DE102011112089A1

DE102011112089A1 - Bedienvorrichtung

Info

Publication number: DE102011112089A1
Application number: DE102011112089A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensorfläche (3) und mit einer kapazitiv arbeitenden ersten Sensoreinrichtung (6), derart dass bei Berührung der Sensorfläche (3) und/oder in unmittelbarer Nähe der Sensorfläche (3) ein erstes Signal (7) erzeugbar ist. Die Sensorfläche (3) ist von einer Blende (4), die für Infrarot-Strahlung durchlässig ist, mindestens teilweise umgeben. Eine mit Infrarot-Strahlung arbeitende zweite Sensoreinrichtung (8) ist der Blende (4) zugeordnet, wobei die zweite Sensoreinrichtung (8) die Positionierung auf der Sensorfläche (3), insbesondere unter Erzeugung eines zweiten Signals (9), detektiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Bedienvorrichtungen werden in Kraftfahrzeugen zur Bedienung unterschiedlichster Funktionen durch einen Benutzer eingesetzt.
Eine derartige Bedienvorrichtung mit einer Sensorfläche und mit einer kapazitiv arbeitenden, ersten Sensoreinrichtung ist an sich bekannt. Bei Berührung der Sensorfläche mittels eines Bedienelementes, beispielsweise eines Fingers des Benutzers, und/oder in unmittelbarer Nähe des Bedienelementes zur Sensorfläche ist mittels der ersten Sensoreinrichtung ein Signal erzeugbar. Das Signal kann im Hinblick auf die Bedienung durch den Benutzer ausgewertet werden. Allerdings ist hierzu eine besondere Ausgestaltung der Sensorfläche notwendig, beispielsweise kann zur Positionserkennung des Bedienelementes eine Segmentierung der Sensorfläche notwendig sein. Designelemente für die Sensorfläche sind daher im allgemeinen nur bedingt nutzbar zur Erfassung von Nutzereingaben bedingt durch Materialauswahl, Ästhetik oder technischer Machbarkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedienvorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass die Sensorfläche vielfältiger ausgestaltbar ist. Insbesondere ist es Ziel der Erfindung, Materialien, mit welchen eine Positionsauswertung mit Berührungserkennung bisher nicht möglich war, nutzbar zu machen.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bedienvorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ist die Sensorfläche von einer Blende, die für Infrarot-Strahlung durchlässig ist, mindestens teilweise umgeben. Eine mit Infrarot-Strahlung arbeitende, zweite Sensoreinrichtung ist der Blende zugeordnet. Die zweite Sensoreinrichtung detektiert die Positionierung des Bedienelements auf der Sensorfläche, insbesondere unter Erzeugung eines zweiten Signals. Das zweite Signal lässt sich dann im Hinblick auf die augenblickliche Position des Bedienelements auswerten, ohne dass die bisherigen Einschränkungen für die Sensorfläche auftreten. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung leistet somit insbesondere eine Berührungserkennung auf nicht segmentierten Oberflächen Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht die Sensorfläche aus Metall. Es ist hervorzuheben, dass das Design der Sensorfläche keinen Einschränkungen unterliegt sondern beliebig wählbar ist. Insbesondere ist keine Segmentierung der Sensorfläche notwendig sondern es kann eine ununterbrochene Sensorfläche gewählt werden. Anstelle von Metall kann die Sensorfläche auch aus einem sonstigen, elektrisch leitfähigen Material bestehen. Insbesondere lässt sich ein elektrisch leitfähiger Kunststoff Material für die Sensorfläche verwenden, womit die Bedienvorrichtung besonders kostengünstig ist.
Die Blende kann aus Kunststoff bestehen, was wiederum zur Kostengünstigkeit der Bedienvorrichtung beiträgt. Falls gewünscht kann das Material für die Blende so gewählt werden, dass die Blende für Lichtstrahlung in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum im wesentlichen undurchlässig ist. Damit ist die zweite Sensoreinrichtung zwar voll funktionsfähig, jedoch für den Benutzer nicht weiter sichtbar in der Bedienvorrichtung angeordnet.
In einer besonders zweckmäßigen Anordnung ist die Sensorfläche als ein längliches Bauteil ausgestaltet. Die Bedienung der Bedienvorrichtung erfolgt dann durch Entlangfahren an der Sensorfläche mit dem Finger o. dgl. des Benutzers. Dadurch ist eine Art von Sliderfunktion durch die Bewegung eines Fingers o. dgl. des Benutzers entlang der Sensorfläche erzeugbar.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist nachfolgendes festzustellen. Die Kombination von Infrarottechnologie zur Erfassung einer Aktuator-Position in Verbindung mit einer kapazitiven Auswertung der Berührung ermöglicht das Erkennen einer Betätigung auf einem Designteil, ohne dass eine Segmentierung notwendig ist. Ferner benötigt die Kombination dieser beiden Technologien keine mechanischen Wege bei der Betätigung durch den Benutzer. Es bestehen keine Einschränkungen bei der Materialauswahl des Designteils, allerdings ist es erforderlich einen IR(Infrarot)-durchlässigen Werkstoff bei der Integration um das Designteil zu verwenden oder das Designteil selbst besteht aus IR-durchlässigem Material. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung eignet sich auch insbesondere für die Kombination bzw. Anwendung für Touchpads mit IR-Technologie, die beispielsweise der Blende zugeordnet sind. In diesem Fall kann vorteilhafterweise die IR-Sensorik für das Touchpad gleichzeitig als zweite Sensoreinrichtung für die Bedienvorrichtung genutzt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass neue Designs für unterschiedlichste Funktionsaktivitäten ermöglicht sind. Es ist eine Betätigung der Bedienvorrichtung ohne Weg bei leitfähigen Designteilen ermöglicht. Desweiteren kann eine unsegmentierte Berührungserkennung auf leitfähigen Materialien vorgenommen werden. Es ist ein größeres Spektrum der technischen Machbarkeit für Bedienvorrichtungen gegeben, die mittels Berührung arbeiten. Schließlich liegen vorteilhafterweise auch mehr Freiheitsgrade für die Gestaltung von Designteilen, welche zur Nutzereingabe verwendet werden, vor.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 eine Bedienvorrichtung in Draufsicht,
2 einen Detailausschnitt aus der Bedienvorrichtung in einer Prinzipdarstellung,
3 eine Schnittdarstellung des in 2 gezeigten Detailausschnitts und
4 einen Detailausschnitt wie in 2 gemäß einer weiteren Ausgestaltung.
In 1 ist eine Bedienvorrichtung 1, die beispielsweise in der Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, zu sehen. Die Bedienvorrichtung 1 besitzt ein Gehäuse 2, an dessen Oberseite eine Sensorfläche 3 und eine Blende 4 angeordnet sind.
Wie weiter anhand der 2 zu sehen ist, ist die Bedienvorrichtung 1 vom Benutzer beispielsweise mittels dessen Finger 5 als Bedienelement entsprechend bedienbar. Zur Bedienung weist die Bedienvorrichtung 1 eine schematisch in 3 gezeigte, kapazitiv arbeitende erste Sensoreinrichtung 6 auf, die mit der Sensorfläche 3 in Verbindung steht. Mit Hilfe der ersten Sensoreinrichtung 6 ist bei Berührung der Sensorfläche 3 durch den Finger 5 und/oder in unmittelbarer Nähe des Fingers 5 zur Sensorfläche 3 ein erstes Signal 7 erzeugbar. Mit anderen Worten detektiert die Sensoreinrichtung 6 den Bedienungswunsch des Benutzers. Das den Bedienungswunsch anzeigende Signal 7 kann dann in einer zugehörigen, nicht weiter gezeigten Steuereinrichtung entsprechend weiterverarbeitet werden.
Die Bedienvorrichtung 1 besitzt weiter eine mit Infrarot-Strahlung arbeitende zweite Sensoreinrichtung 8, welche ebenfalls schematisch in 3 gezeigt ist. Die zweite Sensoreinrichtung 8 detektiert die Positionierung des Fingers 5 auf der Sensorfläche 3 und erzeugt ein entsprechendes zweites Signal 9. Das zweite Signal 9 beinhaltet also beispielsweise die Koordinaten der jeweiligen Position des Fingers 5 auf der Sensorfläche 3. Mit anderen Worten detektiert also die Sensoreinrichtung 8 die eigentliche Bedienung durch den Benutzer. Das die Art der Bedienung beinhaltende Signal 9 kann dann wiederum in der zugehörigen Steuereinrichtung dementsprechend weiterverarbeitet werden, wobei die Steuereinrichtung beispielsweise dann die jeweiligen der Bedienung entsprechenden Funktionen im Kraftfahrzeug auslöst.
Die zweite Sensoreinrichtung 8 arbeitet mit Infrarot(IR)-Strahlung und weist daher gemäß 2 wenigstens eine IR-Sendediode 10 auf, die einen IR-Strahl 12 emittiert. Der vom Finger 5 gegebenenfalls anteilig reflektierte IR-Strahl 13 wird von wenigstens einer IR-Photodiode 11 empfangen und für das Signal 9 ausgewertet. Die IR-Sendediode 10 sowie die IR-Photodiode 11 sind auf einer Leiterplatte 14 angeordnet. Entsprechend der gewünschten Positionserkennung für den Finger 5 können auch mehrere IR-Sendedioden 10 und/oder IR-Photodiode 11 auf der Leiterplatte 14 befindlich sein. Wie anhand der 1 zu erkennen ist, ist die Sensorfläche 3 von der Blende 4 wenigstens teilweise umgeben. Selbstverständlich kann die Blende 4 die Sensorfläche 3 auch vollständig umgeben, wie in der 3 gezeigt ist. Die zweite Sensoreinrichtung 8 ist der Blende 4 zugeordnet, so dass die Blende 4 für Infrarot-Strahlung 12, 13 durchlässig ausgestaltet ist.
Die Sensorfläche 3 kann aus Metall bestehen. Selbstverständlich kann die Sensorfläche 3 auch aus einem sonstigen elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus elektrisch leitfähigem Kunststoff, bestehen. Die elektrische Kontaktierung der Sensorfläche 3 für die Berührungserkennung ist mittels einer in 2 gezeigten Kontaktfläche 15 auf der Leiterplatte 14 realisiert. Die Blende 4 kann aus Kunststoff bestehen. Wie bereits erwähnt, ist die Blende 4 für Infrarotstrahlung weitgehend durchlässig. Andererseits kann das Material für die Blende 4 auch so gewählt werden, dass die Blende 4 für Lichtstrahlung in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum im wesentlichen undurchlässig ist. Damit sind die unterhalb der Blende 4 im Gehäuse 2 (siehe 1) befindliche Bauteile, beispielsweise die Leiterplatte 14 mit den IR-Sendedioden 10 und IR-Photodioden 11 für den Benutzer nicht sichtbar.
Die Sensorfläche 3 kann, wie in 2 zu sehen ist, als ein längliches Bauteil ausgestaltet sein. Die zweite Sensoreinrichtung 8 ermittelt dann die Längsposition des Fingers 5 entlang der Sensorfläche 3. Dadurch kann eine Art von Sliderfunktion durch Bewegung des Fingers 5 des Benutzers entlang der Sensorfläche 3 erzeugt werden. Schließlich ist in 4 noch in einer weiteren Ausgestaltung gezeigt, dass die Blende 4 als zusätzliches Touchpad für Bewegungen des Fingers 5 auf und/oder über der Blende 4 dienen kann. Hierfür werden die IR-Sendedioden 10 und IR-Photodioden 11 der zweiten Sensoreinrichtung 8 für die Sensorfläche 3 mitgenutzt. In diesem Fall ist also der Slider mit einem Touchpad kombiniert.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung nicht nur für eine Bedienvorrichtung im Kraftfahrzeug sondern auch für sonstige Geräte, beispielsweise Hausgeräte, Werkzeugmaschinen, Computersteuerungen o. dgl. Verwendung finden.
Bezugszeichenliste

1: Bedienvorrichtung
2: Gehäuse
3: Sensorfläche
4: Blende
5: Finger
6: (erste) Sensoreinrichtung (kapazitiv)
7: (erstes) Signal
8: (zweite) Sensoreinrichtung (Infrarot)
9: (zweites) Signal
10: IR-Sendediode
11: IR-Photodiode
12: (emittierter) IR-Strahl
13: (reflektierter) IR-Strahl
14: Leiterplatte
15: Kontaktfläche (für Sensorfläche)

Claims

Bedienvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensorfläche (3) und mit einer kapazitiv arbeitenden ersten Sensoreinrichtung (6), derart dass bei Berührung der Sensorfläche (3) und/oder in unmittelbarer Nähe der Sensorfläche (3) ein erstes Signal (7) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) von einer Blende (4), die für Infrarot-Strahlung durchlässig ist, mindestens teilweise umgeben ist, dass eine mit Infrarot-Strahlung arbeitende zweite Sensoreinrichtung (8) der Blende (4) zugeordnet ist, und dass die zweite Sensoreinrichtung (8) die Positionierung auf der Sensorfläche (3), insbesondere unter Erzeugung eines zweiten Signals (9), detektiert.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) aus Metall besteht.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus elektrisch leitfähigem Kunststoff besteht.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) aus Kunststoff besteht, und dass vorzugsweise die Blende (4) für Lichtstrahlung in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum im wesentlichen undurchlässig ist.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) als längliches Bauteil ausgestaltet ist, derart dass eine Art von Sliderfunktion durch Bewegung eines Fingers (5) o. dgl. des Benutzers entlang der Sensorfläche (3) erzeugbar ist.