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Die Erfindung betrifft ein kapazitives Sensorbauteil.
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Derartige kapazitive Sensorbauteile kommen beispielsweise als Tasten, über die beispielsweise Schalt- oder Bedienbefehle gegeben werden können, oder als größerflächige Bediendisplays wie Touchdisplays oder dergleichen zum Einsatz. Ein solches kapazitives Sensorbauteil weist wenigstens eine Kondensatorstruktur auf, bestehend aus zwei voneinander beabstandeten Folienelektroden, die über randseitig umlaufende, dielektrische Abstandshalter, sogenannte „Spacer“ voneinander beabstandet sind. Der Abstand der Folien, die ansonsten zwischen den Spacern über eine Luftschicht voneinander beabstandet sind, beträgt wenigstens ca. 200 µm. An diese Folienelektroden, also die Kondensatorstruktur, wird über eine geeignete Steuerungseinrichtung ein Spannungspotential angelegt, das heißt, dass die eine Folienelektrode geerdet ist, also an Masse liegt, während die andere Folienelektrode mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Das Funktionsprinzip beruht darauf, dass durch eine beispielsweise mit dem Finger erwirkbare mechanische Änderung des Abstands der Elektrodenfolien in einem Arbeitsbereich, der über den Bereich zwischen den Spacern definiert ist, eine Änderung der Kapazität der Kondensatorstruktur erfolgt. Diese Kapazitätsänderung kann in Form eines Spannungssignals erfasst werden und entsprechend als Schalt- oder Bediensignal ausgewertet werden. Auch kann anhand der Kapazitätsänderung erfasst werden, wie hoch die Kraft, mit der die mechanische Änderung erwirkt wird, ist, so dass hierüber auch erkannt werden kann, ob eine Kraftschwelle überschritten wird und eine gewollte Sensorbetätigung erfolgt, oder nicht.
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Während wie beschrieben die beiden Folienelektroden randseitig über die Spacer auf Abstand gehalten sind, sind sie im Bereich zwischen den Spacern nicht unterstützt, sondern lediglich über ein ein Dielektrikum bildendes Luftpolster getrennt. Ein gleichbleibender Abstand kann, noch dazu als auch die Spacerhöhe mitunter geringfügig im Rahmen von Toleranzen variieren kann, über den gesamten Arbeitsbereich nicht unbedingt sichergestellt werden, was dazu führt, dass sich, gesehen über den Arbeitsbereich, lokal unterschiedliche Kapazitäten, die sich wenngleich nur geringfügig unterscheiden, ergeben. Auch Umwelteinflüsse wie Feuchte oder Wärme können auf die Geometrie der Kondensatorstruktur nachteiligen Einfluss nehmen.
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Aus
DE 10 2014 019 006 A1 ist eine Kraftfahrzeug-Bedienvorrichtung mit einem Bildschirm und einer Bedieneinheit bekannt. Hinter einer transparenten Deckglasscheibe ist eine kapazitive Sensormatrix angeordnet, die ihrerseits über eine Klebe- oder Silikonschicht auf der Anzeigefläche einer Anzeigeeinrichtung wie beispielsweise einem TFT- oder LCD-Display aufgeklebt ist. Bei der kapazitiven Sensormatrix handelt es sich um eine ITO-Beschichtung.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zu Grunde, ein dem gegenüber verbessertes kapazitives Sensorbauteil anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein kapazitives Sensorbauteil vorgesehen, mit wenigstens einer Kondensatorstruktur umfassend zwei voneinander beabstandete Folienelektroden, an die ein Spannungspotential anlegbar ist, wobei durch eine mechanische Änderung des Abstands der Elektrodenfolien in einem Arbeitsbereich eine Änderung der Kapazität der Kondensatorstruktur erfolgt, wobei zwischen den Folienelektroden, diese im Arbeitsbereich vollflächig verbindend, ein elastisches Dielektrikum vorgesehen ist.
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Anders als im eingangs beschriebenen Stand der Technik sind erfindungsgemäß die beiden Elektrodenfolien im Arbeitsbereich, in dem eine mechanische Änderung des Elektrodenfolienabstands zur gezielten Gabe eines Schalt- oder Bediensignals erfolgen soll respektive möglich ist, vollflächig miteinander verbunden, wozu zwischen beide Folienelektroden ein elastisches Dielektrikum, auf dem die beiden Folienelektroden flächig aufgebracht sind, vorgesehen ist. Die beiden Folienelektroden sind also zumindest im gesamten Arbeitsbereich, gegebenenfalls auch darüber hinaus, vollflächig gegeneinander abgestützt respektive unterstützt, sie liegen also nicht frei, sondern sind über das elastische Dielektrikum fixiert. Dies bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich.
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Zum einen kann, nachdem die Folienelektroden insofern positionsfest relativ zueinander sind, sehr exakt ein konstanter Folienelektrodenabstand über die gesamte Fläche des Arbeitsbereichs eingestellt werden, der auch bei variierenden Umgebungsbedingungen gleich bleibt, sich also nicht lokal ändert. Darüber hinaus kann, da beide Folien über das elastische Dielektrikum gegeneinander abgestützt respektive positionsfixiert sind, das erfindungsgemäße kapazitive Sensorbauteil auch in unterschiedlicher räumlicher Form, also dreidimensional verformt und von einem ebenen Bauteil abweichend angeordnet werden. Es kann beispielsweise um eine Ecke eines Trägerbauteils gezogen werden, beispielsweise im Falle eines Kraftfahrzeugs an einer gewinkelten Türverkleidung angeordnet werden, oder an einem gebogen geformten Fensterheber oder dergleichen. Denn dadurch, dass die beiden Folienelektroden über das elastische Dielektrikum voneinander beabstandet sind, ist ausgeschlossen, dass sie einander berühren, wie es aber der Fall wäre, wenn sie frei liegen würden, also nicht unterstützt sind, wie im Stand der Technik bekannt.
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Auch ist über das elastische Dielektrikum sichergestellt, dass die Folienelektroden wieder definiert in ihre Ausgangsposition relativ zueinander zurückkehren, wenn die mechanische Belastung zur Gabe eines Schalt- oder Bediensignal nicht mehr gegeben ist. Denn das elastische Dielektrikum entspannt sich wieder, geht also in die Ausgangsstellung zurück und führt damit auch die Folienelektroden wieder zurück. Eine extrem hohe Anzahl an mechanischen Betätigungen dieser Kondensatorstruktur ist hierüber sicher gestellt, ohne dass es zu Geometrie- respektive Funktionsänderungen kommt, da ein solches elastisches Dielektrikum eine extrem hohe Lebensdauer aufweist. Gleichwohl kann über das elastische Dielektrikum auch eine hinreichende Elektrodenisolation erreicht werden, die es ermöglicht, ein hinreichend hohes Spannungspotential anzulegen.
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Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäße kapazitive Sensorbauteil durch ein extrem hohes Maß an Fertigungsgenauigkeit aus, wie auch eine äußerst lange Lebensdauer und demzufolge die langdauernde Möglichkeit, reproduzier- und vergleichbare Schalt- oder Bediensignale zu geben. Auch besteht insbesondere die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Sensorbauteil flexible an unterschiedlichsten Trägergeometrien anzuordnen, so dass eine sehr breitbandige Einsatzvielfalt gegeben ist.
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Das elastische Dielektrikum selbst ist bevorzugt eine elastische Polymerfolie, vorzugsweise auf Silikonbasis. Eine solche Folie kann äußerst dünn und mit extrem hoher Dickenpräzision hergestellt werden. Die Dicke sollte zwischen 20 und 150 µm betragen, kann aber auch im Bedarfsfall größer gewählt werden.
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Bevorzugt ist die Polymerfolie mit den Folienelektroden verklebt, das heißt, dass eine extrem dünne Kleberschicht zwischen den Folien appliziert wird, die eine Dicke von wenigen Mikrometern aufweist, gleichzeitig aber auch für eine sichere Fixierung der Folien aneinander Sorge trägt, so dass diese auch gegeneinander gebogen werden können, wenn das Sensorbauteil beispielsweise um einen Radius eines Trägerbauteils geführt wird.
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Zweckmäßigerweise sind die beiden Elektrodenfolien mit jeweils einer Trägerfolie belegt. Eine solche Trägerfolie wirkt stabilisierend für das Sensorbauteil, so dass dieses eine gewünschte Geometrie auch ohne weiteres einnehmen kann respektive beibehalten kann. Eine dieser Trägerfolien kann dabei als Bedienoberfläche fungieren, die zum Anwender also sichtbar ist respektive an welcher er manuell angreift, um im Arbeitsbereich die mechanische Verformung vorzunehmen. Gegebenenfalls kann diese Trägerfolie respektive Bedienoberfläche einen Aufdruck oder dergleichen aufweisen, um auch optische Informationen zu vermitteln.
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Die Trägerfolien selbst können ebenfalls Polymerfolien sein, die direkt mit der jeweiligen Folienelektrode verbunden sein können, beispielsweise ebenfalls über eine Verklebung. Alternativ können die Trägerfolien auch Metallfolien sein, wobei eine Metallfolie über eine dielektrische Schicht mit der jeweiligen Folienelektrode verbunden ist. Auch hier kann eine Klebeschicht verwendet werden, die dielektrisch ist, so dass die Träger-Metallfolie und die jeweilige Folienelektrode, bei der es sich naturgemäß ebenfalls um leitfähige Folie, beispielsweise ebenfalls eine Metallfolie handelt, voneinander isoliert sind.
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Wie bereits beschrieben kann das kapazitive Sensorbauteil ebenflächig und flexibel sein, das heißt, dass es von Haus aus eine flächige Form aufweist, jedoch hinreichend flexibel ist, um in geometrisch anderer Form angeordnet zu werden, beispielsweise um eine rundliche Kante eines Trägerbauteils gelegt zu werden oder dergleichen. Alternativ ist es auch denkbar, dass es von Haus aus eine definierte dreidimensionale Form aufweist, die beispielsweise auch über eine vorgegebenen aufgeprägte dreidimensionale Form einer oder beider Trägerfolien definiert sein kann. Das heißt, dass die Trägerfolien eine definierte dreidimensionale Grundform vorgeben, der die flexible Kondensatorstruktur folgt.
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Weiterhin ist es denkbar, dass das kapazitive Sensorbauteil nur eine einzelne Kondensatorstruktur aufweist, mithin also nur einen Arbeitsbereich, der es ermöglicht, nur ein Schalt- oder Bediensignal zu geben. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass das Sensorbauteil mehrere separate Kondensatorstrukturen aufweist, die separat mechanisch änderbar sind. Das heißt, dass ein Mehrfachtaster oder ein unterteiltes respektive strukturiertes größerflächiges Bedienfeld realisiert ist. Dies kann auf einfache Weise dadurch realisiert sein, dass die beiden Folienelektroden entsprechend strukturiert respektive gerastert sind, so dass sich definierte Elektrodenpaare ergeben, die jeweils ein Tast- oder Schaltelement bilden. Die Folienelektroden in der strukturierten oder matrixartigen Form sind erfindungsgemäß auf dem gemeinsamen, im großflächigen gemeinsamen Arbeitsbereich eingebrachten elastischen Dielektrikum angeordnet, dieses bildet also den Träger für sämtliche Matrixelemente der Folienelektroden.
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Neben dem kapazitiven Sensorbauteil selbst betrifft die Erfindung ferner eine manuelle Tast- oder Schalteinrichtung mit wenigstens einem kapazitiven Sensorbauteil der vorgeschriebenen Art. Diese Tast- oder Schalteinrichtung weist eine entsprechende Steuerungseinrichtung auf, die einerseits dem Anlegen des Spannungspotentials dient, andererseits aber auch der Erfassung einer etwaigen Kapazitätsänderung und damit eines Schalt - oder Bediensignals bei Betätigung des kapazitiven Sensorbauteils.
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Dabei kann die manuelle Tast- oder Schalteinrichtung wenigstens eine integrierte Leuchteinrichtung zum Hinterleuchten der die Bedienfläche bildenden Trägerfolie aufweisen. Das Licht kann beispielsweise von der Seite eingekoppelt werden, das heißt, dass innerhalb der Kondensatorstruktur respektive zur Trägerfolie hin eine ausreichende Transparenz gegeben sein muss. Die Trägerfolie kann beispielsweise transparente und nicht-transparente Abschnitte aufweisen, so dass über die transparenten Abschnitte ein Piktogramm oder eine sonstige Information lichtoptisch dargestellt werden kann. Auch diese integrierte Leuchteinrichtung kann über die Steuerungseinrichtung betrieben werden.
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Weiterhin ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung möglich, dass die manuelle Tast- oder Schalteinrichtung auch zur Gabe eines Vibrationssignals verwendet werden kann. Denn es ist möglich, über eine das Spannungspotential variierende Steuerungseinrichtung ein haptisch erfahrbares Vibrationssignal über die Kondensatorstruktur zu geben. Hierzu muss die Steuerungseinrichtung lediglich das Spannungspotential mit entsprechender Frequenz variieren, beispielsweise gemäß eines Rechteck-Steuersignals. Dies führt dazu, dass bei Anlegen des Spannungspotentials mit entsprechender Höhe die beiden Folienelektroden einander anziehen und es zu einer minimalen, spannungsbedingten Variation des Folienabstands kommt. Fällt das Spannungspotential wieder ab, so entspannt sich das elastische Dielektrikum, das über die einander anziehenden Folienelektroden geringfügigst zusammengedrückt wurde, wieder, die Folienelektroden bewegen sich voneinander weg. Ein erneuter Spannungspuls führt wiederum zu einem Anziehen und ein erneutes Abfallen wieder zu einem Auseinanderbewegen, so dass durch entsprechende Frequenz der Potentialveränderung ein über einen Finger, der an der Tast- oder Schalteinrichtung anliegt, haptisch erfahrbares Vibrationssignal erfasst werden kann. Dieses Vibrationssignal kann beispielsweise dann gegeben werden, wenn zuvor über den Finger eine mechanische Deformation zur Gabe eines Bedien- oder Schaltsignals gegeben wurde, dessen Erfassung über das Vibrationssignal haptisch rückbestätigt werden kann.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 Eine Prinzipdarstellung, geschnitten, eine erfindungsgemäße manuelle Tast- oder Schalteinrichtung einer ersten Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen, kapazitiven Sensorbauteil einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine erfindungsgemäße manuelle Tast- oder Schalteinrichtung einer zweiten Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen kapazitiven Sensorbauteils einer zweiten Ausführungsform,
- 3 ein Montagebeispiel einer manuellen Tast- oder Schalteinrichtung an einem Türverkleidungsbauteil eines Kraftfahrzeugs,
- 4 eine Teilansicht der Anordnung aus 3, geschnitten, im Bereich eines Fensterhebers, unter Darstellung der manuellen Betätigungsmöglichkeit, und
- 5 die Anordnung aus 4 zur Darstellung der möglichen Gabe eines haptischen Vibrationssignals.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Tast- oder Schalteinrichtung 1, umfassend ein erfindungsgemäßes kapazitives Sensorbauteil 2 mit einer Kondensatorstruktur 3 umfassend zwei voneinander beabstandete Folienelektroden 4, 5, die über ein Dielektrikum 6 voneinander getrennt sind. An die beiden Folienelektroden 4, 5 kann über eine Steuerungseinrichtung 7 gesteuert ein Spannungspotential angelegt werden, wie in 1 dargestellt.
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Bei den Folienelektroden 4, 5 kann es sich beispielsweise um äußerst dünne Metallfolien handeln, oder um eine mit einer Metallisierung versehene Kunststofffolie. Die Folienelektroden sind möglichst dünn auszuführen, eine Foliendicke im Bereich weniger Mikrometer bis beispielsweise ca. 50 µm ist ausreichen. Kommen metallisierte Kunststofffolien zum Einsatz, so können diese beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) oder Polypropylen (PP) sein, andere Polymere sind grundsätzlich verwendbar.
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Zwischen den beiden Folienelektroden 4, 5 ist, diese vollflächig verbindend, ein Dielektrikum 6 vorgesehen. Dieses Dielektrikum 6 ist elastisch und mittels einer elastischen Polymerfolie 8 gebildet, wozu bevorzugt eine Silikonfolie oder eine Folie auf Silikonbasis verwendet wird. Diese Polymerfolie 8 belegt die Folienelektroden 4, 5 vollflächig, diese sind also über den gesamten Arbeitsbereich, innerhalb welchem eine manuelle Betätigung des Sensorbauteils 2 erfolgen kann, über diese elastische Polymerfolie verbunden. Die Polymerfolie 8 ist ebenfalls möglichst dünn, sie sollte eine Dicke von maximal 150 µm aufweisen, bevorzugt jedoch dünner sein, wobei eine Dicke bis zu minimal 20 µm denkbar ist. Da als Dielektrikum fungierend, sollte sie naturgemäß einen möglichst hohen Volumenwiderstand aufweisen, der beispielsweise im Bereich von 1014 Ω cm liegen sollte.
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Die beiden Folienelektroden 4, 5 sind bevorzugt über eine Klebeverbindung, also adhäsiv an der Polymerfolie 8 flächig angebunden, so dass sich ein fester Folienverbund ergibt.
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Die beiden Folienelektroden 4, 5 sind des Weiteren jeweils mit einer Trägerfolie 9, 10 belegt, bei denen es sich im gezeigten Beispiel ebenfalls um Polymerfolien handelt, wobei auch hier unterschiedliche Polymere verwendet werden können, beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC) etc., wobei auch diese Aufzählung nicht abschließend ist, vielmehr können auch andere Polymere verwendet werden.
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Auch die Dicke der Trägerfolien 9, 10 ist möglichst gering zu wählen, so dass sich insgesamt ein möglichst dünner Folien- oder Sandwichaufbau ergibt. Die Trägerfolien 9, 10 können ebenfalls über eine Klebeverbindung, also adhäsiv, mit den Folienelektroden 4, 5 verbunden sein.
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Der Vorteil dieses Folienverbundes in Verbindung mit dem elastischen Dielektrikum 6 besteht darin, dass das Sensorbauteil 1 flexibel ist und aus einer ebenen, flächigen Form in eine gebogene, dreidimensionale Form gebracht werden kann. Denn durch die Verwendung einer die Folienelektroden 4, 5 stabil verbindenden und damit aber auch stabil beabstandeten elastischen Polymerfolie 8 als Dielektrikum 6 ist auch bei einer Biegung des Folienaufbaus sichergestellt, dass die Folienelektroden 4, 5 einen definierten Abstand zueinander beibehalten und einander in keinem Fall berühren. Darüber hinaus ist durch die Verwendung eines solchen elastischen Dielektrikums sichergestellt, dass auch bei langer Nutzungszeit die Folienelektroden 4, 5 nach einer erfolgten mechanischen Beanspruchung stets wieder in die Ausgangslage zurückgeführt werden. Zur Betätigung des Sensorbauteils respektive der Tast- oder Schalteinrichtung 1 wird beispielsweise mit dem Finger auf einen Arbeitsbereich 11, definiert über die Trägerfolie 9, gedrückt, was dazu führt, dass unter leichtem Zusammendrücken der elastischen Polymerfolie 8 die Folienelektroden 4, 5 lokal einander näher gebracht werden. Dies führt zu einer Kapazitätsänderung, die seitens der Steuerungseinrichtung 7 erfasst werden kann. Liegt die Kapazitätsänderung über einem Schwellwert, so kann dies als definierte Gabe eines Bediensignals gewertet werden und daraufhin eine entsprechende Handlung vorgenommen werden, gesteuert über die Steuerungseinrichtung 7. Sobald der mechanische Druck wieder entlastet wird, stellt die elastische Polymerfolie 8, zuvor komprimiert, wieder zurück, geht also in ihre Ausgangsform zurück, was dazu führt, dass zwangsläufig auch die beiden Folienelektroden 4, 5 wieder auseinander bewegt werden und ihren definierten Ausgangsabstand zueinander einnehmen. Auf Grund des elastischen Rückstellvermögens der Polymerfolie 8, die diese über tausende von Schaltzyklen beibehält, ist somit ein hinsichtlich seiner Montage und Anordnung hoch flexibles, gleichzeitig aber auch hoch belastbares und verschleißfestes Sensorbauteil angegeben.
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Wie beschrieben definiert die Trägerfolie 9 den Arbeitsbereich 11. Um diesen für den Benutzer kenntlich zu machen, gegebenenfalls aber auch eine optische Information bezüglich der Funktionalität der Tast- oder Schalteinrichtung 1 respektive des Sensorbauteils 2 zu geben, kann die Trägerfolie 9 einen oder mehrere lichttransparente Bereiche 12 aufweisen, die mittels einer Leuchteinrichtung 13, gesteuert über die Steuerungseinrichtung 7, ausgeleuchtet werden können. Hierzu kann das Licht der Leuchteinrichtung 13 entweder in die Folienstruktur eingekoppelt werden respektive hinterleuchtet werden, so dass der oder die transparenten Bereiche 12 aufleuchten.
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2 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Tast- oder Schalteinrichtung 1 umfassend eine kapazitive Sensoreinrichtung 2 mit einer Kondensatorstruktur 3 umfassend auch hier zwei Folienelektroden 4, 5 und ein diese vollflächig verbindendes elastisches Dielektrikum 6. Auch hier ist das elastische Dielektrikum 6 mittels einer elastischen Polymerfolie 8, vorzugsweise eine Silikonfolie oder eine Folie auf Basis eines Silikons, gebildet.
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Vorgesehen ist des Weiteren auch hier eine Steuerungseinrichtung 7, die einerseits das Anlegen eines Spannungspotentials an die Kondensatorstruktur 3 steuert, die aber auch eine etwaige Kapazitätsänderung bei einer mechanischen Betätigung des Arbeitsbereichs 11 erfasst und entsprechend auswertet. Der Arbeitsbereich 11 wird auch hier über eine obere Trägerfolie 9 gebildet, während an der gegenüberliegenden Seite des Folien-Sandwich-Aufbaus eine zweite Trägerfolie 10 vorgesehen ist. Während es sich bei der Trägerfolie 10 wiederum um eine Polymerfolie handeln kann, handelt es sich bei der Trägerfolie 9 in diesem Fall um eine Metallfolie. Diese ist über eine dielektrische Klebe- oder Verbindungsschicht 14 mit der Folienelektrode 4, bei der sich wie bereits zu 1 erläutert um eine Metallfolie oder eine eine Metallisierung tragende Kunststofffolie handeln kann, isoliert.
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Die Funktion ist die gleiche wie bezüglich 1 beschrieben. Bei einer mechanischen Belastung durch Drücken auf den Arbeitsbereich 11 wird die Kondensatorstruktur 3 zusammengedrückt, die Folienelektroden 4, 5 werden einander angenähert, es kommt zu einer Kapazitätsänderung, die von der Steuerungseinrichtung 7 erfasst werden kann. Gleichzeitig wird hierbei die elastische Polymerfolie elastisch komprimiert. Nach Entlastung des Arbeitsbereichs 11 kann sich die Polymerfolie 8 wieder entspannen und die Folienelektroden 4, 5 wieder zurückstellen.
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Auch hier ist oder sind an der Trägerfolie 9 ein oder mehrere transparente Bereiche 12 vorgesehen, die mittels einer Leuchteinrichtung 13 aus- oder hinterleuchtbar sind.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer erfindungsgemäßen manuellen Tast- oder Schalteinrichtung 1, wobei hier das kapazitive Sensorbauteil 2 in seiner Anordnung an einem Türverkleidungsbauteil 15 einer Kraftfahrzeugtür gezeigt ist. Dieses Türverkleidungsteil 15 ist gebogen ausgeführt, es weist beispielsweise einen horizontalen Schenkel 16 und einen vertikalen Schenkel 17 auf, die über eine Rundung 18 ineinander übergehen. Vorgesehen ist des Weiteren eine Fingermulde 19, in die eine auf dem benachbarten Sitz sitzende Person mit dem Finger greifen kann, wie exemplarisch 4, die einen Schnitt durch das Türverkleidungsbauteil 15 im Bereich der Fingermulde 19 zeigt, anschaulich wiedergibt. Solche Fingermulden sind im Bereich der Anordnung von Bedienelementen für Fensterheben üblich.
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Wie 3 zeigt, ist das Sensorbauteil 2 oberflächlich respektive auf dem Türverkleidungsbauteil 15 angeordnet, es kann aber auch oberflächenbündig in dieses integriert sein. In jedem Fall erstreckt sich das Sensorbauteil 2, wie 3 zeigt, gebogen vom horizontalen Schenkel 16 über die Rundung 18 zum vertikalen Schenkel 17 hin. Wie 4 des Weiteren zeigt, erstreckt sich das Sensorbauteil 2 mit einem weiteren Abschnitt auch in den Bereich der Fingermulde 19, ist also um einen gebogen geformten Vorsprung 20 des Türverkleidungsbauteils 15 herumgezogen. Die Befestigung des Sensorbauteils 2 am Türverkleidungsbauteil 15 kann beispielsweise durch Verkleben erfolgen.
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Am Sensorbauteil 2 sind, siehe 3, drei separate Arbeitsbereiche 11a, 11b und 11c ausgebildet, denen jeweils eine Kondensatorstruktur zugeordnet ist, die jeweils der Gabe separater Bediensignale dienen. Beispielsweise dient, wie bereits beschrieben, das Sensorbauteil 2 zur Gabe von Bedienbefehlen für eine Fensterhebereinrichtung. So kann der Arbeitsbereich 11a zur Ansteuerung des auf der Fahrerseite befindlichen Fensterhebers dienen, um das dortige Fenster abzusenken und anzuheben, während der Arbeitsbereich 11b zur Ansteuerung des Fensterhebers der Beifahrertür dient, um die dortige Scheibe abzusenken oder anzuheben.
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Der Arbeitsbereich 11c kann dazu dienen, dass die Funktionalität der Arbeitsbereiche 11a, 11b umgeschaltet wird, um auch die den rückwärtigen Türen im Fahrzeugfond vorgesehenen Fensterheber links- und rechtsseitig anzusteuern (Symbol „H“ für die hinteren Fensterheber). Wird der Arbeitsbereich 11c manuell betätigt, so kann über den Arbeitsbereich 11a durch mechanisches Verformen der auf der Fahrerseite befindliche Fensterheber der hinteren Tür betätigt werden, über den Arbeitsbereich 11b kann der auf der Beifahrerseite befindliche Fensterheber der hinteren Tür betätigt werden. Sämtliche Schaltvorgänge respektive Signalgabevorgänge erfolgen rein mechanisch durch mechanisches Berühren respektive Drücken der entsprechenden Arbeitsbereiche 11a, 11b, 11c sowie durch entsprechende Auswertung der Kapazitätsänderungen.
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Durch das Drücken der Arbeitsbereiche 11a und 11b kann das Absenken der Scheibe angesteuert werden. Um die Scheibe nun auch wieder anzuheben ist, siehe 4, das Sensorbauteil 2 um den Vorsprung 20 herumgezogen.
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Dies bietet, neben der in 4 gezeigten Möglichkeit der Berührung des Arbeitsbereichs 11a mit einem Finger 21 die Möglichkeit, einen in dem herumgezogenen, in der Fingermulde 19 befindlichen Arbeitsbereich 11d mit dem Finger 21 zu berühren respektive zu drücken. Über diesen wiederum separaten Arbeitsbereich 11d wird hier der fahrerseitige vordere oder hintere Fensterheber wieder zum Anheben der Scheibe angesteuert. Das heißt, dass jedem der Arbeitsbereiche 11a, 11b ein entsprechender weiterer Arbeitsbereich (in 4 ist der Arbeitsbereich 11 d dargestellt) zugeordnet ist. Mithin weist also das Sensorbauteil 2 fünf Arbeitsbereiche 11 auf, die jeweils separate Kondensatorstrukturen aufweisen, und die jeweils separat von der Steuerungseinrichtung 7 überwacht respektive deren entsprechende Signale davon erfasst werden können.
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Wie insbesondere 4 zeigt, ist es seitens des Türverkleidungsbauteils 15 lediglich erforderlich, einen starren Vorsprung 20 vorzusehen. Auf Grund der Flexibilität des Sensorbauteils 2 ist es möglich, dieses beliebig geometrisch formen und verlegen zu können. Der Abstand der Folienelektroden 4, 5 bleibt infolge der Abstützung derselben über die elastische Polymerfolie 8 stets konstant, so dass es möglich ist, ohne weiteres entsprechende Bauteilgeometrien zu generieren. Insbesondere ist mit einem derartigen erfindungsgemäßen Sensorbauteil 2 keine Verwendung etwaiger mechanischer Wipp- oder Kippschalter, wie bei bisherigen Fahrzeugen üblich, erforderlich, das heißt, dass keine mechanische Schalterkomponente mehr zu verbauen ist. Vielmehr ist allein die entsprechende Strukturierung des Sensorbauteils 2 mit entsprechenden dezidierten Arbeitsbereichen und dezidierten Kondensatorstrukturen ausreichend, um sämtliche Schalt- oder Bedienvorgänge vornehmen zu können.
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5 zeigt schließlich die Möglichkeit, über das Sensorbauteil 2, gesteuert über die Steuerungseinrichtung 7, auch ein haptisches Feedbacksignal in Form eines Vibrationssignals zu geben. Dieses Vibrationssignal 22 ist über die Pfeile dargestellt. Das Vibrationssignal 22 wird dadurch erzeugt, dass die Steuerungseinrichtung 7, beispielweise nach Erfassung einer mechanischen Betätigung eines Arbeitsbereichs und einer entsprechenden Signalauswertung zur Erfassung eines bewusst gegebenen Bediensignals, die an die Kondensatorstruktur 3 respektive die Folienelektroden 4, 5 angelegte Spannung variiert respektive pulsartig verändert, beispielsweise gemäß einer Rechteckkurve. Dies führt dazu, dass das Spannungspotential mit entsprechender Frequenz auf- und abgebaut wird. Die Folienelektroden 4, 5 ziehen bei entsprechendem Spannungspotential einander geringfügigst an, was zu einer elastischen Komprimierung der Polymerfolie 8 führt. Bei Spannungsabbau entfällt die Anziehung, die Polymerfolie 8 entspannt sich wieder und führt die Folienelektroden 4, 5 wieder in die Grundstellung zurück, bis ein nächster Spannungspuls erfolgt etc. Hierüber kann für die Person, die den Finger nach wie vor auf dem Arbeitsbereich hat, ein entsprechendes Vibrationssignal als haptisches Feedback generiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014019006 A1 [0004]
