明件也必须设置在其中，这尤其需要注意传感器元件和屏蔽元件的设计方案。
至少一个屏蔽元件可以设计成销形。在该设计方案中，屏蔽元件只需要很少的安装空间，然而业已证明该种设计方案已足以屏蔽不希望的移动的影响。
传感器元件可以设计成L形或T形。在该设计方案中提供了一个传感器面，其平行于操纵元件的前面并且因此特别适合于检测从前侧接近控制元件。然后，传感器元件平行于操纵元件侧面的区域能够通过屏蔽元件屏蔽在控制元件侧面进行的移动，例如CD盒的移动。
传感器元件和屏蔽元件都可以设计成螺旋弹簧形，其中螺旋形传感器元件径向地设置在螺旋形屏蔽元件的内部。在该设计方案中，通过螺旋形的屏蔽元件屏蔽相对于传感器元件的径向运动，而正面的运动可以不受屏蔽元件妨碍地被传感器元件探测到。操纵元件在此尤其具有隔板，通过该隔板支撑传感器元件或屏蔽元件的螺旋形的结构。
传感器元件和屏蔽元件能够弹性偏压地抵靠在操纵元件的相对内侧上。利用该设计方案来确保避免传感器元件和屏蔽元件之间的接触。屏蔽元件和传感器元件之间的接触必须要避免，这是因为否则的话屏蔽元件与接地物连接，传感器元件就会同样与接地物连接，因此，传感器元件丧失其功能。
传感器元件和屏蔽元件能够分别设计成操纵元件的部分区域的导电涂层。在该设计方案中，不仅传感器元件而且屏蔽元件都直接集成在操纵元件中，从而不再需要附加的部件并且简化了装配。操纵元件在此特别是由一种双组分塑料部件构成，其中一种塑料组分可喷涂金属。通过对该组分的金属喷涂处理，传感器元件和屏蔽元件都被实现。如果操纵元件的一个侧壁被喷涂金属，那么该侧壁可以作为屏蔽元件屏蔽来自于该侧向的移动。在操纵元件上相应的突出区域能够被用于与印刷电路板的焊接。
传感器元件和屏蔽元件能够固定在空心圆柱形部件上，其内壁特别是设计为可反射的。因此，在该设计方案中提供有一个分离部件，传感器元件和屏蔽元件都固定在该部件上。作为选择，传感器元件和屏蔽元件也可以再一次设计成空心圆柱形部件的金属表面涂层。该部件的空心圆柱形的设计具有的优点是，在其内部可以进一步设置一个用于照明控制元件的光源。此外，如果空心圆柱形部件的内壁设计为可反射的，那么光源的光就可以没有较大损失地用于照明操纵元件。
传感器元件和屏蔽元件能够借助于不可导电的中间层彼此形状配合地连接。传感器元件和屏蔽元件在此特别构成空心圆柱体，在该空心圆柱体的凹槽中也能够设置一个照明元件。传感器元件和屏蔽元件能够彼此粘接、夹紧、采用成型技术连接，例如压制连接。在此，传感器元件和屏蔽元件例如通过不可导电的涂层彼此电绝缘。由传感器元件和屏蔽元件构成的、已组装在一起的部件作为单元直接装配和焊接在印刷电路板上。为了达到良好的定位准确度，在传感器元件和/或屏蔽元件中可以设置用于在印刷电路板上居中定位的基准插脚。这些基准插脚能够在焊接时直接被焊接在一起。该设计方案的优点在于，仅需要极小的安装空间，因为传感器元件和屏蔽元件能够利用非常薄的薄板来实现。不需要附加的塑料件。
另一块印刷电路板可以与所述印刷电路板连接，该另一块印刷电路板伸入到操纵元件的内腔中并且在其上设置有传感器元件和屏蔽元件。即使在很小的安装空间中，由于另一块印刷电路板的低的空间需求，可以通过该解决方案来实现相应的控制元件。因此，传感器元件和屏蔽元件作为导电面在仅仅一个附加的部件上实现，即在另一块印刷电路板上实现。
附图说明
本发明接下来根据附图的实施例来详细地说明。图中示出了：
图1具有销形传感器元件的按钮的第一设计方案以及传感器元件和屏蔽元件的布置的不同视图，
图2具有T形传感器元件的按钮的第二设计方案以及传感器元件和屏蔽元件的布置的不同视图，
图3具有L形传感器元件的按钮的第三设计方案以及传感器元件和屏蔽元件的布置的不同视图，
图4具有螺旋形屏蔽元件和传感器元件的按钮的第四设计方案，
图5具有弹性偏压屏蔽元件和传感器元件的按钮的第五设计方案，
图6具有用于产生传感器元件和屏蔽元件的金属涂层的按钮的第六设计方案，
图7具有空心圆柱形部件的按钮的第七设计方案，
图8具有在屏蔽元件和传感器元件之间形状配合连接的按钮的第八设计方案，
图9在传感器元件和屏蔽元件设置在印刷电路板上时，按钮的第九设计方案，
图10机动车部件。
具体实施方式
图1c简要地示出了具有可线性移动的操纵元件1的按钮，该操纵元件以常规的方式可线性移动地安置在面板2中。当按压操纵元件1时，该操纵元件朝向印刷电路板3移动。操纵元件1例如通过一个弹簧元件(未示出)复位到静止位置。操纵元件1具有内腔4。一个传感器元件5和两个设计成销形的屏蔽元件6设置在内腔4中。传感器元件5和销形屏蔽元件6通过连接插脚7与印刷电路板3导电连接，该印刷电路板尤其包括有另外的用于评估传感器元件5的信号的部件。
图1a和图1b中示出了传感器元件5和销形屏蔽元件6的透视图和侧面图，其布局在图中显而易见。传感器元件5设计成L形，其中传感器面8与操纵元件1的前侧9相对应，并且探测在前侧9前的运动。通过销形屏蔽元件6来抑制在空间A(图1b)中的移动对传感器元件5的影响。由于屏蔽元件6的销形的设计方案，该屏蔽元件只需极少的安装空间。
图2简要地示出了带有操纵元件1的按钮的第二设计方案，在该操纵元件的内腔4中设置有一个传感器元件25和两个屏蔽元件26，其分别与印刷电路板3电连接。按钮的结构在原理上对应于在图1中示出的结构，然而，其中传感器元件和屏蔽元件的设计方案是不同的。
图2a示出了屏蔽元件26相对于传感器元件25的布置的透视图，而图2b示出了一个侧视图。传感器元件25设计成T形开且具有两个传感器面8，这些传感器面对应于操纵元件1的前侧9。屏蔽元件26设计成平面的并相对于传感器元件25的两个侧面设置。通过该布置，在空间A和空间B中的移动都被屏蔽，并且由此对传感器元件25没有影响。因此，在该设计方案中在按钮两侧的移动都被屏蔽。
图3示出了按钮的另一个设计方案，其中与图2的设计方案有所不同的是，在这里仅使用了一个屏蔽元件26并且如在根据图1的设计方案中一样，使用了一个L形传感器元件5。因此，在该设计方案中，消除在空间A中移动的影响，而探测在空间B中的移动。
图4简要地示出了按钮的另一个设计方案。操纵元件41在这里具有隔板42和43。传感器元件45和屏蔽元件46设计成螺旋形并通过隔板42、43引导。螺旋形屏蔽元件46的半径要大于螺旋形传感器元件45的半径，从而消除在空间A和空间B中出现的侧向移动对传感器元件45的影响。传感器元件45延伸到比屏蔽元件46更接近于前侧9的位置，从而使在前侧9前的移动被传感器元件45探测到。
此外，在印刷电路板3上设置一个发光二极管LED。在印刷电路板3上另外设置两个开关元件10，操作部件41作用在该开关元件上。这种类型的发光二极管LED和这种类型的开关元件10也可以存在于所有前面和后面描述的实施例中。
图5简要地示出了按钮的另一个设计方案，其中传感器元件55和屏蔽元件56在此弹性偏压地抵靠在操纵元件1的相对侧面上。通过传感器元件55和屏蔽元件56的具体设计方案产生的弹性偏压使其可靠地定位在操纵元件的内部，从而即使在机动车中使用按钮时并且在那里出现持续的振动时，传感器元件55和屏蔽元件56之间的无意识接触也被避免。此外，也为发光二极管LED保留了足够的空间。
图6示出了操纵元件61的另一个设计方案，该操纵元件可以应用在根据本发明的控制元件中。操纵元件61制造成双组分注塑件，确切地说是具有由第一种不可进行金属喷涂的塑料材料构成的第一组分62和由可进行金属喷涂的塑料材料构成的第二组分63。传感器元件65或屏蔽元件66在第二组分63上作为金属表面涂层实现。该设计方案的优点在于，传感器元件65和屏蔽元件66直接集成在操纵元件61中。传感器元件65或屏蔽元件66与印刷电路板的接触例如可以通过滑动触头来实现。作为选择，也可以实现塑料注塑件的相应的突出区域与印刷电路板的焊接连接，该区域包括了传感元件65或屏蔽元件66。
图7示出了另一个实施例，在该实施例中，空心圆柱形部件71设置在操纵元件1的内腔4中，设计为金属件的传感器元件75和屏蔽元件76都固定在部件71上。传感器元件75和屏蔽元件76都与印刷电路板焊接在一起，借此空心圆柱形部件71被保持在印刷电路板3上。此外，在印刷电路板3上设置有一个发光二极管LED，该发光二极管被空心圆柱形部件71径向地包围。空心圆柱形部件71的内壁72设计为可反射的，因此，由发光二极管LED产生的光线仅以极少的损失到达操纵元件1的前侧9。因此，通过将传感器元件75和屏蔽元件76集成在空心圆柱形部件71中，传感器元件75和屏蔽元件76在一个单一的部件中实现，借此，装配被极大地简化。此外，传感器元件75和屏蔽元件76在该布置中被可靠地固定，因此即使在机动车中使用也能可靠地防止传感器元件75和屏蔽元件76之间的接触。
图8简要地示出了按钮的另一个实施例。传感器元件85和屏蔽元件86在这里彼此形状配合地连接并且构成一个空心圆柱形部件，该部件借助于连接插脚7焊接在印刷电路板3上。在印刷电路板3上也设置有一个发光二极管LED，该发光二极管通过由传感器元件85和屏蔽元件86形成的部件径向地包围。传感器元件85和屏蔽元件86都通过薄的薄板来实现，并且因此而只需极小的安装空间。同时传感器元件85和屏蔽元件86用于遮挡光线并阻止由发光二极管LED产生的光线从侧向射出。在传感器元件85和屏蔽元件86之间的连接位置81使两个元件相互之间电绝缘。连接方式尤其能够通过粘接、成型技术的工艺方法，例如压制或通过夹紧来实现。
图9示出了按钮的另一个实施例。此时在操纵元件1的内腔4中设置了另一个印刷电路板91，该印刷电路板包括传感器元件和屏蔽元件。在此，传感器元件和屏蔽元件都能够设计成印刷电路板的导电涂层。在示出的实施例中，屏蔽元件96被设计为在印刷电路板91一侧的一个这种类型的涂层，而传感器元件95设计成带有传感器面8的金属元件。传感器元件95通过未示出的印制导线以及连接元件92与印刷电路板3连接。
图10示出了具有多个控制元件102的机动车部件101，其可以根据前述实施例中任一实施例来设计。控制元件102的上部设置另一个可移动的部件103，其例如可以是CD盒或可移出的显示屏。为了使可移动部件103的移动不被错误的认为是操作员接近其中一个控制元件102，控制元件102具有一个根据本发明的具有屏蔽元件的结构，其中屏蔽元件设置在传感器元件和可移动部件103之间。因此，在图10示出的实施例中在控制元件102的上部实现的移动，不能被安装在控制元件102中的传感器元件探测到。
Claims (12)
1.一种控制元件，特别用于机动车部件的控制元件，其具有可移动地安置在支承元件中的操纵元件(1；41；61)，该操纵元件特别作用于开关元件(10)上，其特征在于，在所述操纵元件(1；41；61)的内腔(4)中设置有电容式接近传感器的一个导电传感器元件(5；25；45；55；65；75；85；95)以及至少一个屏蔽元件(6；26；46；56；66；76；86；96)，其中所述传感器元件(5；25；45；55；65；75；85；95)以及所述屏蔽元件(6；26；46；56；66；76；86；96)与印刷电路板(3)导电连接。
2.根据权利要求1所述的控制元件，其特征在于，所述控制元件是按钮，所述操纵元件(1；41；61)可线性移动地安置。
3.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述屏蔽元件(6)设计成销形。
4.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(5；25)设计成L形或T形。
5.根据权利要求3所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(5；25)设计成L形或T形。
6.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(45)和所述屏蔽元件(46)都设计成螺旋形，其中所述螺旋形传感器元件(45)径向地设置在所述螺旋形屏蔽元件(46)的内部。
7.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(55)和所述屏蔽元件(56)弹性偏压地抵靠在所述操作部件(1)的相对内侧上。
8.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(65)和所述屏蔽元件(66)分别设计成所述操作部件局部区域的导电涂层。
9.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(75)和所述屏蔽元件(76)都固定在空心圆柱形部件(71)上，该空心圆柱形部件的内壁(72)特别设计为可反射的或者所述传感器元件(75)和所述屏蔽元件(76)都作为涂层涂敷在所述空心圆柱形部件(71)上。
10.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(85)和所述屏蔽元件(86)借助于不导电的中间层彼此形状配合地连接。
11.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，另一印刷电路板(91)与所述印刷电路板(3)连接，所述另一印刷电路板伸入到所述操纵元件(1)的内腔(4)中并且在所述另一印刷电路板上设置有所述传感器元件(95)和所述屏蔽元件(96)。
12.机动车部件，其带有具有至少一个控制元件(102)的控制单元和另外的可移动部件(103)，其特征在于，所述控制元件(102)根据权利要求1至10中任一项所述的控制元件来设计，其中所述可移动部件(103)和所述传感器元件(5；25；45；55；65；75；85；95)之间设置至少一个屏蔽元件(6；26；46；56；66；76；86；96)。
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