DE112018003952T5

DE112018003952T5 - Betätigungserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018003952T5
Application number: DE112018003952.8T
Authority: DE
Inventors: Toshihito Takai
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-05-07
Also published as: US11194412B2; WO2019026504A1; JP6837555B2; JPWO2019026504A1; CN110998498A; US20200142512A1

Abstract

Das Touchpad 1 ist eine Betätigungserfassungsvorrichtung, die folgendes umfasst: eine Betätigungseinheit 7, die eine Betätigungsfläche 7a zum Empfangen von Betätigungen hat; einen Lastsensor 6, der an einer unteren Fläche 7b der Betätigungseinheit 7 angeordnet ist, zum Erfassen einer Last, die auf die Betätigungsfläche 7a ausgeübt ist; und eine Begrenzermechanismuseinheit 4 zum Zulassen einer Ausübung einer Last von nicht mehr als eine vorbestimmte erste Last auf den Lastsensor 6, während sie auch zum Schützen des Lastsensors 6 durch Begrenzen der Ausübung einer Last von größer als die vorbestimmte erste Last auf den Lastsensor 6 dient, wobei dies durch den Mechanismus erreicht wird, der in Kontakt mit der unteren Fläche 7b der Betätigungseinheit 7 gelangt.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldungen
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-150698 , eingereicht am 3. August 2017, von welcher der gesamte Inhalt hierdurch durch Bezugnahme enthalten ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungserfassungsvorrichtung.
Stand der Technik
Es ist eine Berührungseingabefeldanzeige bekannt, die mit einem auf einer Basis angeordneten Tastfeld bzw. Touchpad, zwischen dem Touchpad und der Basis an vier Ecken des Touchpads angeordneten vier Lastsensoren und einem Mikrocomputer, der eine berührte Position basierend auf der Ausgangsspannung der Lastsensoren erfasst, versehen ist (siehe z.B. Patentliteratur 1).
Literaturstellenliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2012/68836 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Im Fall der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Berührungseingabefeldanzeige kann der Lastsensor fehlerhaft sein, wenn dem Touchpad zu viel Last (oder eine exzessive Last) auferlegt wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungserfassungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die den Lastsensor vor der exzessiven Last schützen kann.
Lösung für das Problem
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Betätigungserfassungsvorrichtung eine Betätigungseinheit, die eine Betätigungsoberfläche umfasst, um darauf betätigt zu werden; einen Lastsensor, der an einer unteren Oberfläche der Betätigungseinheit angeordnet ist, um eine auf die Betätigungsoberfläche ausgeübte Last zu erfassen; und ein Schutzelement, das zulässt, dass eine Last von nicht mehr als eine vorbestimmte erste Last auf den Lastsensor ausgeübt wird, und das verhindert, dass eine Last von mehr als die vorbestimmte erste Last auf den Lastsensor ausgeübt wird, und zwar durch einen Kontakt mit der unteren Oberfläche der Betätigungseinheit, um den Lastsensor zu schützen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine Betätigungserfassungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die den Lastsensor vor der exzessiven Last schützen kann.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Beispiel eines Touchpads bei einer Ausführungsform zeigt.
2A ist eine perspektivische Ansicht, die das Touchpad bei der Ausführungsform zeigt.
2B ist eine schematische Querschnittsansicht, wenn ein in der 2A entlang einer Linie II(b)-II(b) genommener Querschnitt in der Richtung des Pfeils angeschaut wird.
2C ist ein Blockdiagramm, das das Touchpad darstellt.
3A ist eine erklärende Querschnittsansicht, die zeigt, wie eine Begrenzermechanismuseinheit des Touchpads bei der Ausführungsform arbeitet, wenn eine ausgeübte Last nicht mehr als eine zweite Last ist, die niedriger als eine vorbestimmte erste Last ist.
3B ist eine erklärende Querschnittsansicht, die zeigt, wie die Begrenzermechanismuseinheit des Touchpads bei der Ausführungsform arbeitet, wenn eine aufgebrachte bzw. ausgeübte Last nicht weniger als die zweite Last, die niedriger als die vorbestimmte erste Last ist, und nicht mehr als die vorbestimmte erste Last ist.
3C ist eine erklärende Querschnittsansicht, die zeigt, wie die Begrenzermechanismuseinheit des Touchpads bei der Ausführungsform arbeitet, wenn eine aufgebrachte bzw. ausgeübte Last nicht weniger als die vorbestimmte erste Last ist.
4A ist ein erklärendes Diagramm, das eine Betätigungserfassungsvorrichtung bei einer weiteren Ausführungsform darstellt.
4B ist eine Querschnittsansicht, wenn ein in der 4A entlang einer Linie IV(b)-IV(b) genommener Querschnitt in der Richtung des Pfeils angeschaut wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
(Zusammenfassung der Ausführungsform)
Eine Betätigungserfassungsvorrichtung bei einer Ausführungsform hat eine Betätigungseinheit, die eine Betätigungsoberfläche zum Empfangen von Betätigungen umfasst, Lastsensoren, die an einer unteren Oberfläche der Betätigungseinheit angeordnet sind, um eine Last zu erfassen, die auf die Betätigungsoberfläche ausgeübt wird, und ein Schutzelement, das zulässt, dass eine Last von nicht mehr als eine vorbestimmte erste Last auf die Lastsensoren ausgeübt wird, während es verhindert, dass ein Last von größer als die vorbestimmte erste Last auf die Lastsensoren ausgeübt wird, und zwar durch Inkontaktgelangen mit der unteren Oberfläche der Betätigungseinheit, und dadurch die Lastsensoren schützt.
Bei der Betätigungserfassungsvorrichtung schützt das Schutzelement, wenn eine Last von nicht weniger als die erste vorbestimmte Last auf die Betätigungseinheit ausgeübt wird, die Lastsensoren durch Beschränken einer Bewegung der Betätigungseinheit in einer Richtung, in welcher die Last aufgebracht bzw. ausgeübt wird. Daher ist es ungleich dem, wenn eine solche Konfiguration nicht angenommen ist, möglich, die Lastsensoren vor exzessiven Lasten zu schützen.
(Ausführungsform)
(Allgemeine Konfiguration eines Touchpads 1)
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Touchpad bei der Ausführungsform zeigt. 2A ist eine perspektivische Ansicht, die das Touchpad bei der Ausführungsform zeigt, 2B ist eine schematische Querschnittsansicht, wenn ein entlang einer Linie II(b)-II(b) der 2A genommener Querschnitt in der Richtung des Pfeils angeschaut wird, und 2C ist ein beispielhaftes Blockdiagramm, das das Touchpad darstellt. Die 3A bis 3C sind erklärende Querschnittsansichten, die zeigen, wie eine Begrenzermechanismuseinheit des Touchpads bei der Ausführungsform arbeitet.
In jeder Zeichnung für die vorliegende Ausführungsform kann ein Maßstabsverhältnis unterschiedlich vom tatsächlichen Verhältnis sein. Der in 2B gezeigte Pfeil zeigt eine Last F an, die durch eine auf der Betätigungsoberfläche 7a durch einen Betätigungsfinger 9 durchgeführte Betätigung verursacht ist und nach unten gerichtet wirkt. In 2C sind Flüsse von Hauptsignalen und Information durch Pfeile angezeigt. In den 3A bis 3C gezeigte Pfeile in Richtung nach oben zeigen eine Federkraft einer Feder 44 an. Pfeile in Richtung nach unten zeigen eine Last an, die in einer Richtung wirkt, die die Betätigungsoberfläche 7a nach unten drückt (eine Lastausübungsrichtung). Weiterhin bedeutet der als „A - B“ beschriebene numerische Bereich „nicht weniger als A und nicht mehr als B“.
Ein Touchpad 1 als die Betätigungserfassungsvorrichtung ist als Beispiel auf einer Bodenkonsole zwischen einem Fahrersitz und einem Fahrgastsitz in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Das Touchpad 1 ist so angeordnet, dass z.B. die linke Seite auf der Papierebene der 1 als Beispiel die hintere Seite des Kraftfahrzeugs ist und die rechte Seite die vordere Seite ist. Das Touchpad 1 ist konfiguriert, um z.B. eine elektronische Vorrichtung zu betätigen, die als Beispiel an dem Kraftfahrzeug angebracht ist. Das Touchpad 1 ist konfiguriert, um z.B. eine Wischbetätigung, eine Klopfbetätigung, eine Zangengriff- bzw. Quetschbetätigung und ein Drückbetätigung, etc. zu erfassen, die auf der Betätigungsoberfläche 7a durchgeführt ist.
Das Touchpad 1 hat z.B. eine Betätigungseinheit 7 mit einer Betätigungsoberfläche 7a, um betätigt zu werden, Lastsensoren 6, die an einer unteren Oberfläche 7b der Betätigungseinheit 7 angeordnet sind, um eine auf die Betätigungsoberfläche 7a ausgeübte bzw. aufgebrachte Last zu erfassen, und eine Begrenzermechanismuseinheit 4 als das Schutzelement, das zulässt, dass eine Last von nicht mehr als eine erste vorbestimmte Last auf die Lastsensoren 6 ausgeübt wird, während es verhindert, dass eine Last größer als die vorbestimmte erste Last auf die Lastsensoren 6 ausgeübt wird, und zwar durch Inkontaktgelangen mit der unteren Oberfläche 7b der Betätigungseinheit 7, und es dadurch die Lastsensoren 6 schützt, wie es in den 1 bis 2C gezeigt ist.
Das Touchpad 1 ist auch versehen mit z.B. einem Aktuator 8 und einer Steuereinheit 100, die einen Berührungssensor 70, lichtemittierende Elemente 71, die Lastsensoren 6 und den Aktuator 8 steuert, wie es in den 2B und 2C gezeigt ist.
Als Beispiel sind bei dem Touchpad 1 die Lastsensoren 6 jeweils unter den vier Ecken der Betätigungsoberfläche 7a angeordnet, wie es in 1 gezeigt ist. Die Anzahl der Lastsensoren 6 ist nicht darauf beschränkt.
Die Begrenzermechanismuseinheit 4 und die Betätigungseinheit 7 sind an z.B. einem Kasten bzw. Gehäuse 2 angebracht, wie es in den 1 und 2A gezeigt ist. Das Gehäuse 2 ist als Beispiel aus Harzmaterial, wie beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat), ausgebildet. Zum Beispiel sind vier Dämpfungselemente 3, die aus Harzmaterial ausgebildet sind, zwischen dem Gehäuse 2 und einer Basis 40 (die später beschrieben wird) angeordnet, wie es in den 1 und 2A gezeigt ist. Die Dämpfungselemente 3 sind an Anbringungsteilbereichen 20 des Gehäuses 2 angebracht.
(Konfiguration der Begrenzermechanismuseinheit 4)
Die Begrenzermechanismuseinheit 4 hat z.B. Platten 46 in Kontakt mit den Lastsensoren 6, Federn 44 als elastische Körper zum Ausüben einer Federkraft auf die Platten 46 in einer Richtung zur Betätigungseinheit 7, die Basis 40, die Unterbringungsteilbereiche 400 zum Unterbringen der Platten 46 und der Federn 44 hat und die auch Öffnungen 401 hat, die jeweils mit den Unterbringungsteilbereichen 400 verbunden sind und in die die Lastsensoren 6 teilweise eintreten, und Kappen 42, die an der Basis 40 angebracht sind, um Endteilbereiche der Unterbringungsteilbereiche 400 auf der entgegengesetzten Seite zu den Öffnungen 401 zu bedecken, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist.
Die Kappe 42, die Feder 44 und die Platte 46 bilden eine Gruppe und vier Gruppen, die der Anzahl der Lastsensoren 6 entsprechen, sind an der Basis 40 angebracht. Daher sind vier Unterbringungsteilbereiche 400 und vier Öffnungen 401 an der Basis 40 vorgesehen, um den Installations- bzw. Einbaupositionen der Lastsensoren 6 zu entsprechen. Jeder Unterbringungsteilbereich 400 hat z.B. eine Form bzw. Gestalt, die eine Bewegung der rechteckigen kastenförmigen Platte 46 zulässt.
Als Beispiel ist die Basis 40 aus einem Harzmaterial, wie beispielsweise ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), ausgebildet. Die Betätigungseinheit 7 ist auf einer Seite der oberen Oberfläche 40a der Basis 40 angeordnet.
Die Basis 40 hat auch Ausschnitte 405, die z.B. ausgebildet sind, um die Unterbringungsteilbereiche 400 in Sandwichbauweise zu umgeben, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist. Eine Klaue bzw. ein Greifer 406 ist in jedem Ausschnitt 405 ausgebildet.
Als Beispiel ist der Aktuator 8 z.B. zwischen dem Gehäuse 2 und der Basis 40 angeordnet, um in Kontakt mit einer unteren Oberfläche 40b zu sein, wie es in 2B gezeigt ist.
Die Kappe 42 ist aus z.B. einem Harzmaterial, wie beispielsweise PC (Polycarbonat), ausgebildet. Die Kappe 42 hat z.B. eine Form, die durch derartiges Biegen einer länglichen Platte unter einem rechten Winkel, dass beide Enden einander gegenüberliegen, ausgebildet ist. Somit hat die Kappe 42 z.B. einen Bodenteilbereich 42a und Seitenteilbereiche 42c, die an beiden Enden des Bodenteilbereichs 42a angeordnet sind und einander gegenüberliegen, wie es in 1 gezeigt ist.
Ein Stützteilbereich 42b, der einen erhöhte Form hat, ist auf dem Bodenteilbereich 42a vorgesehen. Der Stützteilbereich 42b ist in ein Ende der Feder 44 eingefügt.
Eine Öffnung 42d ist an jedem Seitenteilbereich 42c vorgesehen. Die Öffnung 42d ist konfiguriert, damit z.B. die Klaue 406 des Ausschnitts 405 der Basis 40 daran angepasst ist, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist. Anders ausgedrückt ist die Kappe 42 mit der Basis 40 durch Einfügen der Seitenteilbereiche 42c in die Ausschnitte 405 und Anpassen bzw. Anbringen der Klauen 406 an die Öffnungen 42d integriert.
Die Feder 44 ist eine Sprungfeder bzw. Spiralfeder, die unter Verwendung von Kohlenstoffstahl (Pianodraht) als Beispiel ausgebildet ist. Jedoch ist der elastische Körper nicht auf die Spiralfeder beschränkt, solange wie sie eine erforderliche Federkraft auf die Platte 46 ausübt und zur ursprünglichen Form zurückkehrt.
Als Beispiel ist die Platte 46 aus einem Harzmaterial, wie beispielsweise POM (Polyacetal), ausgebildet und hat eine Plattenform. Eine Oberfläche 46b der Platte 46 ist z.B. in Kontakt mit dem Lastsensor 6 und auch in Kontakt mit einer inneren oberen Oberfläche 400a des Unterbringungsteilbereichs 400, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist. Zusätzlich ist ein Stützteilbereich 46c mit einer erhöhten Form auf einer hinteren Oberfläche 46b vorgesehen. Der Stützteilbereich 46c ist in das andere Ende der Feder 44 eingefügt. Somit ist die Feder 44 durch die Kappe 42 und die Platte 44 gestützt.
Die Feder 44 wird, wenn sie in der Basis 40 untergebracht ist, in einem Lastbereich von nicht weniger als eine zweite Last (8N als Beispiel), die niedriger als die vorbestimmte erste Last (10N als Beispiel) ist, und nicht mehr als die vorbestimmte erste Last verformt. Das heißt, dass die in der Basis 40 untergebrachten Federn 44 dieselbe Federkraft (8N als Beispiel) auf die Platten 46 ausüben.
Die Begrenzermechanismuseinheit 4 ist so konfiguriert, dass mit einer ausgeübten Last innerhalb eines solchen Lastbereichs die Federn 44 über die Platten 46 elastisch verformt werden, um eine Bewegung der Lastsensoren 6 zuzulassen und um dadurch zuzulassen, dass die Lastsensoren 6 eine Last von Null bis zu der vorbestimmten ersten Last erfassen, und mit einer ausgeübten Last, die größer als die vorbestimmte erste Last ist, die obere Oberfläche 40a der Basis 40 eine Bewegung der Lastsensoren 6 durch Inkontaktgelangen mit der unteren Oberfläche 7b der Betätigungseinheit 7 beschränkt und dadurch verhindert, dass die Lastsensoren 6 eine Last erfassen, die größer als die vorbestimmte erste Last ist.
Wenn die Kappe 42 an der Basis 40 angebracht ist, ist die Feder 44 im komprimierten Zustand im Unterbringungsteilbereich 400 untergebracht. Die komprimierte Feder 44 übt z.B. eine Federkraft F1 auf die Platte 46 aus, wie es in 3A gezeigt ist. Als Beispiel ist die Federkraft F1 8N, wenn die vorbestimmte erste Last 10N ist.
Wenn die Last F auf das Zentrum der Betätigungsoberfläche 7a ausgeübt wird und die Lastsensoren 6 an den vier Ecken der Betätigungsoberfläche 7a angeordnet sind, wird idealerweise ein Viertel der Last F auf jeden Lastsensor 6 ausgeübt. Das in den 3A bis 3C gezeigte Beispiel, bei welchem die Last F direkt oberhalb des Lastsensors 6 ausgeübt wird und auf den Lastsensor 6 und die Begrenzermechanismuseinheit 4 wirkt, wird nachstehend beschrieben werden.
Wenn z.B. die Last F von nicht mehr als die Federkraft F1 der Feder 44 auf die Betätigungsoberfläche 7a ausgeübt wird, bewegt sich die Platte 46 nicht, wie es in 3A gezeigt ist, als ob sie an der Basis 40 fixiert ist. In diesem Fall erfasst der Lastsensor 6 die Last F.
Wenn z.B. die Last F, die größer als die Federkraft F1 der Feder 44 ist, an die Betätigungsoberfläche 7a ausgeübt wird, empfängt die Feder 44 die Last F über die Betätigungsoberfläche 7a, den Lastsensor 6 und die Platte 46 und wird komprimiert, wie es in 3B gezeigt ist. In diesem Fall erfasst der Lastsensor 6 die Last F. Eine in 3B gezeigte Federkraft F2 der Feder 44 ist um z.B. das komprimierte Ausmaß größer als die Federkraft F1. Dann bewegt sich die Betätigungsoberfläche 7a in Richtung zum Gehäuse 2 zu einer Position, bei welcher die Last F mit der Federkraft F2 ausgeglichen ist.
Wenn die Last F sogar größer ist, bewegt sich die Betätigungsoberfläche 7a in einer Richtung, in welcher die Last F ausgeübt wird, und gelangt die untere Oberfläche 7b der Betätigungseinheit 7 in Kontakt mit der oberen Oberfläche 40a der Basis 40, wie es in 3C gezeigt ist. Da eine Bewegung der Platte 46 durch diesen Kontakt beschränkt wird, hat die Feder 44 eine Federkraft F3 als den größten Wert. Die Last, die die Federkraft F3 verursacht, d.h. die Last, die zu dem Moment eines Kontakts zwischen der unteren Oberfläche 7b der Betätigungseinheit 7 und der oberen Oberfläche 40a der Basis wirkt, ist als die erste Last definiert.
Der in 3C gezeigte Lastsensor 6 erfasst die Last, die die Federkraft F3 verursacht. In einem Fall, in welchem eine Last, die größer als eine solche Last ist, auf die Betätigungsoberfläche 7a ausgeübt bzw. aufgebracht wird, erfasst der Lastsensor 6 nur die Last, die die Federkraft F3 verursacht, da die Last, die eine andere als die Last ist, die die Federkraft F3 der Feder 44 verursacht, durch die Basis 40 empfangen wird. Als Beispiel ist der größte Wert der Federkraft F3 der Feder 44 10N, wenn die erste Last 10N ist.
Wenn die Last F z.B. 600N ist, werden nur 10N als die vorbestimmte erste Last auf den Lastsensor 6 ausgeübt und wird die übrige Last (590N) durch die Basis 40 empfangen. Daher ist es möglich zu verhindern, dass eine unerwartete exzessive Last auf den Lastsensor 6 ausgeübt wird.
Als Beispiel ist eine Beschränkung durch die Begrenzermechanismuseinheit 4 bei der vorliegenden Ausführungsform so, dass eine Last von 0 bis zu 10N auf einen Lastsensor 6 wirkt. Anders ausgedrückt ist der Erfassungsbereich von einem Lastsensor 6 als Beispiel von 0 bis 10N.
(Konfiguration des Lastsensors 6)
Der Lastsensor 6 ist z.B. ein piezoresistives oder kapazitives MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems (= Mikrosystem)). Als Beispiel ist der Lastsensor 6 bei der vorliegenden Ausführungsform ein kapazitiver Sensor, bei welchem eine Brückenschaltung aus vier Messgeräten zusammengesetzt ist.
Der Lastsensor 6 hat z.B. eine Last- bzw. Ladetaste 61, die von einem Hauptkörper 60 vorsteht. Der Lastsensor 6 ist konfiguriert, dass eine auf die Ladetaste 61 ausgeübte Last eine Änderung bezüglich der Widerstandswerte der Messgeräte verursacht, die darin angeordnet sind, und die Ausgabe der Brückenschaltung sich entsprechend ändert.
Die vier Lastsensoren 6 geben z.B. Lastsignale S₂ bis S₅ zur Steuereinheit 100 aus, wie es in 2C gezeigt ist. Zum Beispiel wandelt die Steuereinheit 100 die Lastsignale S₂ bis S₅ in eine Last um und bestimmt, ob eine Drückbetätigung durchgeführt wird oder nicht.
(Konfiguration der Betätigungseinheit 7)
Als Beispiel hat die Betätigungseinheit 7 den Berührungssensor 70, eine Lichtführung 72 und ein Eingabefeld bzw. eine Schalttafel 74, wie es in 1 gezeigt ist.
Der Berührungssensor 70 ist z.B. ein kapazitiver Berührungssensor und ist konfiguriert, um eine Mehrfachberührung (Multitouch) zu erfassen. Detailliert ist der Berührungssensor 70 derart konfiguriert, dass mehrere Treiberelektroden und mehrere Erfassungselektroden, die sich in ein Gitter schneiden, während eine Isolierung dazwischen aufrechterhalten wird, auf einem Substrat vorgesehen sind.
Als Beispiel ist das Substrat eine Leiterplatte, auf welcher mehrere lichtemittierende Elemente 71 an entgegengesetzten Kanten angeordnet sind, wie es in 1 gezeigt ist. Die lichtemittierenden Elemente 71 emittieren Licht basierend auf z.B. einem von der Steuereinheit 100 ausgegebenen Beleuchtungssignal S₇ .
Der Berührungssensor 70 liest eine Kapazität der mehreren Treiberelektroden und der mehreren Erfassungselektroden in allen Kombinationen und gibt die Kapazität für einen Zyklus als Kapazität S₁ zur Steuereinheit 100 aus.
Die Lichtführung 72 ist aus z.B. einem hochtransparenten Harzmaterial, wie beispielsweise Acryl, ausgebildet und hat eine Form einer dünnen Lage. Die Lichtführung 72 ist am Eingabefeld 74 durch z.B. ein Klebemittel angebracht.
Die Lichtführung 72 führt Licht der lichtemittierenden Elemente 71 in einer Richtung so zur Betätigungsoberfläche 7a, dass die Betätigungsoberfläche 7a beleuchtet wird. Somit kann die Lichtführung 72 diffundierende Partikel etc. enthalten, die Licht der lichtemittierenden Elemente 71 diffundieren bzw. zerstreuen bzw. ausbreiten.
Das Eingabefeld 74 ist aus z.B. einem transparenten Harz, wie beispielsweise PC, ausgebildet. Zusätzlich sind zum Beispiel ein transparenter Bereich transparent bzw. durchlässig gegenüber Licht und ein lichtblockierender Bereich, der Licht blockiert, auf dem Eingabefeld 74 durch Drucken etc. ausgebildet, und dadurch sind Symbole auf der Betätigungsoberfläche 7a ausgebildet.
Das Eingabefeld 74 hat z.B. eine Kastenform, die einen obersten Teilbereich hat, der als die Betätigungsoberfläche 7a dient und beim unteren Teilbereich geöffnet ist, wie es in 2A gezeigt ist. Zusätzlich ist das Eingabefeld 74 mit der Lichtführung 72 und dem Berührungssensor 70 integriert.
(Konfiguration des Aktuators 8)
Der Aktuator 8 ist zum Veranlassen einer Vibration bzw. Schwingung der Betätigungsoberfläche 7a durch die Basis 40 vorgesehen. Als Beispiel ist der Aktuator 8 ein unimorpher piezoelektrischer Aktuator.
Der Aktuator 8 veranlasst eine Schwingung basierend auf z.B. einem von der Steuereinheit 100 ausgegebenen Treibersignal S₆, wie es in 2C gezeigt ist.
(Konfiguration der Steuereinheit 100)
Die Steuereinheit 100 ist z.B. ein Mikrocomputer, der aus einer CPU (zentralen Verarbeitungseinheit), die eine Berechnung und eine Verarbeitung, etc. der erlangten Daten gemäß einem gespeicherten Programm durchführt, einem RAM (Direktzugriffsspeicher) und einem ROM (Nurlesespeicher) als Halbleiterspeicher besteht. Der ROM speichert z.B. ein Programm für einen Betrieb der Steuereinheit 100, eine Kapazitätsschwelle 101, eine Lastschwelle 102 und Treiberinformation 103. Der RAM wird als z.B. ein Speicherbereich zum temporären Speichern von Berechnungsergebnissen etc. verwendet.
Wenn z.B. die Betätigungseinheit 7 eine Betätigung erfasst und die Lastsensoren 6 eine durch die Betätigung verursachte Last erfassen, steuert die Steuereinheit 100 eine gesteuerte Vorrichtung durch Beurteilen, dass eine Drückbetätigung durchgeführt worden ist, und steuert die Steuereinheit 100 auch den Aktuator 8, um eine Schwingung der Betätigungsoberfläche 7a zu veranlassen, um dadurch eine taktile Rückmeldung zur Verfügung zu stellen, um anzuzeigen, dass die Drückbetätigung empfangen worden ist. Dann erzeugt die Steuereinheit 100 Betätigungsinformation S₈ , die die Koordinatenwerte der Stelle einer erfassten Betätigung und Information darüber, ob eine Drückbetätigung durchgeführt worden ist oder nicht, enthält, und gibt die Steuereinheit 100 die Betätigungsinformation S₈ zur gesteuerten Vorrichtung aus.
Die gesteuerte Vorrichtung ist z.B. eine Navigationsvorrichtung, ein Musik- und Videoabspielgerät oder eine Klimaanlage etc.
Detailliert erlangt die Steuereinheit 100 periodisch die Kapazität S₁ vom Berührungssensor 70 und vergleicht die Kapazität S₁ mit der Kapazitätsschwelle 101. Wenn z.B. eine Kapazität von nicht weniger als die Kapazitätsschwelle 101 vorhanden ist, berechnet die Steuereinheit 100 die Stelle der erfassten Betätigung auf der Betätigungsoberfläche 7a basierend auf einer Verteilung der Kapazität. Als Beispiel kann ein gewichteter Durchschnitt etc. für die Berechnung verwendet werden.
Die Steuereinheit 100 vergleicht auch eine basierend auf den Lastsignalen S₂ bis S₅ von den Lastsensoren 6 erhaltene Last mit der Lastschwelle 102. Wenn eine Last von nicht weniger als die Lastschwelle 102 erfasst wird, bestimmt die Steuereinheit 100, dass eine Drückbetätigung durchgeführt worden ist.
Die Treiberinformation 103 ist z.B. Information über das Treibermuster des Treibersignals S₆. Wenn eine Drückbetätigung erfasst wird, erzeugt die Steuereinheit 100 das Treibersignal S₆, das ein Treibermuster hat, das anzeigt, dass die Drückbetätigung empfangen worden ist, und gibt die Steuereinheit 100 das Treibersignal S₆ zum Aktuator 8 aus, um eine taktile Rückmeldung zur Verfügung zu stellen. Als Modifikation kann die taktile Rückmeldung z.B. eine taktile Rückmeldung sein, die eine Sinneswahrnehmung eines Drückens einer mechanischen Drucktaste nachahmt, etc.
Ebenso kann als Modifikation, um eine Wischbetätigung oder Berührungsbetätigung zu erfassen, die Steuereinheit 100 konfiguriert sein, um eine Betätigung durch eine Erfassung einer Kapazität von nicht weniger als die Kapazitätsschwelle 101 in Kombination mit einer Erfassung einer Last von nicht weniger als die vorbestimmte erste Last zu bestimmen. Da die Steuereinheit 100 die Bestimmung basierend auf einer solchen Kombination durchführt, ist es möglich, eine falsche Erfassung zu verhindern, die durch einen Betätigungsfinger verursacht wird, der entfernt von der Betätigungsoberfläche 7a ist, d.h. durch eine Bewegung in der Nähe in der Luft. Zusätzlich ist es, da die Steuereinheit 100 die Bestimmung basierend auf der oben beschriebenen Kombination durchführt, möglich, eine falsche Erfassung zu verhindern, die auf einer Last basiert, die erfasst wird, wenn der Betätigungsfinger aufgrund einer Schwingung bzw. Vibration eines Kraftfahrzeugs unabsichtlich eine Berührung durchführt.
The Betätigung des Touchpads 1 wird nachstehend beschrieben werden.
(Betätigung)
Die Steuereinheit 100 des Touchpads 1 gibt das Beleuchtungssignal S₇ zu den lichtemittierenden Elementen 71 aus und beleuchtet die Betätigungsoberfläche 7a, wenn z.B. der Strom des Kraftfahrzeugs eingeschaltet wird. Dann erlangt die Steuereinheit 100 die Kapazität S₁ und die Lastsignale S₂ bis S₅ und überwacht sie, während sie sie mit der Kapazitätsschwelle 101 und der Lastschwelle 102 vergleicht.
Wenn eine Betätigung erfasst wird, aber eine Drückbetätigung nicht erfasst wird, erzeugt die Steuereinheit 100 die Betätigungsinformation S₈ einschließlich der Koordinatenwerte der Stelle der erfassten Betätigung und der Tatsache, dass keine Drückbetätigung durchgeführt ist, und gibt die Betätigungsinformation S₈ zur gesteuerten Vorrichtung aus. Derweil erzeugt die Steuereinheit 100, wenn eine Drückbetätigung erfasst wird, die Betätigungsinformation S₈ einschließlich der Koordinatenwerte der Stelle der erfassten Betätigung und der Tatsache, dass eine Drückbetätigung durchgeführt ist, und gibt die Betätigungsinformation S₈ zur gesteuerten Vorrichtung aus.
(Effekte der Ausführungsform)
Bei dem Touchpad 1 der vorliegenden Ausführungsform können die Lastsensoren 6 vor exzessiven Lasten geschützt werden. Detailliert ist das Touchpad 1 konfiguriert, damit dann, wenn eine große Last (exzessive Last), die die Lastsensoren 6 kaputt machen kann, auf die Betätigungsoberfläche 7a ausgeübt wird, die Betätigungseinheit 7 sich in der Lastausübungsrichtung bewegt und in Kontakt mit der Basis 40 gelangt, und dadurch wird verhindert, dass eine Last von nicht weniger als die vorbestimmte erste Last auf die Lastsensoren 6 ausgeübt wird. Daher wird ungleich dem Fall, in welchem eine solche Konfiguration nicht angenommen ist, eine exzessive Last nicht an die Lastsensoren 6 bei dem Touchpad 1 angelegt und können somit die Lastsensoren 6 vor exzessiven Lasten geschützt werden.
Bei dem Touchpad 1 kann, da die auf die Lastsensoren 6 auszuübende maximale Last durch Ändern einer Federkonstante der Federn 44 auf einfache Weise eingestellt werden kann, ein Schutz zur Verfügung gestellt werden, der auf die Lastaufnahmeleistung der Lastsensoren 6 zugeschnitten ist. Zusätzlich ist es, da die maximale Last auf einfache Weise eingestellt werden kann, nicht nötig, die Gestaltung zu ändern, selbst wenn die Lastaufnahmeleistung der Lastsensoren 6 geändert wird, was zulässt, dass das Touchpad 1 mit verschiedenen Spezifikationen kompatibel ist. Zusätzlich können bei dem Touchpad 1, da ein auf die Lastaufnahmeleistung der Lastsensoren 6 zugeschnittener Schutz zur Verfügung gestellt werden kann, die Lastsensoren 6 selbst dann geschützt werden, wenn eine exzessive Last direkt oberhalb von den Lastsensoren 6 ausgeübt wird.
Als Modifikation kann das Touchpad 1 eine Konfiguration haben, bei welcher der Berührungssensor 70 nicht vorgesehen ist. Das Touchpad 1 kann in diesem Fall die betätigte Position basierend auf einer Ausgabe von jedem Lastsensor 6 genau erfassen, da die Betätigungseinheit 7 zuverlässig in Kontakt mit den vier Lastsensoren 6 ist.
4A ist ein erklärendes Diagramm, das eine Betätigungserfassungsvorrichtung bei einer weiteren Ausführungsform darstellt, und 4B ist eine Querschnittsansicht, wenn ein entlang der Linie IV(b)-IV(b) in 4A genommener Querschnitt in der Richtung des Pfeils angeschaut wird. Bei der nachstehend beschriebenen weiteren Ausführungsform sind Teilbereiche mit derselben Funktion und Konfiguration wie denjenigen bei der oben beschriebenen Ausführungsform durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, da die Ausführungsform und ihre Erklärung weggelassen sein werden.
Eine Betätigungserfassungsvorrichtung 1a ist als z.B. eine Betätigungseinheit einer Klimaanlage konfiguriert, wie es in 4A gezeigt ist. Mehrere Betätigungstasten 740 sind auf einer Oberfläche des Eingabefelds 74 der Betätigungserfassungsvorrichtung 1a angeordnet. Zusätzlich sind die oben beschriebene Begrenzermechanismuseinheit 4 und der Lastsensor 6 gepaart und unter jeder der mehreren Betätigungstasten 740 angeordnet, wie es in 4B gezeigt ist.
Die Betätigungserfassungsvorrichtung 1a ist konfiguriert, um eine betätigte Betätigungstaste 740 durch den kapazitiven Berührungssensor 70 zu erfassen und auch eine Drückbetätigung auf der Betätigungstaste 740 durch den Lastsensor 6 zu erfassen. Die Betätigungserfassungsvorrichtung 1a gibt die Betätigungsinformation S₈ über die druckbetätigte Betätigungstaste 740 zur Klimaanlage aus. Basierend auf der Betätigungsinformation S₈ übt die Klimaanlage eine Funktion aus, die der druckbetätigten Betätigungstaste 740 zugeordnet ist.
Bei der Betätigungserfassungsvorrichtung 1a können die Lastsensoren 6 geschützt werden, da eine exzessive Last aufgrund dessen nicht auf die Lastsensoren 6 ausgeübt wird, dass man die Begrenzermechanismuseinheiten 4 hat. Als Modifikation kann die Betätigungserfassungsvorrichtung 1a so konfiguriert sein, dass die Paare aus der Begrenzermechanismuseinheit 4 und dem Lastsensor 6 nur unter den vier Ecken der Betätigungsoberfläche 7a angeordnet sind.
Obwohl oben einige Ausführungsformen und Modifikationen der Erfindung beschrieben worden sind, sind die Ausführungsformen und Modifikationen lediglich ein Beispiel und ist die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht darauf zu beschränken. Diese neuen Ausführungsformen und Modifikationen können in verschiedenen anderen Formen implementiert werden, und verschiedene Weglassungen, Substitutionen und Änderungen etc. können durchgeführt werden, ohne vom Sinngehalt der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich sind nicht alle Kombinationen der bei diesen Ausführungsformen und Modifikationen beschriebenen Merkmale nötig, um das Problem der Erfindung zu lösen. Weiterhin sind diese Ausführungsformen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs und Sinngehalts der Erfindung und auch innerhalb der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung und den Äquivalenten davon enthalten.
Bezugszeichenliste

1: TOUCHPAD
1a: BETÄTIGUNGSERFASSUNGSVORRICHTUNG
2: GEHÄUSE
4: BEGRENZERMECHANISMUSEINHEIT
6: LASTSENSOR
7: BETÄTIGUNGSEINHEIT
7a: BETÄTIGUNGSOBERFLÄCHE
7b: UNTERE OBERFLÄCHE
40: BASIS
40a: OBER OBERFLÄCHE
40b: UNTER OBERFLÄCHE
42: KAPPE
44: FEDER
46: PLATTE
100: STEUEREINHEIT
102: LASTSCHWELLE
103: TREIBERINFORMATION
400: UNTERBRINGUNSGTEILBEREICH
401: ÖFFNUNG
740: BETÄTIGUNGSTASTE

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017150698 [0001]
JP 2012068836 A [0004]

Claims

Betätigungserfassungsvorrichtung, umfassend: eine Betätigungseinheit, die eine Betätigungsoberfläche umfasst, um darauf betätigt zu werden; einen Lastsensor, der an einer unteren Oberfläche der Betätigungseinheit angeordnet ist, um eine Last zu erfassen, die auf die Betätigungsoberfläche ausgeübt bzw. aufgebracht ist; und ein Schutzelement, das zulässt, dass eine Last von nicht mehr als eine vorbestimmte erste Last auf den Lastsensor ausgeübt wird, und das verhindert, dass eine Last von mehr als die vorbestimmte erste Last auf den Lastsensor ausgeübt wird, durch Inkontaktgelangen mit der unteren Oberfläche der Betätigungseinheit, um die Lastsensoren zu schützen.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schutzelement eine Platte in Kontakt mit dem Lastsensor, einen elastischen Körper zum Ausüben einer Federkraft auf die Platte in einer Richtung zur Betätigungseinheit, eine Basis, die einen Unterbringungssteilbereich zum Unterbringen der Platte und des elastischen Körpers umfasst, und eine Öffnung, die mit dem Unterbringungsteilbereich verbunden ist und zulässt, dass ein Teilbereich des Lastsensors eintritt, und eine Kappe, die an der Basis angebracht ist, um einen Endteilbereich des Unterbringungsteilbereichs auf der entgegengesetzten Seite zur Öffnung zu bedecken, umfasst.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der elastische Körper, wenn er im Unterbringungsteilbereich untergebracht ist, in einem Lastbereich von nicht weniger als eine zweite Last, die niedriger als die vorbestimmte erste Last ist, und nicht mehr als die vorbestimmte erste Last elastisch verformt ist.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Schutzelement so konfiguriert ist, dass mit einer ausgeübten Last innerhalb des Lastbereichs der elastische Körper über die Platte elastisch verformt wird, um eine Bewegung des Lastsensors zuzulassen, um zuzulassen, dass der Lastsensor eine Last von Null bis zur vorbestimmten ersten Last erfasst, und mit einer ausgeübten Last von mehr als die vorbestimmte erste Last die obere Oberfläche der Basis eine Bewegung des Lastsensors durch einen Kontakt mit der unteren Oberfläche der Betätigungseinheit beschränkt, um zu verhindern, dass der Lastsensor eine Last von mehr als die vorbestimmte erste Last erfasst.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Schutzelement so konfiguriert ist, dass dann, wenn eine Last von mehr als die vorbestimmte erste Last ausgeübt wird, die obere Oberfläche der Basis mit der unteren Oberfläche der Betätigungseinheit kontaktiert, und dadurch die Last, die eine andere als die vorbestimmte erste Last ist, durch die Basis empfangen wird.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Lastsensor einen Hauptkörper umfasst, der intern eine Brückenschaltung umfasst, die aus Messgeräten und einer vom Hauptkörper vorstehenden Lasttaste ausgebildet ist und so konfiguriert ist, dass sich die Widerstandswerte der Messgeräte gemäß einer Last ändern, die auf die Lasttaste ausgeübt wird, und sich dadurch eine Ausgabe der Brückenschaltung ändert.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um eine Lastschwelle mit einer Last basierend auf einem Lastsignal vom Lastsensor zu vergleichen und dann, wenn eine Last von mehr als die Lastschwelle erfasst wird, Betätigungsinformation zu einer gesteuerten Vorrichtung auszugeben, durch Beurteilen, dass eine Drückbetätigung auf der Betätigungseinheit durchgeführt worden ist.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lastsensor eine Vielzahl von Lastsensoren umfasst und das Schutzelement eine Vielzahl von Schutzelementen entsprechend der Vielzahl von Lastelementen umfasst.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Lastsensoren jeweils unter den vier Ecken der Betätigungseinheit vorgesehen sind.
Betätigungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Betätigungseinheit so konfiguriert ist, dass eine Vielzahl von Betätigungstasten auf der Betätigungsoberfläche angeordnet ist und die Vielzahl von Lastsensoren jeweils unter der Vielzahl von Betätigungstasten vorgesehen ist.