DE102014207976A1

DE102014207976A1 - Schalteranordnung

Info

Publication number: DE102014207976A1
Application number: DE102014207976.4A
Authority: DE
Inventors: Dirk Beilker
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2016-01-28
Also published as: WO2015165805A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteranordnung mit einem eine Sensorelektrode 12 aufweisenden kapazitiven Näherungssensor zur Erfassung einer Betätigung durch das Annähern des Erdpotentials eines Benutzers sowie mit einer mechanisch betätigbaren Einrichtung. Die mechanisch betätigbare Einrichtung ist ein einen Schaltweg zwischen einer Nichtbetätigungslage und einer Betätigungslage überwindendes, bewegbares Tastelement 6 ist, durch das in der Betätigungslage ein Schalter 8 mechanisch betätigbar ist und wobei das Tastelement 6 die Sensorelektrode 12 des kapazitiven Näherungssensors trägt, die mit einer feststehenden weiteren Elektrode 3 kapazitiv gekoppelt ist, wobei die weitere Elektrode 3 mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der erfassten Kapazitätsänderung an der Sensorelektrode 12 verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteranordnung mit einem eine Sensorelektrode aufweisenden kapazitiven Näherungssensor zur Erfassung einer Betätigung durch das Annähern des Erdpotentials eines Benutzers sowie mit einer mechanisch betätigbaren Einrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Schalteranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem Bauteile- und Bauraumbedarf das Schalten nur einer ersten Schaltfunktion oder einer zweiten Schaltfunktion oder sowohl der ersten als auch einer zweiten Schaltfunktion ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mechanisch betätigbare Einrichtung ein einen Schaltweg zwischen einer Nichtbetätigungslage und einer Betätigungslage überwindendes, bewegbares Tastelement ist, durch das in der Betätigungslage ein Schalter mechanisch betätigbar ist und wobei das Tastelement die Sensorelektrode des kapazitiven Näherungssensors trägt, die mit einer feststehenden weiteren Elektrode kapazitiv gekoppelt ist, wobei die weitere Elektrode mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der erfassten Kapazitätsänderung an der Sensorelektrode verbunden ist.
Wird z. B. die Hand des Benutzers zu dem Tastelement geführt und ggf. das Tastelement mit dem Finger berührt, verschieben sich die Ladungen auf der Sensorelektrode und durch die kapazitive Kopplung auch auf der weiteren Elektrode. Diese Veränderung der Ladungen wird dann von der Auswerteeinheit erfasst und die erste Schaltfunktion ausgelöst.
Wird darüber hinaus auch noch das Tastelement durch Druckbeaufschlagung mit dem Finger aus der Nichtbetätigungslage in die Betätigungslage bewegt, erfolgt zusätzlich zur Auslösung der ersten Schaltfunktion auch noch eine mechanische Betätigung des Schalters und damit eine Auslösung auch der zweiten Schaltfunktion.
Bei der Bewegung des Tastelements erfolgt aber keine Änderung der Kapazität an der Sensorelektrode.
Wird das Tastelement durch Druckbeaufschlagung mit einem nicht Erdpotential aufweisenden Gegenstand aus der Nichtbetätigungslage in die Betätigungslage bewegt, erfolgt ohne Auslösung der ersten Schaltfunktion eine mechanische Betätigung des Schalters und damit eine Auslösung nur der zweiten Schaltfunktion.
Da alle Schaltfunktionen durch ein und dasselbe Tastelement erfolgen, wird der Bauteileaufwand und der Bauraumbedarf gering gehalten.
Dies ist von besonderem Vorteil, wenn die Schalteranordnung in einem Fahrzeug insbesondere im Cockpitbereich angewandt wird, da dort nur wenig Bauraum vorhanden ist.
Auch ist dann eine Ablenkung des Fahrers vom Fahrgeschehen niedrig, da seine Betätigungshand beim Auslösen der ersten Schaltfunktion sich bereits in der Position befindet, in der er ggf. auch die zweite Schaltfunktion auslösen kann.
In einfacher Ausbildung kann die weitere Elektrode über Leiterbahnen mit der Auswerteeinheit verbunden sein, wobei die weitere Elektrode, die Leiterbahnen und die Auswerteeinheit auf einer Leiterplatte angeordnet sind.
Bauraumsparend und rationell herstellbar ist es dabei, wenn auch der mechanisch betätigbare Schalter auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Dabei kann sich die Ebene der Leiterplatte quer zur Bewegungsrichtung des Tastelements erstrecken und die Leiterplatte eine von der weiteren Elektrode ganz oder teilweise umschlossenen Durchtauchöffnung aufweisen, durch die ein sich in Bewegungsrichtung des Tastelements erstreckender Tastelementfortsatz des Tastelements hindurchragt, der einen Sensorelektrodenfortsatz trägt.
Weist das Tastelement einen in Bewegungsrichtung des Tastelements durchleuchtbaren oder durchscheinbaren Bereich auf, der von einer auf der dem Benutzer abgewandten Seite des Tastelements angeordneten Lichtquelle durchleuchtbar oder durchscheinbar ist, so ist das Tastelement auch im Dunklen schnell auffindbar. Darüber hinaus kann damit das Tastelement auch eine durchleuchtbare Symbolbeleuchtung aufweisen.
Zur leichten Betätigbarkeit kann das Tastelement plattenartig ausgebildet sein.
Damit das Tastelement nach einer Schalterbetätigung automatisch seine Nichtbetätigungslage wieder einnimmt, ist das Tastelement vorzugsweise entgegen einer Federkraft aus seiner Nichtbetätigungslage in seine Betätigungslage bewegbar.
Die Sensorelektrode kann eine in das als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Tastelement miteingespritzte Sensorelektrode sein.
Es ist aber auch möglich, dass die Sensorelektrode aus einer auf dem Tastelement angeordneten Beschichtung aus elektrisch leitfähigem Kunststoff besteht.
Zur weiteren Bauteil- und Montageverringerung kann aber auch das Tastelement und/oder der Tastelementfortsatz aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schalteranordnung.
Die dargestellte Schalteranordnung weist eine Leiterplatte 1 auf, die mit einer durchgehenden Durchtauchöffnung 2 versehen ist. Auf der Oberseite der Leiterplatte 1 ist die Durchtauchöffnung 2 umschließend eine Elektrode 3 aufgebracht, von der eine Vielzahl parallel nebeneinander angeordnete Durchkontaktierungen 4 auf die Unterseite der Leiterplatte 1 führen. Die Durchkontaktierungen 4 sind nicht dargestellt auf der Unterseite der Leiterplatte 1 mit einer Auswerteelektronik elektrisch leitend verbunden.
Rechtwinklig zur Ebene der Leiterplatte 1 ragt ein Tastelementfortsatz 5 durch die Durchtauchöffnung 2, wobei der Tastelementfortsatz 5 an seinem oberen Ende ein plattenartiges Tastelement 6 aufweist, dessen Ebene sich parallel zur Ebene der Leiterplatte 1 erstreckt.
Das Tastelement 6 ist an seiner Oberfläche mit einer Sensorelektrode 12 eines kapazitiven Näherungsschalters und der Tastelementfortsatz 5 mit einem mit der Sensorelektrode 12 elektrisch leitend verbundenen Sensorelektrodenfortsatz 13 bedeckt.
In einem Abstand parallel zum Tastelementfortsatz 5 weist das Tastelement 6 einen zur Leiterplatte 1 gerichteten Betätigungszapfen 7 auf, der in der von der Leiterplatte 1 entfernteren Nichtbetätigungslage des Tastelements 6 um einen Schaltweg von einem auf der Leiterplatte 1 angeordneten, mechanisch betätigbaren Schalter 8 entfernt ist.
Im Bereich zwischen dem Tastelementfortsatz 5 und dem Betätigungszapfen 7 weist das Tastelement 6 einen Durchbruch auf, der einen durchleuchtbaren Bereich 9 des Tastelements 6 bildet. Unter diesem durchleuchtbaren Bereich 9 ist auf der Leiterplatte eine als Leuchtdiode ausgebildete Lichtquelle 10 angeordnet.
Bei Annäherung und Berühren der Sensorelektrode 12 des Tastelements 6 durch z. B. den Finger 11 eines Erdpotential aufweisenden Benutzers verschieben sich die Ladungen auf der Sensorelektrode 12. Diese Ladungsverschiebung wird über den Sensorelektrodenfortsatz 13 durch kapazitive Kopplung auf die Elektrode 3 übertragen und der Auswerteeinheit zugeführt und damit eine erste Schaltfunktion ausgelöst.
Die zu übertragende Kapazität von Finger 11 und Sensorelektrode 12 hat durch die Bewegung des Tastelementfortsatzes 5 und des Sensorelektrodenfortsatzes 13 keine Änderung an dem von Sensorelektrodenfortsatz 13 und Elektrode 3 gebildeten Kondensator zur Folge.
Erfolgt kein weiteres Betätigen des Tastelements 6 bleibt es bei dem Auslösen dieser ersten Schaltfunktion.
Wird das Tastelement 6 entgegen einer Federkraft aus der angehobenen Nichtbetätigungslage in eine Betätigungslage gedrückt, in der der Betätigungszapfen 7 zur Beaufschlagung des Schalters 8 gelangt, so wird von diesem eine zweite Schaltfunktion ausgelöst.
Erfolgt das Niederdrücken durch den Erdpotential aufweisenden Finger 11, so kommt es zu einem Auslösen sowohl der ersten als auch der zweiten Schaltfunktion.
Erfolgt ein Niederdrücken des Tastelements 6 mittels eines nicht Erdpotential aufweisenden Gegenstandes wie z. B. eines Kunststoffstabs, so wird nur die zweite Schaltfunktion durch den Schalter 8 ausgelöst.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
2: Durchtauchöffnung
3: Elektrode
4: Durchkontaktierungen
5: Tastelementfortsatz
6: Tastelement
7: Betätigungszapfen
8: Schalter
9: durchleuchtbarer Bereich
10: Lichtquelle
11: Finger
12: Sensorelektrode
13: Sensorelektrodenfortsatz

Claims

Schalteranordnung mit einem eine Sensorelektrode (12) aufweisenden kapazitiven Näherungssensor zur Erfassung einer Betätigung durch das Annähern des Erdpotentials eines Benutzers sowie mit einer mechanisch betätigbaren Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch betätigbare Einrichtung ein einen Schaltweg zwischen einer Nichtbetätigungslage und einer Betätigungslage überwindendes, bewegbares Tastelement (6) ist, durch das in der Betätigungslage ein Schalter (8) mechanisch betätigbar ist und wobei das Tastelement (6) die Sensorelektrode (12) des kapazitiven Näherungssensors trägt, die mit einer feststehenden weiteren Elektrode (3) kapazitiv gekoppelt ist, wobei die weitere Elektrode (3) mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der erfassten Kapazitätsänderung an der Sensorelektrode (12) verbunden ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Elektrode (3) über Leiterbahnen mit der Auswerteeinheit verbunden ist, wobei die weitere Elektrode (3), die Leiterbahnen und die Auswerteeinheit auf einer Leiterplatte (1) angeordnet sind.
Schalteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanisch betätigbare Schalter (8) auf der Leiterplatte (1) angeordnet ist.
Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ebene der Leiterplatte (1) quer zur Bewegungsrichtung des Tastelements (6) erstreckt und die Leiterplatte (1) eine von der weiteren Elektrode (3) ganz oder teilweise umschlossenen Durchtauchöffnung (2) aufweist, durch die ein sich in Bewegungsrichtung des Tastelements (6) erstreckender Tastelementfortsatz (5) des Tastelements (6) hindurchragt, der einen Sensorelektrodenfortsatz (13) trägt.
Schalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastelement (6) einen in Bewegungsrichtung des Tastelements (6) durchleuchtbaren oder durchscheinbaren Bereich (9) aufweist, der von einer auf der dem Benutzer abgewandten Seite des Tastelements (6) angeordneten Lichtquelle (10) durchleuchtbar oder durchscheinbar ist.
Schalteranordnung nach einem der Vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastelement (6) plattenartig ausgebildet sind.
Schalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastelement (6) entgegen einer Federkraft aus seiner Nichtbetätigungslage in seine Betätigungslage bewegbar ist.
Schalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode aus einer auf dem Tastelement angeordneten Beschichtung aus elektrisch leitfähigem Kunststoff besteht.
Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastelement und/oder der Tastelementfortsatz aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht.