DE202022103370U1

DE202022103370U1 - Translatory capacitive operating unit with defined switching points

Info

Publication number: DE202022103370U1
Application number: DE202022103370.6U
Authority: DE
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2032-06-16

Abstract

Kapazitive Bedieneinheit (1) mit einer geschlossenen, in einer Ebene verlaufenden Trennwand (10) und zumindest einem kapazitiven Sensor (11),
wobei die Trennwand (10) eine Rückseite und eine Sichtseite aufweist,
wobei an der Sichtseite der Trennwand (10) ein feststehendes Mittelelement (20) und ein relativ zu dem Mittelelement (20) parallel der Ebene bewegliches Bedienelement (30) angeordnet ist,
wobei das Mittelelement (20) und das Bedienelement (30) zumindest einen vorbestimmten gemeinsamen Kontaktpunkt (A1, B1, C1, A2, B2, C2) aufweisen und ausgebildet sind, bei einem durch eine zu der Ebene parallelen Bewegung des Bedienelements (30) hergestellten elektrischen Kontakt an dem zumindest einem Kontaktpunkt (A1, B1, C1, A2, B2, C2) eine lokale Änderung eines elektrischen Feldes zu bewirken,
wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (11) an der Rückseite der Trennwand (10) angeordnet und ausgebildet ist, die jeweilige lokale Änderung des elektrischen Feldes zu erfassen sowie der jeweiligen lokalen Änderung eine jeweilige Position auf der Sichtseite der Trennwand (10) zuzuordnen.

Capacitive operating unit (1) with a closed partition (10) running in one plane and at least one capacitive sensor (11),
wherein the partition wall (10) has a rear side and a visible side,
a fixed central element (20) and a control element (30) movable relative to the central element (20) parallel to the plane being arranged on the visible side of the partition wall (10),
wherein the central element (20) and the operating element (30) have at least one predetermined common contact point (A1, B1, C1, A2, B2, C2) and are formed when the operating element (30) is moved parallel to the plane electrical contact at the at least one contact point (A1, B1, C1, A2, B2, C2) to bring about a local change in an electric field,
wherein the at least one capacitive sensor (11) is arranged on the back of the partition (10) and is designed to detect the respective local change in the electric field and to assign a respective position on the visible side of the partition (10) to the respective local change.

Description

Die Erfindung betrifft eine translatorisch bedienbare kapazitive Bedieneinheit, bei welcher ein Bedienelement zumindest durch eine translatorische Bewegung relativ zu einem feststehenden Mittelelement bewegbar und an vorbestimmten Kontaktpunkten mit diesem in elektrischen Kontakt bringbar ist, wobei der Kontakt eine lokale Änderung eines elektrischen Feldes hervorruft, welche von einem räumlich und insbesondere durch eine Trennwand getrennten kapazitiven Sensor zum Auslösen einer zugeordneten Funktion detektierbar ist.The invention relates to a translationally operable capacitive operating unit, in which an operating element can be moved at least by means of a translatory movement relative to a stationary central element and can be brought into electrical contact with it at predetermined contact points, with the contact causing a local change in an electrical field which is generated by a spatially and in particular by a partition separated capacitive sensor for triggering an associated function is detectable.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Bedieneinheiten bekannt, welche jedoch nur für spezielle Anwendungsfälle geeignet sind oder verschiedene Nachteile aufweisen.A large number of operating units are known from the prior art, which, however, are only suitable for special applications or have various disadvantages.

Mechanische Schalter und beispielsweise Tasten, wie sie aus der US 11,012,069 B2 bekannt sind, erlauben beispielsweise keine vollständige räumliche Trennung zwischen der Bedieneinheit und einer eine Bedienung detektierenden Schaltung.Mechanical switches and buttons, for example, as shown in the U.S. 11,012,069 B2 are known, do not allow, for example, a complete spatial separation between the operating unit and an operation-detecting circuit.

Kapazitive Touchscreens erlauben oftmals kein unmittelbares haptisches Feedback oder benötigen zur präzisen Steuerung meist unmittelbar Sichtkontakt.Capacitive touchscreens often do not allow direct haptic feedback or usually require direct visual contact for precise control.

Andere kapazitive Schalter, wie sie oftmals bei einer Tastatur verwendet werden und wie sie aus der US 2021/0320659 A1 bekannt sind, erlauben zumeist lediglich eine einzige zu erkennende Betätigung je kapazitiven Sensor, wobei hinzukommt, dass nur orthogonal zu einer den Sensor räumlich separierenden Trennwand verlaufende Bewegungen bzw. Betätigungen erkennbar sind.Other capacitive switches, such as are often used on a keyboard and are derived from the U.S. 2021/0320659 A1 are known, usually allow only a single actuation to be recognized per capacitive sensor, with the additional fact that movements or actuations running orthogonally to a partition wall spatially separating the sensor can be recognized.

Auch die Bedieneinheit gemäß dem Dokument DE 10 2006 043 619 A1 sieht eine den kapazitiven Sensor räumlichtrennende Trennwand vor, wobei das Bedienelement auf der von dem Sensor abgewandten Seite der Trennwand frei entlang einer einzigen vorbestimmten Bewegungsbahn bewegbar ist, sodass einerseits keine Betätigungen entlang unterschiedlicher Bewegungsbahnen möglich oder erkennbar sind und andererseits keine definierten Schalt- bzw. Betätigungspunkte bestimmt oder haptisch erfassbar sind.Also the control unit according to the document DE 10 2006 043 619 A1 provides a partition wall spatially separating the capacitive sensor, with the control element being able to move freely along a single predetermined movement path on the side of the partition wall facing away from the sensor, so that on the one hand no actuations along different movement paths are possible or recognizable and on the other hand no defined switching or actuation points are determined or haptically detectable.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Bedieneinheit bereitzustellen, welche einerseits eine räumliche Trennung von Bedienelement und einer die Bedienung erkennenden Einheit ermöglicht und andererseits insbesondere entlang zumindest einer Bewegungsbahn oder -achse jeweils definierte Schaltpunkte bereitstellt.The invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and providing an operating unit which, on the one hand, enables a spatial separation of the operating element and a unit that recognizes the operation and, on the other hand, provides defined switching points in particular along at least one movement path or axis.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Schutzanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the combination of features according to protection claim 1.

Erfindungsgemäß wird daher eine kapazitive Bedieneinheit mit einer geschlossenen, in einer Ebene verlaufenden Trennwand und zumindest einem kapazitiven Sensor vorgeschlagen. Die Trennwand weist dabei eine Rückseite und eine Sichtseite auf, welche insbesondere dadurch bestimmt ist, dass sie im bestimmungsgemäßen Gebrauch einem Bediener zugänglich ist, wohingegen die Rückseite dem Bediener vorzugsweise nicht zugänglich oder von diesem abgewandt ist. An der Sichtseite der Trennwand ist ein bezüglich der Trennwand feststehendes Mittelelement und ein relativ zu dem Mittelelement parallel der Ebene und insbesondere ausschließlich parallel der Ebene bewegliches Bedienelement angeordnet. Dabei kann das Mittelelement integral bzw. einstückig mit der Trennwand ausgebildet oder an dieser fixiert sein. Ist das Mittelelement gesondert zur Trennwand vorgesehen, kann das Mittelelement einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Teile bei einer mehrteiligen Ausbildung voneinander beabstandet und mittelbar über die Trennwand oder ein Zwischenelement verbunden sein können. Das Mittelelement und das Bedienelement weisen zumindest einen vorbestimmten gemeinsamen Kontaktpunkt auf und sind ausgebildet, bei einem durch eine zu der Ebene parallelen d.h. translatorischen oder rotatorischen Bewegung des Bedienelements hergestellten elektrischen Kontakt an dem zumindest einem Kontaktpunkt eine lokale Änderung eines elektrischen Feldes zu bewirken. Dabei kann jeweils ein Kontaktpunkt als ein definierter Schaltpunkt verstanden werden. Der zumindest eine kapazitive Sensor ist zudem an der Rückseite der Trennwand angeordnet und ausgebildet, die jeweilige lokale Änderung des elektrischen Feldes zu erfassen sowie der jeweiligen lokalen Änderung eine jeweilige Position auf der Sichtseite der Trennwand zuzuordnen. Durch die geschlossene Trennwand wird eine vollständige räumliche Trennung zwischen dem rückseitig angeordneten Sensor und dem sichtseitig angeordneten Bedienelement ermöglicht, wobei das Bedienelement haptisch ertast- und betätigbar ist. Dabei ist das Bedienelement mechanisch auf die definierten Schalt- bzw. Kontaktpunkte bewegbar, an welchen zugleich Anschläge zur Begrenzung der Bewegung des Bedienelements vorgesehen sein können.According to the invention, a capacitive operating unit with a closed partition running in one plane and at least one capacitive sensor is proposed. The partition wall has a back and a visible side, which is determined in particular by the fact that it is accessible to an operator when used as intended, whereas the back is preferably inaccessible to the operator or faces away from him. Arranged on the visible side of the partition wall is a central element that is stationary with respect to the partition wall and an operating element that is movable relative to the central element parallel to the plane and in particular exclusively parallel to the plane. In this case, the central element can be formed integrally or in one piece with the partition wall or can be fixed to it. If the central element is provided separately from the partition wall, the central element can be designed in one piece or in several parts, with the individual parts being spaced apart from one another in a multi-part design and being connected indirectly via the partition wall or an intermediate element. The central element and the operating element have at least one predetermined common contact point and are designed to bring about a local change in an electric field at the at least one contact point when electrical contact is made by a movement of the operating element parallel to the plane, i.e. translatory or rotary. A contact point can be understood as a defined switching point. The at least one capacitive sensor is also arranged on the back of the partition and is designed to detect the respective local change in the electric field and to assign a respective position on the visible side of the partition to the respective local change. The closed partition allows complete spatial separation between the sensor arranged on the rear and the operating element arranged on the visible side, with the operating element being able to be felt and actuated haptically. The operating element can be moved mechanically to the defined switching or contact points, at which stops can be provided to limit the movement of the operating element.

Dadurch wird also ein mittels des kapazitiven Sensors auf kapazitiver Basis durch eine geschlossene durch die Trennwand gebildete Oberfläche hindurch kontaktlos ein Schalten sensiert bzw. detektiert, sodass eine dem jeweiligen Kontaktpunkt zugeordnete Funktion ausgelöst werden kann.As a result, switching is sensed or detected contactlessly by means of the capacitive sensor on a capacitive basis through a closed surface formed by the partition wall, so that a function assigned to the respective contact point can be triggered.

Da es sich um eine geschlossene Trennwand handelt, erstrecken sich vorzugsweise keine Elemente und insbesondere das Mittelelement nicht bis auf die Rückseite der Trennwand. Weiter erstrecken sich vorzugsweise auch keine anderen und insbesondere keine leitenden Elemente oder elektrischen Bauteile, welche mit der Bedieneinheit in funktionalen Zusammenhang stehen durch die Trennwand hindurch.Since it is a closed partition, preferably no elements and in particular the central element do not extend to the rear of the partition. Furthermore, preferably no other and in particular no conductive elements or electrical components that are functionally related to the operating unit extend through the partition wall.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Bedienelement das Mittelelement umgreift und mehrseitig einhaust. Das Mittelelement wird dabei insbesondere vollständig durch ein von dem Bedienelement und der Trennwand gebildeten Gehäuse umschlossen. Vorzugsweise bildet die Trennwand dabei eine Seite des Gehäuses, wobei die weiteren Seiten des Gehäuses durch das Bedienelement gebildet werden.An advantageous further development provides that the operating element encompasses the middle element and encloses it on several sides. The middle element is in particular completely surrounded by a housing formed by the operating element and the partition. The partition wall preferably forms one side of the housing, with the other sides of the housing being formed by the operating element.

Das Bedienelement ist bei einer vorteilhaften Variante zudem durch zumindest einen nichtleitenden Verbinder federrückgestellt an dem Mittelelement gehalten und dadurch vorzugsweise an der Trennwand fixiert. Der Verbinder ist insbesondere als ein elastisch verformbarer Dom und beispielsweise aus Silikon ausgebildet. Als Dom bzw. Silikondom ist hierbei eine glockenförmige oder auch zylindrische Geometrie zu verstehen, welche einen insbesondere einseitig offenen Innenraum aufweist.In an advantageous variant, the operating element is also held on the central element in a spring-loaded manner by at least one non-conductive connector and is thereby preferably fixed on the partition wall. The connector is designed in particular as an elastically deformable dome and is made of silicone, for example. A dome or silicone dome is to be understood here as a bell-shaped or also cylindrical geometry which has an interior space which is open in particular on one side.

Durch die nichtleitenden Verbinder bzw. der durch diese realisierte Federrückstellung kann das Bedienelement zudem in einer neutralen Grundstellung an dem Mittelelement gehalten werden, in welcher an keinem Kontaktpunkt ein Kontakt hergestellt ist. Ausgehend von der Grundstellung kann das Bedienelement dann derart ausgelenkt werden, dass an zumindest einem Kontaktpunkt ein Kontakt hergestellt wird.The operating element can also be held in a neutral basic position on the central element by the non-conductive connector or by the spring return realized by this, in which no contact is made at any contact point. Starting from the basic position, the operating element can then be deflected in such a way that contact is made at at least one contact point.

Weiter kann an dem zumindest einen Kontaktpunkt jeweils ein sich von Mittelelement zu Bedienelement erstreckender und insbesondere als Pin ausgebildeter Kontaktstift erstrecken. Der Kontaktstift bzw. Kontaktpin ist ausgebildet, bei dem durch die Bewegung des Bedienelements hergestellten Kontakt eine die lokale Änderung des elektrischen Feldes bewirkende elektrische Verbindung zwischen dem Mittelelement und dem Bedienelement an dem Kontaktpunkt herzustellen. Vorzugsweise ist der Kontaktstift an seiner zu dem Mittelelement weisenden Seite mit diesem elektrisch leitfähig verbunden.Furthermore, a contact pin extending from the central element to the operating element and in particular designed as a pin can extend at the at least one contact point. The contact pin or contact pin is designed to produce an electrical connection between the central element and the operating element at the contact point, which causes the local change in the electrical field, when the contact is established by the movement of the operating element. Preferably, the contact pin is electrically conductively connected to the center element on its side facing the latter.

Zwischen dem Kontaktstift und dem Bedienelement kann zudem ein insbesondere als eine Kontaktpille oder eine Schnappscheibe ausgebildeter Kontaktkörper angeordnet sein, über welchen die elektrische Verbindung mit dem Bedienelement herstellbar ist. Der Kontaktstift ist dabei ausgebildet, bei dem durch die Bewegung des Bedienelements hergestellten Kontakt unmittelbar auf den Kontaktkörper zu wirken bzw. zu drücken, welcher dadurch wiederum gegen das Bedienelement gepresst wird und den elektrischen Kontakt herstellt.Between the contact pin and the operating element, a contact body, in particular designed as a contact pill or a snap-action disk, can also be arranged, via which the electrical connection to the operating element can be established. The contact pin is designed to act or press directly on the contact body when the contact is made by the movement of the control element, which in turn is thereby pressed against the control element and makes the electrical contact.

Der nichtleitende Verbinder ist gemäß einer vorteilhaften Variante als elastisch verformbarer Dom ausgebildet, welcher den als Pin ausgebildeten Kontaktstift in dessen Umfangsrichtung umgibt und den Kontaktkörper, also die Kontaktpille oder die Schnappscheibe, angrenzend an ein bedienelementseitiges Ende des Kontaktstifts hält. An dem Verbinder wird zu dem Mittelelement hin eine durch den Kontaktstift gebildete Kontaktfläche und zu dem Bedienelement hin wird eine durch den Kontaktkörper gebildete Kontaktfläche bereitgestellt.According to an advantageous variant, the non-conductive connector is designed as an elastically deformable dome, which surrounds the contact pin designed as a pin in its circumferential direction and holds the contact body, ie the contact pill or the snap disk, adjacent to an end of the contact pin on the control element side. On the connector, a contact surface formed by the contact pin is provided towards the center element and a contact surface formed by the contact body is provided towards the operating element.

Da die Kontaktstifte ein vorzugsweise steifer zwischen Bedienelement und dem Mittelelement angeordnet Körper sind, können die Kontaktstifte gegebenenfalls zusammen mit den Kontaktkörpern und elastischen Verbinder integral Anschläge zur mechanischen Begrenzung der Bewegung des Bedienelements gegenüber dem Mittelelement bilden.Since the contact pins are preferably arranged more rigidly between the control element and the central element, the contact pins can optionally form integral stops together with the contact bodies and elastic connectors for mechanically limiting the movement of the control element relative to the central element.

Vorzugsweise ist zudem vorgesehen, dass das Mittelelement elektrisch leitfähige Elemente aufweist und insbesondere als Leiterplatte ausgebildet ist, welche sich orthogonal zu der Ebene erstreckt. Dabei kann das Mittelelement an sich einteilig aber auch mehrteilig ausgebildet sein, sodass beispielsweise mehrere jeweils orthogonal zu der Ebene verlaufende Leiterplatten das Mittelelement bilden können.Provision is preferably also made for the central element to have electrically conductive elements and in particular to be designed as a printed circuit board which extends orthogonally to the plane. In this case, the central element can be formed in one piece but also in multiple parts, so that, for example, a plurality of printed circuit boards running orthogonally to the plane can form the central element.

Zur Beeinflussung bzw. Änderung des elektrischen Feldes kann das Bedienelement aus einem elektrisch leitfähigem Material ausgebildet sein.In order to influence or change the electric field, the operating element can be made of an electrically conductive material.

Alternativ kann das Bedienelement an seiner zu dem Mittelelement weisenden Innenfläche elektrisch leitfähige Elemente aufweisen, mit welchen beispielsweise über den Kontaktstift und/oder dem Kontaktkörper elektrisch leitender Kontakt mit dem Mittelelement herstellbar ist.Alternatively, the control element can have electrically conductive elements on its inner surface facing the central element, with which electrically conductive contact can be made with the central element, for example via the contact pin and/or the contact body.

Weiter alternativ kann das Bedienelement an seiner zu dem Mittelelement weisenden Innenfläche eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen.As a further alternative, the operating element can have an electrically conductive coating on its inner surface facing the central element.

Vorzugsweise weisen das Mittelelement und das Bedienelement zumindest ein Paar von Kontaktpunkten auf. Das Kontaktpunkt-Paar besteht aus genau einem ersten Kontaktpunkt und einem zweiten Kontaktpunkt, welche einander an dem Mittelelement gegenüberliegen. Der erste Kontaktpunkt ist ausgebildet, bei einem durch eine zu der Ebene parallelen ersten Bewegung des Bedienelements entlang einer Bewegungsachse hergestellten elektrischen Kontakt an dem ersten Kontaktpunkt eine erste lokale Änderung des elektrischen Feldes zu bewirken und der zweite Kontaktpunkt ist ausgebildet, bei einem durch eine zu der Ebene parallelen und der ersten Bewegung entlang der Bewegungsachse entgegengesetzten zweiten Bewegung des Bedienelements entlang der Bewegungsachse hergestellten elektrischen Kontakt an dem zweiten Kontaktpunkt eine zweite lokale Änderung des elektrischen Feldes zu bewirken.The central element and the operating element preferably have at least one pair of contact points. The pair of contact points consists of exactly one first contact point and one second contact point, which are opposite one another on the central element. The first contact point is formed at one through one to the plane parallel first movement of the operating element along a movement axis, to bring about a first local change in the electric field at the first contact point and the second contact point is designed, in the case of a second movement of the second movement parallel to the plane and opposite to the first movement along the movement axis Control element along the movement axis made electrical contact to cause a second local change in the electric field at the second contact point.

Entsprechend kann der zumindest eine kapazitive Sensor die erste Änderung und die zweite Änderung erfassen, wobei der ersten Änderung die Position des ersten Kontaktpunkts und der zweiten Änderung der Position des zweiten Kontaktpunkts des jeweiligen Kontaktpunkt-Paares zugeordnet werden kann.Correspondingly, the at least one capacitive sensor can detect the first change and the second change, wherein the position of the first contact point can be assigned to the first change and the position of the second contact point of the respective pair of contact points can be assigned to the second change.

Da die beiden Kontaktpunkte einander gegenüberliegend auf dem Mittelelement und entlang einer Bewegungsachse liegen, folgt daraus, dass diese nicht gleichzeitig, sondern abhängig von der Bewegungsrichtung bzw. Kraftbeaufschlagung des Bedienelements betätigbar sind.Since the two contact points lie opposite one another on the central element and along a movement axis, it follows that they cannot be actuated simultaneously, but rather depending on the direction of movement or the application of force to the operating element.

Auch können mehrere Paare von Kontaktelementen vorgesehen sein, wobei vorzugsweise jeweils einem Paar eine Bewegungsachse zugeordnet ist und die Bewegungsachsen voneinander abweichen.Several pairs of contact elements can also be provided, with one movement axis preferably being assigned to each pair and the movement axes deviating from one another.

Sind zumindest zwei nicht einander gegenüberliegende Kontaktpunkte und vorzugsweise zumindest drei Kontaktpunkte oder zwei Paare von Kontaktpunkten vorgesehen, kann zudem auch eine Bewegung mit einem rotatorischen Anteil erkannt werden, bei welchem das Bedienelement gegenüber seiner neutralen Grundstellung verkippt wird.If at least two non-opposite contact points and preferably at least three contact points or two pairs of contact points are provided, a movement with a rotational component can also be detected, in which the operating element is tilted with respect to its neutral basic position.

Obwohl auch Lösungen mit je einem kapazitiven Sensor je Kontaktpunkt möglich sind, sieht eine vorteilhafte Variante vor, dass der kapazitive Sensor ein Flächensensor ist, welcher zumindest im Bereich der Kontaktpunkte an der Rückseite der Trennwand angeordnet ist, sodass der Kontakt verschiedenen Kontaktpunkten und auch der gleichzeitige Kontakt an verschiedenen Kontaktpunkten von dem Flächensensor erfassbar ist.Although solutions with one capacitive sensor per contact point are also possible, an advantageous variant provides that the capacitive sensor is a surface sensor, which is arranged at least in the area of the contact points on the back of the partition wall, so that contact can be made between different contact points and also at the same time Contact can be detected at different contact points by the area sensor.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bedieneinheit eine mit dem kapazitiven Sensor verbundene Auswerteelektronik aufweist, welche ausgebildet ist, eine jeweilige der Position zugeordnete zu schaltende Funktion auszulösen. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Auswerteelektronik aus den von dem zumindest einen kapazitiven Sensor erfassten lokalen Änderungen des elektrischen Feldes an dem jeweiligen Kontaktpunkt und/oder aus den von dem zumindest einen kapazitiven Sensor bestimmten Positionen der Änderungen des elektrischen Feldes eine Richtung und/oder Art der Bewegung des Bedienelements bestimmt. Entsprechend kann durch die Auswerteelektronik ermittelt werden, in welche Richtung das Bedienelement aus seiner neutralen Grundstellung verschoben wurde und ob das Bedienelement verkippt wurde, so dass auch zwischen einer translatorischen und einer rotatorischen Betätigung unterschieden werden kann. Ausgehend von der Richtung der Betätigung oder einer translatorischen oder rotatorischen Betätigung des Bedienelements bzw. der Position der Änderung des elektrischen Feldes kann von der Auswerteelektronik eine jeweils zugeordnete Funktion ausgelöst werden.Provision can furthermore be made for the operating unit to have evaluation electronics which are connected to the capacitive sensor and which are designed to trigger a function to be switched which is assigned to the respective position. Additionally or alternatively, it can also be provided that the evaluation electronics determine a direction and /or type of movement of the control element determined. Correspondingly, the evaluation electronics can be used to determine in which direction the control element has been displaced from its neutral basic position and whether the control element has been tilted, so that a distinction can also be made between translational and rotational actuation. Based on the direction of the actuation or a translational or rotational actuation of the control element or the position of the change in the electrical field, a respectively assigned function can be triggered by the evaluation electronics.

Die Auswerteelektronik kann auch integral mit dem Sensor ausgebildet sein.The evaluation electronics can also be formed integrally with the sensor.

In einer Variante der Bedieneinheit kann diese beispielsweise zur Bedienung einer Sitzposition in einem Fahrzeug vorgesehen sein. Bei einer solchen Anwendung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Mittelelement eine mehrere Schenkel aufweisende gewinkelte Grundform besitzt und auf der Trennwand einen dazu korrespondierenden gewinkelten Bereich abdeckt. An einem ersten Schenkel ist zumindest ein Kontaktpunkt und insbesondere zwei auf dem Mittelelement einander gegenüberliegende Kontaktpunkte d.h. ein Kontaktpunkt-Paar vorgesehen. Weiter ist an einem zweiten Schenkel zumindest ein Kontaktpunkt und insbesondere zwei auf dem Mittelelement einander gegenüberliegende Kontaktpunkte d.h. ebenfalls ein Kontaktpunkt-Paar vorgesehen. Weiter weist das Mittelement an zumindest einem seiner Schenkel eine Stirnseite auf, an welcher zumindest ein Kontaktpunkt vorgesehen ist, zu welchem ferner an einem der Schenkel ein zweiter korrespondierender Kontaktpunkt vorgesehen sein kann, sodass diese ein weiteres Kontaktpunkt-Paar bilden können.In a variant of the operating unit, this can be provided, for example, to operate a seat position in a vehicle. In such an application, it is preferably provided that the central element has an angled basic shape having a plurality of legs and covers a corresponding angled area on the partition wall. At least one contact point and in particular two contact points located opposite one another on the central element, i.e. a contact point pair, are provided on a first leg. Furthermore, at least one contact point and in particular two contact points located opposite one another on the central element, i.e. also a contact point pair, are provided on a second leg. Furthermore, the middle element has an end face on at least one of its limbs, on which at least one contact point is provided, for which a second corresponding contact point can also be provided on one of the limbs, so that they can form a further pair of contact points.

Je ein Schenkel kann entsprechend einem Bereich des Fahrzeugsitzes zugeordnet und durch eine entsprechende Bewegung des Bedienelements der Bereich des Fahrzeugsitzes eingestellt und motorisch angetrieben bewegt werden.Each leg can be assigned to an area of the vehicle seat and the area of the vehicle seat can be adjusted and motor-driven moved by a corresponding movement of the operating element.

Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.The features disclosed above can be combined as desired, insofar as this is technically possible and they do not contradict one another.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine erste Variante einer Bedieneinheit in Grundstellung;
2 die erste Variante der Bedieneinheit in einer betätigten Stellung;
3 eine zweite Variante einer Bedieneinheit.

Other advantageous developments of the invention are characterized in the dependent claims or are described below together with the description of the preferred embodiment Invention shown in more detail with reference to the figures. Show it:

1 a first variant of a control unit in the basic position;
2 the first variant of the operating unit in an actuated position;
3 a second variant of a control unit.

Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.The figures are schematic by way of example. The same reference numbers in the figures indicate the same functional and/or structural features.

Die 1 und 2 zeigen eine beispielhafte vereinfachte Bedieneinheit 1 mit lediglich einem Paar von Kontaktpunkten A1, A2, wobei 1 die Bedieneinheit 1 in einer unbetätigten Stellung bzw. einer neutralen Grundstellung und 2 die Bedieneinheit 1 in einer betätigten Stellung abbildet.the 1 and 2 show an exemplary simplified operating unit 1 with only one pair of contact points A1, A2, where 1 the control unit 1 in an unactuated position or a neutral basic position and 2 depicts the operating unit 1 in an actuated position.

Die kapazitive Bedieneinheit 1 ist in einer Draufsicht dargestellt, sodass die Ebene in welcher die Trennwand 10 verläuft der Darstellungsebene entspricht, wobei die Sichtseite der Trennwand 10 dem Betrachter zugewandt und die Rückseite der Trennwand 10 vom Betrachter abgewandt ist.The capacitive control unit 1 is shown in a plan view, so that the plane in which the partition wall 10 runs corresponds to the plane of representation, with the visible side of the partition wall 10 facing the viewer and the back of the partition wall 10 facing away from the viewer.

Auf der Sichtseite der Trennwand 10 ist das an der Trennwand 10 fixierte Mittelelement 20 angeordnet, welches entsprechend bezüglich seiner Position zur Trennwand 10 festgelegt und unbeweglich ist. Weiter ist an der Sichtseite der Trennwand 10 das Bedienelement 30 angeordnet, welches über die als Pins ausgebildeten Kontaktstifte 41 und die Verbinder 40 beweglich an dem Mittelelement 20 gehalten wird und dadurch parallel der Ebene bzw. parallel der Trennwand 10 beweglich ist.On the visible side of the dividing wall 10 is arranged the central element 20 which is fixed to the dividing wall 10 and which is correspondingly fixed and immovable with respect to its position relative to the dividing wall 10 . Furthermore, the control element 30 is arranged on the visible side of the partition 10, which is movably held on the central element 20 via the contact pins 41 designed as pins and the connectors 40 and is therefore movable parallel to the plane or parallel to the partition 10.

Das Mittelement 20 und das Bedienelement 30 weisen vorliegend zwei gemeinsame Kontaktpunkte A1, A2 auf, welche einander an dem Mittelelement 20 auf einer gemeinsamen ersten Bewegungsachse A gegenüberliegen. In der in 1 dargestellten unbetätigten Stellung liegt an keinem der Kontaktpunkte A1, A2 ein elektrisch leitender Kontakt zwischen Mittelelement 20 und Bedienelement 30 vor, sodass ein nicht dargestelltes elektrisches Feld unbeeinflusst bzw. unverändert ist. Wird das Bedienelement 30 entlang der Bewegungsachse A mit einer Kraft beaufschlagt bzw. bewegt, kommt es abhängig von der Bewegungsrichtung an einem der Kontaktpunkte A1, A2 zu einem elektrischen Kontakt und damit zu einer Beeinflussung bzw. Änderung des elektrischen Feldes.In the present case, the central element 20 and the operating element 30 have two common contact points A1, A2, which are opposite one another on the central element 20 on a common first axis of movement A. in the in 1 In the unactuated position shown, there is no electrically conductive contact between the central element 20 and the control element 30 at any of the contact points A1, A2, so that an electric field (not shown) is unaffected or unchanged. If the operating element 30 is subjected to a force or moved along the movement axis A, an electrical contact occurs at one of the contact points A1, A2, depending on the direction of movement, and thus the electric field is influenced or changed.

In der in 2 dargestellten betätigten Stellung ist das Bedienelement 30 in der Darstellungsebene von unten mit einer Kraft F beaufschlagt, wodurch das Bedienelement 30 entlang der Bewegungsachse A nach oben verschoben ist, sodass es an dem zweiten Kontaktpunkt A2 zu einem Kontakt zwischen Bedienelement 30 und Mittelelement 20 kommt.in the in 2 In the actuated position shown, the operating element 30 is acted upon from below in the plane of the illustration by a force F, as a result of which the operating element 30 is displaced upwards along the axis of movement A, so that there is contact between the operating element 30 and the central element 20 at the second contact point A2.

Der elektrische Kontakt wird an dem zweiten Kontaktpunkt A2 durch den durch einen Pin gebildeten Kontaktstift 41 und dem als Kontaktpille ausgebebildeten Kontaktkörper 42 hergestellt, sodass das Mittelelement 20 und das Bedienelement 30 elektrisch leitend verbunden sind und es zu einer Änderung des elektrischen Feldes kommt.The electrical contact is made at the second contact point A2 by the contact pin 41 formed by a pin and the contact body 42 designed as a contact pill, so that the central element 20 and the operating element 30 are electrically conductively connected and the electric field changes.

Getrennt von der Sichtseite der Trennwand 10 und der darauf angeordneten Komponenten ist an der Rückseite der Trennwand 10 ein kapazitiver Sensor 11 vorgesehen, welcher in den Figuren entsprechend verdeckt und daher gestrichelt dargestellt ist. Der Sensor 11 ist als ein Flächensensor ausgebildet und deckt den Bereich an der Rückseite der Trennwand 10 ab, an welchem an der Sichtseite der Trennwand 10 die Kontaktpunkte A1, A2 liegen.A capacitive sensor 11 is provided on the rear side of the partition wall 10, separated from the visible side of the partition wall 10 and the components arranged thereon, which is correspondingly covered in the figures and is therefore shown in dashed lines. The sensor 11 is designed as a surface sensor and covers the area on the back of the partition wall 10, on which the contact points A1, A2 are located on the visible side of the partition wall 10.

Kommt es durch den elektrischen Kontakt an den Kontaktpunkten A1, A2 zu der Änderung des elektrischen Feldes, wird diese Änderung von dem kapazitiven Sensor 11 detektiert und die Position der Änderung erfasst, sodass bestimmbar ist, ob es an dem ersten Kontaktpunkt A1 oder dem zweiten Kontaktpunkt A2 zu dem elektrischen Kontakt gekommen ist. Entsprechend kann eine dem jeweiligen Kontaktpunkt A1, A2 bzw. der zu dem jeweiligen Kontakt führenden Bewegung zugeordnete Funktion ausgelöst werden.If the electrical contact at the contact points A1, A2 causes the electrical field to change, this change is detected by the capacitive sensor 11 and the position of the change is recorded, so that it can be determined whether it is at the first contact point A1 or the second contact point A2 has come to the electrical contact. Accordingly, a function assigned to the respective contact point A1, A2 or the movement leading to the respective contact can be triggered.

Bezogen auf die in den 1 und 2 vereinfachte Ausführungsform kann durch das Bedienelement beispielsweise ein elektrisch verstellbares Fenster bedient werden, welches hochgefahren wird, wenn es an dem zweiten Kontaktpunkt A2 zu einem Kontakt kommt und welches heruntergefahren wird, wenn es an dem ersten Kontaktpunkt A1 zu einem Kontakt kommt. Based on the in the 1 and 2 In a simplified embodiment, the control element can be used, for example, to operate an electrically adjustable window, which is raised when there is contact at the second contact point A2 and lowered when there is contact at the first contact point A1.

Das Mittelelement 20 ist vorliegend als eine Platine bzw. Leiterplatte ausgebildet, welche im Bereich der Kontaktstifte 41 Kontakte vorsieht, an welchen die Kontaktstifte 41 fixiert sein können.In the present case, the central element 20 is designed as a circuit board or printed circuit board, which provides contacts in the area of the contact pins 41, to which the contact pins 41 can be fixed.

Zur Änderung des elektrischen Feldes kann das Bedienelement 30 aus einem leitenden Material hergestellt sein und/oder an seiner zu dem Mittelelement 20 weisenden Innenfläche 31 eine leitende Beschichtung oder elektrische Bauteile aufweisen.In order to change the electrical field, the operating element 30 can be made of a conductive material and/or have a conductive coating or electrical components on its inner surface 31 facing the central element 20 .

Die Verbinder 40 sind als Silikondome ausgebildet, welche die Kontaktstifte 41 in deren Umfangsrichtung umlaufen und den Kontaktkörper 42 zwischen dem jeweiligen Kontaktstift 41 und dem Bedienelement 30 halten. Die Kontaktkörper 42 müssen in der Grundstellung nicht zwingend unmittelbar an dem Bedienelement 30 angeordnet sein, sondern können zu diesem auch einen Abstand aufweisen, welcher erst in der betätigten Stellung und an dem den Kontakt herstellenden Kontaktpunkt reduziert wird.The connectors 40 are designed as silicone domes, which encircle the contact pins 41 in the circumferential direction and the contact body 42 between the respective contact pin 41 and hold the operating element 30. In the basic position, the contact bodies 42 do not necessarily have to be arranged directly on the operating element 30, but can also be at a distance therefrom, which is only reduced in the actuated position and at the contact point producing the contact.

Wird das Bedienelement 30 entlang der Bewegungsachse A mit Kraft beaufschlagt und dadurch verschoben, wird der Verbinder 40 elastisch deformiert, sodass es zu dem Kontakt zwischen Kontaktstift 41 und Kontaktkörper 42 kommen kann.If the operating element 30 is subjected to force along the movement axis A and is thereby displaced, the connector 40 is elastically deformed, so that contact between the contact pin 41 and the contact body 42 can occur.

Entfällt die zu der Bewegung führende Kraftbeaufschlagung, entspannt sich der federelastisch verformte Silikondom bzw. Verbinder 40 und stellt das Bedienelement 30 in dessen Ausgangsstellung zurück, sodass das Bedienelement 30 in seine in 1 dargestellte neutrale Grundstellung federrückgestellt ist.If the application of force leading to the movement is omitted, the elastically deformed silicone dome or connector 40 relaxes and returns the operating element 30 to its initial position, so that the operating element 30 returns to its in 1 shown neutral basic position is spring-returned.

In 2 ist keine Rotation bzw. Verkippung des Bedienelements 30 erfassbar wobei diese dennoch zugelassen werden kann. Alternativ können jedoch zusätzliche, nicht dargestellte Führungselemente vorgesehen und beispielsweise an der Trennwand 10 angeordnet oder integral durch das Mittelelement 20 ausgebildet sein, durch welche eine Rotation bzw. Verkippung des Bedienelements 30 verhindert und das Bedienelement 30 parallel der Bewegungsachse A geführt wird.In 2 no rotation or tilting of the operating element 30 can be detected, although this can still be permitted. Alternatively, however, additional guide elements (not shown) can be provided and arranged, for example, on the partition wall 10 or formed integrally by the central element 20, through which a rotation or tilting of the operating element 30 is prevented and the operating element 30 is guided parallel to the movement axis A.

Die in 3 dargestellte Bedieneinheit 1 dient vorzugsweise zur Bedienung eines elektrisch verstellbaren Fahrzeugsitzes, wobei das Bedienelement 30 sowie das Mittelelement 20 der gewinkelten Form eines Sitzes nachempfunden ist.In the 3 The control unit 1 shown is preferably used to operate an electrically adjustable vehicle seat, the control element 30 and the central element 20 being based on the angled shape of a seat.

Die Beschreibung der 1 und 2 ist analog übertragbar und gilt ebenso für die Variante gemäß 3.The description of 1 and 2 can be transferred analogously and also applies to the variant according to 3 .

Das Mittelelement 20 besitzt dabei zwei Schenkel 21, 22, welche gewinkelt zueinander angeordnet sind, sodass das Mittelelement 20 eine gewinkelte der Form des Sitzes nachempfundene Grundform besitzt. Vorliegend sind die zwei Schenkel 21, 22 jeweils einzeln auf der Trennwand 10 angeordnet, wobei die Schenkel 21, 22 auch unmittelbar miteinander oder über ein gemeinsames Zwischenelement miteinander verbunden sein können.The middle element 20 has two legs 21, 22, which are arranged at an angle to one another, so that the middle element 20 has an angled basic shape modeled on the shape of the seat. In the present case, the two legs 21, 22 are each arranged individually on the partition wall 10, it also being possible for the legs 21, 22 to be connected to one another directly or via a common intermediate element.

Weiter ist an der Stirnseite des ersten Schenkels 21 ein weiterer Abschnitt 23 des Mittelelements 20 vorgesehen.A further section 23 of the central element 20 is also provided on the end face of the first leg 21 .

Zur Bedienung des Fahrzeugsitzes weist die in 3 dargestellte Bedieneinheit drei Paare von Kontaktpunkten A1, A2, B1, B2, C1, C2 auf, deren jeweils zwei Kontaktpunkte sich auf einer jeweiligen Bewegungsachse A, B, C gegenüberliegen.To operate the vehicle seat, the in 3 shown operating unit three pairs of contact points A1, A2, B1, B2, C1, C2, the two contact points on a respective axis of movement A, B, C opposite.

Beispielhaft ist durch eine erstes Paar von Kontaktpunkten A1, A2, welche eine Bewegung bzw. Kraftbeaufschlagung entlang der ersten Bewegungsachse A detektieren, der Fahrzeugsitz nach oben oder unten verfahrbar.For example, the vehicle seat can be moved up or down by a first pair of contact points A1, A2, which detect a movement or application of force along the first axis of movement A.

Das zweite Paar von Kontaktpunkten B1, B2 ist ausgebildet, eine Bewegung bzw. Kraftbeaufschlagung entlang der zweiten Bewegungsachse B zu detektieren bzw. für den Sensor 11 detektierbar abzubilen und dadurch eine Rückenlehne des Sitzes in seiner Neigung zu verstellen.The second pair of contact points B1, B2 is designed to detect a movement or application of force along the second movement axis B or to map it detectably for the sensor 11 and thereby to adjust the inclination of the backrest of the seat.

Weiter ist das dritte Paar von Kontaktpunkten C1, C2 ausgebildet, eine Bewegung bzw. Kraftbeaufschlagung entlang der dritten Bewegungsachse C zu detektieren und dadurch den Fahrzeugsitz im Fahrzeug nach vorne oder hinten zu verfahren. Dabei kann es auch zu einem Kontakt in dem zweiten Kontaktpunkt B2 des zweiten Kontaktpunkt-Paares B1, B2 kommen, wobei der Bedienwunsch aufgrund des Kontaktes in Kontaktpunkt C2 dennoch korrekt erfasst werden kann.Furthermore, the third pair of contact points C1, C2 is designed to detect a movement or application of force along the third axis of movement C and thereby to move the vehicle seat forwards or backwards in the vehicle. In this case, contact can also occur in the second contact point B2 of the second contact point pair B1, B2, in which case the operating request can still be correctly detected on the basis of the contact in contact point C2.

Dabei kann das Bedienelement 30 nicht nur rein translatorisch, sondern auch zu einem geringen Anteil rotatorisch bewegt bzw. verkippt werden.In this case, the operating element 30 can be moved or tilted not only in a purely translatory manner, but also to a small extent in a rotary manner.

Wird das Bedienelement 30 beispielsweise ausschließlich an einem entlang der zweiten Bewegungsachse B liegenden Punkt mit Kraft beaufschlagt, kommt es zu einer Verdrehung des Bedienelements 30 bezüglich seiner dargestellten neutralen Grundstellung und ausschließlich zu einem Kontakt an dem zweiten Kontaktpunkt B2 des zweiten Paares von Kontaktpunkten B1, B2.If, for example, force is applied to operating element 30 exclusively at a point along second axis of movement B, operating element 30 rotates with respect to its illustrated neutral basic position and only makes contact at second contact point B2 of the second pair of contact points B1, B2 .

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 11012069 B2 [0003]
US 2021/0320659 A1 [0005]
DE 102006043619 A1 [0006]

Claims

control unit after claim 1 , wherein the control element (30) surrounds the central element (20) and encloses it on several sides, wherein the central element (20) is in particular completely surrounded by a housing formed by the control element (30) and the partition wall (10).

control unit after claim 1 or 2 , wherein the operating element (30) is held by at least one non-conductive connector (40) on the central element (20) in a spring-returned manner, which is in particular designed as an elastically deformable dome.

Operating unit according to one of the preceding claims, wherein at the at least one contact point (A1, B1, C1, A2, B2, C2) there is a contact pin (41) extending from the central element (20) to the operating element (30) and in particular designed as a pin , which is designed to produce an electrical connection between the central element (20) and the operating element (30) that causes the local change in the electric field when the contact is made by the movement of the operating element (30).

Operating unit according to the preceding claim, wherein between the contact pin (41) and the operating element (30) a contact body (42) designed in particular as a contact pill or a snap disk is arranged, via which the electrical connection to the operating element (30) can be established, and wherein the contact pin (41) is designed to press directly on the contact body (42) when the contact is made by the movement of the operating element (30).

Operating unit according to the three preceding claims, wherein the non-conductive connector (40) is designed as an elastically deformable dome, which surrounds the contact pin (41) designed as a pin in its circumferential direction and holds the contact body (42) adjacent to an end of the contact pin (41) on the control element side, a contact surface formed by the contact pin (41) being provided on the connector (40) on the central element side and a contact surface formed by the contact body (42) being provided on the operating element side.

Control unit according to one of the preceding claims, wherein the central element (20) has electrically conductive elements and is in particular designed as a printed circuit board which extends orthogonally to the plane.

Operating unit according to one of the preceding claims, wherein the operating element (30) is made of a conductive material or on its inner surface (31) facing the central element (20) electrically conductive elements or has an electrically conductive coating on its inner surface (31) facing the central element (20).

Operating unit according to one of the preceding claims, wherein the central element (20) and the operating element (30) have at least one pair of contact points, the pair having exactly one first contact point (A1, B1, C1) and one second contact point (A2, B2, C2 ) which are opposite one another on the central element (20), the first contact point (A1, B1, C1) being formed when the operating element (30) is moved parallel to the plane by a first movement along a movement axis (A, B, C) to bring about a first local change in the electric field at the first contact point (A1, B1, C1) and the second contact point (A2, B2, C2) being formed at a point parallel to the plane and the first movement along the movement axis (A, B, C) opposite second movement of the operating element (30) along the movement axis (A, B, C) produced electrical cal contact at the second contact point (A2, B2, C2) to cause a second local change in the electric field.

Control unit according to one of the preceding claims, wherein the capacitive sensor (11) is a surface sensor which is arranged at least in the area of the contact points (A1, B1, C1, A2, B2, C2) on the back of the partition (10).

Operating unit according to one of the preceding claims, wherein the middle element (20) has an angled basic shape with several legs (21, 22) and covers a corresponding angled area on the partition (10), at least one contact point (A1, A2) on a first leg (21), wherein on a second leg (22) at least one contact point (B1, B2, C2), at least one contact point (C1) being provided on an end face of at least one of the legs (21, 22).