CN1885719A - 带有接近传感器的控制元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种用于机动车部件的控制元件，其具有移动地安置在支承元件中的操纵元件(1)，该操纵元件尤其作用于开关元件。电容式接近传感器的导电传感器元件(金属元件5)设置在操纵元件中，该传感器元件与印刷电路板(2)导电连接。

Description

带有接近传感器的控制元件
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，其具有移动地安置在支承元件中的操纵元件，该操纵元件尤其作用于开关元件上。
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的情况下对控制单元的控制元件进行触摸和选择。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。
发明内容
因此，本发明的目的是这样的改进控制元件，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。
本发明的目的利用具有以下特征的控制元件实现，其特征在于，电容式接近传感器的导电传感器元件设置在操纵元件中，该传感器元件与印刷电路板导电连接。
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作元件中，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作元件中的布置，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作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。
传感器元件可以设计为弯成角度的弹性可变形的金属元件或者金属涂层的塑料元件，该金属元件或金属涂层的塑料元件具有第一和第二臂，其中，第一臂伸入到操纵元件中并且与之固定连接，第二臂支撑在印刷电路板的朝向操纵元件一侧的印刷电路板的导电面上。借此确保传感器元件与印刷电路板的可靠连接。甚至在操纵操纵元件，特别是在按压按钮的操纵元件时，通过金属元件或者具有金属涂层的塑料元件的弹性可变形的设计方案，确保在操纵控制元件的所有阶段与印刷电路板的可靠连接。
传感器元件可以设计为弯成角度的弹性可变形金属元件，该金属元件具有第一臂和第二臂，其中，第一臂与印刷电路板固定连接，第二臂作为弹簧元件作用在操纵元件的前侧。在该布置中，传感器元件同时起到将按钮的操纵元件回复到静止位置的作用，从而为此不再需要附加的部件例如弹簧或者橡胶弹性件。总之，控制元件很小的安装空间可以通过传感器元件与复位元件的结合特别有效地利用。
传感器元件可以具有设置有金属涂层的部分区域，该部分区域穿过印刷电路板伸出并且在按钮的静止位置上抵靠在印刷电路板的远离操纵元件一侧的导电面上。传感器元件和也许还有用于场取向的附加部件在此通过具有部分金属涂层的双组分操纵元件实现。在此，传感器元件与印刷电路板的电连接同样通过操纵元件的金属涂层区域实现。因此，操纵元件和传感器元件设计为一体的，从而不再需要附加的装配费用。
传感器元件可以作为金属涂层涂敷到操纵元件的内表面上，并且利用与印刷电路板固定连接的滑动接触元件实现与印刷电路板的电连接。在这种情况下，按钮的操纵元件设计为双组分注塑部件。在此，其中一个组分被选择为其表面可以被涂布有金属导电涂层。在其上涂敷的金属涂层是实际的传感器元件。与印刷电路板的接触通过滑动接触元件实现，该滑动接触元件与印刷电路板固定连接并且抵靠在操纵元件的金属涂层上。因此，传感器元件可以以复杂的几何图形来制造，该几何图形不可以通过例如用于金属元件的冲压方法实现。
传感器元件可以与操纵元件固定连接，其中传感器元件的一部分区域伸入到印刷电路板的金属涂层的凹槽中，并且抵靠在该凹槽上。金属涂层凹槽可以特别是印刷电路板的通孔敷镀的开孔。在这里，在印刷电路板与传感器元件之间的接触也以滑动接触的形式实现。传感器元件本身也可以设计为分开的金属元件或者设计为双组分塑料按键的导电涂层。
在另一个设计方案中，开关元件可以包括一个在电路板上设置的开关垫，传感器元件作为金属涂层涂敷在操纵元件上并且开关垫具有导电层，该导电层不仅与操纵元件的导电涂层连接而且还与印刷电路板连接。通过使用可导电的塑料材料，该塑料材料用于操纵元件的部分区域，并且通过使用与其保持连接的作为开关元件的开关垫的导电涂层，可以以简单的方法实现传感器元件和印刷电路板之间的导电连接。尤其是在这种结构中，操纵元件可以后啮合于开关垫，其中，操纵元件的导电涂层在控制元件的静止位置抵靠在开关垫的导电层上。开关垫在这里同时作为使操纵元件保持在静止位置的停止件使用，其中利用其橡胶材料同时确保吸收在按钮从操纵位置快速返回静止位置时的噪音。
附图说明
本发明接下来基于实施例和附图进一步说明。图中示出：
图1带有设计为弯成角度的金属元件的传感器元件的按钮的第一个设计方案，
图2带有设计为弹簧元件和传感器元件的金属元件的按钮的第二个设计方案，
图3按钮的第三个设计方案，在该按钮中，传感器元件穿过印刷电路板伸出，
图4带有金属涂层和滑动接触连接的按钮的第四个设计方案，
图5带有在印刷电路板的凹槽中滑动接触连接的按钮的第五个设计方案，
图6带有具有涂层的开关垫的本发明的第六个设计方案，
图7按钮的第七个设计方案。
具体实施方式
图1示意性地示出了带有线性移动的操纵元件1的按钮，该操纵元件以常规的方式线性移动地安置在支承元件(没有示出)中。在按压操纵元件1时，该操纵元件向着印刷电路板2运动。操纵部件1例如通过同样未示出的弹簧元件回复到静止位置上。操纵元件1具有内腔3。弯成角度的弹性可变形的金属元件5的第一臂4伸入到操纵元件1的内腔3中。第一臂4与由塑料材料构成的操纵元件1固定连接。第二臂6以略微大于90度的角度相对于第一臂4设置并且支撑在印刷电路板2的导电面7上。第二臂6利用卡钩电连接到印刷电路板2上。
在按压操纵元件1时，金属元件5与该移动相匹配，也就说，第一臂4与第二臂6之间的角度将稍微变小。在释放操纵元件1时，金属元件5的弹动作用帮助操纵元件1返回到静止位置。金属元件5是电容式接近传感器的传感器元件，其中例如在手接近操纵元件1时，在传感器元件(金属元件5)和接地件之间的电容以已知方式出现改变，并在评估电路中评估。
图2示意性地示出了根据本发明的按钮的第二个设计方案。在此，传感器元件被再一次设计为弯成角度的弹性可变形的金属元件30，然而，第一臂8与印刷电路板固定连接，并且第二臂9作为弹簧元件作用在操纵元件1的前侧10上。在图2中不仅示出了第二臂9的静止位置，还示出了第二臂的偏压位置(以虚线示出)。在按压操纵元件1时获得偏压位置。本结构方案中不需要用于将操纵元件1从操纵位置复位到静止位置的附加部件。
图3示意性地示出了按钮的另一个设计方案，其中，传感器元件设计为操纵元件1的具有金属涂层11的部分区域12。部分区域12穿过印刷电路板2的开口13伸出并且利用一个弯成角度的端部14抵靠在印刷电路板2的导电面7上，其中，导电面7设置在印刷电路板2远离操纵元件1的一侧。因此，通过操纵元件1的部分区域12的导电涂层11，一方面实现传感器元件本身的作用，另一方面也确保在操纵元件1的静止位置中与印刷电路板2的导电面7的可靠接触。相反在操纵元件1的操纵位置中，在传感器元件和印刷电路板之间不产生接触。因为在该时间点上不必探测接近行为，所以这也是不需要的。通过对不仅用于传感器元件而且用于场取向的操纵元件1的部分金属喷涂以及该种金属喷涂表面的使用，可以非常节省空间地实现整个传感器系统。尤其是在该种设计方案中，因为附加地安装用于电容式接近传感器的传感器元件仅对内腔3造成很小的消极影响，该内腔因此毫不受影响地用于安置照明部件以及类似部件。
在图4中示出了另一个设计方案，在该设计方案中，操纵元件1作为双组分塑料部件实现。在此，第一按键组分15由一种不可金属喷涂的塑料构成，而第二按键组分16由一种可金属喷涂的塑料构成。在第二按键组分上涂敷有导电涂层17，其是电容式接近传感器的实际传感器元件。滑动接触元件18与印刷电路板2固定连接，其中，滑动接触元件18附加地抵靠在导电涂层17上。在此，在导电涂层17与印刷电路板2之间通过滑动接触元件18可靠连接的同时确保对按键的操纵。
在图5中示出了按钮的另一个设计方案，其中，操纵元件1在面板19中设置和导向。导电的传感器元件20与操纵元件1内侧固定连接。传感器元件20的部分区域21伸入到印刷电路板2的凹槽22中，其中凹槽22具有金属涂层23。传感器元件20可以设计为导电金属元件或者设计为双组分操纵元件的导电区域。
在图6中示出了另一个实施例，在该实施例中，操纵元件1由两个部分区域构成，也就是不导电的部分区域24和导电的部分区域25。导电的部分区域25与开关垫26保持接触，该开关垫设置在印刷电路板2上。在按压操纵元件1时，利用开关垫26以已知的方式接通在印刷电路板2上的触点。开关垫26具有导电表面涂层27，该导电涂层不仅与操纵元件1的导电的部分区域25连接而且与印刷电路板2连接。从而确保在作为传感器元件起作用的导电的部分区域25与印刷电路板2之间的导电连接。在这里，因此实现从开关垫26的上侧到开关垫的下侧的接触。此外，在该实施例中，在印刷电路板2上设置有一个用于照亮控制元件的发光二极管28。该种类型的发光二极管也可以配置在所有前面所述的实施例中。
在图7中示出了另一个设计方案，在该设计方案中，操纵元件与根据图6的设计方案一样，具有不导电的部分区域24和导电的部分区域25。在印刷电路板2上设置有开关垫26，该开关垫在其朝向印刷电路板2的一侧具有导电表面涂层27。操纵元件1的导电的部分区域25同样抵靠在开关垫26的导电表面涂层27上，从而在操纵元件1的静止位置上，通过开关垫26的导电表面涂层确保在作为传感器元件起作用的操纵元件1的导电的部分区域25与印刷电路板2之间的接触。在该实施例中，操纵元件1伸入到印刷电路板2的开口13中。利用安装在印刷电路板2上的发光二极管28又可以对控制元件照明。
根据不同的实施例示出了通过操纵元件的导电区域构成的电容式接近传感器的传感器元件可以如何与印刷电路板可靠地接触，其中，传感器元件同样有利地设计为使其尽可能少地妨碍其他部件在操纵元件中的集成或者执行按钮的其他部件的功能。

Claims (10)

1.一种控制元件，尤其是用于机动车部件的控制元件，其具有移动地安置在支承元件中的操纵元件(1)，所述操纵元件尤其作用于开关元件，其特征在于，电容式接近传感器的导电传感器元件设置在所述操纵元件(1)中，所述传感器元件与印刷电路板(2)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，其中，所述操纵元件线性移动地安置。
3.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，传感器元件设计为弯成角度的弹性可变形的金属元件(5)或者金属涂层的塑料元件，所述金属元件或者金属涂层的塑料元件具有第一臂和第二臂(4，6)，其中，所述第一臂(4)伸入到所述操纵元件(1)中并且与之固定连接，所述第二臂(6)支撑在所述印刷电路板(2)的朝向所述操纵元件(1)一侧的所述印刷电路板(2)的导电面(7)上。
4.根据权利要求2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件设计为弯成角度的弹性可变形的金属元件(30)，所述金属元件具有第一臂和第二臂(8，9)，其中，所述第一臂(8)与印刷电路板(2)固定连接，所述第二臂(9)作为弹簧元件作用在所述操纵元件(1)的前侧(10)上。
5.根据权利要求2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件设计为所述操纵元件(1)的具有金属涂层(11)的部分区域(12)，所述部分区域穿过所述印刷电路板(2)伸出并且在所述操纵元件的静止位置中抵靠在所述印刷电路板(2)远离所述操纵元件(1)一侧的导电面(7)上。
6.根据权利要求1或2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件作为金属涂层(17)涂敷在所述操纵元件(1)的内侧表面上，并且利用与所述印刷电路板(2)固定连接的滑动接触元件(18)实现与所述印刷电路板(2)的电连接。
7.根据权利要求2所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(20)与所述操纵元件(1)固定连接，其中所述传感器元件(20)的部分区域(21)伸入到所述印刷电路板(2)的金属涂层的凹槽(22)中并且抵靠在该凹槽上。
8.根据权利要求7所述的控制元件，其特征在于，所述传感器元件(20)设计为金属元件或者金属涂层的塑料元件。
9.根据权利要求2所述的控制元件，其特征在于，
开关元件包括在所述印刷电路板上设置的开关垫(26)，
所述传感器元件设计为所述操纵元件(1)的导电的部分区域(25)，
所述开关垫(26)具有导电层(27)，该导电层不仅与所述操纵元件(1)的所述导电的部分区域(25)连接，而且还与所述印刷电路板(2)连接。
10.根据权利要求9所述的控制元件，其特征在于，所述操纵元件(1)后啮合于所述开关垫(26)，并且所述操纵元件(1)的所述导电的部分区域(25)在所述控制元件的静止位置上抵靠在所述开关垫(26)的所述导电层(27)上。
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