DE102010042709A1 - Capacitive touch under closed rotatable surface - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (1), das Folgendes aufweist: ein drehbeweglich gelagertes Bedienteil (2), ein in das Bedienteil (2) integriertes, sich mit dem Bedienteil (2) drehendes Touchpad (9), Mittel (8) zur elektrischen Kontaktierung des Touchpads (9). Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel (8) zur elektrischen Kontaktierung eine Gleit- und/oder Roll- und/oder Schleifkontaktierung und/oder eine drahtlose Übertragung, beispielsweise eine Funkdaten- oder Infrarotdaten-Übertragung, umfassen.The invention relates to an operating element (1) which has the following: a rotatably mounted operating part (2), a touchpad (9) which is integrated into the operating part (2) and rotates with the operating part (2), means (8) for making electrical contact of the touchpad (9). It is characterized in that the means (8) for electrical contacting comprise sliding and / or rolling and / or sliding contacting and / or wireless transmission, for example radio data or infrared data transmission.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einem drehbeweglich gelagerten Bedienteil, wobei in das Bedienteil ein sich mit dem Bedienteil drehendes Touchpad integriert ist.The invention relates to an operating element with a rotatably mounted operating part, wherein in the operating part, a rotating with the control panel touchpad is integrated.
Die Integration eines Touchpads in ein Bedienelement mit drehbeweglichem Bedienteil wird im Allgemeinen dadurch gelöst, dass das Bedienteil als drehbeweglich gelagerter Ring ausgeführt ist, in dessen Zentrum ein Touchpad ortsfest angeordnet ist. Diese Lösung hat insoweit Nachteile, dass ein zusätzlicher Spalt zwischen dem ruhenden Touchpad und dem drehbeweglichen Bedienteil vorzusehen ist, wodurch die Gefahr besteht, dass Flüssigkeiten und Staubpartikel in das Bedienelement beziehungsweise das Touchpad eindringen und dieses zerstören. Ferner beeinträchtigt der für die bekannten Lösungen zwingend vorzusehende Spalt und die dabei zu erwartenden Fertigungstoleranzen die Empfindlichkeit der Steuer- bzw. Regelfunktionalität des Bedienelements.The integration of a touchpad into an operating element with a rotatable operating part is generally achieved in that the operating part is designed as a rotatably mounted ring, in the center of which a touchpad is arranged stationary. This solution has drawbacks to the extent that an additional gap between the resting touchpad and the rotatable control panel is provided, creating the risk that liquids and dust particles penetrate into the control element or the touchpad and destroy it. Furthermore, the gap which must be provided for the known solutions and the manufacturing tolerances expected thereby impair the sensitivity of the control or regulating functionality of the operating element.
In der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bedienelement bereitzustellen, das die konstruktiven Vorteile des mit dem Bedienteil bewegten Touchpads aufweist, darüber hinaus auch das Problem der Kontaktierung des Touchpads löst. Diese Aufgabe wird ferner durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.The object of the invention is to provide an operating element which has the constructive advantages of the moving with the control panel touchpad, beyond solves the problem of contacting the touchpad. This object is further achieved by an operating element according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the claims in any technologically meaningful way, can be combined with each other and show other embodiments of the invention. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the invention.
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, das Folgendes aufweist: ein drehbeweglich gelagertes Bedienteil, ein in das Bedienteil integriertes, sich mit dem Bedienteil drehendes Touchpad und Mittel zur elektrischen Kontaktierung des Touchpads. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur elektrischen Kontaktierung eine Roll-, Gleit- und/oder Schleifkontaktierung und/oder eine drahtlose Übertragung, beispielsweise eine Funkdaten- oder Infrarotdaten-Übertragung umfassen. Dadurch wird eine erreicht, dass eine zuverlässige Kontaktierung erreicht wird, ohne dass durch die Kontaktierung des Touchpads die Beweglichkeit des Touchpads eingeschränkt ist. Beispielsweise wird so eine freie Verdrehbarkeit des Bedienteils mit dem Touchpad erreicht. Durch das mit dem Bedienteil mitbewegte Touchpad wird das Problem der mechanischen Trennung und Abdichtung zwischen Bedienteil und Touchpad vermieden.The invention relates to an operating element comprising: a rotatably mounted operating part, an integrated in the control panel, rotating with the control panel touchpad and means for electrically contacting the touchpad. The invention is characterized in that the means for electrical contacting comprise a rolling, sliding and / or sliding contact and / or a wireless transmission, for example a radio data or infrared data transmission. This ensures that a reliable contact is achieved without limiting the mobility of the touchpad by contacting the touchpad. For example, such a free rotatability of the control panel is achieved with the touchpad. By moving along with the control panel touchpad the problem of mechanical separation and sealing between the control panel and touchpad is avoided.
Touchpad im Sinne der Erfindung meint eine berührungsempfindliche Fläche, die auch Digitalisierungsfeld genannt wird. Mit Hilfe des Touchpads und einer zugehörigen Auswerteinheit wird die Position oder Berührung eines Eingabegeräts auf der berührungsempfindlichen Fläche detektiert und als Koordinateninformation ausgegeben. Die Detektion der Berührung beziehungsweise Bewegung kann auf kapazitiver, resistiver und/oder optischer Weise erfolgen. Die Detektion der zeitlichen Änderung der Berührkoordinaten kann der Steuerung eines Cursors oder einer Zeichen- oder Gestenerkennung dienen, wobei beispielsweise der detektierte Verlauf in einem Klassifizierungsverfahren mit vorgespeicherten Zeichen oder Gesten verglichen und bei einer Mindestübereinstimmung einem spezifischen Zeichen oder einer speziellen Geste zugeordnet wird. Erfindungsgemäß kann das Touchpad auch mit einer Anzeige kombiniert sein, es kann sich also auch um einen sogenannten Touchscreen handeln.Touchpad according to the invention means a touch-sensitive surface, which is also called digitizing field. With the aid of the touchpad and an associated evaluation unit, the position or touch of an input device on the touch-sensitive surface is detected and output as coordinate information. The detection of the touch or movement can take place in a capacitive, resistive and / or optical manner. The detection of the temporal change of the touch coordinates can be used to control a cursor or a gesture or gesture recognition, for example, the detected history is compared in a classification method with pre-stored characters or gestures and assigned at a minimum match a specific character or gesture. According to the invention, the touchpad can also be combined with a display, so it can also be a so-called touchscreen.
Bevorzugt weist das Touchpad eine Abmessung von 400 mm bis maximal 1000 mm auf, damit einerseits genügend Eingabefläche zur Verfügung steht, andererseits die Bedienbarkeit des das Touchpad umgebenden Bedienteils ermöglicht ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Touchpad rund.Preferably, the touchpad has a dimension of 400 mm to a maximum of 1000 mm, so on the one hand sufficient input surface is available, on the other hand, the operability of the touchpad surrounding the control unit is possible. According to a preferred embodiment, the touchpad is round.
Bevorzugt weisen die Mittel zur elektrischen Kontaktierung mehrere konzentrische, um die Drehachse des Bedienteils angeordnete, kreisförmige oder kreissegmentförmige, zueinander isolierte Kontaktbahnen und mehrere zugehörige Schleifer, beispielsweise elastisch gegen den die Kontakte vorgespannte Schleiffedern aus leitendem Material, auf. Beispielsweise sind wenigstens zwei Kontaktbahnen für die Spannungs- und Datenversorgung vorgesehen. Bevorzugt sind mehr als zwei Kontaktbahnen vorgesehen, wobei die Spannungsversorgung von der Datenübertragung wenigstens teilweise über separate Kontaktbahnen bzw. Schleifer erfolgen kann.Preferably, the means for electrical contacting on a plurality of concentric, arranged around the axis of rotation of the control panel, circular or circular segment, mutually insulated contact tracks and a plurality of associated grinder, for example elastically against the contacts biased sliding springs of conductive material on. For example, at least two contact tracks are provided for the voltage and data supply. Preferably, more than two contact paths are provided, wherein the power supply of the data transmission can be at least partially via separate contact tracks or grinder.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind Mittel zur Detektion der Drehstellung des Bedienteils vorgesehen. Diese Mittel dienen beispielsweise nicht nur einer durch die Drehung des Bedienteils vorzunehmenden Regel- bzw. Schaltfunktionalität sondern auch der Lagebestimmung des Touchpads, um so eine Koordinatentransformation der detektierten Berühr- bzw. Bewegungskoordinaten durchzuführen. Beispielsweise sind optische oder magnetische Encoder für die Drehstellungsdetektion vorgesehen. Eine preiswerte Realisierung wird durch eine umlaufende, durch einen Schleifer abgegriffene Widerstandsschicht auf der Leiterplatte erreicht.According to a further embodiment, means for detecting the rotational position of the operating part are provided. These means are used, for example, not only to be made by the rotation of the control panel control or switching functionality but also the orientation of the touchpad, so as to perform a coordinate transformation of the detected touch or movement coordinates. For example, optical or magnetic encoders are provided for the rotational position detection. An inexpensive realization is by a achieved circumferential, tapped by a grinder resistor layer on the circuit board.
Bevorzugt wird das Touchpad über eine Leiterplatte kontaktiert, die beispielsweise mit dem Touchpad verbunden ist und mit sich dem Touchpad dreht. In einer Ausgestaltung ist der oder sind die Schleifer auf der Leiterplatte befestigt und bewegen sich bei Drehung des Bedienteils über den bzw. die ruhenden KontaktbahnenPreferably, the touchpad is contacted via a printed circuit board which is connected, for example, to the touchpad and rotates with the touchpad. In one embodiment, the or the grinders are mounted on the circuit board and move upon rotation of the control panel on the or the stationary contact paths
Zur Verringerung der Herstellungskosten sind die Kontaktbahnen auf der Leitergatte aufgebracht. Ferner können zusätzlich die Mittel zur Detektion der Drehstellung des Bedienteils wenigstens teilweise auf der Leiterplatte vorgesehen sein.To reduce the manufacturing costs, the contact tracks are applied to the Leitergatte. Furthermore, the means for detecting the rotational position of the operating part may additionally be provided at least partially on the printed circuit board.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bedienteil durch ein Wälzlager drehbeweglich gelagert. Bevorzugt sind die Wälzkörper benachbart zum Innenumfang des Bedienteils angeordnet. Durch die Verwendung des Wälzlagers wird eine leichtgängige und spielfreie Lagerung des Bedienteils erreicht. Beispielsweise handelt es sich um ein Radiallager. Die Anordnung der Wälzkörper im Bereich des Innenumfangs des Bedienteils sorgt für eine Minimierung des Spiels zwischen Bedienteil und dem ruhenden Rest des Bedienelements und sorgt für eine sichere Kontaktierung zwischen Schleifer und Kontaktbahn. Die Laufbahnen des Innen- und Außenlagers sind beispielsweise geringfügig kleiner, beispielsweise maximal 10 mm kleiner, bevorzugt maximal 7 mm kleiner, noch bevorzugter maximal 5 mm kleiner als der Innendurchmesser des Bedienteils.According to a preferred embodiment, the control panel is rotatably supported by a rolling bearing. Preferably, the rolling elements are arranged adjacent to the inner periphery of the control panel. By using the rolling bearing a smooth and play-free storage of the control panel is achieved. For example, it is a radial bearing. The arrangement of the rolling elements in the region of the inner periphery of the control panel ensures a minimization of the game between the control panel and the rest of the control element resting and ensures a secure contact between grinder and contact track. The raceways of the inner and outer bearings are, for example, slightly smaller, for example at most 10 mm smaller, preferably at most 7 mm smaller, more preferably at most 5 mm smaller than the inner diameter of the control panel.
Bevorzugt umfassen die Mittel zur Kontaktierung des Touchpads das Gleitlager bzw. das Wälzlager. Bevorzugt erfolgt die Energieversorgung des Touchpads wenigstens teilweise über das Gleit- bzw. Wälzlager.Preferably, the means for contacting the touchpad comprise the sliding bearing or the rolling bearing. Preferably, the power supply of the touchpad is at least partially via the sliding or roller bearing.
Bevorzugt ist das Wälzlager ein Kugellager, noch bevorzugter ein Radialrillenkugellager.Preferably, the rolling bearing is a ball bearing, more preferably a radial ball bearing.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung definiert das Bedienteil ein, beispielsweise hohlzylinderförmiges, Innenvolumen, innerhalb dessen das Wälzlager, das Touchpad, die Mittel zur Detektion der Drehstellung und die Mittel zur elektrischen Kontaktierung angeordnet sind. Noch bevorzugter sind die Mittel zur elektrischen Kontaktierung in dem durch den Innenring definierten Hohlraum des Wälzlagers angeordnet.According to a preferred embodiment, the operating part defines a, for example hollow cylindrical, internal volume within which the rolling bearing, the touch pad, the means for detecting the rotational position and the means for electrical contacting are arranged. More preferably, the means for electrical contacting are arranged in the defined by the inner ring cavity of the rolling bearing.
Das Touchpad ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zusätzlich durch eine elastisch nachgebende, optional wenigstens transluzente bis transparente, Schicht bedeckt. Die Schicht grenzt an die berührungsempfindliche Fläche, die beispielsweise durch eine ITO-(Indiumzinnoxid)-Folie definiert ist, des Touchpads an. Beispielsweise ist die Schicht ein transluzentes oder transparentes Einlegeteil, auf das die ITO-Folie aufgeklebt ist.The touchpad is according to a preferred embodiment additionally covered by an elastically yielding, optionally at least translucent to transparent, layer. The layer adjoins the touch-sensitive surface defined, for example, by an ITO (Indium Tin Oxide) film of the touchpad. For example, the layer is a translucent or transparent insert on which the ITO film is glued.
Das erfindungsgemäße Bedienelement findet in einer seiner Ausgestaltungen bei gleichzeitiger Bereitstellung der zuvor beschriebenen Vorzüge Verwendung in einem Kraftfahrzeug.The control element of the invention finds in one of its embodiments while providing the benefits described above use in a motor vehicle.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt schematisch:The invention and the technical environment will be explained in more detail with reference to the figure. It should be noted that the figure shows a particularly preferred embodiment of the invention, but this is not limited thereto. It shows schematically:
Ferner sind dort auch Mittel
Die Foliensteckverbinder
Für eine Auswertung von eingegebenen Zeichen und Gesten ist ein fester Bezug zu einem vorgegebenen Koordinatensystem zwingend erforderlich. Diese Zuordnung wird in der Auswerteelektronik mittels einer in einem Mikrocontroller integrierten Software (Koordinatentransformation) korrigiert bzw. kompensiert. Die dafür erforderliche Winkelposition des Drehstellers wird mittels der zuvor beschriebenen Mittel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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