DE102010036007B4

DE102010036007B4 - Bedienelement

Info

Publication number: DE102010036007B4
Application number: DE201010036007
Authority: DE
Inventors: Klaus Pfenning
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2030-09-01
Also published as: DE102010036007A1

Abstract

Bedienelement mit einem durch manuelle Beaufschlagung entgegen einer Federkraft um einen Betätigungsweg aus einer Nichtbetätigungslage in eine Betätigungslage linear verschiebbar in einem Träger gelagerten Betätigungselement (1), durch das in der Betätigungslage ein Schaltsignal auslösbar ist, wobei der einer Betätigungsseite abgewandte Endbereich des Betätigungselements (1) einen Bereich aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, dem einen Kondensator bildend in Bewegungsrichtung des Betätigungselements (1) ein feststehendes Sensorelement aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff gegenüberliegend angeordnet ist, von dem eine Sensorleitung zu einer Auswerteelektronik führt, und wobei an einer feststehenden Leiterplatte (5) auf der der Betätigungsseite abgewandten Seite des Betätigungselements (1) eine Schaltmatte ohne Schaltfunktion (4) zur federnden Beaufschlagung des Betätigungselements (1) in die Nichtbetätigungslage angeordnet und abgestützt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bedienelement, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem durch manuelle Beaufschlagung entgegen einer Federkraft um einen Betätigungsweg aus einer Nichtbetätigungslage in eine Betätigungslage linear verschiebbar in einem Träger gelagerten Betätigungselement, durch das in der Betätigungslage ein Schaltsignal auslösbar ist.
Zur Übertragung eines kapazitiven Signals von beweglichen Bauteilen ist die Anwendung von Antennen oder Druckfedern bekannt. Dazu ist es erforderlich die Antennen als zusätzliches Bauteil auf eine Leiterplatte zu löten oder die Druckfeder in das bewegliche Bauteil zu verbauen.
Ein solcher Aufbau benötigt viele Bauteile und damit einen größeren Bauraum sowie einen erhöhten Montageaufwand.
Aus der EP 0 887 934 A1 ist ein kapazitiver Schalter bekannt, der einen Aktuator aus einem Elastomer aufweist, der wiederum auf seiner der Betätigungsseite abgewandten Seite ein Schaltelement aufweist, das gegenüberliegend einem Paar leitfähiger Platten und einer dielektrischen Schicht angeordnet ist. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass das Betätigungselement je nach Ort des Aufbringens des Betätigungsdrucks eine unterschiedliche Kapazitätsänderung bewirkt.
Aus der EP 1 635 366 A1 ist eine Schaltereinheit bekannt, bei der durch die Bewegung des Betätigungselements ein elektrischer Kontakt geschlossen wird und die zusätzlich einen Berührungssensor aufweist, mit dem bei Berührung des Betätigungselements oder bei Annäherung an das Betätigungselement ein Schaltsignal erzeugbar ist.
Aus der WO 2007/014780 A1 ist ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug bekannt mit einem auf kapazitiver Basis arbeitenden Druckknopf und einem Gehäuse, wobei der Druckknopf im Gehäuse verschiebbar befestigt ist, wobei ein die Kapazität bildender Kondensator aus einem an einer Innen- oder Außenseite einer dem Bediener zugewandten Oberfläche aufgebrachten metallischen Bereich gebildet ist und der metallische Bereich eine Elektrode des Kondensators bildet, die im Gehäuse elektrisch kontaktiert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bedienelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen einfachen, wenig Bauraum erfordernden und kostengünstigen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese Ausbildung werden nur wenige, einfach herstellbare Bauteile mit geringem Montageerfordernis benötigt, da das Betätigungselement in Doppelfunktion gleichzeitig auch ein Teil des Kondensators ist.
Weiterhin erfolgt die Auslösung des Schaltsignals nicht durch sich berührende Schalterteile, so dass ein Verschleiß- und Defektanfälligkeit gering ist.
Der Abstand des Bereichs des Betätigungselements aus elektrisch leitendem Material zu dem feststehenden Sensorelement ist ein als Dielektrikum wirkender Luftspalt, der durch die Verschiebung des Betätigungselements verringert wird, so dass eine Kapazitätsänderung erfolgt, die das Schaltsignal bildet.
Es versteht sich, dass nicht nur der der Betätigungsseite abgewandte Endbereich sondern auch das ganze Betätigungselement vollständig aus einem elektrisch leitenden Material bestehen kann.
Einfach durch Spritzgießen herstellbar ohne das Erfordernis einer Montage ist es, wenn das Betätigungselement ein Kunststoffteil ist, dessen der Betätigungsseite abgewandter Endbereich aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht.
Das feststehende Sensorelement kann auf einer Leiterplatte angeordnet sein, die auch die Sensorleitung tragen kann.
Dabei ist vorzugsweise das Sensorelement eine auf die Leiterplatte aufgebrachte Sensorfläche aus elektrisch leitfähigem Werkstoff, die zur Erzeugung eines guten Schaltsignals eine Kupferfläche sein kann.
Zur Rückstellung des Betätigungselements nach einer manuellen Beaufschlagung kann das Betätigungselement von einer oder mehreren vorgespannten Druckfedern in seine Nichtbetätigungslage beaufschlagt sein.
Dazu können die Druckfedern auf der Leiterplatte abgestützt sein.
Eine einfache Ausbildung der Druckfedern besteht in einer Siliconschaltmatte ohne Schaltelemente. Diese erfüllt nicht nur die Rückstellfunktion sondern gibt der Bedienperson beim manuellen Beaufschlagen des Betätigungselements auch eine taktile Rückmeldung.
Ist der betätigungsseitige Endbereich des Betätigungselements ein elektrisch nicht leitfähiger Teilbereich und der in den Träger ragende Bereich des Betätigungselements ein elektrisch leitfähiger Teilbereich, von dem eine Verbindungsleitung zur Auswerteelektronik führt, so bildet das Betätigungselement in weiterer Funktion einen Näherungsschalter, durch den die Annäherung einer Betätigungshand einer Bedienperson bereits detektiert wird. Dadurch kann z. B. eine Anzeige aktiviert werden, die die Funktion anzeigt, welche anschließend durch die manuelle Beaufschlagung des Betätigungselements ausgelöst wird.
Dabei ist das Betätigungselement einfach herstellbar, wenn das Betätigungselement ein Zwei-Komponenten-Spritzguss-Kunststoffteil ist, wobei die eine Komponente den elektrisch nicht leitfähigen Teil und die andere aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehende Komponente den elektrisch leitfähigen Teil des Betätigungselements bildet.
Zur schnellen Erkennbarkeit durch die Bedienperson kann das Bedienelement von einer Lichtquelle zur Betätigungsseite hin durchleuchtbar sein.
Zur Vermeidung von beweglichen Stromzuleitungen ist dabei vorzugsweise die Lichtquelle auf der Leiterplatte angeordnet.
Dazu kann das Bedienelement in Bewegungsrichtung eine durchgehende Durchgangsöffnung aufweisen, die betätigungsseitig von einer durchleuchtbaren Abdeckung abgedeckt ist.
In Doppelfunktion kann dabei der elektrisch nicht leitfähige Teil des Betätigungselements die Abdeckung bilden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt eines Bedienelements.
Das in der Figur dargestellte Bedienelement weist ein zylinderartiges Betätigungselement 1 auf, das in einer entsprechenden Führungsausnehmung 2 einer Frontblende 3 linear verschiebbar angeordnet ist.
In der dargestellten Nichtbetätigungslage ragt der einer Betätigungsseite zugewandte Endbereich des Betätigungselements 1 aus der Führungsausnehmung 2 heraus.
In die Nichtbetätigungslage ist das Betätigungselement 1 von zwei Schaltmatten 4 aus Silicon federnd beaufschlagt, die an einer feststehenden Leiterplatte 5 auf der der Betätigungsseite abgewandten Seite des Betätigungselements 1 angeordnet und abgestützt sind.
Das Betätigungselement 1 ist ein Zweikomponenten-Spritzguss-Kunststoffteil, dessen eine Komponente eine Abdeckung 6 aus einem durchleuchtbaren, elektrisch nicht leitenden Kunststoff besteht.
Diese dünne, ein Dielektrikum bildende Abdeckung 6 deckt die betätigungsseitige Stirnseite der zylinderartigen, in die Führungsausnehmung 2 ragenden zweiten Komponente 7 ab.
Die zweite Komponente 7 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff.
Nähert sich die Betätigungshand 8 einer Bedienperson dem Betätigungselement 1, so erfolgt zwischen der Betätigungshand 8 und der zweiten Komponente 7 des Betätigungselements eine Kapazitätsänderung, die als entsprechendes Signal über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung einer ebenfalls nicht dargestellten Auswerteelektronik zugeführt wird.
Von der Auswerteelektronik wird dann z. B. ein akustisches Signal ausgelöst, das der Bedienperson meldet, dass sie sich dem Betätigungselement 1 mit der Betätigungshand 8 so genähert hat, dass im Weiteren eine Betätigung des Bedienelements 1 erfolgen kann.
Beaufschlagt dann die Betätigungshand 8 das Betätigungselement 1 und verschiebt dieses in die Führungsausnehmung 2 hinein in seine Betätigungslage, gelangt die der Betätigungsseite abgewandte Stirnseite des Betätigungselements 1 bis nahe zu einer auf der Leiterplatte dem Betätigungselement 1 gegenüberliegend aufgebrachten, eine Sensorfläche 9 bildenden Kupferfläche.
Dabei verringert sich der als Dielektrikum wirkende Luftspalt 10 zwischen Betätigungselement 1 und Sensorfläche 9.
Die aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehende zweite Komponente 7 des Betätigungselements 1 und die Sensorfläche 9 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich mit der Bewegung des Betätigungselements 1 in seine Betätigungslage ändert.
Diese Kapazitätsänderung wird als Schaltsignal von der Sensorfläche 9 über eine nicht dargestellte Sensorleitung der Auswerteelektronik zugeführt und von dieser ein Ansteuersignal erzeugt und einer Kraftfahrzeugkomponente wie z. B. einem Radiogerät, einem Navigationsgerät, einem Autotelefon, einer Multimedianlage oder dergleichen zum Ausführen einer Aktion zugeleitet.
Zentrisch zum Betätigungselement 1 ist auf der Leiterplatte 5 eine Lichtquelle 11 angeordnet, durch die Licht durch eine ebenfalls zentrisch in der zweiten Komponente 7 des Betätigungselements ausgebildeten Durchgangsöffnung 12 bis zur Abdeckung 6 hindurchtritt und diese durchleuchtet.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungselement
2: Führungsausnehmung
3: Frontblende
4: Schaltmatten
5: Leiterplatte
6: Abdeckung
7: zweite Komponente
8: Betätigungshand
9: Sensorfläche
10: Luftspalt
11: Lichtquelle
12: Durchgangsöffnung

Claims

Bedienelement mit einem durch manuelle Beaufschlagung entgegen einer Federkraft um einen Betätigungsweg aus einer Nichtbetätigungslage in eine Betätigungslage linear verschiebbar in einem Träger gelagerten Betätigungselement (1), durch das in der Betätigungslage ein Schaltsignal auslösbar ist, wobei der einer Betätigungsseite abgewandte Endbereich des Betätigungselements (1) einen Bereich aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, dem einen Kondensator bildend in Bewegungsrichtung des Betätigungselements (1) ein feststehendes Sensorelement aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff gegenüberliegend angeordnet ist, von dem eine Sensorleitung zu einer Auswerteelektronik führt, und wobei an einer feststehenden Leiterplatte (5) auf der der Betätigungsseite abgewandten Seite des Betätigungselements (1) eine Schaltmatte ohne Schaltfunktion (4) zur federnden Beaufschlagung des Betätigungselements (1) in die Nichtbetätigungslage angeordnet und abgestützt ist.
Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1) ein Kunststoffteil ist, dessen der Betätigungsseite abgewandter Endbereich aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht.
Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Sensorelement auf einer Leiterplatte (5) angeordnet ist.
Bedienelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement eine auf die Leiterplatte (5) aufgebrachte Sensorfläche (9) aus elektrisch leitfähigem Werkstoff ist.
Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der betätigungsseitige Endbereich des Betätigungselements (1) ein elektrisch nicht leitfähiger Teilbereich und der in den Träger (3) ragende Bereich des Betätigungselements (1) ein elektrisch leitfähiger Teilbereich ist, von dem eine Verbindungsleitung zur Auswerteelektronik führt.
Bedienelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1) ein Zwei-Komponenten-Spritzguss-Kunststoffteil ist, wobei die eine Komponente den elektrisch nicht leitfähigen Teil und die andere aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehende Komponente (7) den elektrisch leitfähigen Teil des Betätigungselements (1) bildet.
Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (1) von einer Lichtquelle (11) zur Betätigungsseite hin durchleuchtbar ist.
Bedienelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) auf der Leiterplatte (5) angeordnet ist.
Bedienelement nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch nicht leitfähige Teil des Betätigungselements (1) die Abdeckung (6) bildet.