EP3298476A1 - Switching device having a haptic feedback - Google Patents

Switching device having a haptic feedback

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Publication number
EP3298476A1
EP3298476A1 EP16723697.5A EP16723697A EP3298476A1 EP 3298476 A1 EP3298476 A1 EP 3298476A1 EP 16723697 A EP16723697 A EP 16723697A EP 3298476 A1 EP3298476 A1 EP 3298476A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching device
operating element
sensitive sensor
operating
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16723697.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Korherr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Original Assignee
BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BCS Automotive Interface Solutions GmbH filed Critical BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Publication of EP3298476A1 publication Critical patent/EP3298476A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96062—Touch switches with tactile or haptic feedback

Definitions

  • the invention relates to a switching device, in particular in motor vehicles, comprising a control surface exhibiting a user interface.
  • the invention relates to a switching device which is housed, for example, on the vehicle steering wheel or in the area of the doors or the dashboard or the center console and is used for the operation of several functions.
  • Recent vehicle switching devices typically have a smooth, continuous surface under which multiple sensors are housed to service various devices in the vehicle.
  • the continuous user interface on the control element results in a high-quality design.
  • the individual control panels, which are assigned to the individual sensors, are usually identified by symbols which are illuminated by the panel being partially translucent.
  • the sensors that are behind the control element are pressure-sensitive or touch-sensitive. In the case of pressure-sensitive sensors, it is customary for the operating element to yield slightly in the respective control panel, for example due to its inherent elasticity. Since the shift stroke is thus below the perception limit for the operator, the operating element is moved laterally by an electric drive to achieve a haptic feedback for the operator.
  • This minimum lateral movement can not be distinguished by the operator himself from a yielding or deflection of the operating element, so that it is simulated to him a kind of clicking or clicking a switch as feedback of a switching operation.
  • This electric motor usually includes an electrical Haptikaktuator which is mechanically coupled to the control element and this shifts when triggering a switching signal to generate a haptic feedback signal.
  • the haptic actuator includes a coil and an anchor. The anchor is stored in the coil with one or two end stops, which he encounters when reciprocating.
  • the object of the invention is to improve a switching device, especially in vehicles so that the switching device is subject to less wear and very quiet operation.
  • a switching device having a control surface having a control panel, an electrical Haptikaktuator which is mechanically coupled to the control panel and this shifts when triggering a switching signal to generate a haptic feedback signal, wherein the Haptikaktuator a coil, a displaceable by the coil Anchor and at least one internal end stop for the armature movement has, and wherein the control element is mounted and coupled to the Haptikaktuator that the working stroke of the Haptikaktuators is located away from the end stop.
  • the switching device according to the invention provides that the intended so far within the coil or on the coil end stop for the anchor is no longer used, since the working stroke, ie the working range of the armature is located away from the end stop.
  • the haptic actuator starting from its end stop has a force-displacement characteristic with a force maximum removed from the end stop and a force minimum lying between the end stop and maximum force, wherein the working stroke of the actuator lies in a section remote from the end stop.
  • a force-displacement characteristic with a force maximum removed from the end stop and a force minimum lying between the end stop and maximum force, wherein the working stroke of the actuator lies in a section remote from the end stop.
  • a ferromagnetic core adjoining the coil has a different thickness in the region of the working stroke, preferably a thickness increasing from an initial position of the coil in the working stroke to the deflection position .
  • the ferromagnetic core can also essentially completely surround the coil, that is to say have a circumferential hollow profile cross section. In the range of different thickness, for example, an air gap is executed. Due to the smaller iron cross-section in the region of reduced thickness, the field line absorption capacity in this area decreases, conversely, the magnetic saturation and the force increase with the cross-sectional increase in the ferromagnetic core.
  • the thickness of the ferromagnetic core continuously increases toward the deflection position. It is particularly effective if the ferromagnetic core or at least the part of the ferromagnetic core, which has the different thickness, is located between coil and armature.
  • an elastic return element which pushes back the operating element and the armature from a position deflected by the coil to a starting position.
  • This return element can rest directly on the anchor or on the operating element.
  • the operating element is, as already explained above, preferably linearly displaceably mounted transversely to the direction of the switching operation.
  • the GmbHbetuschistscardi is usually perpendicular to the user interface directed or, if the user interface is curved, perpendicular to the area of the user interface, which has the operating panel to be operated.
  • the working stroke can be defined by two stops, between which a mechanically coupled to the armature, to be moved part is linearly displaceable.
  • This part to be moved is in particular the operating element itself.
  • this provides a significant advantage because it can come to no long tolerance chains, as far as the position and extent of the power stroke.
  • the actuated part itself, namely the operating element, is to be moved between its stops.
  • a housing lower part may be provided, on which the two stops are formed.
  • the lower housing part may have a recess with two opposite wall sections, which form the two stops.
  • An extension of the part to be displaced projects into the recess and alternately strikes against the wall sections when the actuator is actuated.
  • the housing base can with a recording geometry for recording and
  • Haptikaktuators be formed, which may be formed, for example, in a lower housing part made of plastic as wells in the injection mold.
  • the switching device is substantially rigidly mounted, for example, in the direction of the switching operation and has at least one touch-sensitive sensor. This means that there is no need for a sliding bearing for the operating element, which in turn could lead to gaps to the adjacent part exist.
  • the touch-sensitive sensor requires no deformation of the operating element, but rather it is sufficient to touch the operating element at a corresponding point in order to generate a switching signal.
  • a variant of the invention provides that the switching device has at least one touch-sensitive, in particular capacitive sensor and / or at least one pressure-sensitive sensor, which detects the actuation of the operating element.
  • the control is z.
  • B. a one-piece part with several adjacent panels, which in each case at least one sensor is assigned to detect the operation of this panel.
  • a switching device preferably in motor vehicles, characterized in that the switching device has a control surface exhibiting control element, an electrical Haptikaktuator which is mechanically coupled to the control element and this triggering a switching signal to generate a haptic feedback signal transversely to the direction of the switching operation in a shift direction along a linear bearing shifts, wherein the linear bearing has at least one extending in the direction of displacement rod and at least one sliding member which sits on the rod and relative to the rod along its displaceable, and wherein the operating element is mounted in addition to the linear bearing via a clip connection , which prevents pivoting of the control element around the rod and allows movement of the operating element in the direction of displacement.
  • the clip connection is provided here between the control element and the lower housing part, but this is not to be understood as limiting.
  • the rod is a very simple type of linear bearing, but this is only part of the linear bearing.
  • the switching device according to the invention provides, on the other hand, that the operating element is additionally simple is mounted via a clip connection.
  • the clip connection is particularly executed, it holds the control on the other part only against pivoting, but not against moving in the linear direction.
  • the control element is thus fastened in the region of the linear bearing on the other part and pivoted in the direction of this part, to be finally easily clipped.
  • the rod may be a separately manufactured part, in particular a metal wire or a metal rod, which is held over at least one bearing block.
  • the bearing block for example, integrally formed on the inside of the control element, that is usually be molded, which does not generate additional manufacturing costs. The rod can then be easily inserted laterally or longitudinally into the bearing block or clipped.
  • the linear bearing can run along an edge of the operating element and the clip connection can be provided on the opposite edge in order to generate the highest possible stability.
  • a switching device with a user interface having control element, which has at least one control panel, which is associated with both a touch-sensitive, especially capacitive sensor and a pressure-sensitive sensor, the two sensors so are designed that together they trigger an operating function.
  • the solution according to the invention provides that two sensors, namely a touch-sensitive and additionally a pressure-sensitive sensor, are available for the same operating function and the same control panel.
  • two sensors namely a touch-sensitive and additionally a pressure-sensitive sensor
  • the resolution for sensing the The operator's fingers can be significantly increased, false tripping or inadvertent triggering of functions assigned to the adjacent control panel can be avoided. Only when both sensors strike, that is detect a finger and detect a pressure, the control panel is considered to be actuated, and an operating function associated with this panel is triggered.
  • the pressure-sensitive sensor is preferably spaced from the operating element in the interior of the switching device.
  • For power transmission is on the inside of the control element for each control panel, in particular designed as a light guide element pressure plunger available. This plunger passes a force applied to the control panel pressure force to the underlying pressure-sensitive sensor.
  • a particularly effective embodiment of the invention provides that a capacitor plate of the pressure-sensitive sensor at the same time forms a capacitor plate of a touch-sensitive sensor. Both sensors are therefore capacitive sensors. Due to the dual function of having a capacitor plate, parts and space can be saved to a considerable extent.
  • the switching devices in vehicles are extremely small, but still have tolerance chains through the many existing parts. With the low switching paths or with the high detection accuracy, it is important that the parts are positioned exactly to each other.
  • the present invention further provides for a simplified construction and for ensuring the starting positions of parts, in particular in the area of the operating element and the sensor system. This is achieved by a switching device, with a one
  • control element having at least one control panel, which is associated with a touch-sensitive sensor, wherein an elastically formed, electrically conductive, with a capacitor plate of the at least one touch-sensitive sensor electrically coupled Toleranzaus Eisenseelement is provided between two adjacent parts.
  • the elastic tolerance compensation element has a double function. On the one hand, it has a mechanical function in that it is clamped between two adjoining parts, so that it pushes these parts away from each other in the area of the sensor and the operating element and thus positions in starting positions. The tolerance compensation element thus fills a gap within the tolerance chain, which has a slightly different dimension in each switching device.
  • the second function is an electrical function, because the tolerance compensation element increases the sensitive area of the sensor and moves it closer to the operating element so that the sensitivity of the touch-sensitive sensor is increased.
  • the tolerance compensation element can be accommodated biased in a space between an end facing away from the control element of the plunger and an adjacent part.
  • the tolerance compensation element on the pressure-sensitive sensor and its triggering has a beneficial effect.
  • the plunger is always pressed by the tolerance compensation element in a starting position, so that no return spring must be provided.
  • the tolerance compensation element in the region of the holding projection may have a complementary recess, so that it can not be moved out of its position during the vibrations in the vehicle or during actuation.
  • the tolerance compensation element it is possible to use the tolerance compensation element as a restoring element for the operating element, in particular for an associated operating field.
  • the restoring element pushes the operating element back from an engaged switching position into an initial position.
  • the control element can be rigidly mounted in the operating direction and be elastically deformable for actuating the pressure-sensitive sensor, so that in this case the tolerance compensation element does not have to perform a reset function.
  • Options for constructive design of the tolerance compensation element include, inter alia, this plate-shaped form and / or of electrically conductive plastic, such as foam to produce.
  • a separate tolerance compensation element is provided for each control panel, and the tolerance compensation elements are spaced apart to exclude any mutual interference.
  • the pressure-sensitive sensor is a capacitive sensor, it is advisable to electronically couple the tolerance compensation element with the adjacent capacitor plate of the pressure-sensitive sensor, wherein the tolerance compensation element in this case is preferably between this capacitor plate and the control element, whereby this capacitor plate so to speak towards the user interface is extended, whereby the sensor has a sensor area which is moved further to the operating element.
  • this capacitor plate may also be a common capacitor plate of the pressure-sensitive and the touch-sensitive sensor.
  • FIG. 1 shows a plan view of an embodiment of the switching device according to the invention with a view of the operating element
  • FIG. 2 shows a side view of the switching device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a perspective top view of the switching device according to FIG. 1 with the operating element removed
  • 4 shows a greatly enlarged sectional view through the switching device in the region of a control panel
  • FIG. 5 shows a perspective top view of the dismantled switching device according to FIG. 1 with a view of a housing lower part and a haptic actuator inserted, FIG.
  • FIG. 6 shows a perspective bottom view of the switching device according to FIG. 1, which represents the operating element and the haptic actuator shown in FIG. 5,
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view through the switching device according to FIG. 1 in the region of the longitudinal axis of the haptic actuator
  • FIG. 1 shows a switching device 10 is shown, which is installed in a motor vehicle, here in the region of the steering wheel. It should be emphasized, however, that the structure of this switching device shown, which will be explained below, of course, also in a switching device can be realized, which is installed in the dashboard or at another point in the vehicle interior.
  • the continuous, smooth user interface 14 of the control element 12 can be seen, which has a plurality of switching symbols. These symbols can be printed on, they are backlit in any case.
  • the operating element 12 is partially transparent or translucent.
  • the user interface 14 is smooth, and there is no gap between the control panels 16. Rather, the control element 12 is designed as a continuous, one-piece, substantially rigid body.
  • the outer housing of the switching device 10 is not only from the cup-shaped control element 12, but also from a lower housing part 18 arranged underneath, which is also executed cup-shaped and made of plastic.
  • Each control panel 16 has its own sensor system which detects the actuation of the corresponding function and the corresponding device in the vehicle.
  • a separate sensor system is present for each control panel 16.
  • a touch-sensitive sensor and in addition also a pressure-sensitive sensor is provided for each control panel 16, which detect the actuation of the control element at the appropriate location.
  • Both the touch-sensitive and the pressure-sensitive sensor is designed as a capacitive sensor in this embodiment.
  • a printed circuit board 20 with corresponding circuits carries on its upper side associated with the operating element 12 in the region of each control panel 16 a thin metal layer, for example of copper, which forms the lowermost capacitor plate 22 of the pressure-sensitive sensor.
  • a thin elastic film 24 or adhesive layer By a thin elastic film 24 or adhesive layer, the capacitor plate 22 is electrically separated from an overlying capacitor plate 26.
  • the two flexible capacitor plates 22, 26 thus form the pressure-sensitive sensor 28.
  • the pressure-sensitive sensor 28 may already be finished on the printed circuit board 20, or each of these pressure-sensitive sensors 28 may be a finished part, which is placed later on the printed circuit board 20 and is electrically connected to it.
  • the tolerance compensation element 30 is designed to be electrically conductive and is in electrical connection with the capacitor plate 26 in order to lengthen or thicken the capacitor plate 26 toward the operating element 12.
  • the capacitor plate 26 together with elastic tolerance compensation element 30 also forms the capacitor plate of the touch-sensitive sensor 32, which detects the touching of the user interface 14 in the region of the associated control panel 16.
  • the capacitor plate 26 has a dual function by being associated with both sensors 28, 32.
  • the plate-shaped or disk-shaped tolerance compensation element 30 has a central recess 34 into which a retaining projection 36 of a light guide element 38 protrudes to fix the tolerance compensation element 30 laterally.
  • the light guide element 38 is, as the name implies, made of plastic and is there, the light of an associated LED 40, which sits on the printed circuit board 20 (see Figure 3) and is introduced laterally into the light guide element 38, to forward the control element 12, to backlight the corresponding symbol.
  • the light guide element 38 touches the underside of the control element 12 and is biased by the tolerance compensation element 30 slightly upward, since the tolerance compensation element 30 biased between two adjacent parts, namely the light guide element 38 and the sensor 28 and thus the printed circuit board 20 is seated.
  • the light guide element 38 is at the same time a push rod, because it passes the minimum deflection when pressing or pressing the control element 12, which is rigidly mounted in the operating direction A, in the pressure-sensitive sensor 28.
  • the minimum deflection during operation is preferably carried out by elastic deformation of the control element 12th
  • the pressure-sensitive sensor 28 is so sensitive that the interposition of the tolerance compensation element 30 is not detrimental to the detection of a shift operation.
  • the tolerance compensation element 30 supports at least the provision of the operating element 12 in the starting position from the engaged switching position and can serve as a restoring element here. If the operating element 12 is not rigidly mounted, but yielding in the operating direction A, then the tolerance compensation element 30 may even be the only return element.
  • the deflection (working) of the operating element 12 is only a few tenths of a millimeter, preferably about 0.2 mm.
  • the control element 12 is mounted laterally movable.
  • This storage is a linear bearing by a rod 48 extends at a longitudinal edge 46 of the lower housing part 18, which is preferably made of metal and thus separately and which sits firmly in molded on the lower housing part 18 bearing blocks 50.
  • the control element 12 has on its underside also molded sliding elements 51, which also sit on the rod 48, but which are provided with a minimum clearance to the rod 48 so that the control element 12 can be moved linearly along the rod 48 or pivoted to her could be.
  • a clip connection 54 between the control element 12 and housing lower part 18 is formed, which prevents the pivoting of the control element 12.
  • the clip connection 54 comprises a tab 56 with a window, which is formed on the control element 12, and a hook-shaped projection 58, which in turn is formed on the lower housing part 18 (see also Figure 2).
  • the clip connection acts in the pivoting direction, ie in the direction of the
  • the Haptikaktuator 44 includes a coil 60, which is surrounded by a hollow ferromagnetic core 62, which is made of several parts and a first ring 64 and a laterally pushed over second ring 66 includes. Inside the coil 60 and the ferromagnetic core 62 is seated a linearly displaceable armature 68 which, as shown in FIGS. 4 and 5, is mounted via a receiving geometry 70 integrally formed in the housing lower part 18.
  • a corresponding receiving geometry is also present for the rest of Haptikaktuators 44, as Figure 5 shows.
  • the armature 68 is coupled to the operating element 12 via a rib 74 which is clipped into a groove 72 in the armature 68 and protrudes on the underside of the operating element 12.
  • the rib 74 is designed in the region of the groove 72 so that it sits in the axial direction in the groove 72 without play, so that every smallest movement of the armature 68 leads to a deflection of the operating element 12.
  • the Haptikaktuator 44 would have its maximum force actually when the armature 68 would abut the stop, here the magnet 82. However, since this initial position can not be reached consciously, the electromagnet used is designed such that it has in its force-displacement diagram (see FIG. 8) a second maximum 91, in the region H of which the working stroke h is laid. Due to the possible tolerances, it is difficult to determine the exact position of the working stroke h from the outset. For this reason, the range H is selected so that the working stroke h always lies in a region within the larger region H, which still ensures a high force exerted on the armature 68.
  • This second maximum force 91 is achieved in that the ferromagnetic core 62 is unevenly thick.
  • one of the two rings, here the ring 66, on its circular cylindrical inner wall has a tapered end 92 over which the thickness becomes progressively smaller toward the end.
  • the field line occupancy becomes lower in this area, and conversely, the magnetic saturation and the cross-sectional gain force increase toward the magnet 82.
  • the force minimum between the maximum at deflection 0 (corresponding to the position of the armature 68 at the stop) and the second maximum force 90 in the force-displacement diagram of the haptic actuator 44 is denoted by reference numeral 94.

Abstract

The invention relates to a switching device, in particular in motor vehicles, comprising an operating element (12) with an operating surface (14) which can have multiple control fields (16). A haptic actuator arranged in the interior of the switching device provides a haptic feedback by sliding the operating element (12) in the lateral direction as soon as a switching signal is generated. The haptic actuator has a force-travel characteristic curve with a second force maximum which is remote from the end stop, in which range is put the working stroke.

Description

SCHALTVORRICHTUNG MIT HAPTISCHER RÜCKKOPPLUNG  SWITCHING DEVICE WITH HAPTIC RECONDITIONING
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die ein eine Bedienoberfläche aufweisendes Bedienelement umfasst. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schaltvorrichtung, die zum Beispiel am Fahrzeuglenkrad oder im Bereich der Türen oder des Armaturenbrettes oder der Mittelkonsole untergebracht ist und zur Bedienung von mehreren Funktionen eingesetzt wird. The invention relates to a switching device, in particular in motor vehicles, comprising a control surface exhibiting a user interface. In particular, the invention relates to a switching device which is housed, for example, on the vehicle steering wheel or in the area of the doors or the dashboard or the center console and is used for the operation of several functions.
Neuere Schaltvorrichtungen in Fahrzeugen haben üblicherweise eine glatte, durchgehende Oberfläche, unter der mehrere Sensoren untergebracht sind, um verschiedene Einrichtungen im Fahrzeug zu bedienen. Durch die durchgehende Bedienoberfläche am Bedienelement ergibt sich ein hochwertiges Design. Die einzelnen Bedienfelder, die den einzelnen Sensoren zugeordnet sind, werden üblicherweise durch Symbole gekennzeichnet, die beleuchtet sind, indem das Bedienfeld abschnittsweise lichtdurchlässig ausgeführt ist. Die Sensoren, die hinter dem Bedienelement liegen, sind drucksensitiv oder berührungssensitiv. Bei drucksensitiven Sensoren ist es üblich, dass das Bedienelement im jeweiligen Bedienfeld leicht nachgibt, beispielsweise durch eine Eigenelastizität. Da der Schalthub damit unterhalb der Wahrnehmungsgrenze für den Bediener liegt, wird zur Erzielung einer haptischen Rückmeldung für den Bediener das Bedienelement durch einen elektrischen Antrieb minimal seitlich bewegt. Diese minimale seitliche Bewegung kann der Bediener selbst nicht von einem Nachgeben oder Einfedern des Bedienelements unterscheiden, sodass ihm eine Art Einrasten oder Klicken eines Schalters als Rückmeldung einer Schaltbetätigung vorgetäuscht wird. Diese elektrische Motorik umfasst üblicherweise einen elektrischen Haptikaktuator, der mit dem Bedienelement mechanisch gekoppelt ist und dieses bei Auslösen eines Schaltsignals zur Erzeugung eines haptischen Rückmeldesignals verschiebt. Der Haptikaktuator umfasst eine Spule und einen Anker. Der Anker ist in der Spule mit einem oder zwei Endanschlägen gelagert, gegen die er beim Hin- und Herfahren stößt. Recent vehicle switching devices typically have a smooth, continuous surface under which multiple sensors are housed to service various devices in the vehicle. The continuous user interface on the control element results in a high-quality design. The individual control panels, which are assigned to the individual sensors, are usually identified by symbols which are illuminated by the panel being partially translucent. The sensors that are behind the control element are pressure-sensitive or touch-sensitive. In the case of pressure-sensitive sensors, it is customary for the operating element to yield slightly in the respective control panel, for example due to its inherent elasticity. Since the shift stroke is thus below the perception limit for the operator, the operating element is moved laterally by an electric drive to achieve a haptic feedback for the operator. This minimum lateral movement can not be distinguished by the operator himself from a yielding or deflection of the operating element, so that it is simulated to him a kind of clicking or clicking a switch as feedback of a switching operation. This electric motor usually includes an electrical Haptikaktuator which is mechanically coupled to the control element and this shifts when triggering a switching signal to generate a haptic feedback signal. The haptic actuator includes a coil and an anchor. The anchor is stored in the coil with one or two end stops, which he encounters when reciprocating.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung insbesondere in Fahrzeugen so zu verbessern, dass die Schaltvorrichtung geringeren Abnutzungen unterworfen ist und im Betrieb sehr leise arbeitet. The object of the invention is to improve a switching device, especially in vehicles so that the switching device is subject to less wear and very quiet operation.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltvorrichtung gelöst, mit einem eine Bedienoberfläche aufweisenden Bedienteil, einem elektrischen Haptikaktuator, der mit dem Bedienteil mechanisch gekoppelt ist und dieses bei Auslösen eines Schaltsignals zur Erzeugung eines haptischen Rückmeldesignals verschiebt, wobei der Haptikaktuator eine Spule, einen durch die Spule verschiebbaren Anker und zumindest einen internen Endanschlag für die Ankerbewegung besitzt, und wobei das Bedienelement so gelagert und so mit dem Haptikaktuator gekoppelt ist, dass der Arbeitshub des Haptikaktuators entfernt vom Endanschlag liegt. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung sieht vor, dass der bislang innerhalb der Spule oder an der Spule vorgesehene Endanschlag für den Anker nicht mehr verwendet wird, da der Arbeitshub, d. h. der Arbeitsbereich des Ankers entfernt vom Endanschlag liegt. Dieser bislang immer genutzte Endanschlag sorgte für Geräusche bei der Bedienung, die als metallische Klappergeräusche oder Vibrationsgeräusche unangenehm waren. Der Arbeitshub ist also erfindungsgemäß vom Endanschlag entfernt, sodass der Anker weder den metallenen Teil des Endanschlags noch einen eventuell daraufgesetzten Dämpfer erreicht, wenn er von der Spule oder durch ein Rückstellelement verschoben wird. Die erfindungsgemäß vorgesehene Verschiebung des Arbeitshubs ist deshalb vor allem nicht offensichtlich, weil der Anker üblicherweise am Endanschlag mit der größten Kraft verschoben wird. Der Haptikaktuator hat also eine Kraft-Weg-Kennlinie mit einem Maximum am Endanschlag, was dahin gehend auch vorteilhaft ist, weil die Bewegung, die der Anker hervorrufen sollte, schnell vonstatten gehen muss, weshalb die Maximalkraft, die die Spule zur Verfügung hat, im Stand der Technik auch ausgenutzt wird. Die Erfindung löst sich bewusst von dieser bisherigen Konzeption. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Haptikaktuator von seinem Endanschlag beginnend eine Kraft-Weg-Kennlinie mit einem vom Endanschlag entfernten Kraftmaximum sowie einem zwischen Endanschlag und Kraftmaximum liegenden Kraftminimum hat, wobei der Arbeitshub des Aktuators in einem vom Endanschlag entfernten Abschnitt liegt. Mit anderen Worten, auch beim erfindungsgemäßen Haptikaktuator hat dieser, wie üblich, am Endanschlag ein Kraftmaximum. Jedoch fällt die Kraft mit zunehmendem Verschiebeweg nicht ab, wie dies bei bisherigen Haptikaktuatoren der Fall war. Vielmehr ist ein zweites, vom Endanschlag entferntes Kraftmaximum vorgesehen, und der Arbeitshub liegt im Bereich um das zweite Kraftmaximum der Kennlinie. This object is achieved by a switching device having a control surface having a control panel, an electrical Haptikaktuator which is mechanically coupled to the control panel and this shifts when triggering a switching signal to generate a haptic feedback signal, wherein the Haptikaktuator a coil, a displaceable by the coil Anchor and at least one internal end stop for the armature movement has, and wherein the control element is mounted and coupled to the Haptikaktuator that the working stroke of the Haptikaktuators is located away from the end stop. The switching device according to the invention provides that the intended so far within the coil or on the coil end stop for the anchor is no longer used, since the working stroke, ie the working range of the armature is located away from the end stop. This hitherto always used end stop caused noises during operation, which were unpleasant as metallic rattling noises or vibration noises. The working stroke is thus according to the invention removed from the end stop, so that the armature reaches neither the metal part of the end stop nor any possibly set damper when it is moved by the coil or by a return element. The inventively provided displacement of the power stroke is therefore not obvious, especially because the anchor is usually moved to the end stop with the greatest force. The Haptikaktuator thus has a force-displacement curve with a maximum at the end stop, which is also advantageous because the movement, which should cause the anchor to go quickly, which is why the maximum force that has the coil available in the State of the art is also exploited. The invention deliberately dissolves from this previous conception. According to one embodiment of the invention, it is provided that the haptic actuator starting from its end stop has a force-displacement characteristic with a force maximum removed from the end stop and a force minimum lying between the end stop and maximum force, wherein the working stroke of the actuator lies in a section remote from the end stop. In other words, even when Haptikaktuator invention has this, as usual, at the end stop a maximum force. However, the force does not decrease with increasing displacement, as was the case with previous Haptikaktuatoren. Rather, a second, from the end stop remote maximum force is provided, and the working stroke is in the range around the second maximum force of the curve.
Eine Möglichkeit, um ein solches zweites Maximum im Kraft-Weg-Verlauf zu realisieren, besteht darin, dass ein an die Spule angrenzender ferromagnetischer Kern im Bereich des Arbeitshubs eine unterschiedliche Dicke hat, vorzugsweise eine von einer Ausgangsposition der Spule im Arbeitshub zur Auslenkposition zunehmende Dicke. Der ferromagnetische Kern kann die Spule auch im Wesentlichen komplett umgeben, das heißt einen umlaufenden Hohlprofilquerschnitt haben. Im Bereich der unterschiedlichen Dicke ist beispielsweise ein Luftspalt ausgeführt. Durch den geringeren Eisenquerschnitt im Bereich der reduzierten Dicke nimmt die Feldlinienaufnahmefähigkeit in diesem Bereich ab, umgekehrt steigen die magnetische Sättigung sowie die Kraft mit dem Querschnittszuwachs im ferromagnetischen Kern an. Vorzugsweise nimmt die Dicke des ferromagnetischen Kerns zur Auslenkposition hin kontinuierlich zu. Besonders effektiv ist es, wenn der ferromagnetische Kern oder zumindest der Teil des ferromagnetischen Kerns, der die unterschiedliche Dicke besitzt, zwischen Spule und Anker liegt. One possibility for realizing such a second maximum in the force-displacement curve is that a ferromagnetic core adjoining the coil has a different thickness in the region of the working stroke, preferably a thickness increasing from an initial position of the coil in the working stroke to the deflection position , The ferromagnetic core can also essentially completely surround the coil, that is to say have a circumferential hollow profile cross section. In the range of different thickness, for example, an air gap is executed. Due to the smaller iron cross-section in the region of reduced thickness, the field line absorption capacity in this area decreases, conversely, the magnetic saturation and the force increase with the cross-sectional increase in the ferromagnetic core. Preferably, the thickness of the ferromagnetic core continuously increases toward the deflection position. It is particularly effective if the ferromagnetic core or at least the part of the ferromagnetic core, which has the different thickness, is located between coil and armature.
Es kann ein elastisches Rückstellelement vorgesehen sein, welches das Bedienelement und den Anker aus einer durch die Spule ausgelenkten Position in eine Ausgangsposition zurückschiebt. Dieses Rückstellelement kann unmittelbar am Anker anliegen oder an dem Bedienelement. It can be provided an elastic return element, which pushes back the operating element and the armature from a position deflected by the coil to a starting position. This return element can rest directly on the anchor or on the operating element.
Das Bedienelement wird, wie zuvor bereits erläutert, vorzugsweise quer zur Richtung der Schaltbetätigung linear verschiebbar gelagert. Die Schaltbetätigungsrichtung ist üblicherweise senkrecht auf die Bedienoberfläche gerichtet oder, wenn die Bedienoberfläche gekrümmt ist, senkrecht auf den Bereich der Bedienoberfläche, welcher das zu betätigende Bedienfeld aufweist. The operating element is, as already explained above, preferably linearly displaceably mounted transversely to the direction of the switching operation. The Schaltbetätigungsrichtung is usually perpendicular to the user interface directed or, if the user interface is curved, perpendicular to the area of the user interface, which has the operating panel to be operated.
Der Arbeitshub kann durch zwei Anschläge definiert sein, zwischen denen ein mit dem Anker mechanisch gekoppeltes, zu verschiebendes Teil linear verschiebbar ist. Dieses zu verschiebende Teil ist insbesondere das Bedienelement selbst. Das bedeutet, das Bedienelement und nicht der metallische Anker schlägt an einem Anschlag an, wodurch mehr Dämpfung von Hause aus vorhanden ist, denn das Bedienelement ist üblicherweise aus Kunststoff. Zum anderen sorgt dies dadurch für einen erheblichen Vorteil, weil es zu keinen langen Toleranzketten kommen kann, was die Position und die Erstreckung des Arbeitshubs anbelangt. Das zu betätigende Teil selbst, nämlich das Bedienelement, ist zwischen seinen Anschlägen zu bewegen. The working stroke can be defined by two stops, between which a mechanically coupled to the armature, to be moved part is linearly displaceable. This part to be moved is in particular the operating element itself. This means that the operating element and not the metallic anchor abuts against a stop, whereby more damping is available from home, because the operating element is usually made of plastic. On the other hand, this provides a significant advantage because it can come to no long tolerance chains, as far as the position and extent of the power stroke. The actuated part itself, namely the operating element, is to be moved between its stops.
Zur Lagerung kann ein Gehäuseunterteil vorgesehen sein, an welchem die zwei Anschläge ausgebildet sind. Beispielsweise kann das Gehäuseunterteil eine Ausnehmung mit zwei entgegengesetzten Wandabschnitten, die die beiden Anschläge bilden, aufweisen. Ein Fortsatz des zu verschiebenden Teils ragt in die Ausnehmung hinein und schlägt abwechselnd bei betätigtem Aktuator an die Wandabschnitte an. Auch hier ergibt sich eine sehr kurze Toleranzkette, denn das Gehäuseunterteil ist dasjenige Teil, das am Fahrzeug arretiert wird. Das Gehäuseunterteil kann mit einer Aufnahmegeometrie zur Aufnahme undFor storage, a housing lower part may be provided, on which the two stops are formed. For example, the lower housing part may have a recess with two opposite wall sections, which form the two stops. An extension of the part to be displaced projects into the recess and alternately strikes against the wall sections when the actuator is actuated. Again, there is a very short tolerance chain, because the lower housing part is the part that is locked to the vehicle. The housing base can with a recording geometry for recording and
Lagerung des Haptikaktuators ausgebildet sein, die beispielsweise bei einem Gehäuseunterteil aus Plastik als Vertiefungen in der Spritzgussform ausgebildet sein kann. Storage of the Haptikaktuators be formed, which may be formed, for example, in a lower housing part made of plastic as wells in the injection mold.
Die Schaltvorrichtung ist zum Beispiel in Richtung der Schaltbetätigung im Wesentlichen starr gelagert und hat zumindest einen berührungssensitiven Sensor. Das bedeutet, es ist keine verschiebliche Lagerung für das Bedienelement notwendig, die wiederum dazu führen könnte, dass Spalte zum angrenzenden Teil existieren. Der berührungssensitive Sensor erfordert keine Deformation des Bedienelements, sondern es reicht vielmehr ein Berühren des Bedienelements an einer entsprechenden Stelle, um ein Schaltsignal zu erzeugen. Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Schaltvorrichtung zumindest einen berührungssensitiven, insbesondere kapazitiven Sensor und/oder zumindest einen drucksensitiven Sensor aufweist, der die Betätigung des Bedienelements detektiert. Das Bedienelement ist z. B. ein einstückiges Teil mit mehreren nebeneinanderliegenden Bedienfeldern, denen jeweils zumindest ein Sensor zugeordnet ist, um die Bedienung dieses Bedienfelds zu detektieren. The switching device is substantially rigidly mounted, for example, in the direction of the switching operation and has at least one touch-sensitive sensor. This means that there is no need for a sliding bearing for the operating element, which in turn could lead to gaps to the adjacent part exist. The touch-sensitive sensor requires no deformation of the operating element, but rather it is sufficient to touch the operating element at a corresponding point in order to generate a switching signal. A variant of the invention provides that the switching device has at least one touch-sensitive, in particular capacitive sensor and / or at least one pressure-sensitive sensor, which detects the actuation of the operating element. The control is z. B. a one-piece part with several adjacent panels, which in each case at least one sensor is assigned to detect the operation of this panel.
Die lineare Lagerung der im Stand der Technik vorgesehenen Bedienelemente ist darüber hinaus verbesserungswürdig, weil sie entweder in der Herstellung aufwendig ist oder bei der Montage zu zusätzlichem Aufwand führt. Aus diesem Grund ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, bei der die Lagerung des Bedienelements einfach und kostengünstig gestaltet ist. The linear mounting of the provided in the prior art controls is beyond the need for improvement, either because it is expensive to manufacture or leads to additional expense during assembly. For this reason, it is a further object of the present invention to provide a switching device in which the mounting of the operating element is simple and inexpensive.
Dies wird bei einer Schaltvorrichtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, dadurch gelöst, dass die Schaltvorrichtung ein eine Bedienoberfläche aufweisendes Bedienelement, einen elektrischen Haptikaktuator, der mit dem Bedienelement mechanisch gekoppelt ist und dieses bei Auslösen eines Schaltsignals zur Erzeugung eines haptischen Rückmeldesignals quer zur Richtung der Schaltbetätigung in einer Verschieberichtung längs einer Linearlagerung verschiebt, wobei die Linearlagerung zumindest eine sich in Verschieberichtung erstreckende Stange und zumindest ein Gleitelement aufweist, das auf der Stange sitzt und relativ zur Stange an ihr entlang verschiebbar ist, und wobei das Bedienelement zusätzlich zur Linearlagerung über eine Clipverbindung gelagert ist, die ein Verschwenken des Bedienelements um die Stange verhindert und ein Bewegen des Bedienelements in Verschieberichtung erlaubt. This is achieved in a switching device, preferably in motor vehicles, characterized in that the switching device has a control surface exhibiting control element, an electrical Haptikaktuator which is mechanically coupled to the control element and this triggering a switching signal to generate a haptic feedback signal transversely to the direction of the switching operation in a shift direction along a linear bearing shifts, wherein the linear bearing has at least one extending in the direction of displacement rod and at least one sliding member which sits on the rod and relative to the rod along its displaceable, and wherein the operating element is mounted in addition to the linear bearing via a clip connection , which prevents pivoting of the control element around the rod and allows movement of the operating element in the direction of displacement.
Vorzugsweise ist die Clipverbindung hier zwischen dem Bedienelement und dem Gehäuseunterteil vorgesehen, wobei dies jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist. Die Stange ist eine sehr einfache Art einer Linearlagerung, die jedoch nur ein Teil der Linearlagerung darstellt. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung sieht nämlich auf der anderen Seite vor, dass das Bedienelement zusätzlich einfach über eine Clipverbindung gelagert ist. Somit sind nicht mehrere Stangen notwendig, die parallel zueinander verlaufen und deren Ausrichtung zu einem erhöhten Aufwand führen würde, sondern eine Linearlagerung mithilfe einer Stange und einer Clipverbindung sorgen für den Halt des Bedienelements. Die Clipverbindung ist jedoch besonders ausgeführt, sie hält das Bedienelement am anderen Teil nur gegen Verschwenken, nicht jedoch gegen Verschieben in Linearrichtung. Zur Anbringung des Bedienelements wird somit das Bedienelement im Bereich der Linearlagerung am anderen Teil befestigt und in Richtung zu diesem Teil verschwenkt, um schließlich ganz einfach eingeclipst zu werden. Preferably, the clip connection is provided here between the control element and the lower housing part, but this is not to be understood as limiting. The rod is a very simple type of linear bearing, but this is only part of the linear bearing. The switching device according to the invention provides, on the other hand, that the operating element is additionally simple is mounted via a clip connection. Thus, multiple rods are not necessary, which run parallel to each other and their orientation would lead to an increased effort, but a linear bearing using a rod and a clip connection provide for the maintenance of the control. However, the clip connection is particularly executed, it holds the control on the other part only against pivoting, but not against moving in the linear direction. For attachment of the control element, the control element is thus fastened in the region of the linear bearing on the other part and pivoted in the direction of this part, to be finally easily clipped.
Die Stange kann ein separat hergestelltes Teil sein, insbesondere ein Metalldraht oder eine Metallstange, welches über zumindest einen Lagerbock gehalten ist. Der Lagerbock kann beispielsweise am Bedienelement innenseitig einstückig angeformt, das heißt üblicherweise angespritzt sein, was keinen zusätzlichen Herstellungsaufwand erzeugt. Die Stange kann dann in den Lagerbock ganz einfach seitlich oder in Längsrichtung eingeschoben oder eingeclipst werden. The rod may be a separately manufactured part, in particular a metal wire or a metal rod, which is held over at least one bearing block. The bearing block, for example, integrally formed on the inside of the control element, that is usually be molded, which does not generate additional manufacturing costs. The rod can then be easily inserted laterally or longitudinally into the bearing block or clipped.
Die Linearlagerung kann längs eines Randes des Bedienelements entlang verlaufen und die Clipverbindung am entgegengesetzten Rand vorgesehen sein, um eine möglichst hohe Stabilität zu generieren. The linear bearing can run along an edge of the operating element and the clip connection can be provided on the opposite edge in order to generate the highest possible stability.
Die Aufgabe, eine verbesserte Schaltvorrichtung zu schaffen, wird auch durch eine Schaltvorrichtung gelöst, mit einem die Bedienoberfläche aufweisenden Bedienelement, das zumindest ein Bedienfeld hat, dem sowohl ein berührungssensitiver, insbesondere kapazitiver Sensor als auch ein drucksensitiver Sensor zugeordnet ist, wobei die beiden Sensoren so gestaltet sind, dass sie gemeinsam eine Bedienfunktion auslösen. The object to provide an improved switching device is also achieved by a switching device with a user interface having control element, which has at least one control panel, which is associated with both a touch-sensitive, especially capacitive sensor and a pressure-sensitive sensor, the two sensors so are designed that together they trigger an operating function.
Zwar gibt es im Stand der Technik Schaltvorrichtungen mit sowohl einem berührungssensitiven als auch mit einem drucksensitiven Sensor, jedoch sind diese Sensoren unterschiedlichen Bedienfunktionen und/oder unterschiedlichen Bedienfeldern zugeordnet. Die erfindungsgemäße Lösung hingegen sieht vor, dass für dieselbe Bedienfunktion und dasselbe Bedienfeld zwei Sensoren, nämlich ein berührungssensitiver und zusätzlich ein drucksensitiver Sensor, zur Verfügung stehen. Durch diese Anordnung ist die Auflösung zum Sensieren der Finger der Bedienperson erheblich gesteigert, Fehlauslösungen oder versehentliche Auslösungen von Funktionen, die dem benachbarten Bedienfeld zugeordnet sind, können vermieden werden. Erst wenn beide Sensoren anschlagen, das heißt einen Finger detektieren als auch einen Druck detektieren, gilt das Bedienfeld als betätigt, und eine Bedienfunktion, die diesem Bedienfeld zugeordnet ist, wird ausgelöst. Although there are switching devices with both a touch-sensitive and a pressure-sensitive sensor in the prior art, but these sensors are assigned to different operating functions and / or different control panels. The solution according to the invention, on the other hand, provides that two sensors, namely a touch-sensitive and additionally a pressure-sensitive sensor, are available for the same operating function and the same control panel. By this arrangement, the resolution for sensing the The operator's fingers can be significantly increased, false tripping or inadvertent triggering of functions assigned to the adjacent control panel can be avoided. Only when both sensors strike, that is detect a finger and detect a pressure, the control panel is considered to be actuated, and an operating function associated with this panel is triggered.
Der drucksensitive Sensor liegt vorzugsweise beabstandet vom Bedienelement im Inneren der Schaltvorrichtung. Zur Kraftübertragung ist innenseitig des Bedienelements für jedes Bedienfeld ein, insbesondere als Lichtleiterelement ausgeführter Druckstößel vorhanden. Dieser Druckstößel gibt eine auf das Bedienfeld aufgebrachte Druckkraft zum darunterliegenden drucksensitiven Sensor weiter. The pressure-sensitive sensor is preferably spaced from the operating element in the interior of the switching device. For power transmission is on the inside of the control element for each control panel, in particular designed as a light guide element pressure plunger available. This plunger passes a force applied to the control panel pressure force to the underlying pressure-sensitive sensor.
Eine besonders effektive Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Kondensatorplatte des drucksensitiven Sensors zugleich eine Kondensatorplatte eines berührungssensitiven Sensors bildet. Beide Sensoren sind also kapazitive Sensoren. Durch die Doppelfunktion, die eine Kondensatorplatte hat, lassen sich Teile und Bauraum in erheblichem Maße einsparen. A particularly effective embodiment of the invention provides that a capacitor plate of the pressure-sensitive sensor at the same time forms a capacitor plate of a touch-sensitive sensor. Both sensors are therefore capacitive sensors. Due to the dual function of having a capacitor plate, parts and space can be saved to a considerable extent.
Die Schaltvorrichtungen in Fahrzeugen sind extrem klein bauend, haben aber dennoch auch durch die zahlreichen vorhandenen Teile Toleranzketten. Bei den geringen Schaltwegen oder bei der hohen Erfassungsgenauigkeit ist es wichtig, dass die Teile exakt zueinander positioniert sind. The switching devices in vehicles are extremely small, but still have tolerance chains through the many existing parts. With the low switching paths or with the high detection accuracy, it is important that the parts are positioned exactly to each other.
Die vorliegende Erfindung sorgt ferner für einen vereinfachten Aufbau und für eine Sicherstellung der Ausgangslagen von Teilen, insbesondere im Bereich des Bedienelements und der Sensorik. Dies wird durch eine Schaltvorrichtung erreicht, mit einem eineThe present invention further provides for a simplified construction and for ensuring the starting positions of parts, in particular in the area of the operating element and the sensor system. This is achieved by a switching device, with a one
Bedienoberfläche aufweisenden Bedienelement, das zumindest ein Bedienfeld hat, dem ein berührungssensitiver Sensor zugeordnet ist, wobei ein elastisch ausgebildetes, elektrisch leitfähiges, mit einer Kondensatorplatte des zumindest einen berührungssensitiven Sensors elektrisch gekoppeltes Toleranzausgleichseelement zwischen zwei angrenzenden Teilen vorgesehen ist. Das elastische Toleranzausgleichselement hat eine Doppelfunktion. Zum einen hat es eine mechanische Funktion, indem es zwischen zwei angrenzenden Teilen geklemmt ist, sodass es diese Teile im Bereich des Sensors und des Bedienelements voneinander wegdrückt und somit in Ausgangsstellungen positioniert. Das Toleranzausgleichselement füllt somit einen Spalt innerhalb der Toleranzkette auf, der bei jeder Schaltvorrichtung eine etwas andere Abmessung besitzt. Die zweite Funktion ist eine elektrische Funktion, denn über das Toleranzausgleichselement wird der sensitive Bereich des Sensors erhöht und näher zum Bedienelement verschoben, sodass die Empfindlichkeit des berührungssensitiven Sensors erhöht wird. User interface having control element having at least one control panel, which is associated with a touch-sensitive sensor, wherein an elastically formed, electrically conductive, with a capacitor plate of the at least one touch-sensitive sensor electrically coupled Toleranzausgleichseelement is provided between two adjacent parts. The elastic tolerance compensation element has a double function. On the one hand, it has a mechanical function in that it is clamped between two adjoining parts, so that it pushes these parts away from each other in the area of the sensor and the operating element and thus positions in starting positions. The tolerance compensation element thus fills a gap within the tolerance chain, which has a slightly different dimension in each switching device. The second function is an electrical function, because the tolerance compensation element increases the sensitive area of the sensor and moves it closer to the operating element so that the sensitivity of the touch-sensitive sensor is increased.
Das Toleranzausgleichselement kann in einem Raum zwischen einer dem Bedienelement abgewandten Stirnseite des Stößels und einem angrenzenden Teil vorgespannt untergebracht sein. Damit hat das Toleranzausgleichselement auf den drucksensitiven Sensor und dessen Auslösung einen vorteilhaften Effekt. Der Stößel wird durch das Toleranzausgleichselement stets in eine Ausgangsstellung gedrückt, sodass keine Rückstellfeder vorgesehen sein muss. The tolerance compensation element can be accommodated biased in a space between an end facing away from the control element of the plunger and an adjacent part. Thus, the tolerance compensation element on the pressure-sensitive sensor and its triggering has a beneficial effect. The plunger is always pressed by the tolerance compensation element in a starting position, so that no return spring must be provided.
An der dem Bedienelement abgewandten Seite des Stößels kann ein Haltevorsprung vorstehen, welcher das Toleranzausgleichselement seitlich fixiert. Hier kann das Toleranzausgleichselement im Bereich des Haltevorsprungs eine komplementäre Ausnehmung haben, sodass es bei den Vibrationen im Fahrzeug oder während der Betätigung nicht aus seiner Position herausbewegt werden kann. Wie bereits erläutert, ist es möglich, das Toleranzausgleichselement als Rückstellelement für das Bedienelement zu verwenden, insbesondere für ein zugeordnetes Bedienfeld. Das Rückstellelement drückt das Bedienelement von einer eingerückten Schaltstellung in eine Ausgangsstellung zurück. Alternativ oder zusätzlich kann das Bedienelement starr in Bedienrichtung gelagert und zur Betätigung des drucksensitiven Sensors elastisch deformierbar sein, sodass in diesem Fall das Toleranzausgleichselement keine Rückstellfunktion ausüben muss. Optionen zur konstruktiven Ausgestaltung des Toleranzausgleichselements bestehen unter anderem darin, dieses plattenförmig auszubilden und/oder aus elektrisch leitendem Kunststoff, beispielsweise Schaumstoff, herzustellen. Vorzugsweise ist für jedes Bedienfeld ein eigenes Toleranzausgleichselement vorgesehen, und die Toleranzausgleichselemente sind untereinander beabstandet, um jegliche gegenseitige Beeinflussung auszuschließen. On the side facing away from the control element of the plunger may protrude a retaining projection which fixes the tolerance compensation element laterally. Here, the tolerance compensation element in the region of the holding projection may have a complementary recess, so that it can not be moved out of its position during the vibrations in the vehicle or during actuation. As already explained, it is possible to use the tolerance compensation element as a restoring element for the operating element, in particular for an associated operating field. The restoring element pushes the operating element back from an engaged switching position into an initial position. Alternatively or additionally, the control element can be rigidly mounted in the operating direction and be elastically deformable for actuating the pressure-sensitive sensor, so that in this case the tolerance compensation element does not have to perform a reset function. Options for constructive design of the tolerance compensation element include, inter alia, this plate-shaped form and / or of electrically conductive plastic, such as foam to produce. Preferably, a separate tolerance compensation element is provided for each control panel, and the tolerance compensation elements are spaced apart to exclude any mutual interference.
Wenn der drucksensitive Sensor ein kapazitiver Sensor ist, bietet es sich an, das Toleranzausgleichselement mit der angrenzenden Kondensatorplatte des drucksensitiven Sensors elektronisch zu koppeln, wobei das Toleranzausgleichselement in diesem Fall vorzugsweise zwischen dieser Kondensatorplatte und dem Bedienelement liegt, wodurch diese Kondensatorplatte sozusagen in Richtung zur Bedienoberfläche verlängert wird, wodurch der Sensor einen Sensorbereich besitzt, der weiter zum Bedienelement verschoben wird. If the pressure-sensitive sensor is a capacitive sensor, it is advisable to electronically couple the tolerance compensation element with the adjacent capacitor plate of the pressure-sensitive sensor, wherein the tolerance compensation element in this case is preferably between this capacitor plate and the control element, whereby this capacitor plate so to speak towards the user interface is extended, whereby the sensor has a sensor area which is moved further to the operating element.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, das Toleranzausgleichselement unmittelbar auf einer Kondensatorplatte des zumindest einen drucksensitiven Sensors aufliegen zu lassen. Natürlich kann diese Kondensatorplatte auch, wie zuvor erläutert, eine gemeinsame Kondensatorplatte des drucksensitiven und des berührungssensitiven Sensors sein. Alternatively or additionally, it is possible to rest the tolerance compensation element directly on a capacitor plate of the at least one pressure-sensitive sensor. Of course, as previously explained, this capacitor plate may also be a common capacitor plate of the pressure-sensitive and the touch-sensitive sensor.
Zu betonen ist, dass die vorgenannten Merkmale und Optionen auch beliebig untereinander verknüpft werden können, um die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung noch weiter zu optimieren. Eine Einschränkung für diese Kombinationen ist technisch nicht gegeben. It should be emphasized that the aforementioned features and options can also be arbitrarily linked with one another in order to further optimize the inventive switching device. A restriction for these combinations is technically not given.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made.
In den Zeichnungen zeigen: - Figur 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit Blick auf das Bedienelement, 1 shows a plan view of an embodiment of the switching device according to the invention with a view of the operating element,
Figur 2 eine Seitenansicht der Schaltvorrichtung nach Figur 1 , FIG. 2 shows a side view of the switching device according to FIG. 1,
Figur 3 eine perspektivische Draufsicht auf die Schaltvorrichtung nach Figur 1 mit entferntem Bedienelement, Figur 4 eine stark vergrößerte Schnittansicht durch die Schaltvorrichtung im Bereich eines Bedienfeldes, FIG. 3 shows a perspective top view of the switching device according to FIG. 1 with the operating element removed, 4 shows a greatly enlarged sectional view through the switching device in the region of a control panel,
Figur 5 eine perspektivische Draufsicht auf die demontierte Schaltvorrichtung nach Figur 1 mit Blick auf ein Gehäuseunterteil und einen eingesetzten Haptikaktuator, 5 shows a perspective top view of the dismantled switching device according to FIG. 1 with a view of a housing lower part and a haptic actuator inserted, FIG.
Figur 6 eine perspektivische Unteransicht der Schaltvorrichtung nach Figur 1 , die das Bedienelement und den in Figur 5 gezeigten Haptikaktuator darstellt, FIG. 6 shows a perspective bottom view of the switching device according to FIG. 1, which represents the operating element and the haptic actuator shown in FIG. 5,
Figur 7 eine schematische Schnittansicht durch die Schaltvorrichtung nach Figur 1 im Bereich der Längsachse des Haptikaktuators, und 7 shows a schematic sectional view through the switching device according to FIG. 1 in the region of the longitudinal axis of the haptic actuator, and FIG
Figur 8 das Kraft-Weg-Diagramm des Haptikaktuators nach Figur 7. 8 shows the force-displacement diagram of the Haptikaktuators of Figure 7.
In Figur 1 ist eine Schaltvorrichtung 10 dargestellt, die in einem Kraftfahrzeug verbaut ist, hier im Bereich des Lenkrads. Zu betonen ist jedoch, dass der Aufbau dieser gezeigten Schaltvorrichtung, welcher im Folgenden erläutert wird, natürlich auch bei einer Schaltvorrichtung verwirklicht werden kann, die in der Armaturentafel oder an einer anderen Stelle im Fahrzeuginnenraum verbaut ist. 1 shows a switching device 10 is shown, which is installed in a motor vehicle, here in the region of the steering wheel. It should be emphasized, however, that the structure of this switching device shown, which will be explained below, of course, also in a switching device can be realized, which is installed in the dashboard or at another point in the vehicle interior.
In Figur 1 ist die durchgehende, glatte Bedienoberfläche 14 des Bedienelements 12 zu sehen, die mehrere Schaltsymbole aufweist. Diese Schaltsymbole können aufgedruckt sein, sie sind in jedem Fall hinterleuchtet. Dazu ist das Bedienelement 12 abschnittsweise transparent oder transluzent. Die Bedienoberfläche 14 ist glatt, und zwischen den Bedienfeldern 16 ist kein Spalt. Vielmehr ist das Bedienelement 12 als durchgehender, einstückiger, im Wesentlichen starrer Körper ausgeführt. In Figure 1, the continuous, smooth user interface 14 of the control element 12 can be seen, which has a plurality of switching symbols. These symbols can be printed on, they are backlit in any case. For this purpose, the operating element 12 is partially transparent or translucent. The user interface 14 is smooth, and there is no gap between the control panels 16. Rather, the control element 12 is designed as a continuous, one-piece, substantially rigid body.
In Figur 2 ist zu sehen, dass das Außengehäuse der Schaltvorrichtung 10 nicht nur aus dem schalenförmigen Bedienelement 12, sondern auch noch aus einem darunter angeordneten Gehäuseunterteil 18 besteht, welches ebenfalls schalenförmig ausgeführt und aus Plastik ist. In Figure 2 it can be seen that the outer housing of the switching device 10 is not only from the cup-shaped control element 12, but also from a lower housing part 18 arranged underneath, which is also executed cup-shaped and made of plastic.
Für jedes Bedienfeld 16 ist eine eigene Sensorik vorhanden, die das Betätigen der entsprechenden Funktion und der entsprechenden Einrichtung im Fahrzeug detektiert. In Figur 3 ist zu sehen, dass für jedes Bedienfeld 16 eine eigene Sensorik vorhanden ist. Hier ist für jedes Bedienfeld 16 ein berührungssensitiver Sensor und zusätzlich auch ein drucksensitiver Sensor vorgesehen, die die Betätigung des Bedienelements an der entsprechenden Stelle detektieren. Durch Vorsehen von zwei unterschiedlichen Sensoren für dasselbe Bedienfeld 16 lässt sich eine sehr hohe Genauigkeit bei der Detektierung eines Bedienvorgangs durch den Nutzer erreichen. Each control panel 16 has its own sensor system which detects the actuation of the corresponding function and the corresponding device in the vehicle. In FIG. 3 it can be seen that a separate sensor system is present for each control panel 16. Here, a touch-sensitive sensor and in addition also a pressure-sensitive sensor is provided for each control panel 16, which detect the actuation of the control element at the appropriate location. By providing two different sensors for the same control panel 16, a very high accuracy can be achieved in the detection of an operation by the user.
Sowohl der berührungssensitive als auch der drucksensitive Sensor ist in dieser Ausführungsform als kapazitiver Sensor ausgeführt. Eine Leiterplatine 20 mit entsprechenden Schaltkreisen trägt auf ihrer dem Bedienelement 12 zugeordneten Oberseite im Bereich von jedem Bedienfeld 16 eine dünne Metallschicht, beispielsweise aus Kupfer, die die unterste Kondensatorplatte 22 des drucksensitiven Sensors bildet. Durch eine dünne, elastische Folie 24 oder Klebstoffschicht wird die Kondensatorplatte 22 von einer darüberliegenden Kondensatorplatte 26 elektrisch getrennt. Die beiden flexiblen Kondensatorplatten 22, 26 bilden somit den drucksensitiven Sensor 28. Der drucksensitive Sensor 28 kann bereits fertig auf der Leiterplatine 20 aufgebracht sein, oder jeder dieser drucksensitiven Sensoren 28 kann ein fertiges Teil sein, welches erst später auf die Leiterplatine 20 aufgesetzt ist und mit ihr elektrisch verbunden wird. Both the touch-sensitive and the pressure-sensitive sensor is designed as a capacitive sensor in this embodiment. A printed circuit board 20 with corresponding circuits carries on its upper side associated with the operating element 12 in the region of each control panel 16 a thin metal layer, for example of copper, which forms the lowermost capacitor plate 22 of the pressure-sensitive sensor. By a thin elastic film 24 or adhesive layer, the capacitor plate 22 is electrically separated from an overlying capacitor plate 26. The two flexible capacitor plates 22, 26 thus form the pressure-sensitive sensor 28. The pressure-sensitive sensor 28 may already be finished on the printed circuit board 20, or each of these pressure-sensitive sensors 28 may be a finished part, which is placed later on the printed circuit board 20 and is electrically connected to it.
An die Kondensatorplatte 26 grenzt nach oben hin ein elastisches, aus Kunststoff, zum Beispiel Schaumstoff, bestehendes Toleranzausgleichselement 30 an, welches ebenfalls plattenförmig ausgeführt ist. Das Toleranzausgleichselement 30 ist elektrisch leitend ausgeführt und steht mit der Kondensatorplatte 26 in elektrischer Verbindung, um die Kondensatorplatte 26 zum Bedienelement 12 hin zu verlängern oder zu verdicken. At the top of the capacitor plate 26 an elastic, made of plastic, for example foam, existing tolerance compensation element 30 adjacent, which is also designed plate-shaped. The tolerance compensation element 30 is designed to be electrically conductive and is in electrical connection with the capacitor plate 26 in order to lengthen or thicken the capacitor plate 26 toward the operating element 12.
Die Kondensatorplatte 26 samt elastischem Toleranzausgleichselement 30 bildet darüber hinaus die Kondensatorplatte des berührungssensitiven Sensors 32, der das Berühren der Bedienoberfläche 14 im Bereich des zugeordneten Bedienfelds 16 erfasst. Somit hat die Kondensatorplatte 26 eine Doppelfunktion, indem sie beiden Sensoren 28, 32 zugeordnet ist. Das platten- oder scheibenförmig ausgebildete Toleranzausgleichselement 30 hat eine zentrische Ausnehmung 34, in die ein Haltevorsprung 36 eines Lichtleiterelements 38 hineinragt, um das Toleranzausgleichselement 30 seitlich zu fixieren. Das Lichtleiterelement 38 ist, wie der Name bereits sagt, aus Kunststoff und ist dazu da, das Licht einer zugeordneten LED 40, welche auf der Leiterplatine 20 sitzt (siehe Figur 3) und seitlich in das Lichtleiterelement 38 eingeleitet wird, zum Bedienelement 12 weiterzuleiten, um das entsprechende Symbol zu hinterleuchten. The capacitor plate 26 together with elastic tolerance compensation element 30 also forms the capacitor plate of the touch-sensitive sensor 32, which detects the touching of the user interface 14 in the region of the associated control panel 16. Thus, the capacitor plate 26 has a dual function by being associated with both sensors 28, 32. The plate-shaped or disk-shaped tolerance compensation element 30 has a central recess 34 into which a retaining projection 36 of a light guide element 38 protrudes to fix the tolerance compensation element 30 laterally. The light guide element 38 is, as the name implies, made of plastic and is there, the light of an associated LED 40, which sits on the printed circuit board 20 (see Figure 3) and is introduced laterally into the light guide element 38, to forward the control element 12, to backlight the corresponding symbol.
Das Lichtleiterelement 38 berührt die Unterseite des Bedienelements 12 und wird durch das Toleranzausgleichselement 30 leicht nach oben vorgespannt, da das Toleranzausgleichselement 30 vorgespannt zwischen zwei angrenzenden Teilen, nämlich dem Lichtleiterelement 38 und dem Sensor 28 und damit der Leiterplatine 20, sitzt. The light guide element 38 touches the underside of the control element 12 and is biased by the tolerance compensation element 30 slightly upward, since the tolerance compensation element 30 biased between two adjacent parts, namely the light guide element 38 and the sensor 28 and thus the printed circuit board 20 is seated.
Seitliche Halterungen 42 zwischen den Lichtleiterelementen 38 lagern diese. Das Lichtleiterelement 38 ist gleichzeitig ein Druckstößel, denn es leitet die minimale Auslenkung beim Eindrücken oder Drücken des Bedienelements 12, welches starr in Bedienrichtung A gelagert ist, in den drucksensitiven Sensor 28. Die minimale Auslenkung bei der Bedienung erfolgt vorzugsweise durch elastische Deformation des Bedienelements 12. Der drucksensitive Sensor 28 ist so empfindlich, dass die Zwischenschaltung des Toleranzausgleichselements 30 nicht nachteilig für die Erfassung einer Schaltbetätigung ist. Das Toleranzausgleichselement 30 unterstützt zumindest die Rückstellung des Bedienelements 12 in die Ausgangsstellung aus der eingerückten Schaltstellung und kann hier als Rückstellelement dienen. Ist das Bedienelement 12 nicht starr gelagert, sondern in Bedienrichtung A nachgiebig, so kann das Toleranzausgleichselement 30 sogar das einzige Rückstellelement sein. Das Auslösen der dem betätigten Bedienfeld 16 zugeordneten Bedienfunktion erfolgt nur, wenn beide Sensoren 28, 32 eine Bedienung tatsächlich auch detektieren, das heißt in Schaltstellung gebracht wurden. Durch den berührungssensitiven Sensor 32 erhöht sich noch einmal die Auflösung der ganzen Sensorik erheblich. Beim Schalten soll dem Nutzer eine Rückmeldung gegeben werden, dass auch tatsächlich nun ein Schaltsignal abgegeben wird. Die Rückmeldung an den Nutzer erfolgt durch ein haptisches Rückmeldesignal, wofür das Bedienelement 12 seitlich minimal durch einen Haptikaktuator 44, siehe Figuren 5 und 6, hin- und herverschoben wird. Lateral supports 42 between the light guide elements 38 store this. The light guide element 38 is at the same time a push rod, because it passes the minimum deflection when pressing or pressing the control element 12, which is rigidly mounted in the operating direction A, in the pressure-sensitive sensor 28. The minimum deflection during operation is preferably carried out by elastic deformation of the control element 12th The pressure-sensitive sensor 28 is so sensitive that the interposition of the tolerance compensation element 30 is not detrimental to the detection of a shift operation. The tolerance compensation element 30 supports at least the provision of the operating element 12 in the starting position from the engaged switching position and can serve as a restoring element here. If the operating element 12 is not rigidly mounted, but yielding in the operating direction A, then the tolerance compensation element 30 may even be the only return element. The triggering of the actuated control panel 16 associated control function only takes place when both sensors 28, 32 actually detect an operation, that are brought into the switching position. By the touch-sensitive sensor 32 again increases the resolution of the entire sensor significantly. When switching the user should be given a feedback that actually is now issued a switching signal. The feedback to the user is provided by a haptic feedback signal, for which the operating element 12 laterally minimally by a Haptikaktuator 44, see Figures 5 and 6, is moved back and forth.
Die Auslenkung (Arbeitshub) des Bedienelements 12 beträgt nur wenige Zehntel Millimeter, vorzugsweise etwa 0,2 mm. Für diese Auslenkung ist das Bedienelement 12 seitlich beweglich gelagert. Diese Lagerung ist eine Linearlagerung, indem an einem Längsrand 46 des Gehäuseunterteils 18 eine Stange 48 verläuft, die vorzugsweise aus Metall und damit separat hergestellt ist und die fest in am Gehäuseunterteil 18 angespritzten Lagerböcken 50 sitzt. Das Bedienelement 12 besitzt auf seiner Unterseite ebenfalls angespritzte Gleitelemente 51 , welche ebenfalls auf der Stange 48 sitzen, die aber mit einem minimalen Spiel zur Stange 48 versehen sind, sodass das Bedienelement 12 linear an der Stange 48 entlang verfahren werden kann oder auch zu ihr verschwenkt werden könnte. The deflection (working) of the operating element 12 is only a few tenths of a millimeter, preferably about 0.2 mm. For this deflection, the control element 12 is mounted laterally movable. This storage is a linear bearing by a rod 48 extends at a longitudinal edge 46 of the lower housing part 18, which is preferably made of metal and thus separately and which sits firmly in molded on the lower housing part 18 bearing blocks 50. The control element 12 has on its underside also molded sliding elements 51, which also sit on the rod 48, but which are provided with a minimum clearance to the rod 48 so that the control element 12 can be moved linearly along the rod 48 or pivoted to her could be.
An dem dem Rand 46 entgegengesetzten Rand 52 ist eine Clipverbindung 54 zwischen Bedienelement 12 und Gehäuseunterteil 18 ausgebildet, die das Verschwenken des Bedienelements 12 verhindert. Die Clipverbindung 54 umfasst eine Lasche 56 mit einem Fenster, die am Bedienelement 12 ausgeformt ist, und einen hakenförmigen Vorsprung 58, welcher wiederum am Gehäuseunterteil 18 ausgeformt ist (siehe auch Figur 2). Die Clipverbindung wirkt in Schwenkrichtung, das heißt in Richtung um dieAt the edge 46 opposite edge 52, a clip connection 54 between the control element 12 and housing lower part 18 is formed, which prevents the pivoting of the control element 12. The clip connection 54 comprises a tab 56 with a window, which is formed on the control element 12, and a hook-shaped projection 58, which in turn is formed on the lower housing part 18 (see also Figure 2). The clip connection acts in the pivoting direction, ie in the direction of the
Stange 48 herum, sie lässt jedoch eine Bewegung längs der Stange 48 zu, wie der Doppelpfeil in Figur 2 symbolisiert. Für die seitliche Bewegung ist, wie gesagt, ein elektrisch betätigter Haptikaktuator 44 verantwortlich, der in Figur 7 zu erkennen ist. Der Haptikaktuator 44 umfasst eine Spule 60, welche von einem hohlringförmigen ferromagnetischen Kern 62 umgeben ist, welcher mehrteilig ausgeführt ist und einen ersten Ring 64 sowie einen seitlich darübergeschobenen, zweiten Ring 66 umfasst. Im Inneren der Spule 60 und des ferromagnetischen Kerns 62 sitzt ein linear verschiebbarer Anker 68, der, wie die Figuren 4 und 5 zeigen, über eine im Gehäuseunterteil 18 angeformte Aufnahmegeometrie 70 gelagert ist. Eine entsprechende Aufnahmegeometrie ist auch für den Rest des Haptikaktuators 44 vorhanden, wie Figur 5 zeigt. Über einen in eine Nut 72 im Anker 68 eingeclipste Rippe 74, die auf der Unterseite des Bedienelements 12 vorsteht, wird der Anker 68 mit dem Bedienelement 12 gekoppelt. Die Rippe 74 ist im Bereich der Nut 72 so ausgeführt, dass sie in axialer Richtung spielfrei in der Nut 72 sitzt, sodass jede kleinste Bewegung des Ankers 68 zu einer Auslenkung des Bedienelements 12 führt. Rod 48 around, but it allows a movement along the rod 48, as symbolized by the double arrow in Figure 2. For the lateral movement, as stated, an electrically actuated Haptikaktuator 44 is responsible, which can be seen in Figure 7. The Haptikaktuator 44 includes a coil 60, which is surrounded by a hollow ferromagnetic core 62, which is made of several parts and a first ring 64 and a laterally pushed over second ring 66 includes. Inside the coil 60 and the ferromagnetic core 62 is seated a linearly displaceable armature 68 which, as shown in FIGS. 4 and 5, is mounted via a receiving geometry 70 integrally formed in the housing lower part 18. A corresponding receiving geometry is also present for the rest of Haptikaktuators 44, as Figure 5 shows. The armature 68 is coupled to the operating element 12 via a rib 74 which is clipped into a groove 72 in the armature 68 and protrudes on the underside of the operating element 12. The rib 74 is designed in the region of the groove 72 so that it sits in the axial direction in the groove 72 without play, so that every smallest movement of the armature 68 leads to a deflection of the operating element 12.
Die Betätigung bei eingeschalteter Spule 60 führt bei dieser Ausführungsform zu einem Bewegen des Ankers 68 nach rechts, wobei die Gegenbewegung in diesem Fall durch ein elastisches Rückstellelement 80 erfolgt, welches entweder über einen Stößel oder direkt auf den Anker 68 wirkt. Im Inneren des Haptikaktuators ist ein Magnet 82 vorgesehen (siehe Figur 7), der gleichzeitig als Endanschlag für den Anker 68 wirkt. Dieser Endanschlag wird jedoch vom Arbeitshub nicht erreicht, sodass keine Klappergeräusche auftreten können. Der Arbeitshub h (siehe Figur 8) wird nämlich für den Haptikaktuator 44 so positioniert, dass er entfernt von diesem Endanschlag liegt. Hierzu hat das Bedienelement 12 an seinem zum Gehäuseunterteil 18 angrenzenden unteren Rand (siehe Figur 2) eine Ausnehmung 86, in die ein Fortsatz 88 vom Gehäuseunterteil 18 hineinragt. The operation when the coil 60 is turned on leads in this embodiment to a movement of the armature 68 to the right, wherein the counter-movement in this case by an elastic return element 80, which acts either on a plunger or directly on the armature 68. Inside the Haptikaktuators a magnet 82 is provided (see Figure 7), which simultaneously acts as an end stop for the armature 68. However, this end stop is not reached by the working stroke, so that no rattling noises can occur. Namely, the working stroke h (see FIG. 8) is positioned for the haptic actuator 44 so as to be remote from this end stop. For this purpose, the control element 12 has at its lower edge adjacent to the lower housing part 18 (see FIG. 2) a recess 86, into which an extension 88 protrudes from the lower housing part 18.
In Figur 2 ist der entstehende Spalt zwischen den beiden Teilen übertrieben groß darstellt. Der Arbeitshub h beträgt nur etwa wenige Zehntel Millimeter, wogegen ohne diesen Anschlag das Bedienelement 12 um mehr als 1 mm, vorzugsweise mehr als 2 mm, in Richtung quer zur Schaltbetätigungsrichtung A linear verschieblich wäre. Natürlich kann auch umgekehrt die Ausnehmung 86 am Gehäuseunterteil 18 und der Fortsatz 88 am Bedienelement 12 vorgesehen sein. In jedem Fall dienen die beiden gegenüberliegenden Wandabschnitte 90 der Ausnehmung 86 als Anschläge für den Fortsatz 88. In Figure 2, the resulting gap between the two parts is exaggerated. The working stroke h is only about a few tenths of a millimeter, whereas without this stop the control element 12 would be linearly displaceable by more than 1 mm, preferably more than 2 mm, in the direction transverse to the switching operation direction A. Of course, conversely, the recess 86 may be provided on the lower housing part 18 and the extension 88 on the control element 12. In any case, the two opposite wall portions 90 of the recess 86 serve as stops for the extension 88th
Der Haptikaktuator 44 hätte sein Kraftmaximum eigentlich dann, wenn der Anker 68 am Anschlag, hier dem Magnet 82, anliegen würde. Da jedoch bewusst diese Ausgangsposition nicht erreicht werden kann, ist der verwendete Elektromagnet so ausgeführt, dass er in seinem Kraft-Weg-Diagramm (siehe Figur 8) ein zweites Maximum 91 aufweist, in dessen Bereich H der Arbeitshub h gelegt ist. Aufgrund der möglichen Toleranzen ist es schwer, die exakte Lage des Arbeitshubs h von vorneherein festzulegen. Aus diesem Grund ist der Bereich H so gewählt, dass der Arbeitshub h stets in einem Bereich innerhalb des größeren Bereichs H liegt, der nach wie vor eine hohe, auf den Anker 68 ausgeübte Kraft sicherstellt. The Haptikaktuator 44 would have its maximum force actually when the armature 68 would abut the stop, here the magnet 82. However, since this initial position can not be reached consciously, the electromagnet used is designed such that it has in its force-displacement diagram (see FIG. 8) a second maximum 91, in the region H of which the working stroke h is laid. Due to the possible tolerances, it is difficult to determine the exact position of the working stroke h from the outset. For this reason, the range H is selected so that the working stroke h always lies in a region within the larger region H, which still ensures a high force exerted on the armature 68.
Dieses zweite Kraftmaximum 91 wird dadurch erreicht, dass der ferromagnetische Kern 62 ungleichmäßig dick ist. Genauer hat zum Beispiel einer der beiden Ringe, hier der Ring 66, auf seiner kreiszylindrischen Innenwand ein konisch auslaufendes Ende 92, über das die Dicke zum Ende hin zunehmend geringer wird. Damit wird die Feldlinienaufnahmefähigkeit in diesem Bereich geringer, und umgekehrt steigen die magnetische Sättigung sowie die Kraft mit dem Querschnittszuwachs zum Magneten 82 hin an. This second maximum force 91 is achieved in that the ferromagnetic core 62 is unevenly thick. Specifically, for example, one of the two rings, here the ring 66, on its circular cylindrical inner wall has a tapered end 92 over which the thickness becomes progressively smaller toward the end. Thus, the field line occupancy becomes lower in this area, and conversely, the magnetic saturation and the cross-sectional gain force increase toward the magnet 82.
Das im Kraft-Weg-Diagramm des Haptikaktuators 44 liegende Kraftminimum zwischen dem Maximum bei Auslenkung 0 (entspricht Position des Ankers 68 am Anschlag) und dem zweiten Kraftmaximum 90 trägt das Bezugszeichen 94. The force minimum between the maximum at deflection 0 (corresponding to the position of the armature 68 at the stop) and the second maximum force 90 in the force-displacement diagram of the haptic actuator 44 is denoted by reference numeral 94.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Schaltvorrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem eine Bedienoberfläche (14) aufweisenden Bedienelement (12), einem elektrischen Haptikaktuator (44), der mit dem Bedienelement (12) mechanisch gekoppelt ist und dieses bei Auslösen eines Schaltsignals zur Erzeugung eines haptischen Rückmeldesignals verschiebt, wobei der Haptikaktuator (44) eine Spule (60), einen durch die Spule (60) verschiebbaren Anker (68) und zumindest einen internen Endanschlag für die Ankerbewegung besitzt, und wobei das Bedienelement (12) so gelagert und so mit den Haptikaktuator (44) gekoppelt ist, dass der Arbeitshub (h) des Haptikaktuators (44) entfernt vom Endanschlag liegt. 1 . Switching device, in particular in motor vehicles, with a control surface (14) having an operating Haptikaktuator (44), which is mechanically coupled to the operating element (12) and this shifts when triggering a switching signal to generate a haptic feedback signal, wherein the haptic actuator (44) has a coil (60), an armature (68) displaceable by the coil (60) and at least one internal limit stop for the armature movement, and wherein the operating element (12) is mounted in such a way and with the haptic actuator (44). is coupled, that the working stroke (h) of Haptikaktuators (44) is located away from the end stop.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Haptikaktuator (44) von seinem Endanschlag beginnend eine Kraft-Weg- Kennlinie mit einem vom Endanschlag entfernten Kraftmaximum (91 ) sowie einem zwischen Endanschlag und Kraftmaximum (91 ) liegenden Kraftminimum (94) hat, wobei der Arbeitshub (h) des Haptikaktuators (44) in einem vom Endanschlag entfernten Abschnitt (H) liegt. 2. Switching device according to claim 1, characterized in that the Haptikaktuator (44) starting from its end stop a force-displacement curve with a remote from the end stop force maximum (91) and a between end stop and maximum force (91) lying force minimum (94) , wherein the working stroke (h) of the Haptikaktuators (44) in a remote from the end stop section (H).
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die Spule (60) ein ferromagnetischer Kern angrenzt, der im Bereich des Arbeitshubs (h) eine unterschiedliche Dicke hat, vorzugsweise eine von einer Ausgangsposition zur Auslenkposition zunehmende Dicke. 3. Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that adjacent to the coil (60) is adjacent a ferromagnetic core which has a different thickness in the region of the working stroke (h), preferably an increasing from a starting position to the deflection thickness.
4. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Rückstellelement (80) vorgesehen ist, welches das Bedienelement (12) und den Anker (68) aus einer durch die Spule (60) ausgelenkten Position in eine Ausgangsposition zurückschiebt. 4. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that an elastic return element (80) is provided, which pushes back the operating element (12) and the armature (68) from a through the coil (60) deflected position to a starting position.
5. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (12) quer zur Richtung der Schaltbetätigung linear verschiebbar gelagert ist. 5. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element (12) is mounted linearly displaceable transversely to the direction of the switching operation.
6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitshub durch zwei Anschläge definiert ist, zwischen denen ein mit dem Anker (68) mechanisch gekoppeltes, zu verschiebendes Teil, insbesondere das Bedienelement (12), linear verschiebbar ist. 6. Switching device according to claim 5, characterized in that the working stroke is defined by two stops, between which a with the armature (68) mechanically coupled, to be moved part, in particular the operating element (12) is linearly displaceable.
7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseunterteil (18) vorgesehen ist, an welchem die zwei Anschläge ausgebildet sind, insbesondere dass das Gehäuseunterteil (18) oder das zu verschiebende Teil eine Ausnehmung (86) mit zwei gegenüberliegenden Wandabschnitten (90), die die beiden Anschläge bilden, besitzt, wobei ein Fortsatz (88) des zu verschiebenden Teils bzw. des Gehäuseunterteils (18) in die Ausnehmung (86) hineinragt und bei betätigtem Haptikaktuator (44) abwechselnd an die Wandabschnitte anschlägt. 7. Switching device according to claim 6, characterized in that a housing lower part (18) is provided, on which the two stops are formed, in particular that the lower housing part (18) or the part to be displaced a recess (86) with two opposite wall portions (90 ), which form the two stops has, wherein an extension (88) of the part to be displaced or of the lower housing part (18) protrudes into the recess (86) and abuts alternately against the wall sections when the Haptikaktuator (44) is actuated.
8. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung in Richtung der Schaltbetätigung im Wesentlichen starr gelagert ist und zumindest einen berührungssensitiven Sensor (28) hat. 8. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device is mounted substantially rigidly in the direction of the switching operation and has at least one touch-sensitive sensor (28).
9. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung zumindest einen berührungssensitiven, insbesondere kapazitiven Sensor (28) und/oder zumindest einen drucksensitiven Sensor (32) aufweist, der die Betätigung des Bedienelements (12) detektiert. 9. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device comprises at least one touch-sensitive, in particular capacitive sensor (28) and / or at least one pressure-sensitive sensor (32) which detects the actuation of the operating element (12).
10. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (12) ein einstückiges Teil ist und mehrere nebeneinanderliegende Bedienfelder (16) hat, denen jeweils zumindest ein Sensor (28, 32) zugeordnet ist. 10. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element (12) is an integral part and has a plurality of adjacent control panels (16), which in each case at least one sensor (28, 32) is associated.
1 1 . Schaltvorrichtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Bedienoberfläche (14) aufweisenden Bedienelement (12), einem elektrischen Haptikaktuator (44), der mit dem Bedienelement (12) mechanisch gekoppelt ist und dieses bei Auslösen eines Schaltsignals zur Erzeugung eines haptischen Rückmeldesignals quer zur Richtung der Schaltbetätigung in einer Verschieberichtung längs einer Linearlagerung verschiebt, wobei die Linearlagerung zumindest eine sich in Verschieberichtung erstreckende Stange (48) und zumindest ein Gleitelement (51 ) aufweist, das auf der Stange (48) sitzt und relativ zur Stange (48) an ihr entlang verschiebbar ist, und wobei dass das Bedienelement (12) zusätzlich zur Linearlagerung über eine Clipverbindung (54) gelagert ist, die ein Verschwenken des Bedienelements (12) um die Stange (48) verhindert und ein Bewegen des Bedienelements (12) in Verschieberichtung erlaubt. 1 1. Switching device, preferably in motor vehicles, in particular according to one of the preceding claims, with an operating surface (14) having control element (12), an electrical Haptikaktuator (44) which is mechanically coupled to the operating element (12) and this when triggering a switching signal for Generation of a haptic feedback signal transversely to the direction of Shifting in a shift direction along a linear bearing shifts, the linear bearing at least one extending in the direction of displacement rod (48) and at least one sliding element (51) sitting on the rod (48) and relative to the rod (48) along its displaceable is, and wherein that the control element (12) in addition to the linear bearing via a clip connection (54) is mounted, which prevents pivoting of the operating element (12) about the rod (48) and allows movement of the operating element (12) in the direction of displacement.
12. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (48) ein separat hergestelltes Teil ist, welches über zumindest einen Lagerbock gehaltert ist. 12. Switching device according to claim 1 1, characterized in that the rod (48) is a separately manufactured part, which is supported via at least one bearing block.
13. Schaltvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearlagerung längs eines Randes des Bedienelements (12) entlang verläuft und die Clipverbindung am entgegengesetzten Rand vorgesehen ist. 13. Switching device according to claim 12, characterized in that the linear bearing along an edge of the operating element (12) along and the clip connection is provided on the opposite edge.
14. Schaltvorrichtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Bedienoberfläche (14) aufweisenden Bedienelement (12), das zumindest ein Bedienfeld (16) hat, dem sowohl ein berührungssensitiver, insbesondere kapazitiver Sensor (32) als auch ein drucksensitiver Sensor (28) zugeordnet ist, wobei die beiden Sensoren (28, 32) so geschaltet sind, dass sie gemeinsam eine Bedienfunktion auslösen. 14. Switching device, preferably in motor vehicles, in particular according to one of the preceding claims, with a user interface (14) having control element (12) having at least one control panel (16), both a touch-sensitive, in particular capacitive sensor (32) and a pressure-sensitive sensor (28) is assigned, wherein the two sensors (28, 32) are connected so that they jointly trigger an operating function.
15. Schaltvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass innenseitig des Bedienelements (12) für jedes Bedienfeld (16) ein, insbesondere als Lichtleiterelement (38) ausgeführter Druckstößel vorhanden ist, der eine auf das Bedienfelder (16) aufgebrachte Druckkraft zu dem drucksensitiven Sensor (28) weitergibt. 15. Switching device according to claim 14, characterized in that on the inside of the control element (12) for each control panel (16), in particular as a light guide element (38) executed plunger is present, the one on the control panels (16) applied pressure force to the pressure-sensitive sensor (28) passes on.
16. Schaltvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kondensatorplatte (26) des drucksensitiven Sensors (28) zugleich eine16. Switching device according to claim 14 or 15, characterized in that a capacitor plate (26) of the pressure-sensitive sensor (28) at the same time a
Kondensatorplatte (26) eines berührungssensitiven Sensors (32) bildet. Capacitor plate (26) of a touch-sensitive sensor (32).
17. Schaltvorrichtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Bedienoberfläche (14) aufweisenden Bedienelement (12), das zumindest ein Bedienfeld (16) hat, dem ein berührungssensitiver Sensor (32) zugeordnet ist, wobei ein elastisch ausgebildetes, elektrisch leitfähiges, mit einer Kondensatorplatte (26) des zumindest einen berührungssensitiven Sensors (32) elektrisch gekoppeltes Toleranzausgleichselement (30) zwischen zwei angrenzenden Teilen vorgesehen ist. 17. Switching device, preferably in motor vehicles, in particular according to one of the preceding claims, with a control surface (14) having control element (12) having at least one control panel (16), which is associated with a touch-sensitive sensor (32), wherein an elastic formed, electrically conductive, with a capacitor plate (26) of the at least one touch-sensitive sensor (32) is electrically coupled tolerance compensation element (30) between two adjacent parts is provided.
18. Schaltvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (30) in einem Raum zwischen einer dem18. Switching device according to claim 17, characterized in that the tolerance compensation element (30) in a space between a the
Bedienelement (12) abgewandten Stirnseite des Druckstößels und einem angrenzenden Teil vorgespannt untergebracht ist, insbesondere wobei von der dem Bedienelement (12) abgewandten Stirnseite des Druckstößels ein Haltevorsprung (36) vorsteht, welcher das Toleranzausgleichselement (30) seitlich lagefixiert. Operating element (12) facing away from the end face of the plunger and an adjacent part is biased, in particular wherein from the control element (12) facing away from the end of the plunger, a retaining projection (36) projects, which laterally fixed in position the tolerance compensation element (30).
19. Schaltvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (30) als Rückstellelement für das Bedienelement (12), insbesondere für das zugeordnete Bedienfeld (16), zum Bewegen des Bedienelements von einer eingerückten Schaltstellung in eine Ausgangsstellung ausgebildet ist und/oder dass das Bedienelement (12) starr in Bedienrichtung gelagert ist und zur Betätigung des drucksensitiven Sensors (28) elastisch deformierbar ist. 19. Switching device according to claim 17 or 18, characterized in that the tolerance compensation element (30) is formed as a return element for the operating element (12), in particular for the associated control panel (16), for moving the operating element from an engaged switching position to a starting position and / or that the operating element (12) is mounted rigidly in the operating direction and is elastically deformable for actuating the pressure-sensitive sensor (28).
20. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (30) plattenförmig ausgebildet ist und/oder ein elektrisch leitender Kunststoff, insbesondere ein Schaumstoff ist. 20. Switching device according to one of claims 17 to 19, characterized in that the tolerance compensation element (30) is plate-shaped and / or an electrically conductive plastic, in particular a foam.
21 . Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (30) mit der angrenzenden Kondensatorplatte (26) des drucksensitiven Sensors (28) elektronisch gekoppelt ist und/oder dass das Toleranzausgleichselement (30) unmittelbar auf einer Kondensatorplatte (26) des zumindest einen drucksensitiven Sensors (28) aufliegt. 21. Switching device according to one of claims 17 to 20, characterized in that the tolerance compensation element (30) with the adjacent capacitor plate (26) of the pressure-sensitive sensor (28) is electronically coupled and / or that the tolerance compensation element (30) directly on a capacitor plate (26). of the at least one pressure-sensitive sensor (28) rests.
22. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kondensatorplatte (22) des zumindest einen drucksensitiven Sensors (28) auf einer mit elektrischen Schaltkreisen versehenen Platine (20) sitzt. 22. Switching device according to one of claims 14 to 21, characterized in that a capacitor plate (22) of the at least one pressure-sensitive sensor (28) on a circuit board provided with electrical circuits (20) sits.
23. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine drucksensitiven Sensor (28) zwei durch eine elastische Folie (24) miteinander verbundene Kondensatorplatten (22, 26) aufweist. 23. Switching device according to one of claims 14 to 22, characterized in that the at least one pressure-sensitive sensor (28) comprises two by an elastic film (24) interconnected capacitor plates (22, 26).
EP16723697.5A 2015-05-19 2016-05-10 Switching device having a haptic feedback Withdrawn EP3298476A1 (en)

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