EP3414839A1 - Bedienvorrichtung für ein kraftfahrzeug mit kapazitiver annäherungssensorik sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Bedienvorrichtung für ein kraftfahrzeug mit kapazitiver annäherungssensorik sowie kraftfahrzeug

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Publication number
EP3414839A1
EP3414839A1 EP17703998.9A EP17703998A EP3414839A1 EP 3414839 A1 EP3414839 A1 EP 3414839A1 EP 17703998 A EP17703998 A EP 17703998A EP 3414839 A1 EP3414839 A1 EP 3414839A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
operating
electrodes
motor vehicle
operating device
capacitive sensor
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Withdrawn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
EP17703998.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Schmitt
José MARTINEZ-GOTTSCHALK
Ciprian Musat
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.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren 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 Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP3414839A1 publication Critical patent/EP3414839A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • 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
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • 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
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/96078—Sensor being a wire or a strip, e.g. used in automobile door handles or bumpers

Definitions

  • Control device for a motor vehicle with capacitive proximity sensor as well
  • the present invention relates to an operating device for a motor vehicle with a control element, which has a control surface, with a capacitive
  • the present invention relates to a motor vehicle with such an operating device.
  • Such operating devices usually comprise an operating element which has a control surface.
  • This control surface can be operated or actuated with an input device, for example a finger or an operator's hand.
  • an input device for example a finger or an operator's hand.
  • the operating action can be detected and a control signal is output, with the one associated with the operating device
  • Functional device of the motor vehicle can be controlled.
  • Functional device may be, for example, an air conditioner, an information and maintenance system, a navigation system or the like.
  • Operating devices are known from the prior art, which include a capacitive sensor device or a capacitive proximity sensor as a sensor device.
  • a capacitive film structure is used on the operating element, which is arranged on the back of the operating element.
  • Such capacitive film structures are usually expensive and they also have a flexible cable connection and a contact plug with a
  • Such an evaluation device serves to the Capacitance change to the capacitive sensor device or to detect the electrode and from this an approximation of the input device to the
  • DE 10 2009 058 592 A1 describes an operating and / or control element for a vehicle, which has a capacitive sensor. It is on one
  • the capacitive sensor has a plurality of separate
  • Sensor fields which are aligned at least in the direction of a control room and in predetermined directions laterally thereto, so that an approach or a touch of an operator within the control room is three-dimensionally selectively detectable.
  • WO 2007/014780 A1 describes an operating element for a
  • the operating element comprises a capacitive-based, touch-sensitive push button and a housing, wherein the push button is slidably mounted in the housing.
  • a capacitance-forming capacitor is formed of a metal portion applied on an inside or outside of a surface facing the operator, and the metallic portion forms an electrode of the capacitor, which is electrically contacted in the case.
  • Operating device for a motor vehicle which has a capacitive sensor device, can be provided easily and inexpensively.
  • Operating element which has a control surface.
  • a capacitive sensor device having at least one electrode, which on one of the control surface opposite the back of
  • the capacitive sensor device is designed to detect a change in capacitance at the at least one electrode.
  • the operating device further comprises an evaluation device for detecting an approach of an input device to the operating surface on the basis of the detected Capacitance change. It is provided that the capacitive sensor device has a plurality of electrodes and is adapted to detect the change in capacitance at each of the electrodes. Furthermore, the evaluation device is designed to detect the approach of the input device based on the respective detected at the electrodes capacitance change.
  • An operating device can be used in a motor vehicle.
  • the operating device may be arranged in an interior of the motor vehicle, for example in a center console or a dashboard.
  • the operating device has the operating element, which may be formed, for example, from a plastic.
  • the control element can be part of a switch panel.
  • the operating element has an operating surface which can be operated by the driver or another occupant of the motor vehicle.
  • the control surface can, for example, the
  • a capacitive sensor device which has at least one electrode which is arranged on the rear side of the operating element.
  • the approach of the operating device for example a finger or a hand of a vehicle occupant, causes a change in capacitance at the electrode of the capacitive sensor device. This capacity change can be done with the
  • Evaluation device which is connected to the capacitive sensor device electrically or for data transmission, are evaluated. In this way, the
  • the capacitive sensor device has a plurality of electrodes and is designed to determine the capacitance change at each of the electrodes. Furthermore, with the evaluation device the
  • Capacity change can be used at the respective electrodes to the
  • the respective electrodes serve as antennas to form an electric field for detecting the input device.
  • the capacitive sensor device can thus be designed in the manner of a self-capacitance sensor (Seif Capacitance Sensor).
  • a self-capacitance sensor Seif Capacitance Sensor
  • Such capacitive sensors allow the recognition of the approach of the input device with a high
  • Electrostatic discharge (ESD - Electrostatic Discharge) can not be met.
  • Electrostatic discharge can be dispensed with by the arrangement of the electrodes on the back of a capacitive film structure.
  • the operating device can thus
  • the operating device can be operated safely and reliably.
  • the electrodes are each formed linear and arranged parallel to each other.
  • line-shaped means that the respective electrodes have a significantly greater extent in the longitudinal direction than in the transverse direction. The length of the respective electrodes is thus significantly greater than their width.
  • the electrodes are arranged substantially parallel to one another.
  • Sensor device may for example have three electrodes which are arranged parallel to each other. By evaluating the capacitance change at each of the electrodes, with respect to a direction perpendicular to the main extension direction, the
  • Electrodes are detected where the control element is touched or in which area the input device approaches the control surface. Thus, it can be provided, for example, that depending on where the touch or approach is detected, a corresponding control signal is output to a functional device coupled to the operating device.
  • the evaluation device is adapted to a relative position between the input device and the operating surface on the basis of the respective
  • the respective differences of the capacitances are determined at the electrodes and from this the direction of the approach of the input device is derived. Furthermore, a distance between the input device or the finger and the operating surface can be determined on the basis of the respective change in capacitance.
  • the operating element is formed from a plastic and the respective electrodes are formed by a metal layer, in particular a chromium layer, which is applied to the back of the operating element.
  • chromium can be applied in regions on the rear side of the operating element, which is provided by a plastic component.
  • the back of the control element can be completely coated with the metal layer and then the metal layer can be structured. It can also be provided that first a masking layer is applied to the back and then a coating process is performed. Basically, the production of the operating element or the plastic component and the
  • the respective electrodes are arranged at a predetermined distance from each other. This distance between the electrodes, which are arranged in particular parallel to each other, depending on the
  • Insulating element arranged, which is formed of an electrically insulating material. Another way to meet the requirements regarding the
  • an electrically insulating material or an insulating element between the parallel electrodes.
  • This insulating element may be formed of a plastic. It can also be provided that the insulation element is a part or a structure of the operating element. Furthermore, it can be provided that the insulation element is formed by a corresponding lacquer.
  • the evaluation device comprises a printed circuit board and the electrodes are in each case electrically connected to the printed circuit board by means of a resilient contact element.
  • the evaluation device may comprise a printed circuit board on which a plurality of electronic components may be arranged. These electronic components can form an evaluation circuit, by means of which capacitances at the respective electrodes are detected and their changes evaluated can be.
  • On the circuit board may also be a computing device, such as a microprocessor or the like, be arranged, with the basis of the respective change in capacity, the approach can be detected.
  • the operating element and the circuit board are each arranged fixed.
  • the control element and the printed circuit board are therefore not arranged to be movable relative to one another.
  • the respective resilient contact elements can be arranged.
  • the respective electrodes can be electrically connected to the circuit board.
  • control element and the circuit board are arranged parallel to each other and the respective resilient contact elements are formed as a spiral spring.
  • These coil springs can be formed from an electrically conductive material, in particular a metal. These spiral springs can thus between the PCB and the
  • Control element are introduced, that these each have a spring force on the
  • a recess may be provided on the operating element and / or the circuit board, in which the coil springs are introduced.
  • an electrical connection between the electrodes and the circuit board can be provided in a cost effective manner.
  • the electrical connection by means of the resilient contact elements can also be ensured if vibrations occur during operation of the motor vehicle.
  • the operating element can be, for example, a diaphragm of the operating device.
  • an additional cover can be arranged on the back of this control element.
  • This cover may be formed of a plastic.
  • the electrodes can be protected on the back of the control.
  • it may also be provided that both in the
  • This passage opening can serve to carry out further operating parts, for example buttons or the like.
  • a motor vehicle according to the invention comprises an inventive
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle according to an embodiment of the present invention
  • Invention having an operating device
  • FIG. 2 shows the operating device in a perspective view
  • FIG. 3 shows the operating device in a further perspective view.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention in a plan view.
  • the motor vehicle 1 is presently designed as a passenger car.
  • an operating device 3 is arranged in an interior 2 of the motor vehicle 1, in an interior 2 of the motor vehicle 1, an operating device 3 is arranged.
  • the operating device 3 comprises a control element 4, which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be operated.
  • a control element 4 which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be operated.
  • a control element 4 which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be operated.
  • a control element 4 which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be operated.
  • a control element 4 which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be operated.
  • a control element 4 which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be operated.
  • a control element 4 which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be operated.
  • a control element 4 which of a Inmates of the motor vehicle 1 can be
  • Control surface 5 of the control element 4 are operated.
  • the operating device 3 or the operating element 4 may be arranged in the interior 2 of the motor vehicle 1 such that the operating surface 5 of the operating element 4 faces the occupant of the motor vehicle 1.
  • the operating device 3 further comprises a capacitive sensor device 7, which is arranged on a rear side 6 of the operating element 4.
  • the back is the one
  • the capacitive sensor device 7 comprises at least one electrode 8 (see FIG. 2). Furthermore, the operating device 3 comprises an evaluation device 9, with the basis of the
  • a passage opening 14 is also introduced, which can serve as a passage for further operating parts, such as buttons or the like, for example.
  • Fig. 2 shows the operating device 2 in a perspective view. It can be seen that the operating element 4 is substantially plate-shaped.
  • Control element 4 may be formed for example of a plastic.
  • the electrodes 8 can be seen, which are arranged on the rear side 6 of the operating element 4.
  • the capacitive sensor device 7 comprises three electrodes 8, which are formed substantially linear.
  • the respective electrodes 8 are arranged parallel to each other.
  • the respective electrodes 8 are formed by metal structures, which are applied to the back 6.
  • the respective electrodes 8 may be formed of chromium and applied to the backside 6 by electrochemical deposition.
  • the respective electrodes 8 also have contact areas 11. At the contact areas 1 1, the respective electrodes 8 are electrically connected by means of resilient contact elements 12 to a printed circuit board 13 of the evaluation device 9.
  • the resilient contact elements 12 are presently designed as coil springs.
  • the evaluation device 9 comprises the printed circuit board 13, on which a plurality of electronic components not shown here can be arranged.
  • a computing device such as a microprocessor
  • the capacitance change can be detected at each of the electrodes 8.
  • This capacitance change occurs when an input device 10, which in the present case is formed by a finger, contacts the operating surface 5 approaches. In this case, it can be determined on the basis of the respective capacitances on the electrodes 8, from which direction the input device 10 or the finger approaches the operating surface 5. In addition, it can be determined based on the respective capacitances at the electrodes 8, which distance the input device 10 to the
  • Operating surface 5 has. The distance between the adjacent electrodes 8 is chosen so that they can not be damaged by overvoltages due to electrostatic discharge.
  • FIG. 3 shows the operating device 2 in a further perspective view.
  • a cover element 15 is arranged on the rear side 6 of the operating element 4.
  • This cover member 15 may also be formed of a plastic.
  • the electrodes 8 are covered on the back 6 of the control element 4.
  • the through hole 14 also extends through the cover 15.
  • the cover 15 has holes through which the resilient contact elements 12 are guided. It can also be provided that corresponding recesses are arranged on the printed circuit board 13 in order to hold the resilient contact elements 12.

Landscapes

  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Bedienelement (4), welches eine Bedienfläche (5) aufweist, mit einer kapazitiven Sensoreinrichtung (7), welche zumindest eine Elektrode (8) aufweist, welche auf einer der Bedienfläche (5) gegenüberliegenden Rückseite (6) des Bedienelements (4) angeordnet ist, wobei die kapazitive Sensoreinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, eine Kapazitätsänderung an der zumindest einen Elektrode (8) zu erfassen, und mit einer Auswerteeinrichtung (9) zum Erkennen einer Annäherung eines Eingabegeräts (10) an die Bedienfläche (5) anhand der erfassten Kapazitätsänderung, wobei die kapazitive Sensoreinrichtung (7) eine Mehrzahl von Elektroden (8) aufweist und dazu ausgelegt ist, die Kapazitätsänderung an jeder der Elektroden (8) zu erfassen und dass die Auswerteeinrichtung (9) dazu ausgelegt ist, die Annäherung des Eingabegeräts (10) anhand der jeweiligen an den Elektroden (8) erfassten Kapazitätsänderung zu erkennen.

Description

Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit kapazitiver Annäherungssensorik sowie
Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement, welches eine Bedienfläche aufweist, mit einer kapazitiven
Sensoreinrichtung, welche zumindest eine Elektrode aufweist, welche auf einer der Bedienfläche gegenüberliegenden Rückseite des Bedienelements angeordnet ist, wobei die kapazitive Sensoreinrichtung dazu ausgelegt ist, eine Kapazitätsänderung an der zumindest einen Elektrode zu erfassen, und mit einer Auswerteeinrichtung zum Erkennen einer Annäherung eines Eingabegeräts an die Bedienfläche anhand der erfassten Kapazitätsänderung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Bedienvorrichtung.
Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Bedienvorrichtungen für
Kraftfahrzeuge. Derartige Bedienvorrichtungen sind in unterschiedlichen
Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Bedienvorrichtungen umfassen üblicherweise ein Bedienelement, welches eine Bedienfläche aufweist. Diese Bedienfläche kann mit einem Eingabegerät, beispielsweise einem Finger oder einer Hand eines Bedieners, bedient beziehungsweise betätigt werden. Mit einer entsprechenden Sensoreinrichtung kann die Bedienhandlung erfasst werden und ein Steuersignal ausgegeben werden, mit dem eine der Bedienvorrichtung zugeordnete
Funktionseinrichtung des Kraftfahrzeugs angesteuert werden kann. Eine solche
Funktionseinrichtung kann beispielsweise eine Klimaanlage, ein Informations- und Unterhaltssystem, ein Navigationssystem oder dergleichen sein.
Aus dem Stand der Technik sind Bedienvorrichtungen bekannt, die als Sensoreinrichtung eine kapazitive Sensoreinrichtung beziehungsweise eine kapazitive Annäherungssensorik umfassen. Zu diesem Zweck wird an dem Bedienelement beispielsweise eine kapazitive Folienstruktur eingesetzt, die auf der Rückseite des Bedienelements angeordnet ist. Derartige kapazitive Folienstrukturen sind üblicherweise teuer und zudem müssen diese über eine flexible Kabelverbindung und einen Kontaktstecker mit einer
Auswerteeinrichtung verbunden werden. Eine solche Auswerteeinrichtung dient dazu, die Kapazitätsänderung an der kapazitiven Sensoreinrichtung beziehungsweise an deren Elektrode zu erfassen und hieraus eine Annäherung des Eingabegeräts an die
Bedienfläche zu erkennen.
Hierzu beschreibt die DE 10 2009 058 592 A1 ein Bedien- und/oder Steuerelement für ein Fahrzeug, welches einen kapazitiven Sensor aufweist. Dabei sind auf einem
dreidimensionalen Element kapazitive Sensorelemente zur Annäherungserkennung angeordnet. Dabei weist der kapazitive Sensor eine Mehrzahl von separaten
Sensorfeldern auf, die zumindest in Richtung eines Bedienraumes und in vorgegebenen Richtungen seitlich dazu ausgerichtet sind, sodass eine Annäherung oder eine Berührung eines Bedieners innerhalb des Bedienraums dreidimensional selektiv detektierbar ist.
Darüber hinaus beschreibt die WO 2007/014780 A1 ein Bedienelement für ein
Kraftfahrzeug. Das Bedienelement umfasst einen auf kapazitiver Basis arbeitenden, berührungssensitiven Druckknopf und ein Gehäuse, wobei der Druckknopf im Gehäuse verschiebbar befestigt ist. Ferner ist ein die Kapazität bildender Kondensator aus einem an einer Innen- oder Außenseite einer dem Bediener zugewandten Oberfläche aufgebrachten metallischen Bereich gebildet und der metallische Bereich bildet eine Elektrode des Kondensators, die im Gehäuse elektrisch kontaktiert ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine
Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine kapazitive Sensoreinrichtung aufweist, einfach und kostengünstiger bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Bedienvorrichtung sowie durch ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein
Bedienelement, welches eine Bedienfläche aufweist. Darüber hinaus umfasst die
Bedienvorrichtung eine kapazitive Sensoreinrichtung, welche zumindest eine Elektrode aufweist, welche auf einer der Bedienfläche gegenüberliegende Rückseite des
Bedienelements angeordnet ist. Ferner ist die kapazitive Sensoreinrichtung dazu ausgelegt, eine Kapazitätsänderung an der zumindest einen Elektrode zu erfassen. Die Bedienvorrichtung umfasst darüber hinaus eine Auswerteeinrichtung zum Erkennen einer Annäherung eines Eingabegeräts an die Bedienfläche anhand der erfassten Kapazitätsänderung. Dabei ist es vorgesehen, dass die kapazitive Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Elektroden aufweist und dazu ausgelegt ist, die Kapazitätsänderung an jeder der Elektroden zu erfassen. Ferner ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, die Annäherung des Eingabegeräts anhand der jeweiligen an den Elektroden erfassten Kapazitätsänderung zu erkennen.
Eine Bedienvorrichtung kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Bedienvorrichtung in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs, beispielsweise in einer Mittelkonsole oder einem Armaturenbrett, angeordnet sein. Die Bedienvorrichtung weist das Bedienelement auf, welches beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet sein kann. Das Bedienelement kann Teil einer Schalterleiste sein. Das Bedienelement weist eine Bedienfläche auf, welche von dem Fahrer oder einem weiteren Insassen des Kraftfahrzeugs bedient werden kann. Die Bedienfläche kann beispielsweise die
Vorderseite des Bedienelements sein, welche dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugewandt ist. Ferner ist eine kapazitive Sensoreinrichtung vorgesehen, welche mindestens eine Elektrode aufweist, die auf der Rückseite des Bedienelements angeordnet ist. Die Annäherung des Bediengeräts, beispielsweise eines Fingers oder einer Hand eines Fahrzeuginsassen, bewirkt eine Kapazitätsänderung an der Elektrode der kapazitiven Sensoreinrichtung. Diese Kapazitätsänderung kann mit der
Auswerteeinrichtung, die mit der kapazitiven Sensoreinrichtung elektrisch oder zur Datenübertragung verbunden ist, ausgewertet werden. Auf diese Weise kann die
Annäherung des Eingabegeräts beziehungsweise des Fingers an die Bedienfläche erkannt werden.
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass die kapazitive Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Elektroden aufweist und dazu ausgelegt ist, die Kapazitätsänderung an jeder der Elektroden zu bestimmen. Ferner kann mit der Auswerteeinrichtung die
Kapazitätsänderung an den jeweiligen Elektroden herangezogen werden, um die
Annäherung des Eingabegeräts an die Bedienfläche zu erkennen. Dabei dienen die jeweiligen Elektroden als Antennen, um ein elektrisches Feld zur Erkennung der
Annäherung des Eingabegeräts aufzuspannen. Insbesondere kann mit der
Auswerteeinrichtung die Änderung der Eigenkapazität an jeder der Elektroden erfasst werden. Die kapazitive Sensoreinrichtung kann also nach Art eines Eigenkapazitäts- Sensor (Seif Capacitance Sensor) ausgebildet sein. Derartige kapazitive Sensoren ermöglichen die Erkennung der Annäherung des Eingabegeräts mit einer hohen
Empfindlichkeit. Dies ermöglicht es, die Elektroden der kapazitiven Sensoreinrichtung auf der Rückseite des Bedienelements anzuordnen. Damit ist es nicht erforderlich, dass die kapazitiven Sensorstrukturen auf der Vorderseite beziehungsweise der Bedienfläche angeordnet werden. In diesem Fall würden die Anforderungen bezüglich der
elektrostatischen Entladung (ESD - Electrostatic Discharge) nicht erfüllt werden können. Darüber hinaus kann durch die Anordnung der Elektroden auf der Rückseite auf eine kapazitive Folienstruktur verzichtet werden. Die Bedienvorrichtung kann somit
kostengünstig bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann die Bedienvorrichtung sicher und zuverlässig betrieben werden.
Bevorzugt sind die Elektroden jeweils linienförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Unter linienförmig ist vorliegend zu verstehen, dass die jeweiligen Elektroden in Längsrichtung eine deutlich größere Erstreckung aufweisen als in Querrichtung. Die Länge der jeweiligen Elektroden ist also deutlich größer als deren Breite. Zudem sind die Elektroden im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die kapazitive
Sensoreinrichtung kann beispielsweise drei Elektroden aufweisen, die parallel zueinander angeordnet sind. Durch die Auswertung der Kapazitätsänderung an jeder der Elektroden kann bezüglich einer Richtung senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung der
Elektroden erfasst werden, wo das Bedienelement berührt wird beziehungsweise in welchem Bereich sich das Eingabegerät an die Bedienfläche annähert. Somit kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass je nachdem, an welcher Stelle die Berührung beziehungsweise Annäherung erkannt wird, ein entsprechendes Steuersignal zu einer mit der Bedienvorrichtung gekoppelten Funktionseinrichtung ausgegeben wird.
In einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, eine relative Lage zwischen dem Eingabegerät und der Bedienfläche anhand der jeweiligen
Kapazitätsänderungen an den Elektroden zu erkennen. Beispielsweise kann die
Änderung der Eigenkapazität jeder der Elektroden erfasst werden. In Abhängigkeit davon, an welchen der Elektroden die Kapazitätsänderung auftritt, kann dadurch die relative Lage des Eingabegeräts zu der Bedienfläche bestimmt werden. Es kann auch
vorgesehen sein, dass die jeweiligen Differenzen der Kapazitäten an den Elektroden bestimmt werden und hieraus die Richtung der Annäherung des Eingabegeräts abgeleitet wird. Ferner kann anhand der jeweiligen Kapazitätsänderung ein Abstand zwischen dem Eingabegerät beziehungsweise dem Finger und der Bedienfläche bestimmt werden.
Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass die Summe der jeweiligen Kapazitäten an den Elektroden bestimmt wird und hieraus der Abstand zwischen dem Eingabegerät und der Bedienfläche bestimmt wird. Somit kann auf einfache Weise beispielsweise ein Abstand zwischen einem Finger und der Bedienfläche sowie die die Richtung, aus der sich der Finger an die Bedienfläche annähert, bestimmt werden. Bevorzugt ist das Bedienelement aus einem Kunststoff gebildet und die jeweiligen Elektroden sind durch eine Metallschicht, insbesondere eine Chromschicht, gebildet, die auf der Rückseite des Bedienelements aufgebracht ist. Zum Bereitstellen der jeweiligen Elektroden kann auf der Rückseite des Bedienelements, das durch ein Kunststoffbauteil bereitgestellt ist, bereichsweise Chrom aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Rückseite des Bedienelements vollständig mit der Metallschicht beschichtet werden und anschließend kann die Metallschicht strukturiert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass zunächst eine Maskierungsschicht auf die Rückseite aufgebracht wird und anschließend ein Beschichtungsprozess durchgeführt wird. Grundsätzlich können die Herstellung des Bedienelements beziehungsweise des Kunststoffbauteils und die
Beschichtung mit der Metallschicht in dem gleichen Werkzeug erfolgen. Damit kann eine kostengünstige Herstellung gewährleistet werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die jeweiligen Elektroden in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind. Dieser Abstand zwischen den Elektroden, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind, kann in Abhängigkeit von den
Anforderungen bezüglich der elektrostatischen Entladung bestimmt werden. Somit können die jeweiligen Elektroden beziehungsweise die kapazitive Sensoreinrichtung vor Überspannungen infolge von elektrostatischer Entladung geschützt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen den Elektroden jeweils ein
Isolationselement angeordnet, welches aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Eine weitere Möglichkeit, um die Anforderungen bezüglich der
elektrostatischen Entladung zu gewährleisten, ist es, zwischen den parallel angeordneten Elektroden ein elektrisch isolierendes Material beziehungsweise ein Isolationselement anzuordnen. Dieses Isolationselement kann aus einem Kunststoff gebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Isolationselement ein Teil beziehungsweise eine Struktur des Bedienelements ist. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Isolationselement durch einen entsprechenden Lack gebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Auswerteeinrichtung eine Leiterplatte und die Elektroden sind jeweils mittels eines federnden Kontaktelements mit der Leiterplatte elektrisch verbunden. Die Auswerteeinrichtung kann eine Leiterplatte umfassen, auf der eine Mehrzahl von elektronischen Bauelementen angeordnet sein können. Diese elektronischen Bauelemente können eine Auswerteschaltung bilden, mittels welcher Kapazitäten an den jeweiligen Elektroden erfasst und deren Änderungen ausgewertet werden können. Auf der Leiterplatte kann zudem eine Recheneinrichtung, beispielsweise ein Mikroprozessor oder dergleichen, angeordnet sein, mit dem auf Grundlage der jeweiligen Kapazitätsänderung die Annäherung erkannt werden kann. Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Bedienelement und die Leiterplatte jeweils feststehend angeordnet sind. Das Bedienelement und die Leiterplatte sind also nicht beweglich zueinander angeordnet. Zwischen dem Bedienelement und der Leiterplatte können die jeweiligen federnden Kontaktelemente angeordnet werden. Somit können die jeweiligen Elektroden elektrisch mit der Leiterplatte verbunden werden. Somit kann beispielsweise auf ein flexibles Verbindungskabel verzichtet werden.
Bevorzugt sind das Bedienelement und die Leiterplatte parallel zueinander angeordnet und die jeweiligen federnden Kontaktelemente sind als Spiralfeder ausgebildet. Diese Spiralfedern können aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall, gebildet sein. Diese Spiralfedern können so zwischen die Leiterplatte und das
Bedienelement eingebracht werden, dass diese jeweils eine Federkraft auf das
Bedienelement und die Leiterplatte ausüben. Zudem kann an dem Bedienelement und/oder der Leiterplatte jeweils eine Ausnehmung vorgesehen sein, in welche die Spiralfedern eingebracht werden. Somit kann auf kostengünstige Weise eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden und der Leiterplatte bereitgestellt werden. Die elektrische Verbindung mittels der federnden Kontaktelemente kann auch gewährleistet werden, wenn Vibrationen im Betrieb des Kraftfahrzeugs auftreten.
In einer weiteren Ausführungsform ist an der Rückseite des Bedienelements ein
Abdeckelement angeordnet. Das Bedienelement kann beispielsweise eine Blende der Bedienvorrichtung sein. Auf der Rückseite dieses Bedienelements kann ein zusätzliches Abdeckelement angeordnet sein. Dieses Abdeckelement kann aus einem Kunststoff gebildet sein. Somit können die Elektroden auf der Rückseite des Bedienelements geschützt werden. Zudem kann es auch vorgesehen sein, dass sowohl in dem
Bedienelement als auch in dem Abdeckelement eine Aussparung beziehungsweise eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist. Diese Durchgangsöffnung kann zur Durchführung von weiteren Bedienteilen, beispielsweise Tasten oder dergleichen, dienen.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße
Bedienvorrichtung. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, welches eine Bedienvorrichtung aufweist;
Fig. 2 die Bedienvorrichtung in einer Perspektivansicht; und
Fig. 3 die Bedienvorrichtung in einer weiteren Perspektivansicht.
In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. In einem Innenraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 ist eine Bedienvorrichtung 3 angeordnet. Die Bedienvorrichtung 3 umfasst ein Bedienelement 4, welches von einem Insassen des Kraftfahrzeugs 1 bedient werden kann. Insbesondere kann eine
Bedienfläche 5 des Bedienelements 4 bedient werden. Dabei kann die Bedienvorrichtung 3 beziehungsweise das Bedienelement 4 derart im Innenraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein, dass die Bedienfläche 5 des Bedienelements 4 den Insassen des Kraftfahrzeugs 1 zugewandt ist.
Die Bedienvorrichtung 3 umfasst ferner eine kapazitive Sensoreinrichtung 7, welche auf einer Rückseite 6 des Bedienelements 4 angeordnet ist. Die Rückseite ist der
Bedienfläche 5 beziehungsweise einer Vorderseite des Bedienelements 4 abgewandt. Die kapazitive Sensoreinrichtung 7 umfasst zumindest eine Elektrode 8 (siehe Fig. 2). Ferner umfasst die Bedienvorrichtung 3 eine Auswerteeinrichtung 9, mit der anhand der
Kapazitätsänderung die Berührung und/oder Annäherung an die Bedienfläche 5 erfasst werden kann. In das Bedienelement 4 ist zudem eine Durchgangsöffnung 14 eingebracht, welche beispielsweise als Durchführung für weitere Bedienteile, beispielsweise Taster oder dergleichen, dienen kann.
Fig. 2 zeigt die Bedienvorrichtung 2 in einer Perspektivansicht. Hierbei ist zu erkennen, dass das Bedienelement 4 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist. Das
Bedienelement 4 kann beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet sein. Ferner sind die Elektroden 8 zu erkennen, die auf der Rückseite 6 des Bedienelements 4 angeordnet sind. Vorliegend umfasst die kapazitive Sensoreinrichtung 7 drei Elektroden 8, die im Wesentlichen linienförmig ausgebildet sind. Darüber hinaus sind die jeweiligen Elektroden 8 parallel zueinander angeordnet. Die jeweiligen Elektroden 8 sind durch Metallstrukturen gebildet, die auf die Rückseite 6 aufgebracht sind. Beispielsweise können die jeweiligen Elektroden 8 aus Chrom gebildet sein und mittels elektrochemischer Abscheidung auf die Rückseite 6 aufgebracht sein. Die jeweiligen Elektroden 8 weisen zudem Kontaktbereiche 1 1 auf. An den Kontaktbereichen 1 1 sind die jeweiligen Elektroden 8 mittels federnden Kontaktelementen 12 mit einer Leiterplatte 13 der Auswerteeinrichtung 9 elektrisch verbunden. Die federnden Kontaktelemente 12 sind vorliegend als Spiralfedern ausgebildet.
Die Auswerteeinrichtung 9 umfasst die Leiterplatte 13, auf der eine Mehrzahl von hier nicht dargestellten elektronischen Bauelementen angeordnet sein kann. Zudem kann auf der Leiterplatte 13 eine Recheneinrichtung, beispielsweise ein Mikroprozessor
angeordnet sein. Mithilfe der Auswerteeinrichtung 9 kann die Kapazitätsänderung an jeder der Elektroden 8 erfasst werden. Diese Kapazitätsänderung tritt ein, wenn sich ein Eingabegerät 10, das vorliegend durch einen Finger gebildet ist, an die Bedienfläche 5 annähert. Dabei kann anhand der jeweiligen Kapazitäten an den Elektroden 8 bestimmt werden, von welcher Richtung sich das Eingabegerät 10 beziehungsweise der Finger an die Bedienfläche 5 annähert. Zudem kann anhand der jeweiligen Kapazitäten an den Elektroden 8 bestimmt werden, welchen Abstand das Eingabegerät 10 zu der
Bedienfläche 5 aufweist. Dabei ist der Abstand zwischen den benachbarten Elektroden 8 so gewählt, dass diese durch Überspannungen infolge von elektrostatischer Entladung nicht beschädigt werden können.
Fig. 3 zeigt die Bedienvorrichtung 2 in einer weiteren Perspektivansicht. Hierbei ist zu erkennen, dass an der Rückseite 6 des Bedienelements 4 ein Abdeckelement 15 angeordnet ist. Dieses Abdeckelement 15 kann ebenfalls aus einem Kunststoff gebildet sein. Durch das Abdeckelement 15 sind die Elektroden 8 auf der Rückseite 6 des Bedienelements 4 überdeckt. Die Durchgangsöffnung 14 erstreckt sich auch durch das Abdeckelement 15. Ferner weist das Abdeckelement 15 Bohrungen auf, durch die die federnden Kontaktelemente 12 geführt sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass entsprechende Ausnehmungen auf der Leiterplatte 13 angeordnet sind, um die federnden Kontaktelemente 12 zu halten.

Claims

Patentansprüche
1 . Bedienvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1 ), mit einem Bedienelement (4),
welches eine Bedienfläche (5) aufweist, mit einer kapazitiven Sensoreinrichtung (7), welche zumindest eine Elektrode (8) aufweist, welche auf einer der Bedienfläche (5) gegenüberliegenden Rückseite (6) des Bedienelements (4) angeordnet ist, wobei die kapazitive Sensoreinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, eine Kapazitätsänderung an der zumindest einen Elektrode (8) zu erfassen, und mit einer Auswerteeinrichtung (9) zum Erkennen einer Annäherung eines Eingabegeräts (10) an die Bedienfläche (5) anhand der erfassten Kapazitätsänderung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die kapazitive Sensoreinrichtung (7) eine Mehrzahl von Elektroden (8) aufweist und dazu ausgelegt ist, die Kapazitätsänderung an jeder der Elektroden (8) zu erfassen und dass die Auswerteeinrichtung (9) dazu ausgelegt ist, die Annäherung des Eingabegeräts (10) anhand der jeweiligen an den Elektroden (8) erfassten
Kapazitätsänderung zu erkennen.
2. Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden (8) jeweils linienförmig ausgebildet sind und parallel zueinander angeordnet sind.
3. Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (9) dazu ausgelegt ist, eine relative Lage zwischen dem Eingabegerät (10) und der Bedienfläche (5) anhand der jeweiligen
Kapazitätsänderung an den Elektroden (8) zu erkennen.
4. Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bedienelement (4) aus einem Kunststoff gebildet ist und die jeweiligen Elektroden (8) durch eine Metallschicht, insbesondere eine Chromschicht, gebildet sind, die auf die Rückseite (6) des Bedienelements (4) aufgebracht ist.
5. Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Elektroden (8) in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind.
6. Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Elektroden (8) jeweils ein Isolationselement angeordnet ist, welches aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist.
7. Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Auswerteeinrichtung (9) eine Leiterplatte (13) umfasst und die Elektroden (8) jeweils mittels eines federnden Kontaktelements (12) mit der Leiterplatte (13) elektrisch verbunden sind.
8. Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bedienelement (4) und die Leiterplatte (13) parallel zueinander angeordnet sind und die jeweiligen federnden Kontaktelemente (12) als Spiralfedern ausgebildet sind.
9. Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Rückseite (6) des Bedienelements (4) ein Abdeckelement (15) angeordnet ist.
10. Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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