DE102011056711A1

DE102011056711A1 - Näherungssensor mit einer elastomerenmehrschichtanordnung

Info

Publication number: DE102011056711A1
Application number: DE102011056711A
Authority: DE
Inventors: Douglas Allen Pfau; James Frederick Krier; David Michael Whitton
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JP2012134148A; US20120161795A1; DE102011056711B4; DE102011056711A8; US8552746B2

Abstract

Ein kapazitiver Sensor umfasst einen leitenden Elastomerabschnitt, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist, um eine Berührung eines Benutzers innerhalb einer Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts zu erfassen; einen dielektrischen Abschnitt, der benachbart zum leitenden Elastomerabschnitt innerhalb der Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist; und eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt, um eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts zu erkennen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Näherungssensor. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Mehrschicht-Näherungssensor.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Technologie der Anzeige- und Bedienkonsolen von Kraftfahrzeugen bewegt sich von herkömmlichen nicht-interaktiven Anzeigen und mechanischen Schaltern hin zu berührungsempfindlichen Bildschirmen und elektronischen Abtastschaltern. Ein Abtastschaltertyp wird üblicherweise als kapazitiver Abtastschalter bezeichnet. Der kapazitive Abtastschalter umfasst typischerweise eine Elektrode, die so ausgelegt ist, dass sie benachbart dazu ein elektrisches Feld erzeugt, welches im Allgemeinen eine Abtastzone definiert. Die Elektrode ist an eine Rückfläche einer elektrisch nichtleitenden oder einer elektrisch schwachleitenden Konsole gekoppelt, wobei die Elektrode mit einer Abtastschaltungsanordnung oder einer Steuerung in elektrischer Verbindung steht. Wenn ein leitendes oder geladenes Objekt, wie beispielsweise ein Finger einer Person, innerhalb der Abtastzone auf einer Vorderfläche der Konsole angeordnet wird, tritt der Finger mit dem elektrischen Feld in Wechselwirkung und ändert die Kapazitanz der Elektrode. Die geänderte Kapazitanz wird durch die Abtastschaltungsanordnung erkannt und zeigt das Auftreten eines Schaltereignisses an.
Elektrisch leitende Konsolen streuen bekanntlich das elektrische Feld von der Elektrode, was die Empfindlichkeit des kapazitiven Abtastschalters innerhalb der gewünschten Abtastzone verringert. Ferner erweitert die Streuung des elektrischen Feldes den Gesamtbereich der Abtastzone des kapazitiven Abtastschalters, was zu einer unerwünschten Schaltleistung führen kann. Dies ist auch bei der Verwendung von elektrisch leitenden, dekorativen Finishs der Fall, die auf einer Fläche einer Bedienkonsole angeordnet sind.
Es wird oft gewünscht, den kapazitiven Abtastschalter bei elektrisch leitenden Konsolen oder Konsolen mit elektrisch leitenden, dekorativen Finishs darauf zu verwenden. Zum Beispiel werden elektrisch leitende, dekorative Finishs bei Bedienkonsolen verwendet, um dem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs ein gewünschtes ästhetisches Erscheinungsbild zu verleihen. Wenn solche elektrisch leitenden, dekorativen Finishs verwendet wurden, wurde die Streuung des elektrischen Feldes der Elektrode durch elektrisches Isolieren des Abschnitts der Konsole innerhalb der Abtastzone von der restlichen Konsole und Erden der restlichen Konsole verringert. Die elektrische Isolierung der Konsole innerhalb der Abtastzone kann jedoch unerwünschte Leistungscharakteristiken im kapazitiven Abtastschalter verursachen und ein unerwünschtes ästhetisches Erscheinungsbild auf der Vorderfläche der Konsole hervorrufen.
Das aktuelle Verfahren zum Hinzufügen von kapazitiver Abtastung zu einer Benutzerschnittstellenoberfläche erfordert mehrere diskrete Bauelemente. Zum Beispiel wird ein Metall oder leitendes Teil typischerweise an der Rückseite einer herkömmlichen Benutzerschnittstelle (Taste) befestigt, und eine dedizierte elektrische Schnittstelle stellt die elektrische Verbindung mit einer Leiterplatte bereit, welche die erforderlichen elektronischen Schaltungen und Mikrocontroller enthält.
Es wäre wünschenswert, einen Näherungssensor zu entwickeln, der einen leitenden Elastomerabschnitt und einen nichtleitenden Elastomerabschnitt umfasst, die zusammenwirken, um eine Berührung eines Benutzers zu erfassen, wobei der Näherungssensor eine Mehrzahl von gesteuerten Auslöserereignissen darstellt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise ein Näherungssensor entdeckt, der einen leitenden Elastomerabschnitt und einen nichtleitenden Elastomerabschnitt umfasst, die zusammenwirken, um eine Berührung eines Benutzers zu erfassen, wobei der Näherungssensor eine Mehrzahl von gesteuerten Auslöserereignissen darstellt.
In einer Ausführungsform umfasst ein kapazitiver Sensor: einen leitenden Elastomerabschnitt, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist, um eine Berührung eines Benutzers innerhalb einer Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts zu erfassen; einen dielektrischen Abschnitt, der benachbart zum leitenden Elastomerabschnitt innerhalb der Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist; und eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt, um eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts zu erkennen.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein kapazitiver Sensor: einen nichtleitenden Elastomerabschnitt, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist; einen leitenden Elastomerabschnitt, der benachbart zu wenigstens einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist, um eine Berührung eines Benutzers innerhalb einer Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts zu erfassen; einen Schalter, der benachbart zu einer Fläche des nichtleitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist; und eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt und dem Schalter, wobei die Steuerung eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts erkennt, und wobei die Steuerung einen Zustand des mechanischen Schalters erkennt.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst ein Schnittstellensystem: einen kapazitiven Sensor, der einen nichtleitenden Elastomerabschnitt, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist, und einen leitenden Elastomerabschnitt umfasst, der benachbart zu wenigstens einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist, um eine Berührung eines Benutzers innerhalb einer Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts zu erfassen; ein Fahrzeugsystem zum Erzeugen einer Rückmeldung an den Benutzer; und eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt, um eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts zu erkennen, wobei die Steuerung die Rückmeldung konfiguriert, die durch das Fahrzeugsystem als Reaktion auf eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts erzeugt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute aus der folgenden, ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen leicht zu erkennen, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht eines Schnittstellensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, das in einem Fahrzeug angeordnet ist;
2 ein schematisches Blockdiagramm des Schnittstellensystems von 1 ist;
3 eine vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittansicht eines Näherungsschalters des Schnittstellensystems von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
4 eine vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittansicht eines Näherungsschalters einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung und die angehängten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung durchzuführen und zu verwenden, und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keinerlei Weise beschränken. Hinsichtlich der offenbarten Verfahren sind die dargestellten Schritte rein beispielhafter Natur, weshalb die Reihenfolge der Schritte nicht notwendig oder entscheidend ist.
1 bis 3 veranschaulichen ein Schnittstellensystem 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das in ein Fahrzeug 11 integriert ist. Es versteht sich jedoch von selbst, dass das Schnittstellensystem 10 auch in anderen als Fahrzeugumgebungen angeordnet werden kann. Wie dargestellt, umfasst das Schnittstellensystem 10 einen Näherungssensor 12, ein Fahrzeugsystem 14 zum Erzeugen einer Rückmeldung 15 an einen Benutzer und eine Steuerung 16 in elektrischer Verbindung mit dem Näherungssensor 12, um eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des Näherungssensors 12 zu erkennen und die Rückmeldung 15 zu konfigurieren, die durch das Fahrzeugsystem 14 als Reaktion auf die Änderung einer elektrischen Charakteristik des Näherungssensors 12 erzeugt wird.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Näherungssensor 12 einen nichtleitenden Elastomerabschnitt 18, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist, einen leitenden Elastomerabschnitt 20, der benachbart zu wenigstens einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 angeordnet ist, eine Leiterplatte 22 in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt 20 und einen Schalter 24, der benachbart zu einem Abschnitt von wenigstens einem von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 und dem leitenden Elastomerabschnitt 20 angeordnet ist. Es versteht sich von selbst, dass der Näherungssensor 12 in jeden Abschnitt, jede Fläche oder jedes Teil des Fahrzeugs 11 integriert sein kann. Es versteht sich ferner von selbst, dass eine beliebige Anzahl der Näherungssensoren 12 verwendet werden kann.
Der nichtleitende Elastomerabschnitt 18 ist typischerweise zu einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Form ausgebildet, die einen darin ausgebildeten Hohlraum 26 aufweist. Es versteht sich jedoch von selbst, dass der nichtleitende Elastomerabschnitt 18 eine beliebige Größe und Form haben kann. Als nichteinschränkendes Beispiel ist der nichtleitende Elastomerabschnitt 18 durchsichtig oder durchscheinend, um Licht dadurch durchtreten zu lassen. Es versteht sich von selbst, dass ein durchscheinendes Elastomer verwendet werden kann, um Licht zu beugen, das durch den nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 durchtritt. Es kann jedoch ein beliebiger Durchsichtigkeitsgrad verwendet werden. Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel umfasst der nichtleitende Elastomerabschnitt 18 einen Vorsprung 28, der auf einer Innenfläche des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 ausgebildet ist, die den Hohlraum 26 definiert. Demgemäß kann der Vorsprung 28 in Ausrichtung mit dem Schalter 24 positioniert sein, um bei Verformung des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 selektiv an einen Abschnitt des Schalters 24 zu stoßen.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst ein Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 ein dekoratives Finish 30, das Grafiken, Markierungen oder dergleichen umfasst. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist das dekorative Finish 30 benachbart zu einer ersten Fläche 32 (z. B. einer Kontaktfläche, einer Oberfläche zur Benutzerinteraktion, einer Vorderfläche) des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 ausgebildet. Es versteht sich von selbst, dass das dekorative Finish 30 aus einem beliebigen Material gebildet sein kann, um einem Benutzer ein grafisches Identifizierungsmerkmal optisch zu präsentieren. Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel kann ein dekorativer Film (nicht dargestellt) oder eine dekorative Farbe auf die erste Fläche 32 des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 aufgebracht sein, um das dekorative Finish 30 zu bilden. Es versteht sich ferner von selbst, dass das dekorative Finish 30 eine Funktion darstellen kann, die mit dem Näherungssensor 12 assoziiert ist.
Der leitende Elastomerabschnitt 20 ist benachbart zu einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 und in elektrischer Verbindung mit der Steuerung 16 angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen ist der leitende Elastomerabschnitt 20 benachbart zur ersten Fläche 32 des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 angeordnet, wobei ein Abschnitt der ersten Fläche 32 des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 innerhalb einer Abtastzone (z. B. eines elektrischen Feldes) des leitenden Elastomerabschnitts 18 angeordnet ist, wie für einen Fachmann auf dem Gebiet der Näherungssensoren zu erkennen ist. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist ein Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 auf dem leitenden Elastomerabschnitt 20 konfiguriert, um eine dielektrische Sperre zwischen einem Finger des Benutzers und dem leitenden Elastomerabschnitt 20 bereitzustellen. Es versteht sich von selbst, dass andere dielektrische Materialien auf den leitenden Elastomerabschnitt 20 aufgebracht werden können, um eine dielektrische Sperre zur Näherungsabtastung bereitzustellen, wie für einen Fachmann zu erkennen ist. Es versteht sich von selbst, dass der leitende Elastomerabschnitt 20 eine beliebige Größe und Form haben kann.
In bestimmten Ausführungsformen ist der leitende Elastomerabschnitt 20 mit dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 angeordnet, um eine Mehrzahl von „Abtastzonen” auf einer bestimmten Fläche oder einem bestimmten Teil des Fahrzeugs 11 zu bilden. Es versteht sich von selbst, dass mehrere verschiedene Teilstücke des leitenden Elastomerabschnitts 20 voneinander beabstandet und durch den nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 (oder das dielektrische Material) elektrisch isoliert sein können, um mehrfache separate und verschiedene „Abtastzonen” zu Steuerung verschiedener Funktionen bereitzustellen. Es versteht sich ferner von selbst, dass der leitende Elastomerabschnitt 20 eine beliebige Anordnung aufweisen kann, um eine beliebige Anzahl der „Abtastzonen” zu bilden.
Die Leiterplatte 22 ist typischerweise benachbart zu wenigstens einem von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 und dem leitenden Elastomerabschnitt 20 angeordnet und in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt 20 und der Steuerung 16. Die Leiterplatte 22 kann jedoch von wenigstens einem von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 und dem leitenden Elastomerabschnitt 20 beabstandet und durch eine elektrische Schnittstelle (nicht dargestellt) in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt 20 sein. Es versteht sich von selbst, dass die Leiterplatte 22 eine gegenseitige elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt 20 und wenigstens einer von der Steuerung 16 und einer Quelle von elektrischer Energie (nicht dargestellt) bereitstellen kann. Es versteht sich ferner von selbst, dass die Leiterplatte 22 Steuerelemente und Schutzelemente umfassen kann, um die elektrischen Charakteristiken des Schnittstellensystems 10 zu bearbeiten.
In bestimmten Ausführungsformen liegt der leitende Elastomerabschnitt 20 an einem leitenden Abschnitt der Leiterplatte 22 an, um eine gegenseitige elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt 20 und der Leiterplatte 22 bereitzustellen. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist ein Klemmelement 34 (z. B. ein Gehäuse) benachbart zu wenigstens einem von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 und dem leitenden Elastomerabschnitt 20 angeordnet, um den leitenden Elastomerabschnitt 20 in direktem Kontakt mit einem leitenden Abschnitt 35 der Leiterpatte 22 zu befestigen. Es versteht sich von selbst, dass der direkte Kontakt zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt 20 und dem leitenden Abschnitt 35 der Leiterplatte 22 die Notwendigkeit einer separaten Vorrichtung zur elektrischen Zwischenverbindung verringert. Es versteht sich jedoch von selbst, dass beliebige Mittel zur elektrischen Zwischenverbindung verwendet werden können, um den leitenden Elastomerabschnitt 20 elektrisch an die Steuerung 16 und/oder die Leiterplatte 22 zu koppeln.
Der Schalter 24 ist typischerweise ein mechanisch betätigter Schalter, wie beispielsweise ein Drucktastenschalter, der so konfiguriert ist, dass er als Reaktion auf ein Schalten des Schalters 24 ein elektrisches Signal erzeugt. Es können jedoch auch andere Schalter (z. B. elektromechanische Schalter) verwendet werden. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist der Schalter 24 im Hohlraum 26 angeordnet, der im nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 ausgebildet ist. Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel ist der Schalter 24 in elektrischer Verbindung mit der Steuerung 16 (z. B. über die Leiterplatte 22). In bestimmten Ausführungsformen ist der Schalter 24 an die Leiterplatte 22 gekoppelt, um den Schalter 24 in einer im Wesentlichen statischen Position in Bezug auf den nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 zu befestigen.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Schnittstellensystem 10 ferner mindestens eine Lichtquelle 36, die so angeordnet ist, dass sie einen Abschnitt des Näherungssensors 12 beleuchtet. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist die mindestens eine Lichtquelle 36 in dem Hohlraum 26 angeordnet, der im nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 ausgebildet ist, und so konfiguriert, dass sie Lichtstrahlen durch den nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 aussendet. Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel ist die mindestens eine Lichtquelle 36 in elektrischer Verbindung mit der Leiterpatte 22, um durch eine Quelle von elektrischer Energie (nicht dargestellt) selektiv gespeist zu werden.
Das Fahrzeugsystem 14 ist typischerweise eine Benutzerschnittstelle, die eine Anzeige 38 zum Darstellen einer sichtbaren Ausgabe (z. B. der Rückmeldung 15) an den Benutzer umfasst. Es versteht sich von selbst, dass eine beliebige Anzahl der Anzeigen 38 verwendet werden kann, einschließlich einer. Es versteht sich ferner von selbst, dass ein beliebiger Anzeigetyp verwendet werden kann, wie beispielsweise eine zweidimensionale Anzeige, eine dreidimensionale Anzeige, ein berührungsempfindlicher Bildschirm und dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen ist das Fahrzeugsystem 14 so konfiguriert, dass es mindestens eine von einer akustischen Rückmeldung, einer haptischen Rückmeldung und einer optischen Rückmeldung an den Benutzer liefert.
Die Steuerung 16 ist in elektrischer Verbindung mit dem Näherungssensor 12 (z. B. dem leitenden Elastomerabschnitt 20) und dem Fahrzeugsystem 14, um eine Änderung einer elektrischen Charakteristik (z. B. Kapazitanz) des Näherungssensors 12 zu erkennen und die Rückmeldung 15 zu konfigurieren, die durch das Fahrzeugsystem 14 als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des Näherungssensors 12 erzeugt wird.
In einigen Ausführungsformen führt die Steuerung 16 dem leitenden Elastomerabschnitt 20 elektrische Energie zu, um ein elektrisches Feld benachbart dazu (d. h. der Abtastzone) zu erzeugen. Ferner ist die Steuerung 16 so konfiguriert, dass sie Änderungen der elektrischen Charakteristik (z. B. Kapazitanz) des leitenden Elastomerabschnitt 20 erkennt, wobei die geänderte elektrische Charakteristik das Vorhandensein eines leitenden Elements (z. B. eines menschlichen Fingers) innerhalb der Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts 20 anzeigt. Als ein nichteinschränkendes Beispiel kann die Steuerung 16 so konfiguriert sein, dass sie als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts 20, die eine erste Schwelle überschreitet, ein erstes Ereignis auslöst. Es versteht sich von selbst, dass die erste Schwelle so vordefiniert sein kann, dass sie eine Schwellenänderung der Kapazitanz des leitenden Elastomerabschnitts 20 ohne Berührung darstellt. Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel kann die Steuerung 16 so konfiguriert sein, dass sie als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts 20, die eine zweite Schwelle überschreitet, ein zweites Ereignis auslöst. Es versteht sich von selbst, dass die zweite Schwelle so vordefiniert sein kann, dass sie eine Schwellenänderung der Kapazitanz des leitenden Elastomerabschnitts 20 mit Berührung darstellt, die wahrgenommen wird, wenn ein Benutzer die erste Fläche 32 (z. B. die dielektrische Schicht) des Näherungssensors 12 berührt. Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel kann die Steuerung 16 so konfiguriert sein, dass sie als Reaktion auf die Änderung des Zustands des Schalters 24 ein drittes Ereignis auslöst.
Bei Verwendung stehen dem Benutzer mehrfache Auslöserereignisse in einer einzigen Region des Schnittstellensystems 10 zur Verfügung. Konkret ändert sich die elektrische Charakteristik (z. B. Kapazitanz) des leitenden Elastomerabschnitts 20, wenn ein Finger des Benutzers in die Abtastzone des Näherungssensors 12 eintritt, und die Steuerung 16 führt ein vorbestimmtes erstes Auslöserereignis aus. Als ein nichteinschränkendes Beispiel kann das erste Auslöserereignis ein Herausstellen oder Hervorheben eines Abschnitts der optischen Ausgabe (z. B. der Rückmeldung 15) umfassen, die durch die Anzeige 38 dargestellt wird. Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel kann das dekorative Finish 30 des Näherungssensors 12 eine bestimmte Funktion darstellen, die mit dem Fahrzeugsystem 14 assoziiert ist, wie beispielsweise eine Lautstärkeregelung eines Radios. Wenn der Finger des Benutzers in die Abtastzone des Näherungssensors 12 eintritt, zeigt demgemäß die Anzeige 38 des Fahrzeugsystems 14 dem Benutzer durch Beeinflussen der dem Benutzer präsentierten Rückmeldung 15 (z. B. Hervorheben einer optischen Ausgabe, die eine Lautstärkeregelung darstellt) an, dass sein Finger innerhalb der Abtastzone eines Näherungssensors 12 ist. Es versteht sich von selbst, dass die Steuerung 16 ein beliebiges System als Reaktion auf das erste Auslöserereignis konfigurieren kann.
Sobald der Finger die erste Fläche 32 des Näherungssensors 12 berührt, führt die Steuerung 16 ein vorbestimmtes zweites Auslöserereignis aus. Als ein nichteinschränkendes Beispiel konfiguriert die Steuerung 16, wenn der Benutzer die erste Fläche 32 des Näherungssensors 12 berührt, das Fahrzeugsystem 14 in einer Weise, die dem dekorativen Finish 30 entspricht, das dem Benutzer präsentiert wird. Konkret kann der Benutzer, wenn das dekorative Finish 30 eine Lautstärkeregelung eines Radios darstellt, die erste Fläche 32 des Näherungssensors 12 berühren, um zu bewirken, dass sich die Lautstärke des Radios erhöht oder verringert. Es versteht sich von selbst, dass die Steuerung 16 ein beliebiges System als Reaktion auf das zweite Auslöserereignis konfigurieren kann.
Ferner kann der Benutzer eine Kraft auf die erste Fläche 32 des Näherungssensors 12 ausüben, die ausreicht, um den nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 niederzudrücken (d. h. zu verformen). Demgemäß wird der nichtleitende Elastomerabschnitt 18 verformt, und ein Abschnitt (z. B. der Vorsprung 28) des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18 greift in den Schalter 24 ein, um einen Zustand des Schalters 24 umzuschalten. Als Reaktion auf die Änderung des Zustands des Schalters 24 führt die Steuerung 16 ein vorbestimmtes drittes Auslöserereignis aus. Als ein nichteinschränkendes Beispiel konfiguriert die Steuerung 16, wenn der Benutzer die erste Fläche 32 des Näherungssensors 12 niederdrückt, das Fahrzeugsystem 14 in einer Weise, die dem dekorativen Finish 30 entspricht, das dem Benutzer präsentiert wird. Konkret kann der Benutzer, wenn das dekorative Finish 30 eine Lautstärkeregelung eines Radios darstellt, die erste Fläche 32 des Näherungssensors 12 niederdrücken, um zu bewirken, dass die Lautstärke des Radios unverzüglich stumm geschaltet wird. Es versteht sich von selbst, dass die Steuerung 16 ein beliebiges System als Reaktion auf das dritte Auslöserereignis konfigurieren kann. Es versteht sich ferner von selbst, dass der Näherungssensor 12 und die Steuerung 16 so konfiguriert sein können, dass sie basierend auf einer beliebigen Anzahl von Schwellen in Bezug auf mindestens eine von der Änderung der elektrischen Charakteristik des Näherungssensors 12 und einer Änderung des Zustands des Schalters 24 eine beliebige Anzahl von Auslöserereignissen bereitstellen.
4 veranschaulicht einen Näherungssensor 12' gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der ausgenommen wie nachstehend beschrieben dem Näherungssensor 12 ähnelt. Wie dargestellt, umfasst der Näherungssensor 12' einen nichtleitenden Elastomerabschnitt 18', der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist, und einen leitenden Elastomerabschnitt 20', der benachbart zu wenigstens einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18' angeordnet ist. Es versteht sich von selbst, dass der Näherungssensor 12' in jeden Abschnitt, jede Fläche oder jedes Teil des Fahrzeugs 11 integriert sein kann. Es versteht sich ferner von selbst, dass eine beliebige Anzahl der Näherungssensoren 12' verwendet werden kann.
Der nichtleitende Elastomerabschnitt 18' weist typischerweise eine gekrümmte Kontur auf, die einen Hohlraum 26 zwischen der Leiterplatte 22 und dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18' definiert. Es versteht sich jedoch von selbst, dass der nichtleitende Elastomerabschnitt 18' eine beliebige Größe und Form haben kann. Als nichteinschränkendes Beispiel ist der nichtleitende Elastomerabschnitt 18' durchsichtig oder durchscheinend, um Licht dadurch durchtreten zu lassen. Es versteht sich von selbst, dass ein durchscheinendes Elastomer verwendet werden kann, um Licht zu beugen, das durch den nichtleitenden Elastomerabschnitt 18' durchtritt. Es kann jedoch ein beliebiger Durchsichtigkeitsgrad verwendet werden. Als weiteres nichteinschränkendes Beispiel umfasst der nichtleitende Elastomerabschnitt 18' einen Vorsprung 28, der sich von einer Innenfläche des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18' erstreckt, die den Hohlraum 26 definiert. Demgemäß kann der Vorsprung 28 in Ausrichtung mit dem Schalter 24 positioniert sein, um bei Verformung des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18' selektiv an einen Abschnitt des Schalters 24 zu stoßen.
Der leitende Elastomerabschnitt 20' ist benachbart zu einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18' angeordnet und in elektrischer Verbindung mit der Steuerung 16. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist ein Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts 18' auf dem leitenden Elastomerabschnitt 20' konfiguriert, um eine dielektrische Sperre zwischen einem Finger des Benutzers und dem leitenden Elastomerabschnitt 20' bereitzustellen.
Als ein weiteres nichteinschränkendes Beispiel ist ein dielektrischer Film 40 auf dem leitenden Elastomerabschnitt 20' konfiguriert, um eine dielektrische Sperre zwischen einem Finger des Benutzers und dem leitenden Elastomerabschnitt 20' bereitzustellen. Wie dargestellt, umfasst der dielektrische Film ein dekoratives Element 42, das Grafiken, Markierungen oder dergleichen umfasst. Als ein nichteinschränkendes Beispiel stellt der dielektrische Film 40 eine Kontaktfläche 32' (d. h. eine Oberfläche zur Benutzerinteraktion, eine Vorderfläche) des Näherungssensors 12' bereit. Es versteht sich von selbst, dass das dekorative Element 42 aus einem beliebigen Material gebildet sein kann, um einem Benutzer ein grafisches Identifikationsmerkmal optisch zu präsentieren. Es versteht sich von selbst, dass das dekorative Element 42 eine Funktion darstellen kann, die mit dem Näherungssensor 12' assoziiert ist. Es versteht sich von selbst, dass andere dielektrische Materialien auf den leitenden Elastomerabschnitt 20' aufgebracht werden können, um eine dielektrische Sperre zur Näherungsabtastung bereitzustellen, wie für einen Fachmann zu erkennen ist. Es versteht sich von selbst, dass der leitende Elastomerabschnitt 20' eine beliebige Größe und Form haben kann.
In bestimmten Ausführungsformen ist eine Stützstruktur 44 angeordnet, um eine Stütze für den dekorativen Film 40 bereitzustellen. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist die Stützstruktur an wenigstens einen von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18 und dem leitenden Elastomerabschnitt 20' gekoppelt, um eine gewünschte Form des Näherungssensors 12' zu stützen. Es versteht sich von selbst, dass eine beliebige Struktur verwendet werden kann, die aus einem beliebigen Material gebildet ist und eine beliebige Größe und Form aufweist.
In bestimmten Ausführungsformen ist der leitende Elastomerabschnitt 20' mit dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18' angeordnet, um eine Mehrzahl von „Abtastzonen” auf einer bestimmten Fläche oder einem bestimmten Teil des Fahrzeugs zu bilden. Es versteht sich von selbst, dass mehrere verschiedene Teilstücke des leitenden Elastomerabschnitts 20' voneinander beabstandet und durch den nichtleitenden Elastomerabschnitt 18' (oder das dielektrische Material) elektrisch isoliert sein können, um mehrere separate und verschiedene „Abtastzonen” zu Steuerung verschiedener Funktionen bereitzustellen. Es versteht sich ferner von selbst, dass der leitende Elastomerabschnitt 20' eine beliebige Anordnung aufweisen kann, um eine beliebige Anzahl der „Abtastzonen” zu bilden.
In bestimmten Ausführungsformen liegt der leitende Elastomerabschnitt 20' an einem leitenden Abschnitt der Leiterplatte 22 an, um eine gegenseitige elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt 20' und der Leiterplatte 22 bereitzustellen. Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist ein Klemmelement 34 (z. B. ein Gehäuse) benachbart zu wenigstens einem von dem dekorativen Film 40, dem nichtleitenden Elastomerabschnitt 18' und dem leitenden Elastomerabschnitt 20' angeordnet, um den leitenden Elastomerabschnitt 20' in direktem Kontakt mit einem leitenden Abschnitt 35 der Leiterpatte 22 zu befestigen. Es versteht sich von selbst, dass der direkte Kontakt zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt 20' und dem leitenden Abschnitt 35 der Leiterplatte 22 die Notwendigkeit einer separaten Vorrichtung zur elektrischen Zwischenverbindung verringert. Es versteht sich jedoch von selbst, dass beliebige Mittel zur elektrischen Zwischenverbindung verwendet werden können, um den leitenden Elastomerabschnitt 20' an die Steuerung 16 und/oder die Leiterplatte 22 zu koppeln.
Die Näherungssensoren 12, 12' der vorliegenden Erfindung umfassen einen nichtleitenden Elastomerabschnitt 18, 18' und einen leitenden Elastomerabschnitt 20, 20', die zusammenwirken, um eine Berührung eines Benutzers zu erfassen, wobei die Näherungssensoren 12, 12' eine Mehrzahl von gesteuerten Auslöserereignissen darstellen. Eine Abtastzone der Näherungssensoren 12, 12' wird in einer gewünschten Position gehalten. Die Näherungssensoren 12, 12' ermöglichen die Verwendung einer dekorativen sichtbaren Fläche, wobei die Leistung der Näherungssensoren 12, 12' maximiert wird und Möglichkeiten zur Herstellung eines gewünschten ästhetischen Erscheinungsbildes maximiert werden.
Ein Fachmann kann aus der vorhergehenden Beschreibung leicht die wesentlichen Charakteristiken dieser Erfindung bestimmen und, ohne vom Geist und Schutzumfang derselben abzuweichen, verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie an verschiedene Nutzungen und Bedingungen anzupassen.

Claims

Kapazitiver Sensor, umfassend: einen leitenden Elastomerabschnitt, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist, um eine Berührung eines Benutzers innerhalb einer Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts zu erfassen; einen dielektrischen Abschnitt, der benachbart zum leitenden Elastomerabschnitt innerhalb der Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist; und eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt, um eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts zu erkennen.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei der dielektrische Abschnitt aus einem nichtleitenden Elastomerabschnitt gebildet ist.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts, die eine erste Schwelle überschreitet, ein erstes Ereignis einleitet.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts, die eine zweite Schwelle überschreitet, ein zweites Ereignis einleitet.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, wobei der dielektrische Abschnitt ein dekoratives Finish umfasst.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Leiterplatte in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt und der Steuerung, um eine gegenseitige elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt und der Steuerung bereitzustellen.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 6, wobei der leitende Elastomerabschnitt an einem leitenden Abschnitt der Leiterplatte anliegt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt und der Leiterplatte bereitzustellen.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Klemmstruktur, die benachbart zu wenigstens einem von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt und dem dielektrischen Abschnitt angeordnet ist, um den leitenden Elastomerabschnitt in direktem Kontakt mit einem leitenden Abschnitt der Leiterpatte zu befestigen.
Kapazitiver Sensor, umfassend: einen nichtleitenden Elastomerabschnitt, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist; einen leitenden Elastomerabschnitt, der benachbart zu wenigstens einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist, um eine Berührung eines Benutzers innerhalb einer Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts zu erfassen; einen Schalter, der benachbart zu einer Fläche des nichtleitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist; und eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt und dem Schalter, wobei die Steuerung eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts erkennt, und wobei die Steuerung einen Zustand des mechanischen Schalters erkennt.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 9, wobei der nichtleitende Elastomerabschnitt eine mehrachsige, mehrdimensionale Form aufweist.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 9, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts, die eine erste Schwelle überschreitet, ein erstes Ereignis einleitet.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 11, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Änderung des Zustands des Schalters ein zweites Ereignis einleitet.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Leiterplatte in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt und der Steuerung, um eine gegenseitige elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Elastomerabschnitt und der Steuerung bereitzustellen.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Lichtquelle, die benachbart zum nichtleitenden Elastomerabschnitt angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie Licht durch den nichtleitenden Elastomerabschnitt ausstrahlt.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 14, wobei der nichtleitende Elastomerabschnitt eine grafische Markierung umfasst, die durch die Lichtquelle beleuchtet wird.
Schnittstellensystem, umfassend: einen kapazitiven Sensor, der einen nichtleitenden Elastomerabschnitt, der zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist, und einen leitenden Elastomerabschnitt umfasst, der benachbart zu wenigstens einem Abschnitt des nichtleitenden Elastomerabschnitts angeordnet ist, um eine Berührung eines Benutzers innerhalb einer Abtastzone des leitenden Elastomerabschnitts zu erfassen; ein Fahrzeugsystem zum Erzeugen einer Rückmeldung an den Benutzer; und eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Elastomerabschnitt, um eine Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts zu erkennen, wobei die Steuerung die Rückmeldung konfiguriert, die durch das Fahrzeugsystem als Reaktion auf die Änderung einer elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts erzeugt wird.
Schnittstellensystem nach Anspruch 16, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts, die eine erste Schwelle überschreitet, ein erstes Ereignis einleitet, wobei das erste Ereignis eine Konfiguration der Rückmeldung darstellt, die durch das Fahrzeugsystem erzeugt wird.
Schnittstellensystem nach Anspruch 17, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Änderung der elektrischen Charakteristik des leitenden Elastomerabschnitts, die eine zweite Schwelle überschreitet, ein zweites Ereignis einleitet, wobei das zweite Ereignis eine Konfiguration der Rückmeldung darstellt, die durch das Fahrzeugsystem erzeugt wird.
Schnittstellensystem nach Anspruch 16, ferner umfassend einen Schalter, der benachbart zu wenigstens einem von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt und dem leitenden Elastomerabschnitt angeordnet ist, wobei ein Zustand des Schalters durch eine Verformung des wenigstens einen von dem nichtleitenden Elastomerabschnitt und dem leitenden Elastomerabschnitt selektiv umgeschaltet wird.
Schnittstellensystem nach Anspruch 19, wobei die Steuerung als Reaktion auf eine Änderung des Zustands des Schalters ein Ereignis einleitet, wobei das Ereignis eine Konfiguration der Rückmeldung darstellt, die durch das Fahrzeugsystem erzeugt wird.