KR101771284B1

KR101771284B1 - 차량 부품용 제어 장치

Info

Publication number: KR101771284B1
Application number: KR1020137016337A
Authority: KR
Inventors: 빈프리트 후스트; 프랑크 보그트
Original assignee: 베르-헬라 테르모콘트롤 게엠베하
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2017-08-24
Also published as: WO2012072608A1; CN103262418B; CN103262418A; US9331691B2; EP2647126B1; ES2481417T3; EP2647126A1; US20130256112A1; KR20140000289A

Abstract

본 발명은 차량 부품용 제어 장치를 제공한다. 상기 차량 부품용 제어 장치는 제어 기능을 선택하고 선택적으로 제어 기능을 활성화하기 위하여 수동으로 조작 가능한 제어 요소(12)를 구비하고, 상기 제어 요소(12)는 제어 기능을 선택하고 선택적으로 제어 기능을 활성화하기 위하여 선택 위치 및/또는 트리거 위치로 수동으로 이동할 수 있다. 게다가, 상기 제어 장치는 상기 제어 요소(12)를 손이 만지는 접촉을 인식하고 선택적으로 상기 제어 요소(12)에 손이 접근하는 사건을 인식하는 용량성 촉각 센서(41)을 포함하고, 상기 촉각 센서(41)는 제1전극 및 제2전극(38, 40)을 포함하고, 상기 제1전극 및 제2전극은 실질적으로 서로 마주보면서 서로 간격을 두고 있는 전극 면들을 가진다. 상기 제1전극(38)은 상기 제어 요소(12)에 배치된다. 상기 제2전극(40)은 고정되어 배치된다. 상기 두 전극(38, 40)들은 상기 두 전극(38, 40)들의 상대 이동 방향에 평행한 상기 전극 면들을 포괄하고 있는 그것들의 2개의 차원 중 하나와 관련하여 연장되고, 상기 상대 이동은 상기 제어 요소(12)가 선택 위치 및/또는 트리거 위치로 수동으로 이동할 때 수행되며, 상기 두 전극(38, 40)들의 상기 상대적 이동이 수행되는 동안, 상기 마주하고 있는 전극 면들의 중복되는 면적(34, 36)의 크기는 실질적으로 동일하게 유지된다.

Description

차량 부품용 제어 장치{Control unit, in particular for a vehicle component}

본 발명은 예를 들어, 라디오, 내비게이션 장치, 에어컨 장치 또는 인포테인먼트 시스템과 같은 차량 부품용 제어 장치에 관한 것이다.

차량 부품용 편의 제어 장치의 작동을 개선하기 위하여, 예를 들어, 제어 장치에 접근하고 접촉하는 손의 손가락들을 감지할 수 있는, 수동 조작되는 제어 요소(control element)를 제공하는 기술이 그 예로 알려져 있다. 이는 예를 들어, 실제의 제어 지시 활성화 또는 서브메뉴 아이템 선택에 앞서, 제어 장치를 작동시키는 사람에게 그래픽 사용자 화면에서 이전에 표시되지 않은 정보를 표시하기 위하여 사용될 수 있다.

용량성 준비 감지(capacitive run-up detection)로도 알려진, 용량성 근접 센서 시스템(capacitive proximity sensor system)의 건설적인 디자인에 대한 이러한 개념의 예들은 독일공개특허 제10 2005 029 503호, 독일공개특허 제10 2005 029 512호, 독일공개특허 제10 2006 954 764호 및 국제공개특허 WO 2007/014780호에 개시되어 있다. 쉬프트 레버(shift lever)의 움직임만을 탐지하는 용량성 센서 시스템을 구비한 조이스틱 쉬프트 레버는 독일등록특허 제29 31 489호에 개시되어 있다.

위에서 언급된 유형의 공지된 제어 장치들은, 제어 기능을 선택하고 선택적으로 제어 기능을 활성화도 하는 적어도 하나의 수동으로 조작 가능한 제어 요소를 포함한다. 더 나아가, 제1전극 및 제2전극을 가지고 정전용량 변화로 감지되는 제어 요소에 접근하는 손 및/또는 제어 요소를 만지는 손을 경유하여 평가 회로(또는, 일반 용어로 평가 장치)로 연결되는, 용량성 촉각 센서가 구비된다. 이러한 상황에서, 접촉/접근으로부터 발생된 촉각 센서의 정전용량 변화 신호들은 노이즈 또는 다른 간섭 신호들로부터 구별되어야 한다. 제어 요소와 접촉하는 동안, 상기 제어 요소의 작동 및 특히 제어 요소의 움직임, 예를 들어 제어 노브(control knob)를 돌리는 것, 슬라이더(slider)를 이동시키는 것 그리고 버튼 또는 푸쉬버튼 또는 토글(toggle)(로커, rocker) 스위치를 누르는 것에 의한 움직임은, 상기 촉각 센서에서 정전용량 변화를 일으키며, 이는 부분적으로 복잡한 회로-관련 대안이 마련되지 않는다면 상기 평가 장치에 의해 잘못 해석될 수 있다.

본 발명은 용량성 근접 센서 시스템이 구비된 제어 장치의 제어 요소와의 접촉 탐지를 개선시키는 것이 목적이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량 부품용 제어 장치를 제안하며, 상기 제어 장치는,

- 제어 기능을 선택하고 선택적으로 제어 기능을 활성화하는 수동으로 조작 가능한 제어 요소(control element)를 구비하고,

- 상기 제어 요소는 제어 기능을 선택하고 선택적으로 제어 기능을 활성화하기 위하여 선택(selection) 위치 및/또는 트리거(trigger) 위치로 수동으로 이동할 수 있으며,

- 상기 제어 요소를 손이 만지는 접촉를 감지하고, 선택적으로 상기 제어 장치에 손의 접근을 감지하는 용량성 촉각 센서(capacitive tactile sensor)를 구비하고,

- 상기 촉각 센서는 제1전극 및 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극 및 제2전극은, 실질적으로 서로 마주하면서 서로 간격을 두고 있는, 전극 면들을 가진다.

본 발명에 따르면, 이러한 제어 장치에서,

- 상기 제1전극은 상기 제어 요소에 배치되고,

- 상기 제2전극은 고정되어 배치되며, 그리고

- 상기 두 전극들은 상기 두 전극들의 상대적 이동 방향에 평행한 상기 전극 면들을 포괄하고 있는 그것들의 2개의 차원(dimension) 중 하나와 관련하여 연장되고, 상기 상대적 이동은 상기 제어 요소가 상기 선택 위치 및/또는 상기 트리거 위치로 수동으로 이동할 때 수행되며,

- 상기 두 전극들의 상기 상대적 이동이 수행되는 동안, 상기 마주하고 있는 전극 면들의 중복되는 면적의 크기는 실질적으로 동일하게 유지된다.

본 발명에 따르면, (예, 차량 부품) 제어 장치의 제어 장치용 용량성 근접 센서 시스템이 제시되며, 제1전극은 상기 제어 요소 안 또는 위에 배치되고, 따라서 상기 제어 요소와 함께 이동가능하고, 그리고 제2전극은 상기 제어 장치 안 또는 위에 배치되고, 따라서 고정적으로 배치되며, 두 전극들 사이의 거리 및 두 전극의 용량성 연결에 상응하는 표면적의 크기가 각각 실질적으로 동일하게 유지되도록 두 전극들이 서로 상대적으로 위치하며, 상기 연속되는 표면적은, 투영하여 볼 때, 서로 마주하면서 놓이거나 서로 중복된다. 따라서, 상기 정전용량은 상기 제어 요소가 조작되고 움직일 때, 실질적으로 변하지 않게 유지되며, 따라서 신호 대 노이즈 비율은, 접촉 또는 접근이 없는 상태에서 상기 제어 장치에의 접촉 또는 접근을 구분함에 따라, 상기 제어 요소가 조작되는 동안 실질적으로 동일하게 유지된다.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 제1전극의 전극 면은 두 전극들의 상대적 이동 방향에 평행한 차원을 가지고, 그 차원은 상대적 이동 방향에 평행한 상기 제2전극의 전극 면의 차원보다 작으며, 두 전극이 상대적으로 이동하는 동안, 상대적 이동 방향에 대하여 직각으로 투영하여 볼 때, 상기 제1전극의 전극 면은 상기 제2전극의 전극 면 안에 유지된다. 따라서, 양 전극들의 용량성 연결 정도의 변화 없이, “첫번째” 접촉에서부터 제어 기능의 선택까지 그리고 -선택적으로- 상기 제어 요소의 상응하는 추가 조작에 의한 제어 기능의 촉발까지의 상기 제어 요소의 이동을 통하여 상기 이동 가능한 제1전극은 상기 고정된 제2전극의 (다른) 표면을 항상 마주한다.

본 발명의 개념은 푸쉬버튼 및 토글 스위치 또는 로커 스위치용으로 적용될 수 있다. 이러한 키(key)들이 만져질 때, 그것들의 움직임은, 눌러질 때 작동되도록 만들어진 스위치에 의하여 스위치 기능을 촉발시킴으로써 제어 기능을 활성화하기 위하여, 상기 키를 누르는 것에 실질적으로 제한된다. 회전 가능한 제어 요소의 경우 또는 슬라이딩 가능한 제어 요소의 경우에서, 본 발명의 개념은, 예를 들어, (예, 그것들의 조작 이전에) 서브메뉴 아이템 또는 그래픽 사용자 인터페이스에서의 입력 또는 세팅 파라미터의 크기를 선택하기 위하여 제어 요소가 돌려지거나 슬라이딩될 때, 상기 근접 센서 시스템에서 정전용량의 (상당한) 변화의 발생을 추가적으로 방지한다. 상기 마지막 2개의 예들에서, 상기 제어 요소는, 현재의 회전 또는 쉬프트 위치에서 선택되는 위치까지 수동으로 이동하고 그 위치에서 트리거 위치까지 수동으로 이동하도록 맞추어진, 제어 노브 엘리먼트 또는 슬라이드 엘리먼트로 디자인된다.

본 발명의 다른 유리한 구체예에서, 상기 제어 요소는 사람에 의하여 손으로 접촉되는 접촉면을 가지고, 상기 접촉면은 전기전도성이며 상기 제1전극에 전기적으로 연결되도록 구비될 수 있다.

본 발명은 용량성 근접 센서 시스템이 구비된 제어 장치의 제어 요소와의 접촉 탐지를 개선시킬 수 있는 작용효과를 나타낸다.

본 발명은 여러 구체예 및 도면과 관련하여 여기서 상세히 기술될 것이다. 특히, 도면들은 하기 내용을 보여준다:
도 1은 본 발명과 다른 디자인의 용량성 근접 센서 시스템을 구비한 토글 스위치 구조에 대한 개략적인 그림이다.
도 2는 도 1에서의 토글 스위치의 근접 센서 시스템의 일부분에 대한 그림이다.
도 3은 도 1에서의 토글 스위치의 구조 수정을 개략적으로 나타낸 그림으로서, 본 발명에 따라 디자인된 근접 센서 시스템의 전극들을 나타낸다.
도 4는 제어 요소로 제어 노브가 구비된 본 발명의 다른 구체예에 대한 개략적인 그림이다.
도 5는 슬라이딩 가능한 제어 요소가 구비된 본 발명의 마지막 구체예에 대한 개략적인 그림이다.

도 1 및 2로부터, 제어 장치가 조작될 때 상기 전극들의 디자인이 정전용량의 바람직하지 못한 변화를 초래하는 것이 설명되고; 이로부터 제어 장치가 조작될 때, 정전용량의 바람직하지 않은 변화가 발생하는 것을 피하기 위하여 토글-스위치 제어 요소의 근접 센서 시스템의 정전용량의 전극들이 어떻게 설계되어야 하는지 알 수 있다.

상기 토글 스위치(10)는 14 위치에서 회전을 위해 지지되는 레버(16)로 연결되는 실제의 제어 요소(12)를 포함한다. 상기 제어 요소(12)는, 예를 들어 크롬-도금되어 전기전도성을 띠는 표면(18)을 가진다. 상기 레버(16)의 기계적 복귀는 2개의 측면 리프 스프링(leaf spring)(20, 22)들에 의해 이루어진다. 이러한 리프 스프링(20, 22)들은, 기계적으로 탄력이 있지는 않지만 상기 제어 요소와의 접촉에 대한 용량성 감지에 사용될 수 있는 부가 부분(24, 26)들을 가진다. 중복(overlap) A의 구역에서, 2개의 축전기(28, 29)들이 구비되고(도 2 함께 참조), 이들은 근접 센서를 형성하고, 접촉에 의하여 일어나는 축전기의 정전용량 변화가 예를 들어, 평가 장치(30)에서 전자적으로 평가된다. 제어 기능(예, 송풍기(blower)를 높이거나 내리는 것 또는 정해진 온도를 높이거나 내리는 것)들을 촉발시키는 스위치들은 31, 32에 도시되어 있고, 상기 레버(16)의 말단에 연결된다.

첫번째 예시적 디자인에서, 상기 제어 요소 표면과 상기 리프 스프링의 센서 표면 사이의 거리는 상기 스위치의 토글 이동에 의해 변화되었다. 이는 상기 센서 면들의 방사상 배치에 기인한다. 이는 용량성 센서 시스템에서 큰 신호 변화를 초래한다.

본 발명에 따른, 도 1의 토글 스위치(10)의 변형은 도 3에 개략적으로 도시된다. 여기서, 위에서 언급한 금속 제어 요소 표면과 금속 센서 표면 사이에서의 용량성 연결에 대한 기능적 원리가 적용된다; 그러나, 근접 센서 시스템(41)의 두 전극(38, 40)들의 토글 스위치(10’)의 회전축(14)과 관련하여 축을 이루는, 면(34, 36)들은 연결을 위해 사용되고, 상기 면들의 거리는 켰다 껐다(toggling)할 때 변하지 않는다. 더욱이, 두 전극(38, 40)들의 각각의 마주보는 용량성 연결 면들은 상기 토글 스위치(10’)가 조작될 때, 실질적으로 동일하게 유지된다. 상기 근접 센서 시스템(41)의 독창적인 구조는 전기용량적으로 연결된 면들 사이의 거리가 일정한 이점을 제공할 뿐만 아니라; 센서 표면 이동을 위한 공간이 제공되어야할 필요가 없기 때문에, 거리를 좁게 만들 수도 있다. 이러한 거리의 감소는 상당히 강한 센서 신호를 보이게 한다.

도 4는 본 발명에 따라 디자인된 제어 노브 및 근접 센서 시스템을 구비한 본 발명의 다른 구체예에 따른 제어 장치(10")를 (부분적으로) 도시한다. 도 4의 제어 장치(10")는 상기 축(42)을 따라 돌려지도록 만들어진 제어 노브(44)를 가지고, 상기 노브는 베젤 또는 제어 장치의 커버(46)에 의해 둘러 싸여질 수 있다. 제1전극(38)은 상기 제어 노브(44) 위에 배치되고, 고정되어 있는 제2전극(40)에 전기용량적으로 연결된다. 두 전극들은 원주 방향으로 360°에 걸쳐 적절하게 확장되고, 따라서 실린더 껍질과 유사하며, 서로 공통 축을 가지고 배치된다. 상기 근접 센서 시스템(41)의 두 전극(38, 40)들 중 하나는 또한 원주 방향으로 단지 하나의 구역으로만 확장될 수도 있다. 두 가지 경우 모두, 상기 제어 노브(44)가 회전할 때, 두 전극(38, 40)들의 거리는 동일하게 유지되고, 상기 전극(38,40)들의 서로 마주하는 전기용량적으로 연결된 면의 크기도 그러하다. 이는 또한, 예를 들어, 기능 입력 또는 상기 제어 노브(44)의 종전 회전에 의해 선택되어 미리 결정된 파라미터를 확인함으로써, 상기 제어 노브(44)는 스위치(48)에 의하여 스위치 기능을 촉발하도록 눌러진다.

도 5에서, 근접 센서 시스템(41)의 두 전극(38, 40)들의 현재 배치는 또다른 제어 장치(10''')의 직선으로 슬라이딩 가능한 제어 요소(50)에서 실현된다. 다시 말하면, 상기 제어 요소(50)의 전체 슬라이딩 경로에 있어서, 상기 전극(38, 40)들의 거리 및 그들의 전기용량적으로 연결된 면들의 크기는 각각 동일하게 유지됨은 사실이다.

10 토글 스위치
10' 대체 토글 스위치
10" 제어 장치
10''' 제어 장치
12 제어 요소
14 회전축
16 레버
18 접촉면
20 리프 스프링
22 리프 스프링
24 리프 스프링 구역
26 리프 스프링 구역
28 축전기
29 축전기
30 평가 장치
31 스위치
32 스위치
34 제1전극의 면
36 제2전극의 표면
38 제1전극
40 제2전극
41 근접 센서 시스템
42 축
44 제어 노브(회전 제어 요소)
46 커버
48 스위치
50 슬라이딩 제어 요소

Claims

- 제어 기능을 선택하고 선택적으로 제어 기능을 활성화하기 위하여 수동으로 조작 가능한 제어 요소(12)를 포함하고,
- 상기 제어 요소(12)는 제어 기능을 선택하고 선택적으로 제어 기능을 활성화하기 위하여 선택 위치 및/또는 트리거 위치로 수동으로 이동할 수 있으며,
- 상기 제어 요소(12)를 손이 만지는 접촉을 감지하고 선택적으로 상기 제어 요소(12)에 손이 접근하는 사건을 감지하는 용량성 촉각 센서(41)을 포함하고,
- 상기 촉각 센서(41)는 제1전극 및 제2전극(38, 40)을 구비하고, 상기 제1전극 및 제2전극은 서로 마주보면서 서로 간격을 두고 있는 전극 면들을 가지며,
- 상기 제1전극(38)은 상기 제어 요소(12)에 배치되고,
- 상기 제2전극(40)은 고정되어 배치되며, 그리고
- 상기 두 전극(38, 40)들은 상기 두 전극(38, 40)들의 상대적 이동 방향에 평행한 상기 전극 면들을 포괄하고 있는 그것들의 2개의 차원 중 하나와 관련하여 연장되고, 상기 상대적 이동은 상기 제어 요소(12)가 선택 위치 및/또는 트리거 위치로 수동으로 이동할 때 수행되며,
- 상기 두 전극(38, 40)들의 상기 상대적 이동이 수행되는 동안, 상기 마주하고 있는 전극 면들의 중복되는 면적(34, 36)의 크기는 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 차량 부품용 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1전극(38)의 전극 면은 상기 두 전극(38, 40)들의 상기 상대적 이동 방향에 평행한 하나의 차원을 가지고, 그 차원은 상기 상대적 이동 방향에 평행한 상기 제2전극(40)의 전극 면의 차원보다 작으며, 상기 두 전극(38, 40)들의 상대적 이동이 수행되는 동안, 상기 상대적 이동 방향에 대하여 직각으로 투영하여 볼 때, 상기 제1전극(38)의 전극 면은 상기 제2전극(40)의 전극 면의 내부에 유지되는 것을 특징으로 하는 차량 부품용 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 요소(12)는 1개의 방향 또는 서로 정반대의 2개의 방향으로 켰다 껐다하도록 맞춰진 누를 수 있는 키 또는 토글 스위치인 것을 특징으로 하는 차량 부품용 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 요소(12)는 현재 추정되는 회전 또는 슬라이딩 위치에서부터 선택 위치까지 그리고 그 위치로부터 계속하여 트리거 위치까지 수동으로 이동할 수 있도록 맞춰진 제어 노브 엘리먼트(44) 또는 슬라이드 엘리먼트(50)로 디자인된 것을 특징으로 하는 차량 부품용 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 요소(12)는 사람에 의하여 손으로 접촉되는 접촉면(18)을 포함하고, 상기 접촉면은 전기전도성이며 상기 제1전극(38)에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 차량 부품용 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 요소(12)는 사람에 의하여 손으로 접촉되는 접촉면을 포함하고, 상기 접촉면은 전기전도성이 아닌, 전기용량적으로 상기 제1전극(38)에 연결된 것을 특징으로 하는 차량 부품용 제어 장치.