WO2012013573A1 - Touchpad unter geschlossener drehbarer oberfläche - Google Patents

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    • G06F2203/0384—Wireless input, i.e. hardware and software details of wireless interface arrangements for pointing devices

Definitions

  • the invention relates to a control element with a rotatably mounted control panel, wherein in the control panel a rotating with the control panel
  • the object of the invention is to provide an operating element which has the constructive advantages of the moving with the control panel touchpad, beyond solves the problem of contacting the touchpad. This object is further achieved by an operating element according to claim 1.
  • the invention relates to a control element comprising: a
  • the means for electrical contacting comprise a rolling, sliding and / or sliding contact and / or a wireless transmission, for example a radio data or infrared data transmission.
  • Touchpad means a touch-sensitive surface, which is also called digitizing field.
  • touchpad With the help of the touchpad and an associated evaluation unit, the position or touch of a
  • Input device detected on the touch-sensitive surface and as
  • the detection of the temporal change of the touch coordinates can be used to control a cursor or a character or gesture recognition, for example, the detected history in a
  • Classification method is compared with pre-stored characters or gestures and associated with a minimum match a specific character or a special gesture.
  • the touchpad can also be combined with a display, so it can also be a so-called touchscreen.
  • the touchpad has a dimension of 400 mm to a maximum of 1000 mm, so on the one hand sufficient input surface is available, on the other hand, the operability of the touchpad surrounding the control unit is possible.
  • the touchpad is round.
  • the means for electrical contacting have several
  • the control panel concentric, arranged around the axis of rotation of the control panel, circular or circular segment-shaped, mutually insulated contact paths and more associated grinder, for example, elastically against the contacts biased sliding springs of conductive material, on.
  • at least two contact tracks are provided for the voltage and data supply.
  • more than two contact paths are provided, wherein the power supply of the data transmission can be at least partially via separate contact tracks or grinder.
  • means for detecting the rotational position of the operating part are provided. These means serve, for example, not only one to be made by the rotation of the control panel rule or
  • optical or magnetic encoders are provided for the rotational position detection.
  • An inexpensive realization is achieved by a circumferential, tapped by a grinder resistor layer on the circuit board.
  • the touchpad is contacted via a printed circuit board, the
  • the or the grinders are mounted on the circuit board and move upon rotation of the control panel on the or the stationary contact paths
  • the means for detecting the rotational position of the operating part may additionally be provided at least partially on the printed circuit board.
  • control panel is rotatably supported by a rolling bearing.
  • rolling elements are adjacent to
  • the inner and outer bearings are, for example, slightly smaller, for example at most 10 mm smaller, preferably at most 7 mm smaller, more preferably at most 5 mm smaller than the inner diameter of the control panel.
  • the means for contacting the touchpad comprise the sliding bearing or the rolling bearing.
  • the power supply of the touchpad is at least partially via the sliding or roller bearing.
  • the rolling bearing is a ball bearing, more preferably a ball bearing
  • control unit defines a
  • Rolling, the touchpad, the means for detecting the rotational position and the means for electrical contacting are arranged. More preferably, the means for electrical contacting are arranged in the defined by the inner ring cavity of the rolling bearing.
  • the touchpad is according to a preferred embodiment additionally covered by an elastically yielding, optionally at least translucent to transparent, layer.
  • the layer adjoins the touch-sensitive surface defined, for example, by an ITO (Indium Tin Oxide) film of the touchpad.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the layer is a translucent or transparent
  • control element of the invention finds in one of its embodiments while providing the benefits described above use in a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of the control element 1 according to the invention.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the invention control element 1.
  • a control panel 2 On a u.a.
  • a printed circuit board 3 By a printed circuit board 3 defined base is rotatably mounted a control panel 2.
  • the control panel 2 is freely rotatable.
  • the rotatable mounting is realized by a radial ball bearing 4, the rolling elements 4 are arranged adjacent to the inner periphery of the control unit 2.
  • the raceways of the inner and outer bearings are slightly smaller,
  • Inner diameter means the clear dimension of an inner wall to the opposite inner wall of the control panel, at least in the arrangement region of the bearing.
  • the bottom bracket of the rolling bearing 4 is supported on a fixed to the circuit board 3 rinförmigen base 5.
  • the outer bearing of the rolling bearing 4 carries the hollow cylindrical actuator 2. In the defined by the control panel 2 hollow volume u.a. the rolling bearing 4 and one attached to the control panel 2 and with the
  • the circuit board 6 is circular or annular.
  • means 12 for optical detection of the rotational position of the control unit for example, a light barrier arrangement provided.
  • circuit board 6 Foliensteckverbinder 7 are provided, which are electrically connected to the contact paths.
  • the film connector 7 are used for contacting with Leitfolien a
  • the touchpad 9 which is also firmly received in the control panel 2 and rotates with the control panel 2.
  • the touchpad 9 is defined by a touch-sensitive surface defined by an ITO (Indium Tin Oxide) film disposed under an opening of the operating part 2.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the sensor film 9 is glued tightly bubble-free with your preferably transparent or translucent insert 10, the latter forms a layer 10 protecting the touchpad 9.
  • the IC for determining the
  • Touch coordinates of the touchpad 9 are also arranged on the conductor bar 6 because of the required short connection paths.
  • Assignment is corrected or compensated in the evaluation electronics by means of a software integrated in a microcontroller (coordinate transformation).
  • the required angular position of the turntable is obtained by means of the previously described means 12 for detecting the rotational position.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, das Folgendes aufweist: ein drehbeweglich gelagertes Bedienteil, ein in das Bedienteil integriertes, sich mit dem Bedienteil drehendes Touchpad, Mittel zur elektrischen Kontaktierung des Touchpads. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur elektrischen Kontaktierung eine Gleit- und/oder Roll- und/oder Schleifkontaktierung und/oder eine drahtlose Übertragung, beispielsweise eine Funkdaten- oder Infrarotdaten- Übertragung, umfassen.

Description

TOUCHPAD UNTER GESCHLOSSENER DREHBARER OBERFLÄCHE
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einem drehbeweglich gelagerten Bedienteil, wobei in das Bedienteil ein sich mit dem Bedienteil drehendes
Touchpad integriert ist.
Die Integration eines Touchpads in ein Bedienelement mit drehbeweglichem Bedienteil wird im Allgemeinen dadurch gelöst, dass das Bedienteil als
drehbeweglich gelagerter Ring ausgeführt ist, in dessen Zentrum ein Touchpad ortsfest angeordnet ist. Diese Lösung hat insoweit Nachteile, dass ein
zusätzlicher Spalt zwischen dem ruhenden Touchpad und dem drehbeweglichen Bedienteil vorzusehen ist, wodurch die Gefahr besteht, dass Flüssigkeiten und Staubpartikel in das Bedienelement beziehungsweise das Touchpad eindringen und dieses zerstören. Ferner beeinträchtigt der für die bekannten Lösungen zwingend vorzusehende Spalt und die dabei zu erwartenden
Fertigungstoleranzen die Empfindlichkeit der Steuer- bzw. Regelfunktionalität des Bedienelements.
In der DE 101 20 691 AI wird vorgeschlagen, das Touchpad mit dem Bedienteil zu bewegen. Das Problem der Kontaktierung des Touchpads wird nicht
angesprochen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bedienelement bereitzustellen, das die konstruktiven Vorteile des mit dem Bedienteil bewegten Touchpads aufweist, darüber hinaus auch das Problem der Kontaktierung des Touchpads löst. Diese Aufgabe wird ferner durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen
Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren,
charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, das Folgendes aufweist: ein
drehbeweglich gelagertes Bedienteil, ein in das Bedienteil integriertes, sich mit dem Bedienteil drehendes Touchpad und Mittel zur elektrischen Kontaktierung des Touchpads. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur elektrischen Kontaktierung eine Roll-, Gleit- und/oder Schleifkontaktierung und/oder eine drahtlose Übertragung, beispielsweise eine Funkdaten- oder Infrarotdaten-Übertragung umfassen. Dadurch wird eine erreicht, dass eine zuverlässige Kontaktierung erreicht wird, ohne dass durch die Kontaktierung des Touchpads die Beweglichkeit des Touchpads eingeschränkt ist. Beispielsweise wird so eine freie Verdrehbarkeit des Bedienteils mit dem Touchpad erreicht. Durch das mit dem Bedienteil mitbewegte Touchpad wird das Problem der mechanischen Trennung und Abdichtung zwischen Bedienteil und Touchpad vermieden.
Touchpad im Sinne der Erfindung meint eine berührungsempfindliche Fläche, die auch Digitalisierungsfeld genannt wird. Mit Hilfe des Touchpads und einer zugehörigen Auswerteinheit wird die Position oder Berührung eines
Eingabegeräts auf der berührungsempfindlichen Fläche detektiert und als
Koordinateninformation ausgegeben. Die Detektion der Berührung
beziehungsweise Bewegung kann auf kapazitiver, resistiver und/oder optischer Weise erfolgen. Die Detektion der zeitlichen Änderung der Berührkoordinaten kann der Steuerung eines Cursors oder einer Zeichen- oder Gestenerkennung dienen, wobei beispielsweise der detektierte Verlauf in einem
Klassifizierungsverfahren mit vorgespeicherten Zeichen oder Gesten verglichen und bei einer Mindestübereinstimmung einem spezifischen Zeichen oder einer speziellen Geste zugeordnet wird. Erfindungsgemäß kann das Touchpad auch mit einer Anzeige kombiniert sein, es kann sich also auch um einen sogenannten Touchscreen handeln.
Bevorzugt weist das Touchpad eine Abmessung von 400 mm bis maximal 1000 mm auf, damit einerseits genügend Eingabefläche zur Verfügung steht, andererseits die Bedienbarkeit des das Touchpad umgebenden Bedienteils ermöglicht ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Touchpad rund.
Bevorzugt weisen die Mittel zur elektrischen Kontaktierung mehrere
konzentrische, um die Drehachse des Bedienteils angeordnete, kreisförmige oder kreissegmentförmige, zueinander isolierte Kontaktbahnen und mehrere zugehörige Schleifer, beispielsweise elastisch gegen den die Kontakte vorgespannte Schleiffedern aus leitendem Material, auf. Beispielsweise sind wenigstens zwei Kontaktbahnen für die Spannungs- und Datenversorgung vorgesehen. Bevorzugt sind mehr als zwei Kontaktbahnen vorgesehen, wobei die Spannungsversorgung von der Datenübertragung wenigstens teilweise über separate Kontaktbahnen bzw. Schleifer erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind Mittel zur Detektion der Drehstellung des Bedienteils vorgesehen. Diese Mittel dienen beispielsweise nicht nur einer durch die Drehung des Bedienteils vorzunehmenden Regel- bzw.
Schaltfunktionalität sondern auch der Lagebestimmung des Touchpads, um so eine Koordinatentransformation der detektierten Berühr- bzw.
Bewegungskoordinaten durchzuführen. Beispielsweise sind optische oder magnetische Encoder für die Drehstellungsdetektion vorgesehen. Eine preiswerte Realisierung wird durch eine umlaufende, durch einen Schleifer abgegriffene Widerstandsschicht auf der Leiterplatte erreicht.
Bevorzugt wird das Touchpad über eine Leiterplatte kontaktiert, die
beispielsweise mit dem Touchpad verbunden ist und mit sich dem Touchpad dreht. In einer Ausgestaltung ist der oder sind die Schleifer auf der Leiterplatte befestigt und bewegen sich bei Drehung des Bedienteils über den bzw. die ruhenden Kontaktbahnen
Zur Verringerung der Herstellungskosten sind die Kontaktbahnen auf der
Leiterpatte aufgebracht. Ferner können zusätzlich die Mittel zur Detektion der Drehstellung des Bedienteils wenigstens teilweise auf der Leiterplatte vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bedienteil durch ein Wälzlager drehbeweglich gelagert. Bevorzugt sind die Wälzkörper benachbart zum
Innenumfang des Bedienteils angeordnet. Durch die Verwendung des Wälzlagers wird eine leichtgängige und spielfreie Lagerung des Bedienteils erreicht.
Beispielsweise handelt es sich um ein Radiallager. Die Anordnung der Wälzkörper im Bereich des Innenumfangs des Bedienteils sorgt für eine Minimierung des Spiels zwischen Bedienteil und dem ruhenden Rest des Bedienelements und sorgt für eine sichere Kontaktierung zwischen Schleifer und Kontaktbahn. Die Laufbahnen des Innen- und Außenlagers sind beispielsweise geringfügig kleiner, beispielsweise maximal 10 mm kleiner, bevorzugt maximal 7 mm kleiner, noch bevorzugter maximal 5 mm kleiner als der Innendurchmesser des Bedienteils.
Bevorzugt umfassen die Mittel zur Kontaktierung des Touchpads das Gleitlager bzw. das Wälzlager. Bevorzugt erfolgt die Energieversorgung des Touchpads wenigstens teilweise über das Gleit- bzw. Wälzlager.
Bevorzugt ist das Wälzlager ein Kugellager, noch bevorzugter ein
Radial rillenkugellager.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung definiert das Bedienteil ein,
beispielsweise hohlzylinderförmiges, Innenvolumen, innerhalb dessen das
Wälzlager, das Touchpad, die Mittel zur Detektion der Drehstellung und die Mittel zur elektrischen Kontaktierung angeordnet sind. Noch bevorzugter sind die Mittel zur elektrischen Kontaktierung in dem durch den Innenring definierten Hohlraum des Wälzlagers angeordnet.
Das Touchpad ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zusätzlich durch eine elastisch nachgebende, optional wenigstens transluzente bis transparente, Schicht bedeckt. Die Schicht grenzt an die berührungsempfindliche Fläche, die beispielsweise durch eine ITO-(Indiumzinnoxid)-Folie definiert ist, des Touchpads an. Beispielsweise ist die Schicht ein transluzentes oder transparentes
Einlegeteil, auf das die ITO-Folie aufgeklebt ist.
Das erfindungsgemäße Bedienelement findet in einer seiner Ausgestaltungen bei gleichzeitiger Bereitstellung der zuvor beschriebenen Vorzüge Verwendung in einem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt schematisch : Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Bedienelements 1.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Bedienelements 1. Auf einem im u.a. durch eine Leiterplatte 3 definierten Grundteil ist drehbeweglich ein Bedienteil 2 gelagert. Das Bedienteil 2 ist frei drehbar. Die drehbewegliche Lagerung ist durch ein Radialrillenkugellager 4 realisiert, dessen Wälzkörper 4 benachbart zum Innenumfang des Bedienteils 2 angeordnet sind. Beispielsweise sind die Laufbahnen des Innen- und Außenlagers geringfügig kleiner,
beispielsweise maximal 10 mm kleiner, bevorzugt 7 mm kleiner, noch
bevorzugter 5 mm kleiner als der Innendurchmesser. Innendurchmesser meint das lichte Maß von einer Innenwandung zur gegenüberliegenden Innenwandung des Bedienteils zumindest im Anordnungsbereich des Lagers. Das Innenlager des Wälzlagers 4 stützt sich auf einem an der Leiterplatte 3 befestigten rinförmigen Sockel 5 ab. Das Außenlager des Wälzlagers 4 trägt das hohlzylinderförmige Bedienteil 2. In dem durch das Bedienteil 2 definierten Hohlvolumen sind u.a. das Wälzlager 4 und eine an dem Bedienteil 2 befestigte und sich mit dem
Bedienteil 2 drehende Leiterplatte 6 vorgesehen. Die Leiterplatte 6 ist kreis- oder ringförmig.
Ferner sind dort auch Mittel 12 zur optischen Detektion der Drehstellung des Bedienteils 2 beispielsweise eine Lichtschrankenanordnung vorgesehen.
Auf der nach unten, also von dem Bediener wegweisenden Seite der Leiterplatte 6 sind mehrere kreisförmig umlaufende und konzentrisch angeordnete
Kontaktbahnen vorgesehen, die jeweils durch einen grundteilseitigen Schleifer 8 aus leitendem Material kontaktiert werden, indem letzterer elastisch vorgespannt auf der Kontaktbahn aufliegt. Auf der Oberseite, d.h. der de Bediener
zugewandten Seite, der Leiterplatte 6 sind Foliensteckverbinder 7 vorgesehen, die elektrisch leitend mit den Kontaktbahnen verbunden sind.
Die Foliensteckverbinder 7 dienen zur Kontaktierung mit Leitfolien eines
Touchpads 9, das ebenfalls fest in dem Bedienteil 2 aufgenommen ist und sich mit dem Bedienteil 2 dreht. Das Touchpad 9 ist durch eine durch eine ITO- (Indiumzinnoxid)- Folie vorgegebene, berührungsempfindliche Fläche definiert, die unter einer Öffnung des Bedienteils 2 angeordnet ist. In der dargestellten Lösung ist die Sensorfolie 9 fest mit deinem vorzugsweise transparenten oder transluzenten Einlegeteil 10 luftblasenfrei verklebt, wobei letzteres eine das Touchpad 9 schützende Schicht 10 bildet. Der IC zur Ermittlung der
Berührkoordinaten des Touchpads 9 ist ebenfalls auf der Leiterlatte 6 wegen der erforderlichen kurzen Verbindungswege angeordnet.
Für eine Auswertung von eingegebenen Zeichen und Gesten ist ein fester Bezug zu einem vorgegebenen Koordinatensystem zwingend erforderlich. Diese
Zuordnung wird in der Auswerteelektronik mittels einer in einem MikroController integrierten Software (Koordinatentransformation) korrigiert bzw. kompensiert. Die dafür erforderliche Winkelposition des Drehstellers wird mittels der zuvor beschriebenen Mittel 12 zur Detektion der Drehstellung gewonnen.

Claims

Ansprüche
1. Bedienelement (1) aufweisend :
- ein drehbeweglich gelagertes Bedienteil (2)
- ein in das Bedienteil (2) integriertes, sich mit dem Bedienteil (2)
drehendes Touchpad (9)
- Mittel (8) zur elektrischen Kontaktierung des Touchpads (9),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel (8) zur elektrischen Kontaktierung eine Roll- und/oder Gleit- und/oder Schleifkontaktierung und/oder eine drahtlose Übertragung, beispielsweise eine Funkdaten- oder Infrarotdaten-Übertragung,
umfassen.
2. Bedienelement (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Mittel (8) zur
elektrischen Kontaktierung mehrere konzentrische, um die Drehachse des Bedienteils (2) angeordnete kreisförmige oder kreissegmentförmige, zueinander isolierte Kontaktbahnen und mehrere zugehörige Schleifer (8) umfasst.
3. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mittel (12) zur Detektion der Drehstellung des Bedienteils (2) vorgesehen.
4. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Touchpad (9) über eine Leiterplatte (6) kontaktiert wird.
5. Bedienelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die
Kontaktbahnen auf der Leiterpatte (6) aufgebracht sind.
6. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bedienteil (2) durch ein Wälzlager (4) oder Gleitlager drehbeweglich gelagert ist.
7. Bedienelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mittel zur Kontaktierung des Touchpads das Wälzlager (4) oder Gleitlager umfassen.
8. Bedienelement (1) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wälzkörper (13) des Wälzlagers (4) benachbart zum
Innenumfang des Bedienteils (2) angeordnet sind.
9. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei das Wälzlager (4) ein Kugellager, bevorzugt Radialrillenkugellager ist.
10. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei das Bedienteil (2) ein Innenvolumen definiert, innerhalb dessen das Wälzlager (4), das Touchpad (9), die Mittel (12) zur Detektion der
Drehstellung und die Mittel (8) zur elektrischen Kontaktierung angeordnet sind.
11. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Touchpad (9) durch eine elastisch nachgebende, transparente Schicht (10) bedeckt ist.
12. Verwendung des Bedienelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug.
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