DE102015216003A1

DE102015216003A1 - Schalter mit Nutzer-Feedback

Info

Publication number: DE102015216003A1
Application number: DE102015216003.3A
Authority: DE
Inventors: Manuel Hernandez Diaz; Carlos Iván Ruiz Larios; José Arturo Sánchez López
Original assignee: Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2035-08-22
Also published as: CN105389036A; CN105389036B; US9838009B2; US20160064166A1; DE102015216003B4

Abstract

Ein Schalter umfasst ein Substrat, das einen Kontaktbereich auf einer ersten Fläche besitzt. Mindestens ein erster Leiter ist in dem Substrat angeordnet und erstreckt sich auf den Kontaktbereich. Mindestens ein zweiter Leiter ist in dem Substrat angeordnet und erstreckt sich auf den Kontaktbereich. Ein Sensor ist gestaltet zu erkennen, wenn ein Nutzer den Kontaktbereich berührt.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter, der Feedback an einen Nutzer bereitstellt, wenn der Nutzer den Schalter berührt.
Es ist eine Reihe von Ansätzen unternommen worden, um Feedback an einen Nutzer bereitzustellen. Ein Ansatz ist optisches Feedback, wie eine Bewegung eines Schalters zwischen einer Ein- und einer Aus-Position oder durch die Verwendung eines Lichts. Diese Ansätze erfordern jedoch, dass der Nutzer den Schalter visuell beobachtet, welches jedoch ablenkend sein kann, während der Nutzer andere Aufgaben erledigt.
Akustisches Feedback ist ein weiterer Ansatz, der unternommen wurde, um Feedback an den Nutzer bereitzustellen. Bei diesem Ansatz können, wenn sich der Nutzer in einem Bereich mit lauten Geräuschen befindet, die lauten Geräusche das akustische Feedback übertönen, so dass der Nutzer möglicherweise unsicher ist, ob akustisches Feedback bereitgestellt wurde. Zusätzlich erfordert akustisches Feedback eine erhebliche Anzahl von Komponenten, wie Lautsprecher und Verdrahtung.
Mechanisches Feedback wurde ebenfalls verwendet, um Feedback an den Nutzer bereitzustellen. Bei diesem Ansatz kann bei Betätigung des Schalters ein mechanisches Element den Finger berühren, oder der Schalter vibriert, um dem Nutzer zu signalisieren, dass der Schalter eingerückt ist. Mechanisches Feedback erfordert jedoch eine erhebliche Anzahl von Komponenten, die ausfallanfällig sind und Reparatur erfordern. Daher besteht ein Bedarf für einen Schalter, der Feedback an einen Nutzer bereitstellt, der nicht ausfallanfällig ist und so wenig wie möglich Teile erfordert.
KURZFASSUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Schalter ein Substrat, das einen Kontaktbereich auf einer ersten Fläche besitzt. Mindestens ein erster Leiter ist in dem Substrat angeordnet und erstreckt sich auf den Kontaktbereich. Mindestens ein zweiter Leiter ist in dem Substrat angeordnet und erstreckt sich auf den Kontaktbereich. Ein Sensor ist gestaltet zu erkennen, wenn ein Nutzer den Kontaktbereich berührt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Fahrzeugkomponente eine Mehrzahl von Schalterbaugruppen zur Steuerung von mindestens einem Fahrzeugparameter. Jede der Mehrzahl von Schalterbaugruppen umfasst ein Substrat, das einen Kontaktbereich auf einer ersten Fläche besitzt. Mindestens ein erster Leiter ist in dem Substrat angeordnet und erstreckt sich auf den Kontaktbereich. Mindestens ein zweiter Leiter ist in dem Substrat angeordnet und erstreckt sich auf den Kontaktbereich. Ein Sensor ist gestaltet zu erkennen, wenn ein Nutzer den Kontaktbereich berührt. Ein Mikroprozessor kommuniziert mit dem Sensor, um zu bestimmen, wann ein Nutzer den Kontaktbereich berührt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betätigen eines Tasters a) Anschließen eines ersten Leiters, der auf einer Kontaktfläche eines Tasters angeordnet ist, an Masse, b) Anschließen einer elektrischen Stromquelle an einen zweiten Leiter, der auf der Kontaktfläche eines Tasters angeordnet ist, c) Bestimmen, wenn ein Nutzer den Taster mit einem Sensor berührt und d) Senden eines elektrischen Stroms an den zweiten Leiter, wenn der Nutzer den Taster berührt.
Diese und weitere Funktionen der offenbarten Beispiele verstehen sich aus der folgenden Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen, die um Folgenden kurz beschrieben werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 stellt ein Beispiel eines Fahrzeuginnern dar.
2 stellt ein Beispiel einer Fahrzeugkomponente, umfassend mehrere Schalter dar.
3 stellt eine Vergrößerungsansicht der beispielhaften Fahrzeugkomponente von 1 dar.
4 stellt eine schematische Ansicht einer Schalterbaugruppe dar.
5 stellt einen beispielhaften Schalter dar.
6 stellt eine Querschnittsansicht längs der Linie 6-6 aus 5 dar.
7 stellt einen weiteren beispielhaften Schalter dar.
8 stellt eine Querschnittsansicht längs der Linie 8-8 aus 7 dar.
9 stellt einen weiteren beispielhaften Schalter dar.
10 stellt eine Querschnittsansicht längs der Linie 10-10 aus 9 dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 stellt ein beispielhaftes Fahrzeug 10, wie einen Pkw oder einen Lkw, mit einem Innenraum 12 dar. Der Innenraum 12 umfasst einen Center Stack 14, der in einer Instrumententafel 18 in einer Mitte des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Der Center Stack 14 umfasst mehrere beispielhafte Fahrzeugkomponenten 16 zur Steuerung eines Sicherheitssystems, eines Temperatursystems, eines Entertainmentsystems oder eines weiteren Parameters in dem Fahrzeug 10.
2 und 3 stellen die beispielhafte Fahrzeugkomponente 16 zur Verwendung in dem Innenraum 12 des Fahrzeugs 10 dar. Die Fahrzeugkomponente 16 umfasst mehrere Schalter 21, die in zwei Reihen mit Drehschaltern 25 an gegenüberliegenden Enden der Fahrzeugkomponente 16 angeordnet sind. Die Schalter 21 können verwendet werden, um die Einstellungen des Sicherheitssystems, des Temperatursystems oder des Entertainmentsystems in dem Fahrzeug 10 ein- oder auszuschalten oder zu verändern.
Die Schalter 21 umfassen einen Taster 22 mit einer Kontaktfläche 24 mit mindestens einem Minusleiter 26 und mindestens einem Plusleiter 28, die auf der Kontaktfläche 24 angeordnet sind. Einige der Schalter 21 können eine Sichtanzeige 30 auf der Kontaktfläche 24 des Tasters 22 umfassen, um den Status des Schalters 21 anzuzeigen. Die Fahrzeugkomponente 16 umfasst mehrere Befestigungselemente 32 zum Befestigen der Fahrzeugkomponente 16 an dem Center Stack 14 auf der Armaturentafel 18.
4 stellt eine schematische Ansicht einer Schalterbaugruppe 40 dar. Die Schalterbaugruppe 40 umfasst den Schalter 21, einen Mikroprozessor 42, ein elektrisches System 44 mit einer elektrischen Plusquelle und einen Sensor 46. In dem dargestellten Beispiel ist der Taster 22 aus einem Substrat 23, wie Kunststoff, gebildet, das den Minusleiter 26 von dem Plusleiter 28 isoliert, so dass Strom nicht durch den Taster 22 zwischen Minusleiter 26 und Plusleiter 28 fließen kann. Die Minusleiter 26 und die Plusleiter 28 besitzen einen rechteckigen Querschnitt und erstrecken sich von der Kontaktfläche 24 zu einer Bodenwandung 50 auf einer entgegengesetzten Seite des Tasters 22 von der Kontaktfläche 24.
Der Minusleiter 26 elektrisch leitend mit einer Masse 52 verbunden. Der Plusleiter 28 ist elektrisch leitend mit dem elektrischen System 44 verbunden, wenn ein Schalter 54, der zwischen dem Plusleiter 28 und dem elektrischen System 44 angeordnet ist, von einem Signal geschlossen wird, das von dem Mikroprozessor 42 gesendet wird.
Die Schalterbaugruppe 40 stellt haptisches Feedback an einen Nutzer 56 in Form einer elektrischen Stimulation bereit, wenn der Nutzer 56 den Minusleiter 26 und den Plusleiter 28 auf der Kontaktfläche 24 des Tasters 22 berührt. Wenn der Nutzer 56 den Taster 22 berührt, sendet der Sensor 46 ein Signal an den Mikroprozessor 42, dass der Nutzer 56 den Taster 22 berührt. In einem Beispiel ist der Sensor 46 ein kapazitiver Sensor, der eine Änderung der Kapazität wahrnimmt, wenn der Nutzer 56 den Taster berührt, die von dem Mikroprozessor 42 gemessen wird, um zu bestimmen, dass der Nutzer 56 den Taster 22 berührt.
Wenn der Mikroprozessor 42 das Signal von dem Sensor 46 empfängt, dass der Nutzer 56 den Taster 22 berührt, sendet der Mikroprozessor 42 ein Signal an das elektrische System 44 und schließt den Schalter 54, um einen Strom an den Plusleiter 28 zu leiten. Der Strom kann von dem Plusleiter 28 zu dem Minusleiter 26 und an die Masse 52 fließen, weil ein Finger des Nutzers 56 den Kreis zwischen Minusleiter 26 und Plusleiter 28 schließt, so dass der Strom durch den Nutzer 56 fließt. Der durch den Nutzer 56 fließende Strom stellt eine elektrische Stimulation dar, die von dem Nutzer 56 gespürt wird und bestätigt, dass der Schalter 21 richtig eingerückt ist.
5 stellt einen weiteren beispielhaften Schalter 121 dar, der ähnlich dem Schalter 21 ist, mit Ausnahme des nachstehend Beschriebenen und in den Figuren Gezeigten. Der Schalter 121 umfasst einen Taster 122 mit einer Kontaktfläche 124 mit alternierenden Minusleitern 126 und Plusleitern 128, die voneinander durch ein Substrat 123 des Tasters 122 voneinander getrennt sind.
Die Minusleiter 126 und Plusleiter 128 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Tasters 122 zwischen gegenüberliegenden Seiten 122a und 122b des Tasters 122. Gegenüberliegende Enden der Minusleiter 126 und Plusleiter 128 sind durch das Substrat 123 bedeckt, so dass Minusleiter 126 und Plusleiter 128 nicht aus den gegenüberliegenden Seiten 122a und 122b des Tasters 122 herausragen.
Wie in 6 gezeigt, besitzen Minusleiter 126 und Plusleiter 128 einen rechteckigen Querschnitt und erstrecken sich von der Kontaktfläche 124 zu einer Bodenwandung 150 des Tasters 122. Die Minusleiter 126 besitzen eine Breite D1, und die Plusleiter 128 besitzen eine Breite D2. In dem dargestellten Beispiel ist die Breite D1 annähernd gleich der Breite D2. Die Breite D1 kann jedoch unter Minusleitern 126 und die Breite D2 unter Plusleitern 128 variieren. Alternativ kann die Breite D2 größer als D2 oder die Breite D1 könnte kleiner als die Breite D2 sein. Ein Sensor 146 ist benachbart der Bodenwandung 150 des Tasters 122 angeordnet.
7 stellt einen weiteren beispielhaften Schalter 221 dar, der ähnlich dem Schalter 21 ist, mit Ausnahme des nachstehend Beschriebenen und in den Figuren Gezeigten. Der Schalter 221 umfasst einen zylindrischen Taster 222 mit einer Kontaktfläche 224, der alternierende Minusleiter 226 und Plusleiter 228 besitzt, die voneinander durch ein Substrat 223 getrennt sind. Die Minusleiter 226 und Plusleiter 228 und das Substrat 223 sind einzelne Hohlzylinderringe, die den vollständigen Taster 222 bilden. In dem dargestellten Beispiel ist das radial innerste Element der Minusleiter 226, der einen ausgefüllten Zylinder bildet. Es können jedoch auch der Plusleiter 228 oder das Substrat 223 das innerste Element in Abhängigkeit der Reihenfolge von Minusleitern 226 und Plusleitern 228 und der Anzahl von Minusleitern 226 und Plusleitern 228 bilden.
Wie in 8 gezeigt, besitzen die Minusleiter 226 und Plusleiter 228 einen rechteckigen Querschnitt und erstrecken sich von der Kontaktfläche 224 zu einer Bodenwandung 250 des Tasters 222. Die Minusleiter 226 besitzen eine Breite D3 und die Plusleiter 228 besitzen eine Breite D4. In dem dargestellten Beispiel ist die Breite D3 des radial äußersten Leiters größer als die Breite D4 des radial innersten Plusleiters 228 und eine Breite D5 eines radial innersten Minusleiters 226. Die Breiten D4 und D5 sind annähernd gleich groß. Es könnten jedoch die Breiten D3, D4 und D5 im Wesentlichen gleich sein. Alternativ können die Breiten D3, D4 und D5 mit nach radial innen abnehmender Breite variieren. Ein Sensor 246 ist benachbart der Bodenwandung 250 des Tasters 222 angeordnet.
9 stellt einen weiteren beispielhaften Schalter 321 dar, der ähnlich dem Schalter 21 ist, mit Ausnahme des nachstehend Beschriebenen und in den Figuren Gezeigten. Der Schalter 321 umfasst einen Taster 322 mit einer Kontaktfläche 324, der alternierende Säulen zylindrischer Minusleiter 326 und Plusleiter 328 besitzt, die durch ein Substrat 323 voneinander getrennt sind. Alternativ kann der Taster 322 alternierende Reihen oder ein Schachbrett von Minusleitern 326 und Plusleitern 328 umfassen.
Wie in 10 gezeigt, besitzen die Minusleiter 326 und Plusleiter 328 rechteckige Querschnitte und erstrecken sich von der Kontaktfläche 324 zu einer Bodenwandung 350 des Tasters 322. Ein Sensor 346 ist benachbart der Bodenwandung 350 des Tasters 322 angeordnet. Die Minusleiter 326 besitzen eine Breite oder einen Durchmesser D6, und die Plusleiter 328 besitzen eine Breite oder einen Durchmesser D7. In dem dargestellten Beispiel ist die Breite D6 annähernd gleich der Breite D7. Alternativ kann die Breite D6 größer als die Breite D7 oder die Breite D6 kann kleiner sein als die Breite D7 sein.
Die voranstehende Beschreibung ist von eher beispielhaft als beschränkender Natur. Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele können dem Fachmann einfallen, die nicht notwendigerweise von dem Kern dieser Offenbarung abweichen. Der Umfang des rechtlichen Schutzes, der dieser Offenbarung gewährt wird, kann nur durch Studium der folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Schalter, umfassend: ein Substrat mit einer Kontaktfläche auf einer ersten Fläche; mindestens einen ersten Leiter, der in dem Substrat angeordnet ist und sich auf die Kontaktfläche erstreckt; mindestens einen zweiten Leiter, der in dem Substrat angeordnet ist und sich auf die Kontaktfläche erstreckt; und einen Sensor, der gestaltet ist zu erkennen, wenn ein Nutzer die Kontaktfläche berührt.
Schalter nach Anspruch 1, wobei der Sensor auf einer zweiten Fläche des Substrats gegenüber der ersten Fläche angeordnet ist.
Schalter nach Anspruch 2, wobei sich der mindestens eine zweite Leiter und der mindestens eine zweite Leiter von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche des Substrats erstrecken.
Schalter nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine erste Leiter gestaltet ist, elektrisch leitend mit einer Masse verbunden zu sein.
Schalter nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine zweite Leiter gestaltet ist, mit einer elektrischen Plusquelle verbunden zu sein.
Schalter nach Anspruch 5, wobei sich der mindestens eine erste Leiter und der mindestens eine zweite Leiter über eine Breite des Substrats von einer ersten Kante des Substrats zu einer zweiten, gegenüberliegenden Kante des Substrats erstrecken.
Schalter nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine erste Leiter einen ersten Ring und der mindestens eine zweite Leiter einen zweiten Ring bildet, wobei der erste Ring radial von dem zweiten Ring beabstandet ist.
Schalter nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine erste Leiter zylindrisch ist und sich von der ersten Fläche zu einer zweiten Fläche des Substrats erstreckt und wobei der mindestens eine zweite Leiter zylindrisch ist und sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckt.
Schalter nach Anspruch 1, der weiterhin einen Mikroprozessor umfasst, wobei der Sensor gestaltet ist, ein Signal an einen Mikroprozessor zu senden, wenn der Nutzer den Kontaktbereich berührt.
Schalter nach Anspruch 9, wobei der Mikroprozessor gestaltet ist, einen Strom von einer elektrischen Stromquelle durch den ersten Leiter und den zweiten Leiter an eine Erde zu leiten, wenn ein Teil des Körpers des Nutzers den Kreis zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter schließt.
Fahrzeugkomponente, umfassend: eine Mehrzahl von Schalterbaugruppen zur Steuerung mindestens eines Fahrzeugparameters, wobei jede der Mehrzahl von Schalterbaugruppen Folgendes umfasst: ein Substrat mit einem Kontaktbereich auf einer ersten Fläche; mindestens einen ersten Leiter, der in dem Substrat angeordnet ist und sich auf den Kontaktbereich erstreckt; mindestens einen zweiten Leiter, der in dem Substrat angeordnet ist und sich auf den Kontaktbereich erstreckt; einen Sensor, der gestaltet ist zu erkennen, wenn ein Nutzer den Kontaktbereich berührt; und einen Mikroprozessor, der mit dem Sensor kommuniziert, um zu bestimmen, wenn ein Nutzer den Kontaktbereich berührt.
Komponente nach Anspruch 11, der weiterhin eine elektrische Stromquelle umfasst, die mit einem des mindestens einen zweiten Leiters oder des mindestens einen ersten Leiters verbunden werden kann.
Komponente nach Anspruch 12, wobei der andere des mindestens einen zweiten Leiters oder des mindestens einen ersten Leiters elektrisch mit einer Masse verbunden ist.
Komponente nach Anspruch 11, wobei sich der mindestens eine erste Leiter von der ersten Fläche des Substrats zu einer zweiten Fläche des Substrats erstreckt und sich der zweite Leiter von der ersten Fläche des Substrats zu der zweiten Oberfläche des Substrats erstreckt und der Sensor ein kapazitiver Sensor ist.
Komponente nach Anspruch 11, die weiterhin eine elektrische Stromquelle umfasst, wobei der Sensor gestaltet ist, ein Signal an den Mikroprozessor zu senden, wenn der Nutzer den Kontaktbereich berührt.
Komponente nach Anspruch 15, wobei der Mikroprozessor gestaltet ist, einen Strom von der elektrischen Stromquelle durch den ersten Leiter und den zweiten Leiter an eine Masse zu leiten, wenn ein Teil des Körpers des Nutzers den Kreis zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter schließt.
Verfahren einen Schalter zu betätigen, umfassend a) Anschließen eines ersten Leiters, der auf einer Kontaktfläche eines Tasters angeordnet ist, an eine Masse; b) Anschließen einer elektrischen Stromquelle an einen zweiten Leiter, der auf der Kontaktfläche des Tasters angeordnet ist; c) Bestimmen mit einem Sensor, wenn ein Nutzer den Taster berührt; und d) Senden eines elektrischen Stroms an den zweiten Leiter, wenn ein Nutzer den Taster berührt.
Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin das Schließen eines Kreises zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter umfasst, wenn der Nutzer den Taster berührt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Sensor gestaltet ist, ein Signal an einen Mikroprozessor zu senden, wenn der Nutzer die Kontaktfläche berührt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Mikroprozessor den elektrischen Strom von der elektrischen Stromquelle durch den ersten Leiter und den zweiten Leiter zu der Erdung führt, wenn ein Teil des Körpers des Nutzers den Kreis zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter schließt.