DE202009013350U1

DE202009013350U1 - Capacitive control unit with rigid and raised contact part

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Publication number: DE202009013350U1
Application number: DE200920013350
Authority: DE
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2019-10-15

Abstract

Bedienelement (1), aufweisend ein Berührteil (3) mit einer Berührfläche (4) zur Berührung durch den Bediener, eine das Berührteil (3) umgebende Blende (2), eine mehrere Elektroden (5) umfassende Elektrodenanordnung zur Bereitstellung jeweils eines elektrischen Feldes und eine mit der Elektrodenanordnung elektrisch verbundenen Auswerteinheit zur ortsauflösenden Detektion wenigstens einer Berührbewegung entlang des Berührteils (3) durch eine Kapazitätsänderung des jeweiligen elektrischen Feldes, um eine Schalt- und/oder Regelfunktion durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Berührteil (3) gegenüber der Blende (2) erhaben ausgestaltet und fest damit verbunden ist.Operating element (1), comprising a contact part (3) with a contact surface (4) for contact by the operator, a diaphragm (2) surrounding the contact part (3), an electrode arrangement comprising a plurality of electrodes (5) for respectively providing an electric field and an evaluation unit electrically connected to the electrode arrangement for spatially resolving detection of at least one contact movement along the contact part (3) by a capacitance change of the respective electric field to perform a switching and / or control function, characterized in that the contact part (3) opposite the diaphragm ( 2) designed raised and firmly connected to it.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, welches ein durch den Bediener zur Durchführung einer Schalt- und/oder Regelfunktion zu berührendes Berührteil mit zugehörigen Berührfläche aufweist, das von einer Blende umgeben ist. Ferner ist eine Elektrodenanordnung zur Bereitstellung eines elektrischen Feldes und eine mit der Elektrodenanordnung elektrisch verbundenen Auswerteinheit zur Detektion einer Berührbewegung entlang des Berührteils durch eine Kapazitätsänderung des elektrischen Feldes vorgesehen.The The invention relates to a control element, which is a by the operator for performing a switching and / or control function touching contact part with associated Has contact surface, surrounded by a panel is. Further, an electrode assembly for providing a electric field and one with the electrode assembly electrically connected evaluation unit for detecting a contact movement along the touch part by a capacitance change provided the electric field.

Derartige kapazitiv arbeitende Bedienelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise nutzen mobile Eingabegeräte der Firma Apple ein sogenanntes „Click wheel”, wie es beispielsweise aus der WO 2009082527 bekannt. Derartige Eingabegeräte weisen den Vorteil auf, dass sie keine oder wenig bewegte mechanische Teile aufweisen, vergleichsweise raumsparend und insbesondere flach bauen. Bei Mobilgeräten werden aufgrund der gewünschten Transportabilität kompakte Abmessungen gewünscht und Überstände vermieden. Daher ist die Berührfläche beziehungsweise das Berührteil bei den bekannten Bedienelementen in der Ebene, die durch die das Berührteil umgebende Blende vorgegeben ist, oder gegenüber dieser versenkt angeordnet. Dies hat den Nachteil, dass das rein haptische Wiederfinden des Bedienelements bzw. des Berührteils ohne optische Kontrolle durch den Bediener nicht möglich ist. Ein derartiges haptisches Wiederfinden ist von besonderer Wichtigkeit bei einem Kraftfahrzeug, da es hier darauf ankommt, die Aufmerksamkeit des Fahrers bei der Bedienung seines Fahrzeugs und der zugehörigen Komponenten möglichst gar nicht vom Fahrbahngeschehen abzulenken.Such capacitive operating elements are known from the prior art. For example, mobile input devices from the Apple company use a so-called "click wheel", as for example from the WO 2009082527 known. Such input devices have the advantage that they have no or little moving mechanical parts, comparatively space-saving and in particular to build flat. In mobile devices compact dimensions are desired and supernatants avoided due to the desired transportability. Therefore, the contact surface or the Berührteil in the known controls in the plane, which is predetermined by the surrounding part of the contact part, or arranged opposite this sunk. This has the disadvantage that the purely haptic retrieval of the operating element or the Berührteils without visual control by the operator is not possible. Such a haptic recovery is of particular importance in a motor vehicle, since it is important here to distract the attention of the driver in the operation of his vehicle and the associated components as far as possible from the roadway.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein preiswert herzustellendes Bedienelement mit kapazitiver Berührsensorik bereitzustellen, das einerseits die der kapazitiven Berührsensorik innenwohnenden Vorteile aufweist und andererseits die Bediensicherheit verbessert. Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement des Schutzanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.The The present invention therefore has as its object to be inexpensive manufactured control element with capacitive touch sensors provide, on the one hand, the capacitive touch sensors has inherent advantages and on the other hand, the operating safety improved. This object is achieved by an operating element of the protection claim 1 and solved by a motor vehicle of the independent claim. It should be noted that the in the claims individually listed features in any, technological meaningfully combined with each other and more Embodiments of the invention show. The description, in particular in connection with the figures, characterized and specified the invention additionally.

Das erfindungsgemäße Bedienelement ist zur Durchführung einer Schalt- und/oder Regelfunktion vorgesehen. Es umfasst ein zu berührendes Berührteil, eine das Berührteil umgebende Blende, eine mehrere Elektroden umfassende Elektrodenanordnung zur Bereitstellung jeweils eines elektrischen Feldes. Ferner ist eine mit der Elektrodenanordnung elektrisch verbundene Auswerteinheit vorgesehen. Diese ist zur ortsauflösenden Detektion wenigstens einer Berührbewegung entlang des Berührteils aufgrund einer Kapazitätsänderung des betreffenden elektrischen Feldes vorgesehen, damit der Bediener eine Schalt- und/oder Regelfunktion durchzuführen vermag.The Control element according to the invention is to carry out a switching and / or control function provided. It includes a touching part to touch, one the touch part surrounding diaphragm, a multi-electrode electrode assembly for providing each of an electric field. Further is an evaluation unit electrically connected to the electrode assembly intended. This is for spatially resolving detection of at least one Touching motion along the touch part due a change in capacity of the relevant electrical Field provided so that the operator a switching and / or control function to perform.

Der prinzipielle Aufbau einer derartigen nach dem kapazitiven Prinzip arbeitenden Berührsensorik ist bekannt und die vorliegende Erfindung ist diesbezüglich nicht auf eine spezielle Ausgestaltung beschränkt. Sie nutzt die sich bei Annäherung beziehungsweise Berührung ändernde elektrische Kapazität einer Messelektrode zur Umgebung oder einer Referenzelektrode aus. Solche Sensoren arbeiten mit einem Oszillator, dessen frequenzbestimmende Kapazität teilweise vom zu detektierenden Medium bzw. der Umgebung gebildet wird. Bei Beeinflussung des Feldes der zugehörigen Sondenkapazität durch einen Nichtleiter, wie dem Finger eines Bedienes, beruht die Kapazitätsänderung auf einer Änderung der wirksamen Dielektrizitätskonstanten im Bereich der Elektroden.Of the basic structure of such according to the capacitive principle working touch sensors is known and the present Invention is not in this respect to a specific embodiment limited. She uses them when approaching or touch-changing electrical Capacitance of a measuring electrode to the environment or a reference electrode out. Such sensors use an oscillator whose frequency-determining capacity partially formed by the medium to be detected or the environment becomes. When influencing the field of the associated probe capacity by a non-conductor, such as the finger of an operator, which is based Capacity change on a change the effective dielectric constant in the region of the electrodes.

Durch entsprechende Auslegung der Auswerteinheit kann die Regel- beziehungsweise Schaltfunktion schon vor der Berührung des Berührteils erfolgen. Bevorzugt ist die Auswerteinheit so ausgelegt, beispielsweise deren Messempfindlichkeit, so eingestellt, dass erst bei Berührung durch den Benutzer die Schalt- beziehungsweise die Regelfunktion durchgeführt wird.By appropriate design of the evaluation unit, the rule or Switching function even before touching the contact part respectively. Preferably, the evaluation unit is designed, for example their measuring sensitivity, adjusted so that only when touched performed by the user, the switching or the control function becomes.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Berührteil gegenüber der Blende erhaben ausgestaltet und mit dieser fest verbunden ist. Die starre Verbindung hat den Vorteil, dass beispielsweise die Anfälligkeit einer beweglichen Lagerung entfällt und ferner das Bedienelement preiswert hergestellt werden kann. Das sich gegenüber der Blende erhebende Berührteil hat bei der Bedienung den Vorteil, dass das Bedienelement rein haptisch wiederzufinden ist, d. h. ohne optische Kontrolle die Bedienung durch den Bediener ermöglicht ist. Dies ist von sicherheitsrelevantem Vorteil bei einem Kraftfahrzeug, bei dem es darauf ankommt, die Aufmerksamkeit des Fahrers bei der Bedienung seines Fahrzeugs und der zugehörigen Komponenten möglichst gar nicht vom Fahrbahngeschehen abzulenken.The The present invention is characterized in that the contact part designed with respect to the aperture and with this is firmly connected. The rigid connection has the advantage that For example, the susceptibility of a mobile storage deleted and also made the control inexpensive can be. The up against the panel rising touch has the advantage during operation that the control element can be found purely haptically is, d. H. without visual control the operation by the operator is possible. This is of safety-relevant advantage in a motor vehicle, where it matters, the attention the driver in the operation of his vehicle and the associated If possible, do not distract components from the road surface.

Bevorzugt ist, um das Bedienelement preiswert herstellen zu können, die für die Berührung vorgesehene Berührfläche am Berührteil im Wesentlichen eine Zylindermantelfläche oder Konusmantelfläche.Prefers is to make the control inexpensive, the intended for the touch contact surface at the contact part essentially a cylinder jacket surface or cone surface.

Bevorzugt wird das Berührteil durch eine sich linear erstreckende oder entlang wenigstens eines Teilkreises erstreckende Erhebungsfläche der Blende definiert.Prefers the contact part is characterized by a linearly extending or along at least one pitch circle extending elevation surface defines the aperture.

Die Elektrodenanordnung weist bevorzugt mehrere Elektrodenplatten auf, die benachbart, beispielsweise parallel oder leicht geneigt, zur Berührfläche angeordnet sind. Bevorzugt wird jedes zur jeweiligen Elektrodenplatte gehörige Feld auf Kapazitätsänderung überwacht, um eine ortsauflösende Erfassung einer Bewegung eines Fingers entlang der Berührfläche zur detektieren, um beispielsweise eine Regelfunktion, beispielsweise das Einstellen der Temperatur zur Klimasteuerung, der Lautstärke einer Tonausgabe, der Leuchtweite eines Scheinwerfers oder der Leuchtstärke der Innenraum- oder Instrumentenbeleuchtung oder Dergleichen zu realisierenThe Electrode arrangement preferably has a plurality of electrode plates, the adjacent, for example, parallel or slightly inclined to Contact surface are arranged. Each is preferred monitored for capacitance change associated with the respective electrode plate, a spatially resolving detection of a movement of a finger along the contact surface to detect, for example a control function, such as adjusting the temperature for climate control, the volume of a sound output, the Lighting range of a headlamp or the luminosity of Interior or instrument lighting or the like to realize

Zur Verringerung der Herstellungskosten umfasst die Elektrodenanordnung bevorzugt aus jeweils einem leitenden Blech hergestellte Elektroden. Noch bevorzugter handelt es sich bei den Elektroden um Stanzteile, d. h. aus Metallblech durch ein Stanzeisen ausgestanzte Elemente, die optional oberflächenveredelt sein können.to Reduction of manufacturing costs includes the electrode assembly preferably made of a respective conductive sheet metal electrodes. Yet more preferably, the electrodes are punched parts, i. H. of sheet metal stamped by a punch iron elements, the optionally can be surface-finished.

Um zuverlässig und dauerhaft den Beibehalt der Beabstandung zwischen der Berührfläche und den Elektroden sicherzustellen, sind die Elektroden wenigstens teilweise in das das Berührteil bildende Material eingesetzt und geführt.Around reliably and permanently maintaining the spacing between the contact surface and the electrodes to ensure the electrodes are at least partially in the contact part forming material used and guided.

Zur Verringerung der Herstellungskosten ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Leiterplatte vorgesehen, wobei die Elektroden sich von der Leiterplatte bis in das Berührteil erstrecken, um auf eine zusätzliche Kontaktierung verzichten zu können.to Reduction of production costs is according to a preferred embodiment, a printed circuit board provided the electrodes extending from the printed circuit board into the contact part extend to dispense with an additional contact to be able to.

Bevorzugt ist das Berührteil gemeinsam mit der Elektrodenanordnung durch Spritzumformen hergestellt.Prefers is the contact part together with the electrode assembly produced by injection molding.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind das Berührteil und die Blende einstückig; noch bevorzugter sind Berührteil und die Blende im Spritzgussverfahren, beispielsweise aus Kunststoff wie ABS oder PC, hergestellt.According to one preferred embodiment are the Berührteil and the aperture integrally; even more preferred are touch part and the aperture by injection molding, for example made of plastic like ABS or PC.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das sich durch wenigstens ein Bedienelement in einer der zuvor erwähnten Ausführungsformen auszeichnet.The The invention further relates to a motor vehicle, which is characterized by at least an operating element in one of the aforementioned embodiments is distinguished.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt schematisch:The Invention and the technical environment are described below explained in more detail of the figure. It should be noted that the figure is a particularly preferred embodiment However, the invention is not limited thereto. It shows schematically:

1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements. 1 a sectional view of a preferred embodiment of the control element according to the invention.

Die gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1 weist eine Blende 2 auf, die in einem Armaturenbrett eines nicht dargestellten Fahrzeugs integriert sein kann. Ein Berührteil 3 ist einstückig mit der Blende 2 aus einem Kunststoff ausgebildet und erhebt sich gegenüber der durch die Blende 2 definierten Ebene in Form eines umgekehrten Topfes in Richtung des Bedieners. Die Mantelfläche 4 definiert eine Berührfläche für die nicht dargestellten Finger eines Bedieners. Auf der dem Bediener abgewandten Seite des Berührteils 3 ist eine Elektrodenanordnung aus mehreren plattenförmigen Elektroden 5 vorgesehen, die gleichmäßig auf einer gedachten, zur Berührfläche 4 benachbarten Zylindermantelfläche verteilt angeordnet sind. Die Elektroden 5 sind jeweils aus gestanztem Blech hergestellt und erstrecken sich von einer Leiterplatte 6 bis in das Berührteil 3. Zu deren räumlichen Fixierung sind sie wenigstens teilweise in das das Berührteil bildende Material eingesetzt, genauer einerseits in eine innere Verstrebung 7 des Berührteils 3 und andererseits in die die Berührfläche 4 bildende Wandung des Berührteils 3. Eine nicht dargestellte Auswerteinheit ist elektrisch mit den Elektroden 5 über die Leiterplatte 6 verbunden und registriert eine durch die Berührung der oder des Fingers des Bedieners bewirkte Kapazitätsänderung, um dieser eine Schalt- und/oder Regelfunktion zuzuordnen.The embodiment of the control element according to the invention shown 1 has an aperture 2 on, which may be integrated in a dashboard of a vehicle, not shown. A touch part 3 is integral with the panel 2 formed of a plastic and rises opposite to the through the aperture 2 defined level in the form of an inverted pot in the direction of the operator. The lateral surface 4 defines a touch surface for the fingers, not shown, of an operator. On the side facing away from the operator of the touch part 3 is an electrode assembly of a plurality of plate-shaped electrodes 5 provided, evenly on an imaginary, to the contact surface 4 adjacent cylinder surface are arranged distributed. The electrodes 5 are each made of stamped sheet metal and extend from a printed circuit board 6 to the touch part 3 , For their spatial fixation they are at least partially used in the material forming the contact part, more precisely on the one hand in an inner bracing 7 of the touch part 3 and on the other hand into the contact surface 4 forming wall of the touch part 3 , An evaluation unit, not shown, is electrically connected to the electrodes 5 over the circuit board 6 connected and registered a caused by the touch of the or the finger of the operator capacity change to assign this a switching and / or control function.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009082527 [0002]

Claims

Control element ( 1 ), comprising a contact part ( 3 ) with a contact surface ( 4 ) for contact by the operator, a contact part ( 3 ) surrounding aperture ( 2 ), a multiple electrodes ( 5 ) comprehensive electrode arrangement for providing in each case an electric field and an evaluation unit electrically connected to the electrode arrangement for spatially resolving detection of at least one contact movement along the contact part ( 3 ) by a change in capacitance of the respective electric field to perform a switching and / or control function, characterized in that the contact part ( 3 ) opposite the diaphragm ( 2 ) designed sublime and firmly connected to it.

Control element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the contact surface ( 4 ) on the contact part ( 3 ) is essentially a cylinder jacket surface or cone jacket surface.

Operating element according to Claim 1, characterized that the contact part by a linear or at least part-circular elevation surface of the aperture defined becomes.

Control element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode arrangement comprises a plurality of electrode plates ( 5 ), which adjacent to the contact surface ( 4 ) are arranged.

Control element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode arrangement consists of electrodes each made of a conductive sheet metal ( 5 ).

Control element ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the electrodes ( 5 ) Stamped parts are.

Control element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective electrode ( 5 ) at least partially into the contact part ( 3 ) forming material is used.

Control element ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising a printed circuit board ( 6 ), the electrodes ( 5 ) from the circuit board ( 6 ) into the contact part ( 3 ).

Control element ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the contact part ( 3 ) is made with the electrode assembly by injection molding.

Operating element according to one of the preceding claims, characterized in that the contact part ( 3 ) and the aperture ( 2 ) are integral

Operating element according to one of the preceding claims, characterized in that the contact part ( 3 ) and the aperture ( 2 ) are produced by injection molding.

Motor vehicle, characterized by a control element ( 1 ) according to one of the preceding claims.