DE102005013202A1 - Steering wheel switch has piezoelectric force or capacitive contact sensors arranged under steering wheel lining or airbag module cover and aligned individually to operating switches on lining or cover - Google Patents

Steering wheel switch has piezoelectric force or capacitive contact sensors arranged under steering wheel lining or airbag module cover and aligned individually to operating switches on lining or cover Download PDF

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Abstract

Operating switches (7-9) including keys or switch screens are provided on a steering wheel lining or an airbag module cover and are aligned individually to the piezoelectric force or capacitive contact sensors (22-24) provided under the cover or lining.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkradschalter.The The invention relates to a steering wheel switch.

Bekannte Lenkradschalter sind durch einen Kraftsensor oder ein Kontaktelement mit kinematischer Komponente gekennzeichnet. Bei diesen Lenkradschaltern wird also eine Kraft, die über einen Weg aufgebracht wird, in ein elektrisches Signal umgesetzt. Deshalb müssen Teile des Lenkrades beweglich gestaltet werden, um diese Kraft-Weg-Umsetzung zu gewährleisten. Diese Schalter sind als gesonderte Komponente im Lenkrad angeordnet und bestehen vereinfacht aus Sub-Komponenten, wie einem Taster, einem kinematischen Teil, einer Blende einem Kraftsensor oder Kontaktelement, einer Elektronik und einem Gehäuse. Der Schalter funktioniert als autarke Komponente unabhängig von den übrigen Komponenten des Lenkrades.Known Steering wheel switches are by a force sensor or a contact element marked with kinematic component. With these steering wheel switches So will a force over a way is applied, converted into an electrical signal. That's why Parts of the steering wheel are designed to be movable to ensure this force-displacement implementation. These switches are arranged as a separate component in the steering wheel and consist of simplified sub-components, such as a button, a kinematic part, a diaphragm a force sensor or contact element, an electronics and a housing. The switch works as a stand alone component regardless of the rest Components of the steering wheel.

Der Nachteil dieser Lenkradschalter besteht darin, dass mehrere Werkzeuge für den Bau der Sub-Komponenten Schaltergehäuse, Schalterblende und Schaltertasten erforderlich sind. Der Lenkradschalter wird in der Praxis als gesonderte Baugruppe von einem Zulieferer entwickelt und gefertigt. Eine bessere Integration des Lenkradschalters in das Lenkrad ist wegen dieser modularen Bauweise des Lenkradschalters kaum möglich.Of the Disadvantage of this steering wheel switch is that several tools for the Construction of sub-component switch housing, switch panel and switch buttons required are. The steering wheel switch is in practice as a separate Assembly developed and manufactured by a supplier. A better Integration of the steering wheel switch in the steering wheel is because of this modular design of the steering wheel switch hardly possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Lenkradschalter so zu vereinfachen, dass er integrierte Komponente des Lenkrades werden kann..Of the Invention is based on the object, the steering wheel switch so simplify that he will be integrated component of the steering wheel can ..

Erfindungsgemäß wird das gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention according to the characteristics of claim 1 achieved.

Bei einem Lenkradschalter ist erfindungsgemäß als Schalter-Komponente mindestens ein piezoelektrischer Kraftsensor und/oder kapazitiver Berührungssensor vorgesehen, der unter einer Lenkradverkleidung und/oder einer Airbagmodul-Abdeckung angeordnet ist, von denen mindestens ein Abschnitt als Betätigungselement zur Beaufschlagung des jeweiligen Sensors mit einer Kraftkomponente dient. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass sich mit Hilfe der genannten Sensoren Kräfte schon über wenige Mikrometer Weg in elektrische Signale umsetzen lassen. Dadurch entfällt in der Praxis die kinematische Komponente. Durch eine reduzierte Teilezahl und den vereinfachten Schalteraufbau werden die Werkzeugkosten reduziert. Weiterhin bieten sich dem Designer eine erhöhte stilistische Freiheit und mehr Einbaupositionen, da kein Spalt mehr zwischen Schaltertasten und Schalterblende vorhanden ist und die Bauhöhe des Schalters geringer ist.at a steering wheel switch according to the invention as a switch component at least a piezoelectric force sensor and / or capacitive touch sensor provided disposed under a steering wheel cover and / or an airbag module cover is, of which at least one section as actuation element for acting the respective sensor with a force component is used. This arrangement has the advantage that with the help of the mentioned sensors personnel already over convert a few microns away into electrical signals. Thereby deleted in practice, the kinematic component. By a reduced The number of parts and the simplified switch design are the tool costs reduced. Furthermore, the designer offers an increased stylistic Freedom and more installation positions, as no gap between switch buttons and switch panel is present and the height of the switch is lower.

Der mindestens eine Sensor ist vorzugsweise auf einer flexiblen Folie angeordnet und über eine elektrische Leitung mit einer Elektronik verbunden, die die Schaltvorgänge auslöst.Of the at least one sensor is preferably on a flexible film arranged and over an electrical line connected to an electronics that the switching operations triggers.

Als flexible Folie ist vorzugsweise eine piezoelektrische Folie vorgesehen.When flexible film is preferably provided a piezoelectric film.

Die flexible Folie ist in einer bevorzugten Ausführungsform in mindestens einen druckempfindlichen und mindestens einen druckunempfindlich Bereich unterteilt, wobei es zweckmäßig ist, dass jeder druckunempfindliche Bereich der flexiblen Folie von der Unterseite durch je eine Komponente des Lenkrades und/oder des Airbagmoduls abgestützt ist. Damit wird gewährleistet, dass sich nur die druckempfindlichen Bereiche bewegen können. Diese Bereiche können damit von der Elektronik ausgewertet werden.The flexible film is in a preferred embodiment in at least one pressure-sensitive and at least one pressure insensitive area divided, where appropriate, that each pressure-insensitive area of the flexible film of the Bottom through one component of the steering wheel and / or the airbag module supported is. This will ensure that only the pressure-sensitive areas can move. These Areas can so that they are evaluated by the electronics.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die druckunempfindlichen Bereiche der flexiblen Folie auf dem Lenkradskelett aufliegen und dass die Folie unter einer Lenkrad-Speichenblende, die einen Abschnitt der Lenkradverkleidung darstellt, befestigt ist. Damit können die Lenkrad-Speichenblende und die Folie über die gesamte gemeinsame Fläche eine Verbindung eingehen.In an expedient embodiment is provided that the pressure-insensitive areas of the flexible Slide film on the steering wheel skeleton and that the film is under a steering wheel spoke panel that covers a portion of the steering wheel fairing represents, is attached. This allows the steering wheel-spoke aperture and the slide over the entire common area make a connection.

Die druckunempfindlichen Bereiche der flexiblen Folie liegen bei einer bevorzugten Ausführungsform auf Auflageabschnitten, die im Abstand zueinander angeordnet sind.The pressure-insensitive areas of the flexible film are at a preferred embodiment on support sections, which are arranged at a distance from each other.

Die Folie ist vorzugsweise mittels Kleber oder Thermolack auf ihrer gesamten Fläche mit der Lenkradspeichenblende verbunden.The Foil is preferably by means of adhesive or thermoresist on her entire area connected to the steering wheel spoke panel.

Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass Schalter Sub-Komponenten eines herkömmlichen Schalters wie Tasten, Gehäuse und kinematische Komponenten durch bestehende Lenkradkomponenten wie z.B. Skelett, Zierblenden und sonstige Lenkradoberflächen ersetzt worden sind.One particular advantage of this arrangement is that switch Sub-components of a conventional Switches like buttons, housing and kinematic components through existing steering wheel components such as. Skeleton, trim and other steering wheel surfaces replaced have been.

Da bei diesem Lenkradschalter keine für den Menschen messbare Kraft-Weg-Kennlinie existiert, ist es zweckmäßig, dass zur Bestätigung eines Schaltvorganges eine haptische und/oder akustische und/oder optische Rückmeldung vorgesehen ist.There in this steering wheel switch no man-measurable force-displacement curve exists, it is appropriate that for confirmation a switching process a haptic and / or acoustic and / or visual feedback is provided.

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:The The invention will be explained with reference to drawings. Show it:

1 den prinzipiellen Aufbau eines Schalters des Standes der Technik; 1 the basic structure of a switch of the prior art;

2 die Draufsicht auf ein Lenkrad mit erfindungsgemäßen Betätigungselementen; 2 the top view of a steering wheel with he inventive actuators;

3 einen Schnitt durch einen Lenkradabschnitt nach 2 entlang der Linie III-III der 2; 3 a section through a steering wheel section after 2 along the line III-III of 2 ;

4 eine erste Ausführungsform des Abschnitts mit den Betätigungselementen im Schnitt entlang der Linie IV-IV der 3; 4 a first embodiment of the section with the actuators in section along the line IV-IV of 3 ;

5 eine zweite Ausführungsform des Abschnitts mit den Betätigungselementen in einem Schnitt analog zu dem der 4; 5 a second embodiment of the portion with the actuators in a section analogous to that of 4 ;

6 eine dritte Ausführungsform des Abschnitts mit den Betätigungselementen in einem Schnitt analog zu dem der 4. 6 a third embodiment of the portion with the actuators in a section analogous to that of 4 ,

In der 1 ist der Aufbau eines Schalters des Standes der Technik dargestellt. Dieser Schalter ist als eine autarke Komponente im Lenkrad anzusehen und weist Tasten 1 als Betätigungselemente und ein kinematisches Teil 2 auf, die zusammen eine kinematische Komponente darstellen. Zwischen den Tasten 1 und dem kinematischen Teil 2 ist weiterhin eine Blende 3 vorgesehen. Dem kinematischen Teil 2 ist eine Platine 4 nachgeordnet, die einen Kraftsensor oder ein Kontaktelement und eine Elektronik trägt. Diese vorgenannten Elemente stellen die hauptsächlichen Sub-Komponenten des Schalters dar und sind in einem Gehäuse 5 untergebracht, das mittels Verbindungselementen 6 am Lenkrad befestigt werden kann. Dieser Schalter des Standes der Technik funktioniert unabhängig von den übrigen Komponenten des Lenkrades.In the 1 the construction of a switch of the prior art is shown. This switch is to be regarded as a self-sufficient component in the steering wheel and has buttons 1 as actuators and a kinematic part 2 on, which together represent a kinematic component. Between the buttons 1 and the kinematic part 2 is still a diaphragm 3 intended. The kinematic part 2 is a circuit board 4 downstream, which carries a force sensor or a contact element and an electronics. These aforementioned elements are the major sub-components of the switch and are housed in a housing 5 housed, by means of fasteners 6 can be attached to the steering wheel. This switch of the prior art works independently of the other components of the steering wheel.

Bei dem in der 2 dargestellten Lenkrad sind für die Betätigung des Lenkradschalters keine Tasten angeordnet. Vielmehr sind die Tasten durch Betätigungsabschnitte 7, 8 und 9 ersetzt worden, die Abschnitte einer Lenkradverkleidung 10 einer Speiche 11 darstellen.In the in the 2 shown steering wheel are arranged no buttons for the operation of the steering wheel switch. Rather, the keys are by operating sections 7 . 8th and 9 been replaced, the sections of a steering wheel cover 10 a spoke 11 represent.

Der prinzipielle Aufbau des Lenkradschalters ist aus der 3 ersichtlich. Es ist das Lenkradskelett mit einem Abschnitt eines Lenkradkranzes 12 und einer in der 2 links dargestellten Speiche 13 erkennbar. Der in der 2 an der Speiche 11 vorgesehene Lenkradschalter mit den Betätigungsabschnitten 7, 8, und 9 ist in den folgenden Figuren an der Speiche 13 vorgesehen. Der Lenkradkranz ist mit einer Schaumumhüllung 14 versehen. Auf der Speiche 13 ist ein Folienträger 15 befestigt, der Bestandteil des Skeletts der Speiche 13 sein kann. Auf dem Folienträger 15 ist eine piezoelektrische Folie 16 angeordnet, die von einer Speichenblende 17 abgedeckt ist. Diese kann ein Dekorteil der Lenkradverkleidung 10 (2) sein.The basic structure of the steering wheel switch is from the 3 seen. It is the steering wheel skeleton with a section of a steering wheel rim 12 and one in the 2 left spoke 13 recognizable. The Indian 2 at the spoke 11 provided steering wheel switch with the operating sections 7 . 8th , and 9 is in the following figures on the spoke 13 intended. The steering wheel rim is with a foam cladding 14 Mistake. On the spoke 13 is a foil carrier 15 attached, the part of the skeleton of the spoke 13 can be. On the foil carrier 15 is a piezoelectric film 16 Arranged by a spoke panel 17 is covered. This can be a decorative part of the steering wheel cover 10 ( 2 ) be.

Aus der 4 ist eine erste Ausführungsform des Lenkradschalters im Detail dargestellt. An dem auf der Speiche 13 befestigten Folienträger 15 sind Auflageabschnitte 18, 19, 20 und 21 vorgesehen, auf denen die an der Speichenblende 17 befestigte piezoelektrische Folie 16 aufliegt. Die Folie 16 ist in druckempfindliche und druckunempfindliche Bereiche unterteilt. Die druckunempfindlichen Bereiche liegen auf den Auflageabschnitten 18, 19. 20 und 21 auf. Damit wird gewährleistet, dass sich nur druckempfindliche, piezoelektrisch geprägte, als Sensoren wirkende Bereiche 22, 23 und 24 der Speichenblenden-Folien-Verbindung gegenüber dem Lenkrad bewegen können, indem sie über die Betätigungsabschnitte 7, 8 und 9 mit Druck beaufschlagt werden. Dabei lassen sich Kräfte schon über wenige Mikrometer Weg in elektrische Signale umsetzen.. Diese Bereiche können damit von einer nicht dargestellten Elektronik, die über eine nicht dargestellte Steckverbindung mit der Folie verbunden ist, als Schaltersignal ausgewertet werden.From the 4 a first embodiment of the steering wheel switch is shown in detail. At the on the spoke 13 attached film carrier 15 are support sections 18 . 19 . 20 and 21 provided on which the at the spoke panel 17 attached piezoelectric film 16 rests. The foil 16 is divided into pressure-sensitive and pressure-insensitive areas. The pressure-insensitive areas lie on the support sections 18 . 19 , 20 and 21 on. This ensures that only pressure-sensitive, piezoelectrically embossed areas acting as sensors 22 . 23 and 24 The spoke screen-foil connection can move relative to the steering wheel by passing over the operating sections 7 . 8th and 9 be pressurized. In this case, forces can already be implemented over a few micrometers away in electrical signals .. These areas can thus be evaluated by a not shown electronics, which is connected via a plug connection, not shown, with the film as a switch signal.

Bei der Ausführungsform der 5 liegt die piezoelektrische Folie 16 auf Auflageabschnitten 25, 26, 27 und 28 auf. Die Folie weist piezoelektrisch geprägte, als Sensoren wirkende Bereiche 29 und 30 auf, die zwischen den Auflageabschnitten 25, 26 bzw. 27, 28 liegen. Die piezoelektrisch geprägten und damit beweglichen Bereiche 29 und 30 sind kleiner als die druckempfindlichen, beweglichen Bereiche 22 bis 24 der Ausführungsform der 4.In the embodiment of the 5 lies the piezoelectric film 16 on support sections 25 . 26 . 27 and 28 on. The film has piezoelectrically embossed regions acting as sensors 29 and 30 on, between the rest sections 25 . 26 respectively. 27 . 28 lie. The piezoelectrically embossed and thus movable areas 29 and 30 are smaller than the pressure sensitive, moving areas 22 to 24 the embodiment of the 4 ,

Die Ausführungsform der 6 weist einen ähnlichen Aufbau wie die Ausführungsform der 5 auf. Anstelle der dort vorgesehenen vier Auflageabschnitte sind in der 6 sechs Auflageabschnitte 31 bis 36 vorgesehen, die die druckunempfindlichen Bereiche darstellen. Zwischen diesen sind drei druckempfindliche piezoelektrisch geprägte, als Sensoren wirkende Bereiche 37, 38 und 39 auf der piezoelektrischen Folie 16 vorgesehen.The embodiment of the 6 has a similar construction as the embodiment of 5 on. Instead of the four provided there support sections are in the 6 six support sections 31 to 36 provided that represent the pressure-insensitive areas. Between these are three pressure-sensitive piezoelectrically embossed regions acting as sensors 37 . 38 and 39 on the piezoelectric foil 16 intended.

Die Ausführungsformen lassen erkennen, dass gegenüber einem Schalter des Standes der Technik gemäß 1 der Schalteraufbau wesentlich vereinfacht und die Teilezahl reduziert ist, wodurch sich deutlich geringere Werkzeugkosten ergeben.The embodiments can be seen that compared to a switch of the prior art according to 1 the switch construction is significantly simplified and the number of parts is reduced, resulting in significantly lower tooling costs.

Claims (10)

Lenkradschalter dadurch gekennzeichnet, dass als Schalter-Komponente mindestens ein piezoelektrischer Kraftsensor (22, 23, 24, 29, 30, 37, 38, 39) und/oder kapazitiver Berührungssensor vorgesehen ist, der unter einer Lenkradverkleidung (10) und/oder einer Airbagmodul-Abdeckung angeordnet ist, von denen mindestens ein Abschnitt (7, 8, 9) als Betätigungselement zur Beaufschlagung des jeweiligen Sensors mit einer Kraftkomponente dient.Steering wheel switch, characterized in that as a switch component at least one piezoelectric force sensor ( 22 . 23 . 24 . 29 . 30 . 37 . 38 . 39 ) and / or capacitive touch sensor provided under a steering wheel cover ( 10 ) and / or an airbag module cover, at least a portion of which ( 7 . 8th . 9 ) serves as an actuating element for acting on the respective sensor with a force component. Lenkradschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (22, 23, 24, 29, 30, 37, 38, 39) auf einer flexiblen Folie (16) angeordnet ist und über eine elektrische Leitung mit einer Elektronik verbunden ist, die die Schaltvorgänge auslöst.Steering wheel switch according to claim 1, characterized ge indicates that the at least one sensor ( 22 . 23 . 24 . 29 . 30 . 37 . 38 . 39 ) on a flexible film ( 16 ) is arranged and connected via an electrical line to an electronics, which triggers the switching operations. Lenkradschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als flexible Folie eine piezoelektrische Folie (16) vorgesehen ist.Steering wheel switch according to claim 1 or 2, characterized in that the flexible film is a piezoelectric film ( 16 ) is provided. Lenkradschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Folie (16) in mindestens einen druckempfindlichen (22, 23, 24, 29, 30, 37, 38, 39) und mindestens einen druckunempfindliche Bereich unterteilt ist.Steering wheel switch according to at least one of the preceding claims, characterized in that the flexible film ( 16 ) in at least one pressure-sensitive ( 22 . 23 . 24 . 29 . 30 . 37 . 38 . 39 ) and at least one pressure-insensitive area is divided. Lenkradschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder druckunempfindlichen Bereich der flexiblen Folie (16) von der Unterseite durch je eine Komponente (18-21, 25-28, 31-36) des Lenkrades und/oder des Airbagmoduls abgestützt ist.Steering wheel switch according to at least one of the preceding claims, characterized in that each pressure-insensitive region of the flexible film ( 16 ) from the bottom by one component each ( 18 - 21 . 25 - 28 . 31 - 36 ) of the steering wheel and / or the airbag module is supported. Lenkradschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die druckunempfindlichen Bereiche der flexiblen Folie (16) auf dem Lenkradskelett aufliegen.Steering wheel switch according to claim 5, characterized in that the pressure-insensitive areas of the flexible film ( 16 ) rest on the steering wheel skeleton. Lenkradschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die druckunempfindlichen Bereiche der flexiblen Folie (16) auf Auflageabschnitten (18-21, 25-28, 31-36) liegen, die im Abstand zueinander angeordnet sind.Steering wheel switch according to claim 5 or 6, characterized in that the pressure-insensitive areas of the flexible film ( 16 ) on support sections ( 18 - 21 . 25 - 28 . 31 - 36 ), which are arranged at a distance to each other. Lenkradschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) unter einer Lenkrad-Speichenblende (17), die einen Abschnitt der Lenkradverkleidung (10) darstellt, befestigt ist.Steering wheel switch according to at least one of the preceding claims, characterized in that the film ( 16 ) under a steering wheel spoke panel ( 17 ), which covers a section of the steering wheel fairing ( 10 ) is attached. Lenkradschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) mittels Kleber oder Thermolack auf ihrer gesamten Fläche mit der Lenkrad-Speichenblende (17) verbunden ist.Steering wheel switch according to claim 8, characterized in that the film ( 16 ) by means of adhesive or thermal paint on its entire surface with the steering wheel-spoke panel ( 17 ) connected is. Lenkradschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestätigung eines Schaltvorganges eine haptische und/oder akustische und/oder optische Rückmeldung vorgesehen ist.Steering wheel switch after at least one of the preceding Claims, characterized in that for confirmation of a switching operation a haptic and / or acoustic and / or visual feedback is provided.
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