DE102020105312A1 - Control element with galvanized surface and force-sensitive sensors - Google Patents
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Abstract
Bedienelement (1) mit einer Sichtseite (2) und einer Rückseite (3), mit einem Grundkörper aus Kunststoff, der wenigstens eine galvanisierbare Kunststoffkomponente (4) umfasst, und mit einer auf der Sichtseite aufgebrachten galvanisch erzeugten Metallschicht (5), die zumindest einen Teil der Sichtseite bedeckt, wobei der Grundkörper an seiner Rückseite wenigstens eine berührungsempfindliche Sensoranordnung (6) trägt, wobei die Sensoranordnung (6) eine auf Druck sensitive, kapazitiv arbeitende Sensoranordnung (6) ist, bei der eine effektive Änderung des Abstandes der Kondensatorelektroden detektiert wird.Operating element (1) with a visible side (2) and a rear side (3), with a base body made of plastic, which comprises at least one galvanizable plastic component (4), and with a galvanically produced metal layer (5) applied to the visible side, which contains at least one Part of the visible side covered, the base body carrying at least one touch-sensitive sensor arrangement (6) on its rear side, the sensor arrangement (6) being a pressure-sensitive, capacitive sensor arrangement (6) in which an effective change in the distance between the capacitor electrodes is detected .
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to an operating element with the features of the preamble of
Bedienelemente zum Beispiel in Form von Druckschaltern oder Drehschaltern in Kraftfahrzeugen werden vielfach aus einem Grundkörper geformt, der im Spritzgussverfahren gefertigt wird. Dieser Grundkörper kann, wenn der Kunststoff die entsprechenden Voraussetzungen bietet, mit einer galvanischen Beschichtung versehen werden. Diese Beschichtung hat im Allgemeinen einen Schichtaufbau, der zunächst eine Nickelschicht, darauf eine Kupferschicht und schließlich eine Chromschicht umfasst. Die Chromschicht ist dann die sichtbare Oberfläche, die einerseits den optischen Eindruck und andererseits den haptischen Eindruck von Metall aufweist. Dennoch ist das Bedienelement aufgrund des Kunststoffgrundkörpers leicht und vielfältig gestaltbar, beispielsweise zur mechanischen Anpassung an elektrische Schalter, die das Bedienelement im eingebauten Zustand tragen.Control elements, for example in the form of pressure switches or rotary switches in motor vehicles, are often formed from a base body that is manufactured using an injection molding process. This base body can be provided with a galvanic coating if the plastic offers the appropriate conditions. This coating generally has a layer structure which initially comprises a nickel layer, then a copper layer and finally a chromium layer. The chrome layer is then the visible surface, which on the one hand has the optical impression and on the other hand the haptic impression of metal. Nevertheless, due to the plastic base body, the operating element can be designed easily and in a variety of ways, for example for mechanical adaptation to electrical switches that carry the operating element in the installed state.
Ein wesentlicher Entwicklungsschritt bei derartigen Bedienelementen bestand darin, die Oberfläche selektiv zu beschichten, so dass einzelne Bereiche des Grundkörpers nicht mit einer metallischen Oberfläche versehen wurden. Solche Bedienelemente und entsprechende Herstellungsverfahren sind bekannt aus der
Die Druckschrift
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gattungsgemäße Bedienelemente so weiterzubilden, dass berührungsempfindliche Sensoren weitgehend unabhängig von der Gestaltung der die Sensoren abdeckenden Oberfläche verwendet werden können und insbesondere in das Bedienelement integriert werden können. Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Bedienelements mit einem Sensor zu schaffen, bei dem bei der Qualitätsprüfung ein Fehler in der Fertigung des Grundkörpers oder der Metallbeschichtung nicht zu einem Verlust der Sensorkomponente führt.It is therefore the object of the present invention to develop generic operating elements in such a way that touch-sensitive sensors can be used largely independently of the design of the surface covering the sensors and, in particular, can be integrated into the operating element. It is also an object of the present invention to create a method for producing an operating element with a sensor in which, during the quality check, an error in the production of the base body or the metal coating does not lead to a loss of the sensor component.
Diese Aufgaben werden von einem Bedienelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.These objects are achieved by an operating element with the features of
Weil bei einem Bedienelement mit einem Grundkörper aus Kunststoff, der eine Sichtseite und eine Rückseite aufweist und der wenigstens eine galvanisierbare Kunststoffkomponente umfasst, und mit einer auf der Sichtseite aufgebrachten galvanisch erzeugten Metallschicht, die wenigstens einen Teil der Sichtseite abdeckt, wobei der Grundkörper in einem eine Sensoranordnung tragenden Bereich vorzugsweise eine Wandstärke von weniger als 3 mm aufweist, weiter vorgesehen ist, dass die Sensoranordnung eine auf Druck empfindliche kapazitive arbeitende Sensoranordnung ist, bei der eine Änderung des Abstandes der Kondensatorelemente detektiert wird, kann das Sensorelement ohne störende Beeinflussung durch die Galvanikbeschichtung eingesetzt und im Betrieb elektronisch ausgewertet werden. Insbesondere ist dadurch die Verwendung kapazitiv arbeitender Sensorfolien als Sensorelement in einem solchen Bedienelement mit einer durchgehend galvanisierten Oberfläche möglich.Because in an operating element with a base body made of plastic, which has a visible side and a rear side and which comprises at least one galvanizable plastic component, and with an electroplated metal layer applied to the visible side, which covers at least part of the visible side, the base body in one The area carrying the sensor arrangement preferably has a wall thickness of less than 3 mm, it is further provided that the sensor arrangement is a pressure-sensitive capacitive working sensor arrangement in which a change in the distance between the capacitor elements is detected, the sensor element can be used without disturbing influence from the electroplating coating and evaluated electronically during operation. In particular, the use of capacitively operating sensor foils as a sensor element in such an operating element with a continuously galvanized surface is possible.
Wenn die Sensoranordnung nach der Herstellung und Galvanisierung des Grundkörpers mechanisch mit dem Grundkörper verbunden wird, insbesondere unmittelbar formschlüssig und/oder mittelbar unter Zwischenschaltung eines Trägers, kann die Sensoranordnung ohne Kleben oder Umspritzen lösbar mit dem Grundkörper verbunden werden. Ein direkter mittelbarer oder unmittelbarer Kraftschluss ist dabei für die zuverlässige Funktion vorteilhaft.If the sensor arrangement is mechanically connected to the base body after the production and electroplating of the base body, in particular directly positively and / or indirectly with the interposition of a carrier, the sensor arrangement can be detachably connected to the base body without gluing or overmolding. A direct indirect or immediate frictional connection is advantageous for reliable function.
Wenn das Sensorelement nach der Herstellung und Galvanisierung des Grundkörpers adhäsiv oder stoffschlüssig auf der Rückseite des Grundkörpers in dem Bereich, insbesondere mit reduzierter Dicke, angebracht wird, kann eine Qualitätsprüfung des Grundkörpers bereits vor der Sensormontage durchgeführt werden. Dadurch werden, anders als im Stand der Technik, im Fehlerfall nicht die zuvor bereits montierten Sensorkomponenten verworfen.If the sensor element is attached adhesively or cohesively to the rear of the base body in the area, in particular with reduced thickness, after the production and electroplating of the base body, a quality check of the base body can be carried out before the sensor is installed. As a result, unlike in the prior art, the previously installed sensor components are not discarded in the event of a fault.
Die galvanische Beschichtung kann im Bereich der Sensoranordnung perforiert und/oder durchleuchtbar sein.The galvanic coating can be perforated and / or translucent in the area of the sensor arrangement.
Vorzugsweise bestehen eine der Rückseite des fertigen Bedienelements zugewandte Schicht aus Polycarbonat und eine der Sichtseite zugewandte Schicht aus ABS oder einem ABS-Copolymer.A layer facing the back of the finished operating element is preferably made of polycarbonate and a layer facing the visible side is made of ABS or an ABS copolymer.
Der Grundkörper ist bevorzugt im Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren gefertigt.The base body is preferably manufactured using the multi-component injection molding process.
Das so ausgebildete Bedienelement weist einerseits die mechanischen Eigenschaften bekannter Bedienelemente auf, kann aber mit einer weitgehend frei gestaltbaren Oberfläche versehen werden und funktional nicht nur als Taster funktionieren, sondern als eindimensionales oder zweidimensionales Sensorfeld wirken, so dass beispielsweise Streichgesten wie Wischen auf einer durchgehenden metallischen Oberfläche erfasst werden können.The control element designed in this way has the mechanical properties of known control elements on the one hand, but can be provided with a largely freely configurable surface and functionally not only function as a button, but also act as a one-dimensional or two-dimensional sensor field, so that, for example, stroking gestures such as wiping on a continuous metallic surface can be recorded.
Schließlich ist ein solches Bedienelement auch mit Handschuhen zuverlässig bedienbar, ohne dass die Handschuhe mit besonderen leitfähigen Fingerspitzen versehen sein müssen. Unbeabsichtigte Fehlbedienungen, wie sie bei konventionellen Touch-Feldern beispielsweise infolge von Eigenbewegungen des Fahrzeugs während der Fahrt vorkommen können, können durch eine gezielte Einstellung von Signal-Schwellenwerten für die Parameter Zeit und Kraft vermieden werden.Finally, such an operating element can also be operated reliably with gloves, without the gloves having to be provided with special conductive fingertips. Unintentional operating errors, such as those that can occur with conventional touch panels, for example as a result of the vehicle's own movements while driving, can be avoided by specifically setting signal threshold values for the parameters time and force.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung, die nur schematisch den jeweiligen Schichtaufbau der Bedienelemente zeigt, näher beschrieben.In the following, exemplary embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawing, which only schematically shows the respective layer structure of the operating elements.
Es zeigen:
-
1 : ein Bedienelement in einem Querschnitt von der Seite; -
2 : ein anderes Bedienelement in einer Ansicht entsprechend1 ; -
3 : ein weiteres Bedienelement in einer Ansicht entsprechend1 mit einer zentralen Freistellung an seiner Sichtseite; -
4 : ein anderes Bedienelement in einer Ansicht entsprechend1 mit einer galvanoinerten zweiten Spritzgusskomponente in einem zentralen Bereich der Sichtseite; -
5 : ein Bedienelement in einer Ansicht entsprechend1 mit einer an der Sichtseite sichtbaren, nicht beschichteten Dekorfolie; sowie -
6 : ein anderes Bedienelement in einer Ansicht entsprechend1 mit einem besonders dünnschichtigen Aufbau.
-
1 : a control element in a cross section from the side; -
2 : another control element in a view accordingly1 ; -
3 : another control element in a view accordingly1 with a central cutout on its visible side; -
4th : another control element in a view accordingly1 with a galvanized second injection molding component in a central area of the visible side; -
5 : a control element in a view accordingly1 with an uncoated decorative film visible on the visible side; as -
6th : another control element in a view accordingly1 with a particularly thin-layer structure.
In der
Eine solche durchgehend metallische Oberfläche ist für kapazitive Sensoren, deren Funktion auf einer Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Berührung basiert, nicht geeignet.Such a continuously metallic surface is not suitable for capacitive sensors whose function is based on a change in the dielectric constant when touched.
Ein auf Druck bzw. Krafteinwirkung sensitives Sensorelement
Eine Anschlussleitung
Die
Abweichend von
Die
Ein weiterer Aufbau eines Bedienelements
Die Komponente
Die
Die Ausführungsformen der
Deshalb ist auch die Anbringung des Sensorelements
Die Oberflächen der Sichtseiten
Das Sensorelement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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