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Title:
OPERATING DEVICE, IN PARTICULAR FOR A VEHICLE COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/143339
Kind Code:
A1
Abstract:
The operating device (10), in particular for a vehicle component or generally for a human/machine interface, is provided with at least one pushbutton (28), which has a depressible pushbutton element (26). In addition, the operating device (10) has a guide element (18), which defines an accommodating area (24) in which the pushbutton element (26) is at least partially accommodated and in which the pushbutton element (26) is guided, and a capacitive proximity sensor (36) with an electrode (34) for detecting an object approaching the pushbutton element (26), in particular a hand or a finger of a hand. The electrode (34) is arranged outside the accommodating area (24) of the guide element (18).

Inventors:
SIEBERT RAINER (DE)
STICH BERND (DE)
KLEINE-HOLLENHORST HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/056962
Publication Date:
October 26, 2012
Filing Date:
April 17, 2012
Export Citation:
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Assignee:
BEHR HELLA THERMOCONTROL GMBH (DE)
SIEBERT RAINER (DE)
STICH BERND (DE)
KLEINE-HOLLENHORST HOLGER (DE)
International Classes:
H03K17/96; H03K17/965
Domestic Patent References:
WO2011032898A12011-03-24
WO2007014780A12007-02-08
WO2010006972A12010-01-21
Foreign References:
DE102006035837A12008-02-07
DE102007025564A12007-12-13
EP1739839A12007-01-03
DE102008031366A12010-01-07
DE3429338A11985-04-04
DE102005025021A12006-12-07
DE202005002157U12005-04-14
Attorney, Agent or Firm:
VON KREISLER SELTING WERNER (DE)
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Claims:
ANSPRUCHE

Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugkomponente oder allgemein für ein Mensch-Maschinen-Interface, mit

einer Frontblende (12) mit einer Vorderseite (14) und einer Rückseite

( 16),

mindestens einer Taste (28), die einen von der Vorderseite ( 14) der Frontblende (12) aus niederdrückbaren Tastenkörper (26) aufweist, einem an und/oder hinter der Rückseite (16) der Frontblende (12) angeordnetem Führungselement (18), das einen Aufnahmeraum (24) definiert, von welchem der Tastenkörper (26) zumindest teilweise aufgenommen und in welchem der Tastenkörper (26) geführt ist, und einem kapazitiven Näherungssensor (36) mit einer an und/oder hinter der Rückseite (16) der Frontblende (12) angeordneten Elektrode (34) zur Erfassung eines sich dem Tastenkörper (26) annähernden Objekts, insbesondere einer Hand oder eines Finger einer Hand, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Elektrode (34) außerhalb des Aufnahmeraums (24) des Führungselements (18) angeordnet ist.

Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungseiement (18) eine dem Aufnahmeraum (24) zugewandte Innenseite (22) und eine diesem abgewandte Außenseite (39) aufweist und dass die Elektrode (34) zwischen der Innenseite (22) und der Außenseite (39) des Führungselements (18) und/oder außerhalb des Führungselements (18) sowie benachbart zu diesem und/oder angrenzend an dieses angeordnet ist.

Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Elektrode (34) außen um das Führungselement (18) herum erstreckt.

4. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontblende (12) eine Aufnahmeöffnung (29) für den Tastenkörper (26) der mindestens einen Taste (28) aufweist.

Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungseiement ( 18) an der Rückseite ( 16) der Frontblende (12) von der Aufnahmeöffnung ausgehend über eine Länge absteht.

Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Elektrode (34) sich über die Länge des Führungsele ments (18) und insbesondere über dieses hinaus erstreckt.

Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Trägerplatte (32), auf der zumindest ein mit dem Tastenkörper (26) in Wirkverbindung stehender Schalter (30) und ein Kontaktfe!d (40) zur elektrischen Kontaktierung der Elektrode (34) angeordnet bzw. ausgebildet ist,

Bedienvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (34) als Schraubenfeder (38), als Streifenelement, als Teiloder Vollhülsenelement oder als Folie ausgebiidet ist.

Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine mit der Elektrode (34) gekoppelte Auswerteeinheit (42) zur Ausgabe eines die Annäherung des Objekts an den Tastenkörper (26) anzeigenden Ausgangssignals.

Description:
BEDIENVORRICHTUNG, INSBESONDERE FÜR EINE FAHRZEUGKOMPONENTE

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugkomponente oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface.

Für die verschiedensten elektrischen Geräte existieren Bedienvorrichtungen zur manuellen Einstellung und Veränderung der Betriebsparameter des Geräts, Insbesondere im Automotive-Bereich sowie beispielsweise auch bei anderen elektronischen Geräte (PDA, Handy, Tablet-Computer, Palmtops und Laptops) kann es von Vorteil sein, auf einer Anzeigevorrichtung ein beispielsweise Menü für die Einstellungsoptionen darzustellen, wenn sich der Bediener mit bei- spielsweise einem Finger seiner Hand der Bedienvorrichtung nähert. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, kapazitive Näherungssensoren einzusetzen, die Elektroden aufweisen, welche der kapazitiven Erfassung eines sich beispielsweise einer Taste annähernden Objekts wie beispielsweise einer Hand oder eines Fingers einer Hand dienen. Die kapazitiv wirkende Elektrode eines derartigen Näherungssensors sollte möglichst nahe an der Vorderseite bzw. an der Vorderseite eines Tastenkörpers angeordnet sein, um die Annäherung eines Objekts zuverlässig erkennen zu können. Ein Beispiel für eine Betätigungstaste mit einem in dieser angeordneten kapazitiven Näherungssensor ist in DE-A-10 2006 035 837 beschrieben. Die Elektrode ist hierbei als Feder- element ausgebildet, das an der Innenseite der vorderen Wand des Tastenkörpers anliegt. Beim Niederdrücken des Tastenkörpers muss also auch die Kraft des Federelements überwunden werden, was unweigerlich Einfluss auf die Haptik hat. Weitere Beispiele für Bedienelemente mit Näherungssensorik, bei denen der Näherungssensor innerhalb eines niederdrückbaren Tastenkörpers angeordnet ist, finden sich in DE-A-10 2007 025 564 und EP-A-1 739 839. Auch bei den in diesen Schriften beschriebenen Beispielen wirkt sich die Sensorik auf die zum Niederdrücken der Tasten erforderliche Kraft aus. Zudem besteht eine weitere Schwierigkeit der bisher beschriebenen bekannten Tasten mit kapazitiver Näherungssensorik darin, dass eine Hinterleuchtung des Tastenkörpers bzw. von dessen Vorderwand nur noch eingeschränkt möglich ist, da diesbezüglich die Einbauten in Form der Näherungssensorik Einschränkungen bezüglich der gleichmäßigen Ausieuchtung des Tastenkörpers mit sich bringen.

Weitere Beispiele für Tasten mit Näherungssensorik sind in DE-A-10 2008 031 366, DE-A-34 29 338, DE-A-10 2005 025 021 und WO-A-2010/006 972 beschrieben.

Schließlich ist es aus DE-U-20 2005 002 157 bekannt, bei einem von Hand bedienbaren, feststehenden Berührungsfeid (Touch-Screen oder -Panel) eine kapazitive Näherungssensorik dadurch zu realisieren, dass zwischen dem feststehenden Berührungsfeld und einer mit Abstand unterhalb des Berührungsfeldes angeordneten Trägerplatte eine sich zum Berührungsfeld hin aufweitende, schraubenförmige, elektrisch leitende Feder angeordnet ist, die unter Kompression zwischen dem Berührungsfeld und der Trägerplatte ange- ordnet ist und die kapazitive Elektrode des Näherungssensors bildet, Da das Berührungsfeld keinerlei Bewegungen vollführt, kann sich also die Feder auch nicht auf die Haptik auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung insbesondere für eine Fahrzeugkomponente oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface mit kapazitiver Näherungssensorik zu schaffen, wobei die kapazitive Näherungssensorik sich nicht auf die Haptik einer niederdrückbaren Taste der Bedienvorrichtung auswirkt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugkomponente oder allgemein für ein Mensch- Maschinen-Interface, vorgeschlagen, wobei die Bedienvorrichtung versehen ist mit

einer Frontblende mit einer Vorderseite und einer Rückseite,

mindestens einer Taste, die einen von der Vorderseite der Frontblende aus näederdrückbaren Tastenkörper aufweist,

einem an und/oder hinter der Rückseite der Frontblende angeordnetem Führungselement, das einen Aufnahmeraum definiert, von welchem der Tastenkörper zumindest teilweise aufgenommen und in welchem der Tastenkörper geführt ist, und

- einem kapazitiven Näherungssensor mit einer an und/oder hinter der Rückseite der Frontblende angeordneten Elektrode zur Erfassung eines sich dem Tastenkörper annähernden Objekts, insbesondere einer Hand oder eines Finger einer Hand. Bei dieser Bedienvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Elektrode außerhalb des Führungsbereichs des Aufnahmeraums angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Bedienvorhchtung umfasst mindestens eine Taste mit einem niederdrückbaren Tastenkörper. Dieser Tastenkörper ist zumindest teil - weise innerhalb des Aufnahmeraums eines Führungselements der Bedienvorrichtung angeordnet, wobei der Tastenkörper beim Niederdrücken innerhalb des Aufnahmeraums geführt ist. Ferner weist die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung einen kapazitiven Näherungssensor mit mindestens einer Elektrode zur Erfassung eines sich dem Tastenkörper annähernden Objekts auf. Bei diesem Objekt handelt es sich insbesondere um die Hand oder einen Finger der Hand einer die Bedienvorrichtung betätigenden Person.

Bei einer derartigen Bedienvorrichtung wird nun erfindungsgemäß die mindestens eine Elektrode außerhalb des Aufnahmeraums des Führungselements und damit auch außerhalb des Tastenkörpers angeordnet. Damit wird erreicht, dass die Elektrode keinerlei mechanischen o.dgl. Einflüssen bzw. Veränderungen unterliegt, wenn die Taste niedergedrückt wird. Damit sind die haptischen Eigenschaften der Taste nicht durch mechanische Komponenten der kapazitiven Näherungssensorik und deren Integration in beispielsweise die Bedienoberfläche der Bedienvorrichtung abhängig. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung der Elektrode des kapazitiven Näherungssensors außerhalb des Aufnahmeraums des Führungselements bedeutet ietztendiich, dass die Elektrode zwischen der dem Aufnahmeraum zugewandten Innenseite des Führungselements und dessen Außenseite, also beispielsweise in die Wand des Führungselements integriert ist, oder außerhalb des Führungselements sowie benachbart zu diesem und/oder angrenzend an dieses angeordnet ist. Insbesondere erstreckt sich die Elektrode außen um das Führungselement herum.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bedienvorrichtung mit einer eine Vorder- und eine Rückseite aufweisenden Frontblende versehen ist, die eine Aufnahmeöffnung für den Tastenkörper der mindestens einen Taste aufweist, wobei das Führungselement an der Rückseite der Frontblende von der Aufnahmeöffnung ausgehend über eine Länge absteht und die Elektrode sich über die Länge des Führungselements und insbesondere über dieses hinaus erstreckt.

Die Elektrode ist elektrisch mit einer Auswerteeinheit zur Ausgabe eines die Annäherung eines Objekts (einer Hand oder eines Fingers einer Hand) an den Tastenkörper anzeigenden Ausgangssignals verbunden. Hierzu kann die Elekt- rode beispielsweise ein Anschlussfeld einer Trägerplatte (insbesondere Platine) der Bedienvorrichtung kontaktieren. Zweckmäßig ist es, wenn die Elektrode als Federelement, insbesondere als Schraubenfeder ausgebildet ist, durch die die Elektrode unter Spannung zwischen der Trägerplatte und einer Frontblende der Bedienvorrichtung angeordnet ist. Die Federvorspannung bewirkt hierbei die permanente elektrische Kontaktierung und mechanische Fixierung der Elektrode auch unter mechanischen Schwingungen und Erschütterungen, denen die Bedienvorrichtung ausgesetzt sein kann. Alternativ kommen als Aus- gestaltungen für die Elektrode beispielsweise elektrisch leitende Streifenelemente, Teil- oder Vollhülsenelemente oder aber elektrisch leitende Folien in Frage. Auch könnte die Wand des Führungselements selbst elektrisch leitend ausgebildet sein (beispielsweise durch die Integration elektrisch leitender me- tallischer Werkstoffe oder aber auch metallisierter Kunststoffe) .

Für die Umsetzung der Niederdrückbewegung der Taste in ein elektrisches (Schalt-)Signal steht der Tastenkörper mit einem Schalter in Wirkverbindung. Der Schalter kann in den unterschiedlichsten Formen ausgeführt sein. So kann der Schalter beispielsweise in Form einer Schaltmatte, a!s Kurzhubschalter, als berührungslos ansprechender Schalter o.dgl. ausgeführt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der ein Schnitt durch eine Taste einer Be- dienvorrichtung gezeigt ist, näher erläutert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei : Fig . 1 einen Schnitt durch eine Taste einer Bedienvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 einen Schnitt durch zwei nebeneinander angeordnete Tasten einer

Bedienvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist der für die Erfindung interessierende Teil einer Bedienvorrichtung 10 dargestellt. Die Bedienvorrichtung 10 weist eine Frontblende oder Abdeckung 12 auf, die eine Vorderseite 14 und eine Rückseite 16 aufweist. Von der Rückseite 16 steht ein Führungselement 18 ab, das beispielsweise eine umlaufende Wand 20 aufweist. Die Innenseite 22 der Wand 20 des Führungselements 18 bildet einen Aufnahmeraum 24 für den Tastenkörper 26 mit einer Vorderwand 27 einer niederdrückbaren Taste 28, Die Taste 28 bzw. ihre Vor- derwand 27 befindet sich in einer Aufnahmeöffnung 29 in der Frontblende bzw. Abdeckung 12. Der Tastenkörper 26 ist in dem Aufnahmeraum 24 des Führungselements 18 geführt und ist niederdrückbar, wobei er in Wirkverbindung mit einem Schalter 30 steht, der auf einer der Rückseite 16 der Frontblende 12 zugewandten Trägerplatte 32 angeordnet ist.

Um das Führungseiement 18 herum erstreckt sich eine Elektrode 34, die Teil eines kapazitiven Näherungssensors 36 ist. Die Elektrode 34 ist als schraubenförmige elektrisch leitende Feder 38 ausgeführt, die sich zwischen der Rückseite 16 der Frontblende 12 und der Trägerplatte 32 abstützt und das Führungseiement 18 an seiner Außenseite 39 umgibt. Auf der Trägerplatte 32 befindet sich ein beispielsweise ringförmiges Kontaktfeld 40, an dem die elektrisch leitende Feder 38 anliegt. Das Kontaktfeid 40 steht über eine nicht dargestellte Leiterbahn in elektrischer Verbindung mit einer Auswerteeinheit 42 des kapazitiven Näherungssensors 36 zur Ausgabe eines die Annäherung eines Objekts an den Tastenkörper 26 anzeigenden Ausgangssignals,

Ferner weist die Bedienvorrichtung 10 eine der Taste 28 zugeordnete Funk- tionsrückmeldeanzeige 44 auf, über die mit Hilfe einer Lichtquelle 46 die Betä- tigung der Taste 28 und damit die Aktivierung der über die Taste 28 auswählbare Funktion angezeigt wird.

Wie sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus Fig. 1 ergibt, erfolgt die kapazitive Sensierung beispielsweise einer Hand oder eines Fingers einer Hand über die außerhalb sowohl des Tastenkörpers 26 als auch des Führungselements 18 angeordnete Elektrode 34 und damit über eine außerhalb der Tastenführung vorgesehene Signalübertragung mit Hilfe einer elektrisch leitenden metallischen Feder oder mit Hilfe eines teilweise oder vollständig metallisierten und federvorgespannten Kunststoffkörpers oder mit Hilfe eines metal- lischen Stanzbiegeteils mit Federvorspannung. Die Federvorspannung bewirkt dabei die permanente elektrische Kontaktierung und mechanische Fixierung der Elektrode 34 auch bei mechanischen Erschütterungen bzw. Schwingungen. Wahlweise kann die elektrisch leitfähige partielle Metallsierung des Führungs- eiements 18 auch durch partielies Aufbringen von leitfähigen Polymersubstanzen auf dem vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Füh- rungselement 18 erzielt werden. Die mechanische Kontaktierung der Elektrode 34 an der Frontblende 12 erfolgt durch Anlage der Elektrode 34 an der Rückseite 16 der Frontblende 12, während die elektrische und mechanische Kontaktierung der Elektrode zur Trägerplatte 32 hin über das Kontaktfeld 40 in Form beispielsweise eines Karbon-, Gold- oder metallischen Päd oder ähnliches erfolgt. Die elektrische Kontaktierung der Elektrode 34 (insbesondere Feder 38) auf der Trägerplatte 32 kann vollflächig oder partiell sein. Im Falle der Verwendung von Schaltmatten wird die Kontaktierung der Elektrode 34 durch partielle Öffnungen (an einer, zwei oder mehreren Positionen) der Schaltmatte, durch die sich die Elektrode 34 bis zur Trägerplatte 32 hindurch erstreckt, realisiert. Die Vorderwand 27 des Tastenkörpers 26 sollte das Füh- rungselement 18 und die Elektrode 34 seitlich nach außen überdecken.

In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch zwei nebeneinanderliegende Tasten 28 einer alternativ ausgebildeten Bedienvorrichtung 10' dargestellt. Soweit die Einzelbestandteile dieser Bedienvorrichtung 10' funktionsgleich bzw. identisch mit den Einzelbestandteilen der Bedienvorrichtung 10 gemäß Fig. 1 sind, sind sie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Ein Unterschied zwischen den Bedienvorrichtungen 10 und 10' ist darin zu sehen, dass bei der Bedienvorrichtung 10' gemäß Fig. 2 die wiederum beispiel- haft als Schraubenfeder 38 ausgeführte Elektrode des jeder Taste 28 zugeordneten Näherungssensors 36 außerhalb des von der Taste 28 bzw. dessen Tastenkörper 26 eingenommenen Bereichs angeordnet ist. Im Übrigen werden bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die gleichen Vorteile genutzt wie bei der Bedienvorrichtung 10 gemäß Fig. 1. BEZUGSZEICHEN LISTE

10 Bedienvorrichtung

10' Bedienvorrichtung

12 Frontblende der Bedienvorrichtung

14 Vorderseite der Frontblende

16 Rückseite der Frontblende

18 Führungselement

20 Wand des Führungselements

22 Innenseite des Aufnahmeraums

24 Aufnahmeraum im Führungselement

26 Tastenkörper der Taste

27 Vorderwand des Tastenkörpers

28 Taste

29 Aufnahmeöffnung in der Frontbiende

30 Schalter

32 Trägerplatte

34 Elektrode des Näherungssensors

36 Näherungssensor

38 Schraubenfeder

39 Außenseite des Führungselements

40 Kontaktfeld auf der Trägerplatte

42 Auswerteeinheit

44 Funktionsrückmeldeanzeige

46 Lichtquelle der Funktionsrückmeldeanzeige