JP6284946B2 - 2つの隣接したボディの相対運動を検出するための静電容量センサ - Google Patents
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Description
特に、比較的わずかな運動及び距離の変化が問題になり得るため、静電容量センサを用いて2つの隣接したボディのわずかな相対運動を検出するために、センサ内の電極間距離の変化において信頼性のある識別が必要とされる。
この静電容量センサは、
第1導電性電極表面を有し、第1電極支持ボディ上に配置された、第1電極と、
第2導電性電極表面を有し、第2電極支持ボディ上に配置された、第2電極と、
第2電極支持ボディの第2電極とは反対側の面上に配置された、圧力ボディと、
を備え、
第2電極支持ボディは、弾性薄膜部材として設計され、また、第1及び第2電極の両側に間隔を空けて配置された対向する2つの支え部において、第1電極支持ボディによって支持されており、
圧力ボディは、第2電極支持ボディの第2電極とは反対側の面に対して、第2電極支持ボディの2つの支え部の間の領域に当接し、また、第1電極支持ボディと圧力ボディとの間に相対運動があるときに、第2電極支持ボディを屈曲させながら第2電極支持ボディを押圧する、少なくとも2つの圧力突出部を備え、
これら少なくとも2つの圧力突出部は、第2電極支持ボディの2つの支え部が間隔を空ける方向と同じ方向に、互いに間隔を空けて配置され、
第2電極は、少なくとも2つの圧力突出部が第2電極支持ボディに当接する第2電極支持ボディの押圧領域の間のほぼ中央に位置する固定部分においてのみ、第2電極支持ボディに固定されるので、
圧力ボディと第2電極支持ボディとの間の運動ストロークは、この運動ストロークより大きい、2つの電極間の運動ストロークに変換されることができる。
これは、特に、第2電極が単一の(中央)部分のみに固定される、弾性的な薄膜要素としての第2電極支持ボディの構造によるものである。
第2電極支持ボディは、2つの対向する支え部において第1電極支持ボディ上で支持され、第1電極支持ボディ自体は、第1電極を支持する。
これらの2つの対向する支え部は、第1、2電極の双方の外側に配置される。
この圧力突出部が第2電極支持ボディに対して圧力を加えたとき、弾性的な第2電極支持ボディが、曲げられることにより、圧力ボディに対する第1電極支持ボディの運動より、大きな程度で、第2電極は、第1電極に向かって前進される。
これにより、上述した機械的変換が理解される。
第2電極支持ボディが、2つの支え部において限界縁部により支持されると、さらに有利である。
もう1つの第2電極並びにさらなる支え部を有するもう1つの第2電極支持ボディ、及び、さらなる圧力突出部を有するもう1つの圧力ボディが、備えられ、
これらの配置が、上述で定められたものと同様であることが提供されてもよい。
特に車両部品用の操作装置は、概して、場合によって異なる設計の操作要素が、例えば、回転ノブ、押しボタン、ロッカースイッチ、または同類のものの形状をして配置された、フロントベゼルすなわち前面を含む。
また、これらの作動端部が操作装置の前面から突出するため、このような操作要素は、時に、張出しキーとして適用される。
本発明における静電容量近接センサシステムにより、キーボディが作動されたときに、いずれの記号欄が手の指で接触されたかを検出することができる。
音響または触覚フィードバックが、操作者にキーボディ作動の認識を提供することができる。
前面を有するハウジングと、
ハウジングの前面から突出する作動端部、及び、ハウジング内に配置される支持面端部を含んだ全長を有するキーボディと、
このキーボディが互いに実質的に直交する2つの空間軸に沿って移動されることができる、支持面を有する支持ボディと、
を含み、
作動端部が上部及び下部を有し、これらの上部及び下部は、前面に対して0°とは異なる角度で前面から延び、また、上部または下部に手動で力を加えることによって操作命令を入力するように作動可能であり、
支持ボディの支持面が少なくとも3つのサスペンション要素を含み、これにより、キーボディの支持面端部が、支持ボディに移動可能に取り付けられ、また、
これら少なくとも3つのサスペンション要素は、互いに平行でかつキーボディの長手方向に平行である、少なくとも2つの相互に間隔を空けた支持面内に配置されると、好適である。
また、支持ボディは、ハウジング内に配置され、キーボディを(互いに実質的に直交する2つの空間方向または軸に沿ってわずかに移動可能に)取り付けるための支持面を有する。キーボディの作動端部は、ハウジングの前面から突出する。
また、上部または下部に手動で力を加えることによって、キーボディは、わずかな下方または上方運動を行う。
これらの3つのサスペンション要素は、ハウジングの前面に対して実質的に傾斜して延び、かつ、互いに実質的に平行でかつキーボディの長手方向に実質的に平行である、少なくとも2つの支持面内に分配される。
これに関して、サスペンション要素の配置及び設計により、支持ボディに対するキーボディの遊動的支持面を生じさせることは明白である。さらに、キーボディの支持面は、低ノイズの支持面である。
これは、支持ボディ及びキーボディにクランプされるサスペンション要素によって、支持ボディの支持面が、操作装置の前面または支持ボディに対するキーボディの平行変位を可能にする事実によるものである。
そして、キーボディが、支持ボディの支持面における突出部に載置されることが可能である。
2つのサスペンション要素が、其々、作動バーすなわちキーボディの2つの対向する端部部分に取り付けられる場合、2つのサスペンション要素の其々が、2つの異なる支持面内に配置されることが好ましい。
さらに、2つ以上のサスペンション要素を各々の支持面内に配置することも可能である。
これらのサスペンション要素は、例えば、棒状部材(丸棒または角棒)である。
これに関連して、サスペンション要素は、互いに実質的に直交する2つの空間軸と平行に、支持ボディとキーボディとの間の全長にわたって曲がる。
この場合、各々のサスペンション要素は、特にスプリングスチールバンドのような、弾性平面帯材を含んでもよく、この弾性平面帯材は、それ自体の縦軸まわりに90°曲げられる。
また、このU字形帯材の2つの分岐した部分品は、部分品の複数の脚の2組が90°曲げられてもよく、また、部分品の複数の脚の2組の其々が部分品のベース部分から見て正反対の方向に方向付けられてもよい。
作動バー22は、ハウジング10内に配置された支持ボディ28によって支持されるキーボディ26(図2参照)において作動端部24を形成している。
これら4つのサスペンション要素32、34は、作動バー22の縦方向に沿って配置されるほうのキーボディ26の両端部に2つ1組で配置されている。
作動バー22が作動された場合、この平行変位は、高精度、遊動的、低ノイズ、かつ、最小限のものである。
また、他の機構がキーボディ26を横方向に移動させ、このキーボディ26の横方向運動によって、サスペンション要素34の変形が起こり、そして、サスペンション要素34の機械的な復元張力により、キーボディ26が(コイルが消磁されたときに)自動的に元の位置に戻るようにしてもよい。
さらに、キーボディ26は、作動バー22の異なる記号欄62に割り当てられた複数の電極60を、静電容量的に作動させる方式の近接センサシステム58を含む。
従って、2つのセンサ52、54(1つのセンサのみで十分な場合もあり得るが)は、作動バー22が作動されているかどうかを検出することができる。
従って、作動バー22の作動の検出は、振動型アクチュエータ48を制御すること、または、類似した動作機構(上記参照)によって認識され、これにより、ユーザーによって検知される触覚フィードバックを引き起こす。
突起部68が、キーボディ26の支持面端部としてこの受入スペース66内に突起している。
作動バー22が作動されたとき、突起部68は、受入スペース66内で上方または下方に変位され、その一方で、2つのセンサ52、54(またはこれら2つのセンサのいずれか)によって位置検出される突起部68の向きは、(上述したキーボディ26の平行変位によって)保持される。
突起部68は、電極表面78で第1電極76を支持する第1電極支持ボディ74を形成している。この電極76は、第1電極支持ボディ74の凹部80内に配置されている。この凹部80は、第2電極支持ボディ82によって広がっており、本発明の実施形態において、第2電極支持ボディ82は、スプリングスチール薄膜部材84として設計されている。
この第2電極86は、図3における固定点(ポイント)90に示されているような中央部において主に、弾性的に柔軟な屈曲自在のスプリングスチール薄膜部材84と連結されている。
このために、圧力ボディ92は、第2電極支持ボディ82上の第2電極86の固定点90に対して実質的に対称に配置された、2つの圧力突出部94を有する。
また、言及すべきは、スプリングスチール薄膜部材84が、第1電極支持ボディ74の凹部80の反対側にある複数の限界縁部95における、第1電極支持ボディ74上で支持されていることである。これにより、凹部80に対するこれら複数の限界縁部95は、第2電極支持ボディ82の複数の支え部96において複数の支えを形成している。
第2センサ54、または、第2電極86の変位b(図4及び5を参照、図3にも示されている)は、作動バー22が作動されたときに、キーボディ26が移動する距離a(図3参照)より大きい。
部分品98は、矢印40及び44の方向(図2参照)に上下移動されるように適合されており、その一方で、部分品99は、両方向矢印50の横方向に移動されるように適合されている。
また、全長にわたって縦軸まわりに、または、(中央の)縦断面を中心にして、90°曲げられた単一のスプリングスチールバンドが、サスペンション要素97として同様に用いられてもよい(図8に示されているサスペンション要素100のような実施形態を参照)。
16…押しボタン、 18…回転ノブ、 20…表示ユニット、 22…キーボディ26の作動バー、 24…キーボディ26の作動端部、 26…キーボディ、 28…支持ボディ、 30…キーボディ26の支持面、 32…支持面30のサスペンション要素、 34…支持面30のサスペンション要素、 36…相互平行支持面、 38…相互平行支持面、 40…矢印、 42…作動バー22の上部、 44…矢印、 46…作動バー22の下部、 48…振動型アクチュエータ、
50…両方向矢印、 52…パスセンサ、 54…パスセンサ、 56…評価ユニット、
58…近接センサシステム、 60…近接センサシステム58の電極、 62…作動バー22の記号欄、 64…突出部、 66…突出部64用の受入スペース、 68…突起部、
70…ギャップ、 72…ギャップ、 74…第1電極支持ボディ、 76…第1電極、
78…第1電極76の電極表面、 80…凹部、 82…第2電極支持ボディ、 84…スプリングスチール薄膜部材、 86…第2電極、 88…第2電極86の電極表面、
90…固定点(ポイント)、 92…圧力ボディ、 94…圧力ボディ92の圧力突出部、
95…凹部80における限界縁部、 96…第2電極支持ボディ82の支え部、 97…サスペンション要素、 98…サスペンション要素97の第1部分、 98’…サスペンション要素97の第1部分の脚、 98”…サスペンション要素97の第1部分の脚、 99…サスペンション要素97の第2部分、 99’…サスペンション要素97の第2部分の脚、 99”…サスペンション要素97の第2部分の脚、 100…サスペンション要素
Claims (5)
- 2つの隣接したボディの相対運動を検出するための静電容量センサであって、前記静電容量センサは、
第1導電性電極表面(78)を有し、第1電極支持ボディ(74)上に配置された、第1電極(76)と、
第2導電性電極表面(88)を有し、第2電極支持ボディ(82)上に配置された、第2電極(86)と、
前記第2電極支持ボディ(82)の前記第2電極(86)とは反対側の面上にギャップを設けて配置された、圧力ボディ(92)と、
を備え、
前記第2電極支持ボディ(82)は、弾性薄膜部材(84)として設計され、また、前記第1及び第2電極(76、86)の両側に間隔を空けて配置された対向する2つの支え部(96)において、前記第1電極支持ボディ(74)によって支持されており、
前記圧力ボディ(92)は、前記第2電極支持ボディ(82)の2つの前記支え部(96)の間の領域において、前記第2電極支持ボディ(82)の前記第2電極(86)とは反対側の面に対して突出して当接する、少なくとも2つの圧力突出部(94)を備え、少なくとも2つの前記圧力突出部(94)は、前記第1電極支持ボディ(74)と前記圧力ボディ(92)との間に相対運動があるときに、前記第2電極支持ボディ(82)を屈曲させながら前記第2電極支持ボディ(82)を押圧するものであり、
少なくとも2つの前記圧力突出部(94)は、前記第2電極支持ボディ(82)の2つの前記支え部(96)が間隔を空ける方向と同じ方向に、互いに間隔を空けて配置され、
前記第2電極(86)は、少なくとも2つの前記圧力突出部(94)が前記第2電極支持ボディ(82)に当接する前記第2電極支持ボディ(82)の押圧領域の間のほぼ中央に位置する固定部分においてのみ、前記第2電極支持ボディ(82)に固定される、ことを特徴とする静電容量センサ。 - 前記第1電極支持ボディ(74)上の前記第2電極支持ボディ(82)の2つの前記支え部(96)、及び、前記圧力ボディ(92)の少なくとも2つの前記圧力突出部(94)の配置は、前記第2電極(86)に対する前記第2電極支持ボディ(82)の前記固定部分に対して対称であることを特徴とする請求項1に記載の静電容量センサ。
- 前記第1電極支持ボディ(74)は、限界縁部(95)が形成される少なくとも2つの対向する側に、凹部(80)を有し、前記第1電極(76)は、前記凹部(80)内に配置され、
前記第2電極支持ボディ(82)は、2つの前記支え部(96)において前記限界縁部(95)により支持される、ことを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量センサ。 - 前記第1電極支持ボディ(74)は、前記第1電極(76)とは反対側にもう1つの第1電極(76)を有し、また、
もう1つの第2電極(86)並びにさらなる支え部(96)を有するもう1つの第2電極支持ボディ(82)、及び、さらなる圧力突出部(94)を有するもう1つの圧力ボディ(92)が、備えられ、
これらの配置は、上述した請求項のいずれか一項において定められたものと同様である、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記弾性薄膜部材(84)は、スプリングスチールを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の静電容量センサ。
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