DE102018102991B3

DE102018102991B3 - CONTROL DEVICE

Info

Publication number: DE102018102991B3
Application number: DE102018102991.8A
Authority: DE
Inventors: Zijang Kang; Benedikt Büttner; Mario Schmitt; Hans-Michael Schmitt; Jürgen Bach-Waldsachs
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2038-02-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (1) umfassend ein Trägerelement (2) und einen zum Trägerelement (2) beabstandeten Betätigungsabschnitt (3), wobei das Trägerelement (2) über mindestens ein Verbindungselement (5) mit dem Betätigungselement (3) verbunden ist und zwischen dem Trägerelement (2) und dem Betätigungsabschnitt (3) mindestens ein Hohlraum (9, 10) angeordnet ist, in welchem mindestens eine erste Elektrode (11, 12) angeordnet ist, wobei der Betätigungsabschnitt (3) mindestens eine Betätigungselektrode umfasst, welche mit der ersten Elektrode (11. 12) ein elektrisches Feld bildet, wobei bei einer Betätigung des Betätigungsabschnitts (3) durch einen Betätiger (4) das elektrische Feld veränderbar ist und die Änderung des elektrischen Felds durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfassbar ist, um ein Schaltsignal zu erzeugen, wobei innerhalb des Hohlraums (9, 10) ein im Wesentlichen unverformbar ausgebildetes Verstärkungselement (13, 14) zwischen dem Betätigungsabschnitt (3) und dem Trägerelement (2) angeordnet ist, wobei das Verstärkungselement (13, 14) eine höhere Steifigkeit als das Verbindungselement (5) aufweist, wobei bei einer Betätigung des Betätigungsabschnitts (3) durch den Betätiger (4) die äußere Form des Verstärkungselements (13, 14) im Wesentlichen unverändert bleibt.The invention relates to an operating element (1) comprising a carrier element (2) and an actuating section (3) spaced apart from the carrier element (2), the carrier element (2) being connected to the actuating element (3) via at least one connecting element (5) and between the carrier element (2) and the actuating portion (3) at least one cavity (9, 10) is arranged, in which at least one first electrode (11, 12) is arranged, wherein the actuating portion (3) comprises at least one actuating electrode, which with the first electrode (11 12) forms an electric field, wherein upon actuation of the actuating portion (3) by an actuator (4), the electric field is variable and the change of the electric field by a control and / or regulating device is detected to to generate a switching signal, wherein within the cavity (9, 10) a substantially non-deformable formed reinforcing element (13, 14) between the Bet actuating portion (3) and the carrier element (2) is arranged, wherein the reinforcing element (13, 14) has a higher rigidity than the connecting element (5), wherein upon actuation of the actuating portion (3) by the actuator (4), the outer shape the reinforcing element (13, 14) remains substantially unchanged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement umfassend ein Trägerelement und einen zum Trägerelement beabstandeten Betätigungsabschnitt, wobei das Trägerelement über mindestens ein Verbindungselement mit dem Betätigungselement verbunden ist und zwischen dem Trägerelement und dem Betätigungsabschnitt mindestens ein Hohlraum angeordnet ist, in welchem mindestens eine erste Elektrode angeordnet ist, wobei der Betätigungsabschnitt mindestens eine Betätigungselektrode umfasst, welche mit der ersten Elektrode ein elektrisches Feld bildet, wobei bei einer Betätigung des Betätigungsabschnitts durch einen Betätiger das elektrische Feld veränderbar ist und die Änderung des elektrischen Felds durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfassbar ist, um ein Schaltsignal zu erzeugen.The invention relates to an operating element comprising a carrier element and an actuating portion spaced from the carrier element, wherein the carrier element is connected via at least one connecting element with the actuating element and between the carrier element and the actuating portion at least one cavity is arranged, in which at least one first electrode is arranged the actuating portion comprises at least one actuating electrode which forms an electric field with the first electrode, wherein upon actuation of the actuating portion by an actuator, the electric field is variable and the change of the electric field by a control and / or regulating device is detectable to a To generate switching signal.

Aus dem Stand der Technik ist ein Bedienelement bekannt, welches ein Trägerelement und einen Betätigungsabschnitt mit einer Betätigungselektrode aufweist. Auf dem Trägerelement ist eine Elektrode angeordnet, die mit der Betätigungselektrode ein elektrisches Feld bildet. Das Trägerelement ist von dem Betätigungsabschnitt beabstandet und mittels eines oder mehrerer als Klebebänder ausgebildeten Verbindungselementen mit dem Betätigungsabschnitt verbunden. Wenn ein Benutzer das Bedienelement mittelbar oder unmittelbar betätigt, dann wird der Betätigungsabschnitt, welcher als Folie ausgebildet sein kann, in Richtung der Elektrode bewegt. Dadurch verändert sich das elektrische Feld, wodurch dann ein Schaltsignal ausgelöst wird. Bei der Betätigung des Betätigungsabschnitts werden die Klebebänder mechanisch belastet, so dass die Klebebänder im Laufe der Zeit ihre flexiblen Eigenschaften verlieren und negative Hystereseeigenschaften entwickeln. Dies führt auf Dauer zu einer Beeinträchtigung des Schaltverhaltens des Bedienelements.From the prior art, an operating element is known, which has a carrier element and an actuating portion with an actuating electrode. On the carrier element, an electrode is arranged, which forms an electric field with the actuating electrode. The carrier element is spaced from the actuating portion and connected to the actuating portion by means of one or more connecting elements designed as adhesive tapes. If a user actuates the operating element indirectly or directly, then the operating portion, which may be formed as a foil, is moved in the direction of the electrode. As a result, the electric field changes, whereby a switching signal is triggered. Upon actuation of the actuating portion, the adhesive tapes are mechanically stressed so that over time, the adhesive tapes lose their flexible properties and develop negative hysteresis properties. This leads in the long term to an impairment of the switching behavior of the control.

Die DE 11 2008 001 391 T5 offenbart ein Bedienelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The DE 11 2008 001 391 T5 discloses an operating element according to the preamble of claim 1.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bedienelement bereitzustellen, welches stets zuverlässig funktioniert.Therefore, the invention has for its object to provide a control that always works reliably.

Die Aufgabe wird gelöst durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Dabei ist innerhalb des Hohlraums ein im Wesentlichen unverformbar ausgebildetes Verstärkungselement zwischen dem Betätigungsabschnitt und dem Trägerelement angeordnet, wobei das Verstärkungselement eine höhere Steifigkeit als das Verbindungselement aufweist, wobei bei einer Betätigung des Betätigungsabschnitts durch den Betätiger die äußere Form des Verstärkungselements im Wesentlichen unverändert bleibt. Im Sinne der Erfindung wird das Verstärkungselement bei einer ordnungsgemäßen Betätigung des Betätigungsabschnitts, und zwar ohne Gewalteinwirkung seine äußere Form beibehalten. Eine irreversible Deformation des Verstärkungselements ist ausgeschlossen. Durch diese Maßnahme gelingt es, dass die Verbindungselemente, welche vorzugsweise als doppelseitige Klebebänder ausgebildet sind, geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Die doppelseitigen Klebebänder umfassen einen PET-Film, wobei ein Folienträger vorgesehen ist, welcher zur Anordnung einer ersten Folienschicht und einer zweiten Folienschicht dient. Aufgrund dieses Folienaufbaus ist das Verbindungselement elastischer als das Verstärkungselement ausgebildet. Die Verstärkungselemente sorgen insgesamt für ein stabileres Verhalten des Bedienelements, weil sie einen Teil der auf den Bedienabschnitt ausgeübten Kraft aufnehmen können und somit für eine mechanische Entlastung der Verbindungselemente sorgen. Dadurch wird auch die Langlebigkeit der Verbindungselemente erhöht und die Zuverlässigkeit des Bedienelements, insbesondere über ein Produktleben lang erheblich verbessert.The object is achieved by the characterizing part of claim 1. In this case, a substantially non-deformable trained reinforcing element between the actuating portion and the support member is disposed within the cavity, wherein the reinforcing member has a higher rigidity than the connecting element, wherein upon actuation of the actuating portion by the Actuator, the outer shape of the reinforcing element remains substantially unchanged. For the purposes of the invention, the reinforcing element is maintained at a proper actuation of the actuating portion, without external force its external shape. An irreversible deformation of the reinforcing element is excluded. By this measure, it is possible that the connecting elements, which are preferably designed as double-sided adhesive tapes, are exposed to lower mechanical loads. The double-sided adhesive tapes comprise a PET film, wherein a film carrier is provided, which serves for the arrangement of a first film layer and a second film layer. Due to this film structure, the connecting element is designed to be more elastic than the reinforcing element. Overall, the reinforcing elements for a more stable behavior of the control element, because they can absorb a portion of the force exerted on the operating portion and thus provide a mechanical relief of the connecting elements. As a result, the longevity of the connecting elements is increased and the reliability of the operating element, in particular significantly improved over a product life.

Bei dem oben beschriebenen Bedienelement handelt es sich um einen Kraftsensor. Durch eine auf das Bedienelement, insbesondere auf den Betätigungsabschnitt ausgeübte Kraft wird zumindest die in dem Betätigungsabschnitt angeordnete Betätigungselektrode auf die erste Elektrode zubewegt. Das elektrische Feld wird somit verändert und folglich kann das Bedienelement mit Hilfe der Steuer- und/oder Regeleinrichtung sensieren, dass eine Kraft auf das Bedienelement, insbesondere auf den Betätigungsabschnitt ausgeübt wurde.The control element described above is a force sensor. By a force exerted on the operating element, in particular on the actuating portion, at least the actuating electrode arranged in the actuating portion is moved towards the first electrode. The electric field is thus changed and consequently the operating element can sense with the aid of the control and / or regulating device that a force has been exerted on the operating element, in particular on the actuating section.

Der Betätigungsabschnitt ist vorzugsweise aus Edelstahl ausgebildet. Der Betätigungsabschnitt ist elastischer oder genauso elastisch wie das Verstärkungselement ausgebildet.The actuating portion is preferably made of stainless steel. The operating portion is elastic or as elastic as the reinforcing element is formed.

Grundsätzlich bilden die erste Elektrode und die Betätigungselektrode einen Kondensator. Das Bedienelement kann auch mehr als einen Kondensator aufweisen. In diesem Fall kann beispielsweise in dem Betätigungsabschnitt eine zweite Betätigungselektrode angeordnet sein, welche mit einer zweiten auf dem Trägerelement angeordneten Elektrode einen zweiten Kondensator bildet.Basically, the first electrode and the actuating electrode form a capacitor. The operating element may also have more than one capacitor. In this case, for example, a second actuating electrode can be arranged in the actuating section, which forms a second capacitor with a second electrode arranged on the carrier element.

Das Gewicht des Bedienelements kann in vorteilhafterweise verringert werden, wenn das Verstärkungselement den Hohlraum nur partiell ausfüllt.The weight of the operating element can advantageously be reduced if the reinforcing element only partially fills the cavity.

Nach einer bevorzugten Ausführung des Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement eine erste Höhe H1 aufweist und das Verbindungselement eine zweite Höhe H2 aufweist, wobei die erste Höhe H1 des Verstärkungselements zumindest gleich der zweiten Höhe H2 des Verbindungselements ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Verstärkungselement bei einer ordnungsgemäßen Betätigung des Betätigungsabschnitts durch den Betätiger Kräfte aufnehmen kann und gleichzeitig das Verbindungselement mechanisch entlastet wird. Die Langlebigkeit des Verbindungselements kann folglich deutlich erhöht werden, wenn das Verbindungselement als Klebeband ausgebildet ist und/oder einen Klebstoff, insbesondere einen UV-härtenden Klebstoff umfasst.According to a preferred embodiment of the operating element can be provided that the reinforcing element has a first height H1 and the connecting element has a second height H2 having, wherein the first height H1 of the reinforcing element at least equal to the second height H2 of Connecting element is. This can ensure that the reinforcing element can absorb forces during proper operation of the operating section by the operator and at the same time the connecting element is mechanically relieved. The longevity of the connecting element can consequently be significantly increased if the connecting element is designed as an adhesive tape and / or comprises an adhesive, in particular a UV-curing adhesive.

Eine direkte Berührung der Betätigungselektrode mit der auf dem Trägerelement angeordneten Elektrode kann verhindert werden, wenn die Elektrode eine dritte Höhe H3 aufweist, wobei die erste Höhe H1 des Verstärkungselements größer oder gleich der dritten Höhe H3 der Elektrode ist. Dadurch wird sichergestellt, dass zwischen den Elektroden stets ein elektrisches Feld existiert, dessen Veränderung hervorgerufen durch eine Bewegung der Betätigungselektrode messbar ist.Direct contact of the actuating electrode with the electrode arranged on the carrier element can be prevented if the electrode has a third height H3 having, wherein the first height H1 of the reinforcing element is greater than or equal to the third height H3 the electrode is. This ensures that there is always an electric field between the electrodes, the change of which caused by a movement of the actuating electrode can be measured.

Das Bedienelement kann einen stabilen Aufbau aufweisen, wenn das Verstärkungselement die Elektrode und/oder das Verbindungselement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umschließt.The operating element can have a stable construction if the reinforcing element surrounds the electrode and / or the connecting element at least partially, preferably completely.

Das Bedienelement kann einen kostengünstigen und kompakten Aufbau aufweisen, wenn das Trägerelement als Platine oder als Folie ausgebildet ist. Auf der Platine können die Elektroden sicher und kompakt angeordnet werden. Die Folie hat den Vorteil, dass das Bedienelement eine sehr geringe Bauhöhe aufweist und somit auch bei kleineren Bauräumen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen verwendet werden kann.The operating element can have a cost-effective and compact design if the carrier element is designed as a board or as a foil. On the board, the electrodes can be safely and compactly arranged. The film has the advantage that the control element has a very low height and thus can be used even in smaller spaces, especially in motor vehicles.

Das Bedienelement kann einen noch kompakteren Aufbau aufweisen, wenn der Betätigungsabschnitt als Folie ausgebildet ist.The operating element can have an even more compact construction if the actuating section is designed as a foil.

Sehr kostengünstig kann das Bedienelement ausgestaltet werden, wenn mindestens eine, insbesondere aus Kupfer oder Edelstahl ausgebildete Leiterbahn auf dem Trägerelement, vorzugsweise auf der Platine oder der Folie angeordnet ist, wobei die Leiterbahn als Verstärkungselement ausgebildet ist. Die Leiterbahn weist somit zwei Funktionen auf, und zwar zum Einem kann sie als Stromleitung dienen und zum Anderem sorgt sie als Verstärkungselement für eine mechanische Entlastung der Verbindungselemente. Dabei kann die, vorzugsweise aus Kupfer oder Edelstahl ausgebildete Leiterbahn eine höhere Schichtstärke, insbesondere Schichthöhe aufweisen. Edelstahl weist ein Elastizitätsmodul in Höhe von ca. 200000 N/mm² auf.The operating element can be configured very inexpensively if at least one printed conductor, in particular made of copper or stainless steel, is arranged on the carrier element, preferably on the printed circuit board or the film, the printed conductor being designed as a reinforcing element. The conductor thus has two functions, namely on the one hand, they can serve as a power line and the other, it provides as a reinforcing element for a mechanical discharge of the connecting elements. In this case, the conductor track, preferably made of copper or stainless steel, may have a higher layer thickness, in particular layer height. Stainless steel has a modulus of elasticity of about 200,000 N / mm ² .

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des Bedienelements kann vorgesehen sein, dass eine Lackschicht auf dem Trägerelement, vorzugsweise auf der Folie oder der Platine angeordnet ist, wobei die Lackschicht als Verstärkungselement ausgebildet ist.According to a further preferred embodiment of the operating element can be provided that a lacquer layer on the support element, preferably on the film or the board is arranged, wherein the lacquer layer is formed as a reinforcing element.

Wenn das Bedienelement, welches wie zuvor beschrieben als Kraftsensor ausgebildet ist, kann der Kraftsensor einen Folienschichtaufbau aufweisen, wobei das Trägerelement und der Betätigungsabschnitt beide aus einer Folie ausgestaltet sind. Dadurch lässt sich ein sehr flaches Bedienelement, insbesondere ein sehr flacher Kraftsensor ausbilden, der nur einen sehr geringen Bauraum benötigt. Die als Verstärkungselement ausgebildete Lackschicht ist dabei vorzugsweise aus demselben Material ausgebildet wie die erste Elektrode. Um die Stabilität der Lackschicht zu verbessern, kann die Lackschicht auf die Folie aufgebracht werden und ausgehärtet sein. Dabei sollte die Höhe der Lackschicht größer sein als die Höhe der ersten Elektrode.If the operating element, which is designed as a force sensor as described above, the force sensor may have a foil layer structure, wherein the carrier element and the actuating portion are both made of a foil. This makes it possible to form a very flat operating element, in particular a very flat force sensor, which requires only a very small installation space. The resist layer formed as a resist layer is preferably formed of the same material as the first electrode. In order to improve the stability of the lacquer layer, the lacquer layer can be applied to the foil and hardened. The height of the lacquer layer should be greater than the height of the first electrode.

Das Bedienelement kann sehr kostengünstig ausgebildet werden, wenn das Verstärkungselement aus einem unverformbaren Kunststoff ausgebildet ist. Hierbei könnte das Verstärkungselement beispielsweise aus Polyamid, Polycarbonat oder aus Epoxidharz ausgebildet sein. Dabei kann der unverformbare Kunststoff des Verstärkungselements, insbesondere Polycarbonat ein Elastizitätsmodul im Bereich von 2000 N/mm² - 5000 N/mm² aufweisen.The operating element can be designed very inexpensively if the reinforcing element is formed from an undeformable plastic. In this case, the reinforcing element could be formed for example of polyamide, polycarbonate or epoxy resin. In this case, the non-deformable plastic of the reinforcing element, in particular polycarbonate, a modulus of elasticity in the range of 2000 N / mm ² - have 5000 N / mm ² .

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem Trägerelement und dem Betätigungsabschnitt mindestens ein Hubbegrenzungselement vorgesehen ist, welches beabstandet zu dem Verstärkungselement und beabstandet zu der Elektrode innerhalb des Hohlraums angeordnet ist. Durch das Hubbegrenzungselement wird eine maximale Auslenkung des Betätigungsabschnitts, insbesondere der Folie begrenzt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bedienelement mehr als einen Kondensator aufweisen, so dass auch mehrere Hubbegrenzungselemente auf dem Trägerelement angeordnet werden können. Der Signalhub wird möglicherweise etwas kleiner, aber wenn das Bedienelement mehrere Kondensatoren gleicher Bauweise umfasst, wird die Streuung deutlich reduziert.According to the invention it is provided that at least one Hubbegrenzungselement is provided between the support member and the actuating portion, which is spaced from the reinforcing member and spaced from the electrode disposed within the cavity. By the Hubbegrenzungselement a maximum deflection of the actuating portion, in particular the film is limited. In a preferred embodiment, the operating element can have more than one capacitor, so that a plurality of stroke limiting elements can also be arranged on the carrier element. The signal swing may be slightly smaller, but if the control includes multiple capacitors of the same design, the spread will be significantly reduced.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn ein erster Abstand L1 des Hubbegrenzungselements zu der Elektrode geringer ausgebildet ist als ein zweiter Abstand L2 des Hubbegrenzungselements zu dem Verstärkungselement.To be particularly advantageous has been found when a first distance L1 the Hubbegrenzungselements to the electrode is formed smaller than a second distance L2 the Hubbegrenzungselements to the reinforcing element.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Hubbegrenzungselement eine vierte Höhe H4 aufweist, wobei die vierte Höhe H4 des Hubbegrenzungselements kleiner als die erste Höhe H1 des Verstärkungselements ausgebildet ist. Insbesondere bei der Verwendung von mehr als einem Kondensator in dem Bedienelement kann dadurch ein möglichst gleichmäßiges Sensorverhalten der verschiedenen Kraftsensoren erzielt werden. Dabei kann es sehr vorteilhaft sein, wenn das Hubbegrenzungselement eine nichtleitende Struktur aufweist, um eine negative Beeinflussung des elektrischen Feldes des mindestens einen Kraftsensors in vorteilhafterweise zu verhindern.According to a further preferred embodiment of the operating element can be provided that the Hubbegrenzungselement a fourth height H4 has, wherein the fourth height H4 the Hubbegrenzungselements smaller than the first height H1 of the reinforcing element is formed. Especially when using more than one Capacitor in the operating element can be achieved as uniform as possible sensor behavior of the various force sensors. It may be very advantageous if the Hubbegrenzungselement has a non-conductive structure in order to prevent a negative influence on the electric field of the at least one force sensor in an advantageous manner.

Das Bedienelement kann einen kostengünstigen, kompakten und konstruktiv einfachen Aufbau aufweisen, wenn mindestens eine zweite Elektrode vorgesehen ist, welche zu der ersten Elektrode beabstandet angeordnet ist, wobei die erste Elektrode von einem ersten Verstärkungselement zumindest teilweise umschlossen ist und die zweite Elektrode von einem zweiten Verstärkungselement zumindest teilweise umschlossen ist. Dabei kann zwischen dem ersten Verstärkungselement und dem zweiten Verstärkungselement ein erstes Verbindungselement angeordnet sein.The operating element may have a cost-effective, compact and structurally simple construction, if at least one second electrode is provided, which is arranged spaced from the first electrode, wherein the first electrode is at least partially enclosed by a first reinforcing element and the second electrode by a second reinforcing element is at least partially enclosed. In this case, a first connecting element can be arranged between the first reinforcing element and the second reinforcing element.

Die Stabilität des Bedienelements kann weiter verbessert werden, wenn an mindestens einem Randbereich des Bedienelements zwischen dem Trägerelement und dem Betätigungsabschnitt ein zweites Verbindungselement und vorzugsweise ein drittes Verbindungselement angeordnet ist.The stability of the operating element can be further improved if a second connecting element and preferably a third connecting element is arranged on at least one edge region of the operating element between the carrier element and the actuating section.

Das Bedienelement kann bevorzugt in einem ein Kraftfahrzeug verwendet werden.The operating element can preferably be used in a motor vehicle.

Das erfindungsgemäße Bedienelement wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Bedienelement mit Verstärkungselementen in einer Schnittansicht gemäß einer ersten Ausführungsform, und
2 ein erfindungsgemäßes Bedienelement mit Verstärkungselementen und Hubbegrenzungselementen gemäß einer zweiten Ausführungsform.

The control element according to the invention will be described in more detail with reference to two embodiments. Show it:

1 an inventive control element with reinforcing elements in a sectional view according to a first embodiment, and
2 an inventive control element with reinforcing elements and Hubbegrenzungselementen according to a second embodiment.

Die 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Bedienelement 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, welches zum Einsatz in einem nicht näher dargestellten Kraftfahrzeug geeignet ist. Das als Kraftsensor ausgebildete Bedienelement 1, welches vorzugsweise einen Folienschichtaufbau aufweist, umfasst ein Trägerelement 2, welches beabstandet zu einem vorzugsweise aus Edelstahl ausgestalteten Betätigungsabschnitt 3 angeordnet ist, der von einem Betätiger 4 betätigt werden kann. Edelstahl weist ein Elastizitätsmodul in Höhe von ca. 200000 N/mm² auf. Der Betätiger 4 kann als ein separates Bauteil in dem Kraftfahrzeug ausgebildet sein, das beispielsweise durch eine Antriebseinheit bewegt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Betätiger 4 als ein Körperteil, insbesondere als Finger eines Benutzers ausgebildet ist.The 1 schematically shows an inventive control element 1 according to a first embodiment, which is suitable for use in a motor vehicle, not shown. The trained as a force sensor operating element 1 , which preferably has a foil layer structure, comprises a carrier element 2 , which is spaced from a preferably made of stainless steel actuating portion 3 is arranged by an actuator 4 can be operated. Stainless steel has a modulus of elasticity of about 200,000 N / mm ² . The actuator 4 may be formed as a separate component in the motor vehicle, which is moved for example by a drive unit. However, it is also possible that the actuator 4 is designed as a body part, in particular as a user's finger.

Das Trägerelement 2 und der Betätigungsabschnitt 3 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils als flexible Folie ausgebildet, wodurch die Gesamthöhe des Bedienelements 1 deutlich reduziert werden kann, weil die Schichtdicke der Folien eine Höhe im Bereich von 25µm bis 100µm aufweist. Aufgrund der geringen Schichtdicke der Folie eignet sich das Bedienelement 1 für Bereiche in einem Kraftfahrzeug, wo nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht, wie beispielweise an einer Konsole.The carrier element 2 and the operation section 3 are each formed in the present embodiment as a flexible film, whereby the overall height of the operating element 1 can be significantly reduced because the layer thickness of the films has a height in the range of 25 .mu.m to 100 .mu.m. Due to the small film thickness of the film, the operating element is suitable 1 for areas in a motor vehicle, where only a small amount of space is available, such as on a console.

Wie man gut in der 1 erkennen kann, sind das Trägerelement 2 und der Betätigungsabschnitt 3 über Verbindungselemente 5 vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden. Dabei bietet es sich an, wenn ein oder mehrere Verbindungselemente 5 als Klebeband ausgebildet sind und/oder einen Klebstoff, insbesondere einen UV-härtenden Klebstoff umfassen, um das Trägerelement 2 fest und sicher mit dem Betätigungsabschnitt 3 zu verbinden.How to be good in the 1 can recognize, are the carrier element 2 and the operation section 3 over fasteners 5 preferably bonded together materially. It makes sense if one or more fasteners 5 are formed as adhesive tape and / or comprise an adhesive, in particular a UV-curing adhesive to the support element 2 firmly and safely with the operating section 3 connect to.

Die Verbindungselemente 5 umfassen einen ersten Verbindungsabschnitt 6, einen zweiten Verbindungsabschnitt 7 und einen dritten Verbindungsabschnitt 8, die separat als jeweils einzelne Verbindungselemente 5 ausgebildet sein können, oder alternativ auch zumindest teilweise miteinander verbunden sein können. Die Verbindungselemente 5 können dementsprechend auch an einem Randbereich des Bedienelements 1 vorgesehen werden. Das Verbindungselement 5 kann auch einstückig ausgestaltet sein. In allen Varianten muss gewährleistet werden, dass die Verbindungselemente 5 für eine zuverlässige, feste, stabile und sichere Verbindung des Betätigungsabschnitts 3 mit dem Trägerelement 2 sorgen. Die Verbindungselemente 5 sind vorzugsweise als doppelseitige Klebebänder ausgebildet. Die doppelseitigen Klebebänder umfassen einen PET-Film, wobei ein Folienträger vorgesehen ist, welcher zur Anordnung einer ersten Folienschicht und einer zweiten Folienschicht dient.The connecting elements 5 comprise a first connecting portion 6 , a second connecting portion 7 and a third connecting portion 8th separately as each individual fasteners 5 may be formed, or alternatively may also be at least partially connected to each other. The connecting elements 5 can accordingly also at an edge region of the operating element 1 be provided. The connecting element 5 can also be configured in one piece. In all variants must be ensured that the fasteners 5 for a reliable, strong, stable and secure connection of the operating section 3 with the carrier element 2 to care. The connecting elements 5 are preferably formed as double-sided adhesive tapes. The double-sided adhesive tapes comprise a PET film, wherein a film carrier is provided, which serves for the arrangement of a first film layer and a second film layer.

Wenn das Trägerelement 2 über Verbindungselemente 5 mit dem Betätigungsabschnitt 3 verbunden ist, entstehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein als Kammer ausgebildeter erster Hohlraum 9 und ein als Kammer ausgebildeter zweiter Hohlraum 10. Die Hohlräume 9, 10 sind dazu geeignet, in diesen Elektroden 11, 12 anzuordnen, die auf dem Trägerelement 2 befestigt sind. Auf dem Trägerelement 2 sind Leiterbahnen angeordnet, die mit den Elektroden 11, 12 verbunden sind. Gemäß der 1 ist in dem ersten Hohlraum 9 die erste Elektrode 11 und in dem zweiten Hohlraum 12 die zweite Elektrode 12 angeordnet. Der Betätigungsabschnitt 3 umfasst eine oder mehrere als Masseelektroden ausgebildete Betätigungselektroden, die mit der ersten Elektrode 11 einen ersten Kondensator bildet, und die mit der zweiten Elektrode 12 einen zweiten Kondensator bildet. Zwischen der Betätigungselektrode und der ersten Elektrode 11 bzw. der zweiten Elektrode 12 wird durch eine geeignete Steuer- und/oder Messelektronik jeweils ein elektrisches Feld aufgebaut. Bei einer Betätigung des Betätigungsabschnitts 3 durch einen Betätiger 4 wird das elektrische Feld des jeweiligen Kondensators verändert und die Änderung des elektrischen Felds durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasst, um ein Schaltsignal zu erzeugen. Mit Hilfe der Kondensatoren wird nun erkannt, ob auf den Betätigungsabschnitt 3 eine Kraft ausgeübt, so dass das Bedienelement 1 als Kraftsensor einsetzbar ist.When the carrier element 2 over fasteners 5 with the operating section 3 connected, arise in the present embodiment, designed as a chamber first cavity 9 and a chamber formed as a second cavity 10 , The cavities 9 . 10 are suitable in these electrodes 11 . 12 to arrange on the support element 2 are attached. On the carrier element 2 are interconnects arranged with the electrodes 11 . 12 are connected. According to the 1 is in the first cavity 9 the first electrode 11 and in the second cavity 12 the second electrode 12 arranged. The operating section 3 comprises one or more actuating electrodes designed as ground electrodes which are connected to the first electrode 11 forms a first capacitor, and that with the second electrode 12 forms a second capacitor. Between the actuating electrode and the first electrode 11 or the second electrode 12 In each case an electric field is established by a suitable control and / or measuring electronics. Upon actuation of the actuating portion 3 by an actuator 4 the electric field of the respective capacitor is changed and the change of the electric field is detected by a control and / or regulating device to generate a switching signal. With the help of the capacitors is now detected whether on the operating section 3 exerted a force, so that the operating element 1 can be used as a force sensor.

Um die Langlebigkeit des Bedienelements 1 zu verlängern, ist in dem ersten Hohlraum 9 ein erstes unverformbares Verstärkungselement 13 und in dem zweiten Hohlraum 10 ein zweites unverformbares Verstärkungselement 14 vorgesehen, die jeweils zwischen dem Trägerelement 2 und dem Betätigungsabschnitt 3 angeordnet sind. Die Verstärkungselemente 13, 14 füllen dabei die entsprechenden Hohlräume 9, 10 nur partiell aus, um eine komfortable Betätigung des Betätigungsabschnitt 3 stets zu gewährleisten. Die Verstärkungselemente 13, 14 weisen eine höhere Steifigkeit als das Verbindungselement 5 auf und auch bei einer Betätigung des Betätigungsabschnitts 3 durch den Betätiger 4 bleibt die äußere Form des jeweiligen Verstärkungselements 13, 14 im Wesentlichen unverändert. Hierbei könnte das Verstärkungselement 13, 14 beispielsweise aus einem unverformbaren Kunststoff, wie Polycarbonat, Polyamid oder Epoxidharz ausgebildet sein. Auch andere Werkstoffe sind denkbar, wobei vorausgesetzt wird, dass die Werkstoffe hart und unverformbar ausgebildet sind und gleichzeitig das elektrische Feld der Kondensatoren nicht negativ beeinflusst wird. Mit Hilfe der Verstärkungselemente 13, 14 werden die Verbindungsabschnitte 6, 7, 8 mechanisch entlastet, so dass negativ auftretende Hystereseeffekte bei den, insbesondere als Klebebänder ausgebildeten Verstärkungselementen 13, 14 verhindert werden können. Die Langlebigkeit und Langzeitstabilität der Verstärkungselemente 13, 14 wird deutlich erhöht, wenn das jeweilige Verstärkungselement 13, 14 eine Höhe H1 aufweist und Verbindungselemente 5 eine Höhe H2 aufweisen, wobei die Höhe H1 des jeweiligen Verstärkungselements 13, 14 zumindest gleich der Höhe H2 der Verbindungselemente 5 ist. Um bei einer Betätigung des Betätigungsabschnitts 3 durch den Betätiger 4 eine Veränderung des elektrischen Felds der jeweiligen Kondensatoren zu erfassen, weisen die Elektroden 11, 12 jeweils eine Höhe H3 auf, wobei die Höhe H1 der Verstärkungselemente 13, 14 größer oder gleich der Höhe H3 der Elektroden 11, 12 ist. Dabei umschließt das jeweilige Verstärkungselement 13, 14 die Elektroden 11, 12 und/oder die Verbindungselement 5 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig. Im vorliegenden Fall umschließen die Verstärkungselemente 13, 14 den Verbindungsabschnitt 7, insbesondere das Verbindungselement 5 vollständig und die Verbindungsabschnitt 6, 8 nur teilweise. Im Ergebnis ist die zweite Elektrode 12 zu der ersten Elektrode 11 beabstandet angeordnet, wobei die erste Elektrode 11 von dem ersten Verstärkungselement 13 zumindest teilweise umschlossen ist und die zweite Elektrode 12 von dem zweiten Verstärkungselement 14 zumindest teilweise umschlossen ist. Im vorliegenden Beispiel umfasst das als Kraftsensor ausgebildete Bedienelement 1 einen Folienschichtaufbau. Dann bietet es sich in vorteilhafterweise an, eine ausgehärtete Lackschicht auf dem Trägerelement 2, vorzugsweise auf der Folie aufzubringen, wobei die Lackschicht dann gleichzeitig als Verstärkungselement 13, 14 ausgebildet ist. Mit Hilfe der ausgehärteten Lackschicht kann der Folienschichtaufbau kompakt ausgestaltet werden. Die ausgehärtete Lackschicht könnte dabei aus demselben Werkstoff ausgebildet sein wie die Elektroden 11, 12.To the longevity of the control 1 to extend is in the first cavity 9 a first non-deformable reinforcing element 13 and in the second cavity 10 a second non-deformable reinforcing element 14 provided, each between the support element 2 and the operation section 3 are arranged. The reinforcing elements 13 . 14 fill the corresponding cavities 9 . 10 only partially off to a comfortable operation of the operating section 3 always to ensure. The reinforcing elements 13 . 14 have a higher rigidity than the connecting element 5 on and also on actuation of the operating section 3 by the actuator 4 remains the outer shape of the respective reinforcing element 13 . 14 essentially unchanged. This could be the reinforcing element 13 . 14 be formed for example of an undeformable plastic, such as polycarbonate, polyamide or epoxy resin. Other materials are conceivable, it being assumed that the materials are hard and non-deformable and at the same time the electric field of the capacitors is not adversely affected. With the help of the reinforcing elements 13 . 14 become the connecting sections 6 . 7 . 8th mechanically relieved, so that negative hysteresis effects in the, in particular designed as adhesive tapes reinforcing elements 13 . 14 can be prevented. The longevity and long-term stability of the reinforcing elements 13 . 14 is significantly increased when the respective reinforcing element 13 . 14 a height H1 has and fasteners 5 a height H2 have, wherein the height H1 of the respective reinforcing element 13 . 14 at least equal to the height H2 the connecting elements 5 is. To upon actuation of the actuating portion 3 by the actuator 4 to detect a change in the electric field of the respective capacitors, the electrodes 11 . 12 one height each H3 on, with the height H1 the reinforcing elements 13 . 14 greater than or equal to the height H3 the electrodes 11 . 12 is. In this case encloses the respective reinforcing element 13 . 14 the electrodes 11 . 12 and / or the connecting element 5 at least partially, preferably completely. In the present case, the reinforcing elements enclose 13 . 14 the connecting section 7 , in particular the connecting element 5 completely and the connecting section 6 . 8th only partially. As a result, the second electrode 12 to the first electrode 11 spaced apart, wherein the first electrode 11 from the first reinforcing element 13 at least partially enclosed and the second electrode 12 from the second reinforcing element 14 is at least partially enclosed. In the present example, the control element designed as a force sensor comprises 1 a film layer construction. Then it offers itself in an advantageous manner, a cured lacquer layer on the support element 2 , preferably applied to the film, wherein the lacquer layer then simultaneously as a reinforcing element 13 . 14 is trained. With the help of the cured lacquer layer of the film layer structure can be made compact. The cured lacquer layer could be formed from the same material as the electrodes 11 . 12 ,

In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bedienelements 1 visualisiert. Das zweite Ausführungsbeispiel weist im Wesentlichen denselben Aufbau auf wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß der 1, so dass die Bauteile in der 2, welche bereits in der 1 verwendet wurden, dieselben Bezugszeichen erhalten.In the 2 is a second embodiment of the control element according to the invention 1 visualized. The second embodiment has substantially the same structure as the first embodiment according to the 1 so that the components in the 2 which already in the 1 were used, the same reference numerals.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass das Bedienelement 1 mit Hubbegrenzungselementen 15, 16 versehen wird, welche die maximale Auslenkung des Betätigungsabschnitts 3, insbesondere der Folie begrenzen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die beiden Kondensatoren bzw. Kraftsensoren ein gleichmäßiges Schaltverhalten aufweisen, wenn diese durch den Betätiger 4 betätigt werden.The second embodiment according to the 2 differs from the first embodiment essentially in that the operating element 1 with stroke limiting elements 15 . 16 is provided, which is the maximum deflection of the actuating portion 3 , in particular the film limit. This can ensure that the two capacitors or force sensors have a uniform switching behavior, if this by the actuator 4 be operated.

Die Hubbegrenzungselemente 15, 16 sind innerhalb des jeweiligen Hohlraums 9, 10 zwischen dem Trägerelement 2 und dem Betätigungsabschnitt 3 vorgesehen. Die Hubbegrenzungselemente 15, 16 sind jeweils beabstandet zu den Verstärkungselementen 13, 14 angeordnet und beabstandet zu den Elektroden 11, 12 angeordnet. Dabei ist ein Abstand L1 des 15 bzw. 16 zu der Elektrode 11 bzw. 12 geringer ausgebildet als ein Abstand L2 des Hubbegrenzungselements 15 bzw. 16 zu dem Verstärkungselement 13 bzw. 14.The stroke limiting elements 15 . 16 are inside the respective cavity 9 . 10 between the carrier element 2 and the operation section 3 intended. The stroke limiting elements 15 . 16 are each spaced from the reinforcing elements 13 . 14 arranged and spaced from the electrodes 11 . 12 arranged. There is a gap L1 15 or 16 to the electrode 11 or. 12 less trained than a distance L2 the Hubbegrenzungselements 15 or. 16 to the reinforcing element 13 or. 14 ,

Die Hubbegrenzungselemente 15, 16 können ringförmig oder alternativ stabförmig ausgebildet sein und eine nichtleitende Struktur aufweisen, um eine Störung des elektrischen Felds der Kondensatoren zu verhindern. So könnten die Hubbegrenzungselemente 15, 16 beispielsweise aus demselben Werkstoff ausgebildet sein wie die Verstärkungselemente 13, 14. Daher könnten die Hubbegrenzungselemente 15, 16 auch aus Polycarbonat, Polyamid oder Epoxidharz ausgestaltet sein. Die Hubbegrenzungselemente 15, 16 weisen eine Höhe H4 auf, wobei die Höhe H4 der Hubbegrenzungselemente kleiner als die Höhe H1 der Verstärkungselemente 13, 14 ausgebildet ist. Dadurch wird der Hub des Betätigungsabschnitts 2, insbesondere der Folie zwar geringer ausfallen, aber die Streuung über die Kondensatoren gleicher Bauweise wird deutlich reduziert. Diese Ausgestaltung ist besonders dann sehr wirkungsvoll, wenn eine Vielzahl von Kondensatoren für das Bedienelement 1 verwendet werden.The stroke limiting elements 15 . 16 may be annular or alternatively rod-shaped and have a non-conductive structure to prevent disturbance of the electric field of the capacitors. So could the Hubbegrenzungselemente 15 . 16 for example, be formed of the same material as the reinforcing elements 13 . 14 , Therefore, the Hubbegrenzungselemente could 15 . 16 be configured of polycarbonate, polyamide or epoxy resin. The stroke limiting elements 15 . 16 have a height H4 on, with the height H4 the Hubbegrenzungselemente smaller than the height H1 the reinforcing elements 13 . 14 is trained. This will cause the stroke of the operating section 2 Although, in particular, the film turn out smaller, but the scattering of the capacitors of the same construction is significantly reduced. This embodiment is particularly effective when a plurality of capacitors for the control 1 be used.

Die Höhe H4 der beiden Hubbegrenzungselemente 15, 16 sollte vorzugsweise identisch sein.The height H4 the two Hubbegrenzungselemente 15 . 16 should preferably be identical.

Andere Ausgestaltungen des Bedienelements 1 sind ebenfalls möglich. So ist es auch denkbar, dass das Trägerelement 2 als Platine ausgebildet ist. Die Anzahl der Hohlräume zur Anordnung der Elektroden kann ebenfalls erhöht werden. In einem Hohlraum können auch mehrere Elektroden angeordnet werden.Other embodiments of the control 1 are also possible. So it is also conceivable that the carrier element 2 is designed as a circuit board. The number of cavities for arranging the electrodes can also be increased. In a cavity, a plurality of electrodes can be arranged.

Wenn das Trägerelement 2 als Platine ausgebildet ist, könnte man alternativ mindestens eine, insbesondere aus Kupfer oder Edelstahl ausgebildete Leiterbahn auf dem Trägerelement 2, vorzugsweise auf der Platine anordnen, wobei die aus Kupfer oder Edelstahl
ausgebildete Leiterbahn als Verstärkungselement 13, 14 ausgebildet sein kann. Die Verstärkungselemente 13, 14 können alternativ auch als harte und unverformbare Ringe ausgebildet sein, welche aus den oben beschriebenen Werkstoffen ausgebildet sein können.When the carrier element 2 is designed as a circuit board, one could alternatively at least one, in particular formed of copper or stainless steel conductor track on the support element 2 , preferably arrange on the board, being made of copper or stainless steel
Traced conductor as a reinforcing element 13 . 14 can be trained. The reinforcing elements 13 . 14 may alternatively be designed as hard and non-deformable rings, which may be formed from the materials described above.

Des Weiteren könnte die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 einstückig ausgebildet sein und vorzugsweise einen geschlossenen oder teilweise geöffneten Ring bilden.Furthermore, the first electrode could be 11 and the second electrode 12 be formed integrally and preferably form a closed or partially open ring.

Edelstahl weist ein Elastizitätsmodul in Höhe von ca. 200000 N/mm² auf, so dass der Betätigungsabschnitt 3 elastischer oder genauso elastisch wie das beispielsweise aus Edelstahl ausgestaltete Verstärkungselement 13 ausgebildet ist.Stainless steel has a modulus of elasticity of about 200,000 N / mm ² , so that the operating section 3 elastic or just as elastic as the example of stainless steel configured reinforcing element 13 is trained.

Das Verstärkungselement 13 kann auch den unverformbaren Kunststoff, insbesondere Polycarbonat umfassen, welches ein Elastizitätsmodul im Bereich von 2000 N/mm² - 5000 N/mm² aufweist.The reinforcing element 13 may also comprise the non-deformable plastic, in particular polycarbonate, which has a modulus of elasticity in the range of 2000 N / mm ² - 5000 N / mm ² .

Claims

Operating element (1) comprising a carrier element (2) and an actuating portion (3) spaced apart from the carrier element (2), wherein the carrier element (2) is connected to the actuating element (3) via at least one connecting element (5) and between the carrier element (2 ) and the actuating portion (3) at least one cavity (9, 10) is arranged, in which at least one first electrode (11, 12) is arranged, wherein the actuating portion (3) comprises at least one actuating electrode, which with the first electrode (11 12) forms an electric field, wherein upon actuation of the actuating portion (3) by an actuator (4), the electric field is variable and the change of the electric field by a control and / or regulating device is detectable to generate a switching signal in which, within the cavity (9, 10), a substantially non-deformable reinforcing element (13, 14) is arranged between the actuating section (3) and the support element (2) is arranged, wherein the reinforcing element has a higher rigidity than the connecting element (5), wherein upon actuation of the actuating portion (3) by the actuator (4), the outer shape of the reinforcing element (13, 14) substantially unchanged is characterized in that between the carrier element (2) and the actuating portion (3) at least one Hubbegrenzungselement (15, 16) is provided which is spaced from the reinforcing element (13, 14) and spaced from the electrode (11, 12) within of the cavity (9, 10) is arranged.

Control element (1) after Claim 1 , characterized in that the reinforcing element (13, 14) only partially fills the cavity (9, 10).

Control element (1) after Claim 1 or 2 characterized in that the reinforcing element (13, 14) has a first height (H1) and the connecting element (5) has a second height (H2), wherein the first height (H1) of the reinforcing element (13, 14) is at least equal to second height (H2) of the connecting element (5).

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 3 characterized in that the electrode (11, 12) has a third height (H3), the first height (H1) of the reinforcing element (13, 14) being greater than or equal to the third height (H3) of the electrode (11, 12) is.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 4 , characterized in that the reinforcing element (13, 14) at least partially surrounds the electrode (9, 10) and / or the connecting element (5).

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 5 , characterized in that the carrier element (2) is designed as a board or as a film.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 6 , characterized in that the actuating portion (3) is formed as a foil.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 7 , characterized in that at least one conductor track on the carrier element (2) is arranged, wherein the conductor track as a reinforcing element (13, 14) is formed.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 8th , characterized in that a lacquer layer on the carrier element (2) is arranged, wherein the lacquer layer as a reinforcing element (13, 14) is formed.

Control element (1) after Claim 9 , characterized in that the lacquer layer is cured.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 10 , characterized in that the reinforcing element (13, 14) made of polycarbonate, polyamide or epoxy resin is formed.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 11 , characterized in that a first distance (L1) of the stroke limiting element (15, 16) to the electrode (11, 12) is smaller than a second distance (L2) of the stroke limiting element (15, 16) to the reinforcing element (13, 14 ).

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 12 , characterized in that the Hubbegrenzungselement (15, 16) has a fourth height (H4), wherein the fourth height (H4) of the Hubbegrenzungselements (15, 16) smaller than the first height (H1) of the reinforcing element (13, 14) is formed is.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 13 , characterized in that the Hubbegrenzungselement (15, 16) has a non-conductive structure.

Operating element (1) after at least one of Claims 1 to 14 characterized in that at least one second electrode (12) is provided which is spaced from the first electrode (11), the first electrode (11) being at least partially enclosed by a first reinforcing element (13), and the second electrode (12) is at least partially enclosed by a second reinforcing element (14).

Control element (1) after Claim 15 , characterized in that between the first reinforcing element (13) and the second reinforcing element (14) a first connecting element (5, 7) is arranged.

Control element (1) after Claim 15 or 16 , characterized in that at least one edge region of the operating element (1) between the support element (2) and the actuating portion (3), a second connecting element (5, 6) is arranged.

Use of the control element (1) after at least one of Claims 1 to 17 for a motor vehicle.