MUELLER, Otto (Ziegelhüttenweg 130, Sesslach, 96145, DE)
GOTTWALD, Tomas (Nerudova 23, Ceske Budejovice, 370 04, CZ)
HENTSCHEL, Joachim (Hochestr. 10, Weitramsdorf, 96479, DE)
MUELLER, Otto (Ziegelhüttenweg 130, Sesslach, 96145, DE)
GOTTWALD, Tomas (Nerudova 23, Ceske Budejovice, 370 04, CZ)
| Ansprüche 1. Bedien- und/oder Steuerelement mit einem kapazitiven Sensor, insbesondere für Eingabe- oder Steuerungselemente in einem Fahrzeug, mit einem auf ei- nem dreidimensionalen Element (2) angeordneten Sensor, der mit mindestens einem kapazitiven Sensorelement zur Annäherungserkennung ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der dreidimensionale Sensor eine Mehrzahl von separaten Sensorfeldern (3,4) aufweist, die zumindest in Richtung des Bedienraumes und in vorgegebenen Richtungen seitlich dazu so ausgerichtet sind, dass eine Annäherung oder eine Berührung eines Bedie- ners innerhalb des Bedienraums dreidimensional selektiv detektierbar ist. 2. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder (3,4) aus mindestens einem senkrecht in den Bedienraum ausgerichteten Sensorfeld (3) und aus auf dem seitlichen Umfang des dreidimensionalen Elements umlaufend verteilten Sensorfeldern (4) bestehen. 3. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder (3,4) auf einem drehknopfartigen Element angebracht sind, wobei die seitlichen Sensorfelder (3,4) auf dem Umfang des Elements gleichmäßig in einem Winkel von 0° bis 90° von der senkrecht in den Bedien- räum weisenden Achse ausgerichtet sind. 4. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder auf einem Schiebeelement angebracht sind, wobei die seitlichen Sensorfelder auf dem Element in der jeweiligen Schieberichtung ausgerichtet sind. 5. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder auf einem Tastenelement angebracht sind, wobei die Sensorfelder auf dem Tastenelement in der jeweiligen Tastrichtung ausgerichtet sind. 6. Bedien- und/oder Steuerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder (4,4) aus auf einem Kunststoffträger angebrachten Metallschichten bestehen, die über Kontaktelemente (8) mit Leiterbahnen einer Leiterplatte (6) in einer elektronischen Auswerteeinheit kontaktierbar sind. 7. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder (3,4) aus einzelnen Metallelementen bestehen. 8. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder (3,4) aus Mehrkomponentenspritzelementen mit einer Metallisierung bestehen. 9. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder (3,4) aus räumlich verformbaren Kunststoffen, vorzugsweise Folien, bestehen. 10. Bedien- und/oder Steuerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfelder (3,4) aus einer Formgebung metallhaltiger Kunststoffe bestehen. 11. Bedien- und/oder Steuerelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (8) federnd ausgeführt sind. 12. Bedien- und/oder Steuerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über das Element (2) mit den Sensorfeldern (3,4) eine der Kontur des Elements (2) angepasste Kunststoffform in Richtung des Bedienraums angeordnet ist. |
Bedien- und/oder Steuerelement mit kapazitivem Sensor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Bedien- und/oder Steuerelement mit einem kapazitiven Sensor, insbesondere für Eingabe- oder Steuerungselemente in einem Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Bedien- und/oder Steuerelemente dienen insbesondere als Eingabeelemente in einem Fahrzeug und sind überwiegend als mechanisch bewegliche Teile, z. B. als Drehknopf, Taster/Schalter oder Schiebesteller etc., ausgeführt und in Verbindung mit elektromechanisch kontaktierenden Elementen realisiert.
Zur Erkennung einer Annäherung von Bedienern an diese Bedien- und/oder Steuerelemente werden durchaus auch kapazitive Näherungserkennungssysteme eingesetzt. Beim Einsatz von solchen kapazitiven Erkennungssystemen beschränkt sich die geometrische Anordnung in der Regel auf zwei Dimensionen oder auf eine sehr eingeschränkte dreidimensionale Anordnung, wodurch sich diese Einschränkung sich negativ auf die Ergonomie und die Auffindbarkeit und Betätigung im Fahrbetrieb auswirkt.
Es ist für sich gesehen lediglich aus der DE 10 2008 014 463 A1 bekannt, dass eine Bedieneinheit für eine Belüftungs- oder Klimaanlage eines Fahrzeugs einen dreidimensionalen Vorsprung aufweist, der mit einer sogenannten Schaltmatte zur Bedienung von elektrischen Kontakten mechanisch verbunden ist. Diese Schalt- matte weist im Bereich des Vorsprungs auch eine kapazitiv wirkende Elektrode auf, die bei Annäherung eines Bedieners einen Schaltkontakt auf der Schaltmatte beeinflussen kann. Das Prinzip eins solchen kapazitiven Näherungssensors ist für sich gesehen bekannt, da hier die Beeinflussung der elektrischen Feldlinien zwischen Kondensatorplatten durch einen Bediener erfasst wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht von einem Bedien- und/oder Steuerelement mit einem kapazitiven Sensor aus, insbesondere für Eingabe- oder Steuerungselemente in einem Fahrzeug, mit einem auf einem dreidimensionalen Element angeordneten Sensor, der mit mindestens einem kapazitiven Sensorelement zur Annäherungserkennung ausgestattet ist. Erfindungsgemäß weist der dreidimensionale Sensor in vorteilhafter Weise eine Mehrzahl von separaten Sensorfeldern auf, die zumindest in Richtung des Bedienraumes und in vorgegebenen Richtungen seitlich dazu so ausgerichtet sind, dass eine Annäherung oder eine Berührung eines Bedieners innerhalb des Bedienraums dreidimensional selektiv detektierbar ist. Bevorzugt bestehen die Sensorfelder aus mindestens einem senkrecht in den Bedienraum ausgerichteten Sensorfeld und aus auf dem seitlichen Umfang des dreidimensionalen Elements verteilten Sensorfeldern.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Sensorfelder auf einem drehknopfartigen Element angebracht, wobei die seitlichen Sensorfelder auf dem Umfang des Elements umlaufend gleichmäßig in einem Winkel von 0° bis 90° von der senkrecht in den Bedienraum weisenden Achse ausgerichtet sind.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Sensorfelder auch auf einem Schiebeelement angebracht werden, wobei die seitlichen Sensorfelder auf dem Element in der jeweiligen Schieberichtung ausgerichtet sind. Es ist auch möglich, dass die Sensorfelder auf einem Tastelement angebracht sind, wobei die Sensorfelder auf dem Element in der jeweiligen Tastrichtung ausgerichtet sind. Die Sensorfelder können beispielsweise aus auf einem Kunststoffträger angebrachten Metallschichten bestehen, die über Kontaktelemente mit Leiterbahnen einer Leiterplatte in einer elektronischen Auswerteeinheit kontaktierbar sind. Die Sensorfelder können dabei aus einzelnen Metallelementen, aus Mehrkomponen- tenspritzelementen mit einer Metallisierung, aus räumlich verformbaren Kunststoffen, vorzugsweise Folien, oder aus einer Formgebung metallhaltiger Kunststoffe bestehen.
Vorteilhaft ist es hierbei auch, wenn die Kontaktelemente federnd ausgeführt sind. Über das Element mit den Sensorfeldern kann auf einfache Weise eine der Kon- tur des Elements angepasste Kunststofffront in Richtung des Bedienraums angeordnet werden.
Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Bedien- und/oder Steuerelement ermöglicht somit eine uneingeschränkte dreidimensionale Anordnung von Felderzeugerelementen eines kapazitiven Sensors. Damit können geometrische Frei- formflächen über Tast- oder Schaltelemente bzw. über dreidimensional greifbare Dreh- oder Schiebeelemente, ausgebildet werden. Dies ermöglicht eine ergonomisch günstige Gestaltung der Bedien- und/oder Steuerelemente mit optimalen Eigenschaften bezüglich der Auffindbarkeit und Betätigung seitens eines Bedie- ners.
Mit der Erfindung werden weiterhin verschiedene Methoden zur Umsetzung der Anordnung der Sensorfelder als felderfassende Antennen vorgeschlagen, wobei diese aus einzelnen Metallelementen, Mehrkomponentenspritzelementen mit Metallisierung, Metallisierung von räumlich verformbaren Kunststoffen (z. B. Folien), Formgebung metallhaltiger Kunststoffen sowie der Kontaktierung zu einer dahinter liegenden Anordnung, z. B. einer Leiterplatte, selbstfedernd oder einzelfedernd, bestehen kann. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei
Figur 1 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Bedien- und/oder Steuerele- ments entsprechend eines Drehknopfs mit einem Sensorfeld an der Front und seitlich am Umfang angebrachten Sensorfeldern und
Figur 2 eine Darstellung eines Zusammenbaus des Bedien- und/oder Steuerelements nach der Figur 1 zwischen einer Leiterplatte und einer Kunststoffform als Frontplatte zeigt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt ein Bedien- und/oder Steuerelement 1 mit einem weiter unten erläuterten kapazitiven Sensor, der in seiner Funktion einem Drehknopf entspricht und für Eingabe- oder Steuerungselemente in einem Fahrzeug besonders geeignet ist. Hier ist ein als Kunststoffkörper ausgebildetes dreidimensionales Element 2 vorhanden, das eine Mehrzahl von separaten Sensorfeldern 3 und 4 aufweist, wobei das Sensorfeld 3 in Richtung des Bedienraumes angeordnet ist und die Sensorfelder 4 seitlich dazu so ausgerichtet sind, dass eine Annäherung oder eine Berührung eines Bedieners innerhalb des Bedienraums dreidimensional selek- tiv über Kontakte 5 detektierbar ist.
Durch die selektiv unterschiedliche Beeinflussung der Sensorfelder 4 als Kondensatorplatten des kapazitiven Sensors kann somit quasi eine Drehbewegung de- tektiert werden, wenn die Sensorfelder 4 auf einem drehknopfartigen Element 2 angebracht sind, wobei die seitlichen Sensorfelder auf dem Umfang des Elements 2 gleichmäßig umlaufend in einem Winkel von beispielsweise 45° von der senkrecht in den Bedienraum weisenden Achse ausgerichtet sind und der Bediener mit dem Finger rotatorisch die Sensorfelder 4 umfährt. Mit dem Sensorfeld 3 kann darüber hinaus auch ein Tastenelement simuliert werden. Aus Figur 2 ist eine Darstellung eines Zusammenbaus des Bedien- und/oder Steuerelements 1 nach der Figur 1 zwischen einer Leiterplatte 6 und einer Kunststoffform 7 als Frontplatte zu entnehmen. Die Sensorfelder 3 und 4 sind hier auf dem Element 2 als Kunststoffträger aufgebrachte Metallelemente, die über even- tuell federnd ausgeführte Kontaktelemente 8 mit Leiterbahnen der Leiterplatte 6 kontaktiert sind.
Die der Kontur des Elements 2 angepasste Kunststoffform 7 als Frontplatte kann dann über das Element 2 mit den Sensorfeldern 3 und 4 gestülpt werden, sodass hiermit ein Drehknopf ohne mechanisch bewegliche Teile simuliert werden kann. Anstelle der Frontplatte als Kunststoffform 7 könnte auch eine Frontplatte mit einer metallischen, z. B. galvanisch aufgebrachten Beschichtung, oder eine Frontplatte aus Metallfolie oder aus einem Formteil aus Metall vorgesehen sein. Bei Versuchen wurde festgestellt, dass sich auch bei solchen Frontplatten kapazitive Veränderungen gut durch die Sensorfelder 3 und 4 erkennen lassen.
Next Patent: COATING MATERIAL AS FIRE PROTECTION