DE102005025021A1

DE102005025021A1 - switching element

Info

Publication number: DE102005025021A1
Application number: DE102005025021A
Authority: DE
Inventors: Rolf Wagemann
Original assignee: Intedis GmbH and Co KG
Current assignee: Intedis GmbH and Co KG
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07
Also published as: WO2006128409A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schalterelement (02) zur Betätigung einer Schaltfunktion in einem Fahrzeug, wobei in das Schalterelement (02) ein Näherungssensor (11, 19) integriert ist, mit dem die Annäherung eines Betätigungselements an das Schalterelement (11, 19), insbesondere die Annäherung eines Fingers, detektiert werden kann. Der Näherungssensor ist als kapazitive Sensoreinrichtung (19) mit zumindest einem kapazitiven Sensorelement (11) ausgebildet, wobei das Sensorelement (11) auf durch das Betätigungselement mittelbar oder unmittelbar verursachte Änderungen der Kapazität reagiert. Das Sensorelement (11) ist mit einer elektronischen Auswerteeinheit (13) verbindbar, die die durch das Betätigungselement verursachten Kapazitätsänderungen auswertet. Das Sensorelement (11) wird von zumindest einem Leiterelement gebildet, das unter Bildung eines flexiblen Schaltungsträgers (12) auf einem elastisch verformbaren Basiselement angeordnet ist.The invention relates to a switch element (02) for actuating a switching function in a vehicle, wherein in the switch element (02) a proximity sensor (11, 19) is integrated with which the approach of an actuating element to the switch element (11, 19), in particular the Approaching a finger, can be detected. The proximity sensor is designed as a capacitive sensor device (19) with at least one capacitive sensor element (11), the sensor element (11) reacting to changes in the capacitance caused directly or indirectly by the actuating element. The sensor element (11) can be connected to an electronic evaluation unit (13), which evaluates the changes in capacitance caused by the actuating element. The sensor element (11) is formed by at least one conductor element, which is arranged to form a flexible circuit carrier (12) on an elastically deformable base element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schalterelement zur Betätigung einer Schaltfunktion in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a switch element for actuating a switching function in a vehicle according to the preamble of claim 1.

Gattungsgemäße Schalterelemente finden in Fahrzeugen Verwendung, um entsprechend zugeordnete Schaltfunktionen, beispielsweise des Radios oder der Klimaanlage, auszulösen. Das Schaltelement wird dabei mittels eines Betätigungselements, vorzugsweise mittels des Fingers eines Benutzers, beispielsweise durch Drücken des Schalterelements oder Verdrehen des Schalterelements, betätigt.Generic switch elements find use in vehicles to appropriately assigned switching functions, For example, the radio or air conditioning to trigger. The Switching element is thereby by means of an actuating element, preferably by means of a user's finger, for example by pressing the Switch element or twisting of the switch element, actuated.

Gattungsgemäße Schalterelemente besitzen dabei einen Näherungssensor, mit dem die Annäherung des Betätigungselements, insbesondere die Annäherung eines Fingers oder der Hand des Benutzers, detektiert werden kann. Damit wird eine sogenannte Vorfelderkennung realisiert. Diese Vorfelderkennung ermöglicht es, dass durch Detektion der Annäherung des Betätigungselements an das Schalterelement bestimmte Funktionen bereits vor der Betätigung des Schalterelements selbst ausgelöst werden. Dies ist insbesondere bei Schalterelementen von Vorteil, deren Schaltfunktion frei programmierbar ist. Mittels der Vorfelderkennung kann dem Benutzer dann bei Annäherung des Betätigungselements an das Schalterelement eine entsprechende Erläuterung zu der dem jeweiligen Schalterelement zugeordneten Schaltfunktion eingeblendet werden. Auf diese Weise erhält der Benutzer zuverlässige Informationen über die mit dem Schalterelement kontrollierbare Schaltfunktion bevor er das Schalterelement selbst betätigt und auf diese Weise die Schaltfunktion auslöst.Generic switch elements have a proximity sensor, with that the approach the actuator, especially the approach a finger or the user's hand, can be detected. Thus, a so-called apron detection is realized. This flagship identifier allows it that by detecting the approach of the actuating element to the switch element certain functions before the operation of the Switch element triggered itself become. This is particularly advantageous for switch elements, whose switching function is freely programmable. By means of the apron detection can then approach the user of the actuating element to the switch element a corresponding explanation to the respective Switch element associated switching function are displayed. In this way receives the user reliable information about before the controllable with the switch element switching function he pressed the switch element itself and in this way the Switching function triggers.

Schalterelemente mit Vorfelderkennung sind im Grundsatz aus dem Stand der Technik bekannt. Bei bekannten Schalterelementen mit Vorfelderkennung wird am Schalter eine definierte Lichtmenge ausgestrahlt und mittels eines Sensors die vom Umfeld reflektierte Lichtmenge gemessen. Diese reflektierte Lichtmenge ändert sich bei Annäherung eines Betätigungselements an den Schalter, so dass dadurch die Annäherung des Betätigungselements an das Schalterelement detektiert werden kann.switch Components with Vorfelderkennung are in principle from the prior art known. In known switch elements with apron detection is at the switch a defined amount of light emitted and by means of a sensor measures the amount of light reflected by the environment. These reflected amount of light changes on approach an actuating element to the switch, thereby causing the approach of the actuator can be detected on the switch element.

Nachteilig an dieser Vorfelderkennung ist es, dass sie zum einen außerordentlich aufwendige Hardwarekomponenten benötigt und zum anderen relativ störempfindlich ist.adversely at this Vorfeldkennung it is that on the one hand extraordinarily consuming hardware components needed and the other relatively susceptible to interference is.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Schalterelement mit Vorfelderkennung vorzuschlagen, das kostengünstig hergestellt werden kann und zugleich eine hohe Funktionssicherheit bietet.outgoing From this prior art, it is therefore an object of the present Invention to propose a new switch element with apron detection, the cost-effective can be produced and at the same time a high reliability offers.

Diese Aufgabe wird durch ein Schalterelement nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a switch element according to the teaching of the claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous embodiments The invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß eines ersten Teilaspekt des erfindungsgemäßen Schalterelements ist der Näherungssensor in der Art einer kapazitiven Sensoreinrichtung mit zumindest einem kapazitiven Sensorelement ausgebildet. Dieses Sensorelement reagiert auf die durch das Betätigungselement, insbesondere bei Annäherung eines Fingers an das Schalterelement, mittelbar oder unmittelbar verursachten Änderungen der Kapazität. Wird beispielsweise der Finger einer Hand oder die Hand selbst an das Schalterelement angenähert, so ändern sich auf diese Weise die kapazitiven Eigenschaften in der Umgebung des Schalterelements, die durch das Sensorelement erfasst werden können. Die durch das Sensorelement gemessenen Änderungen der Kapazität werden an eine elektronische Auswerteeinheit weitergegeben und dort zur Detektion der Annäherung des Betätigungselements geeignet ausgewertet.According to one first sub-aspect of the switch element according to the invention is the Proximity sensor in the manner of a capacitive sensor device with at least one capacitive sensor element formed. This sensor element reacts on through the actuator, especially when approaching a finger to the switch element, directly or indirectly caused changes the capacity. For example, the finger of a hand or the hand itself approximated the switch element, so change in this way the capacitive properties in the environment of the switch element, which are detected by the sensor element can. The changes in capacitance measured by the sensor element become passed to an electronic evaluation and there to Detection of the approach of the actuating element evaluated appropriately.

Eine solche kapazitive Sensoreinrichtung bietet eine hohe Funktionssicherheit. Insbesondere kann die Annäherung eines menschlichen Fingers sicher erkannt werden, wobei die Funktion auch beim Tragen von Handschuhen weiterhin gewährleistet ist. Die fehlerhafte Erfassung durch Annäherung von Zeitungen oder Kleidungsstücken ist dagegen weitgehend ausgeschlossen. Dabei lässt sich eine hohe Trennschärfe realisieren und die Schaltschwellen sind einstellbar.A Such capacitive sensor device offers high reliability. In particular, the approach can a human finger can be safely recognized, the function even when wearing gloves is still guaranteed. The faulty one Capture by approach of newspapers or clothing is largely excluded. In this case, a high selectivity can be realized and the switching thresholds are adjustable.

Gemäß des zweiten Teilaspekts des erfindungsgemäßen Schalterelements ist die kapazitive Sensoreinrichtung in der Art eines flexiblen Schaltungsträgers ausgebildet. Das bedeutet, dass auf einem elastisch verformbaren Basiselement, beispielsweise einer Kunststofffolie, elastisch verformbare Leiterelemente, beispielsweise dünne Kupferbahnen, vorgesehen sind. Das Sensorelement selbst wird dabei von einem bestimmten Abschnitt des Leiterelements gebildet. Durch die elastische Verformbarkeit der kapazitiven Sensoreinrichtung lässt sich diese sehr flexibel und funktionsangepasst in das Schalterelement integrieren. Insbesondere kann das Sensorelement sehr einfach an einer geeigneten Stelle des Schalterelements durch geeignete Verformung des flexiblen Schaltungsträgers platziert werden. Die Verformbarkeit des flexiblen Schaltungsträgers ermöglicht es außerdem die Funktionselement der Sensoreinrichtung in der Umgebung des Sensorelements einfach und störsicher zu platzieren.According to the second Partial aspects of the switch element according to the invention is the capacitive sensor device in the manner of a flexible circuit carrier educated. That means that on an elastically deformable Base element, for example a plastic film, elastically deformable conductor elements, for example, thin Copper tracks are provided. The sensor element itself is doing formed by a certain portion of the conductor element. By the elastic deformability of the capacitive sensor device this can be very flexible and functionally integrated into the switch element. In particular, the sensor element can very easily at a suitable location of the switch element is placed by suitable deformation of the flexible circuit carrier become. The deformability of the flexible circuit substrate makes it possible Furthermore the functional element of the sensor device in the vicinity of the sensor element simple and interference-proof to place.

Kapazitive Sensoreinrichtungen sind relativ empfindlich gegenüber der Einkopplung von Störsignalen, da die Messsignale mit hoher Auswertegenauigkeit ausgewertet werden müssen. Es ist deshalb besonders vorteilhaft, wenn die elektronische Auswerteeinheit ebenfalls auf dem elastisch verformbaren Basiselement angeordnet und durch Leiterelemente gebildete Verbindungsleitungen mit dem Sensorelement kontaktiert ist. Durch diese Integration der elektronischen Auswerteeinheit auf dem flexiblen Schaltungsträger ergibt sich ein definiertes Zuleitungslayout zwischen Sensoreinheit und Auswerteeinheit, was zu einer hohen Störsicherheit gegenüber der Einkopplung von Störsignalen führt. Außerdem werden die Messsignale nur minimal durch die Verbindungsleitungen zwischen Auswerteeinheit und Sensoreinheit verfälscht.capacitive Sensor devices are relatively sensitive to the Coupling of interference signals, because the measuring signals are evaluated with high evaluation accuracy have to. It is therefore particularly advantageous if the electronic evaluation unit also arranged on the elastically deformable base element and connecting lines formed by conductor elements with the Sensor element is contacted. Through this integration of electronic Evaluation unit on the flexible circuit carrier results in a defined Supply line layout between sensor unit and evaluation unit, what to a high interference immunity opposite the Coupling of interference signals leads. In addition, will the measuring signals only minimally through the connecting lines between Evaluation unit and sensor unit falsified.

In welcher Bauart das Schalterelement selbst ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schalterelement in der Art eines Drucktasters ausgebildet. Dieser Drucktaster ist beweglich, insbesondere verschiebbar oder verschwenkbar in einem Gehäuse gelagert, so dass der Drucktaster durch Tastendruck auf eine Betätigungsfläche durch den Benutzer betätigt und damit die Schaltfunktion ausgelöst werden kann.In Which type the switch element itself is formed, is basically arbitrary. According to a preferred embodiment the switch element is designed in the manner of a pushbutton. This Pushbutton is movable, in particular displaceable or pivotable stored in a housing, so that the push button by pressing a button on an actuating surface the user pressed and thus the switching function can be triggered.

In welcher Art die Schaltfunktion des Drucktasters bei Tastendruck auf die Betätigungsfläche ausgelöst wird, ist grundsätzlich beliebig. Nach einer ersten konventionellen Ausführungsform kann dazu im Schaltelement ein Schaltorgan vorgesehen sein, auf das die Relativbewegung des Drucktasters beim Tastendruck übertragen wird. Dieses Schaltorgan kann dabei bevorzugt in der Art eines elastisch verformbaren Vorsprungs auf einer Schaltmatte ausgebildet sein.In What type of switching function of the pushbutton when pressing a button is triggered on the actuating surface, is basically any. According to a first conventional embodiment, this can be done in the switching element a switching device be provided, to which the relative movement of the Pushbutton transmitted when pressing a button becomes. This switching device may preferably in the manner of an elastic be formed deformable projection on a switch mat.

Alternativ zur Verwendung eines solchen Schaltorgans kann auch die kapazitive Sensoreinrichtung, die erfindungsgemäß zunächst nur zur Vorfelderkennung bei Annäherung des Betätigungselements dient, zugleich auch zur Auslösung der Schaltfunktion bei Betätigung des Drucktasters dienen. Dazu wird, wie bei der Vorfelderkennung, die mittelbare oder unmittelbare verursachte Änderung der Kapazität gemessen und ausgewertet, wobei in der Auswerteeinheit eine Schaltschwelle definiert ist, die nur bei Tastendruck auf den Drucktaster überschritten wird. Auf diese Weise kann ein separates Schaltorgan zur Auslösung der Schaltfunktion des Schalterelements entfallen, da diese Funktion von der kapazitiven Sensoreinrichtung durch entsprechende Auswertung der Kapazitätsänderung beim Tastendruck übernommen wird.alternative to use such a switching device can also capacitive Sensor device according to the invention, initially only for apron detection when approaching of the actuating element serves, at the same time for triggering the switching function on actuation serve the push button. For this purpose, as with the apron detection, the direct or indirect change in capacity caused was measured and evaluated, wherein in the evaluation unit, a switching threshold is defined, which has only been exceeded by pressing the pushbutton becomes. In this way, a separate switching device for triggering the Switching function of the switch element omitted, as this function from the capacitive sensor device by appropriate evaluation the capacity change taken over when the key was pressed becomes.

Um eine hohe Funktionssicherheit der Vorfelderkennung bzw. der Ausübung der Schaltfunktion durch die kapazitive Sensoreinrichtung zu gewährleisten, sollte das Sensorelement möglichst nah an der Betätigungsfläche des Drucktasters angeordnet sein. Um diese Nähe zwischen Betätigungsfläche und Sensorelement auch bei einfachem Aufbau des Schalterelements insgesamt gewährleisten zu können, kann der Drucktaster auf seiner von der Betätigungsfläche abgewandten Seite eine von zumindest zwei Seitenwänden gebildete Vertiefung aufweisen. In diese Vertiefung erstreckt sich das verformbare Basiselement des flexiblen Schaltungsträgers mit einer U-förmigen Auswölbung oder einer L-förmigen Fahne derart, so dass das an der Auswölbung oder Fahne platzierte kapazitive Sensorelement direkt unter der Betätigungsfläche des Drucktasters zum Liegen kommt.Around a high reliability of the apron detection or the exercise of Switching function through the capacitive sensor device to ensure should the sensor element as possible close to the actuating surface of the Pushbutton be arranged. To this proximity between actuating surface and Sensor element even with a simple construction of the switch element as a whole guarantee to be able to the push button on its side facing away from the actuating surface a from at least two side walls have formed depression. In this depression extends the deformable base element of the flexible circuit carrier with a U-shaped bulge or an L-shaped flag so, so that at the bulge or flag placed capacitive sensor element directly under the Actuating surface of the Pushbutton comes to rest.

Die Seitenflächen der U-förmigen Auswölbung des Basiselements sollten dabei bevorzugt an den die Vertiefung des Drucktasters bildenden Seitenwänden zur Anlage kommen, um eine definierte Platzierung bei hoher kapazitiver Störsicherheit zu gewährleisten.The faces the U-shaped bulge of the base element should be preferred to the recess of the pushbutton forming side walls come to rest to a defined placement with high capacitive interference immunity to ensure.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn im Schalterelement Fixiervorsprünge vorgesehen sind, an denen Fixierausnehmungen des Basiselements zur Bildung der U-förmigen Auswölbung eingehängt werden können. Auch dies dient der definierten Geometrie der U-förmigen Auswölbung bei einfacher Montage des Basiselements.Farther it is particularly advantageous if fixing projections are provided in the switch element, where fixing recesses of the base member are hooked to form the U-shaped protrusion can. This also serves the defined geometry of the U-shaped bulge easy installation of the base element.

In gattungsgemäßen Schalterelementen ist vielfach ein Leuchtmittel vorgesehen, um eine Hinterleuchtung der Schaltfläche zu realisieren. Soweit sich das Basiselement der kapazitiven Sensoreinrichtung zwischen dem Leuchtmittel und der zu hinterleuchtenden Fläche des Schalterelements erstreckt, sollte das Basiselement entweder eine Ausnehmung aufweisen oder aus lichtdurchlässigem Material hergestellt sein, um auf diese Weise den Durchtritt des zur Hinterleuchtung der Schaltfläche vorgesehenen Lichts zu ermöglichen.In generic switch elements In many cases, a light source is provided to a backlight the button to realize. As far as the base element of the capacitive sensor device between the illuminant and the backlit surface of the switch element extends, the base element should either have a recess or made of translucent Be made in this way the passage of the material to backlight the button allow light provided.

Die konstruktive Ausbildung des flexiblen Schaltungsträgers ist prinzipiell beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Basiselement des Schaltungsträgers in der Art einer Trägerfolie ausgebildet. Das Sensorelement und – soweit vorhanden – die anderen Leiterelemente auf dem Schaltungsträger können bevorzugt in der Art von dünnen Kupferschichten ausgebildet sein, die bevorzugt mittels photolithographischer Ätzverfahren hergestellt sind.The constructive design of the flexible circuit substrate is in principle arbitrary. According to a preferred embodiment the base element of the circuit carrier is designed in the manner of a carrier foil. The sensor element and - as far as available - the Other conductor elements on the circuit carrier may preferably be in the type of thin copper layers be formed, preferably by means of photolithographic etching are made.

Zur Erhöhung der Störsicherheit kann auf dem flexiblen Schaltungsträger zur elektrischen Isolation der Leiterelemente eine Isolationsschicht, insbesondere eine Isolationsfolie oder eine Lötstoplackierung, vorgesehen werden.to increase the interference immunity can be on the flexible circuit board for electrical isolation the conductor elements an insulating layer, in particular an insulating film or a soldermask, be provided.

Wenn das Schalterelement eine elektrisch leitende Kontaktfläche aufweist, die elektrisch leitend am kapazitiven Sensorelement zu Anlage kommt, kann dadurch eine verbesserte Signalübertragung der Kapazitätsänderungen im Vorfeld des Schalterelements auf das Sensorelement realisiert werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die elektrisch leitende Kontaktfläche durch eine oberflächliche Metallisierung oder eine Metallfolie gebildet ist.If the switch element has an electrically conductive contact surface, the electrically conductive comes to the capacitive sensor element to plant, can thereby an improved signal transmission of capacity changes implemented in advance of the switch element on the sensor element become. In particular, it is advantageous if the electrically conductive contact area through a superficial Metallization or a metal foil is formed.

Besonders große Vorteile bietet die kapazitive Vorfelderkennung des erfindungsgemäßen Schalterelements bei frei programmierbaren Schaltfunktionen. Die Vorfelderkennung ermöglicht es nämlich, dass die einem Schalterelement jeweils zugeordnete Schaltfunktion bei Annäherung des Betätigungselements an ein Anzeigeelement, beispielsweise der Display eines Navigationssystems, angezeigt wird.Especially size Advantages of the capacitive Vorfeldkennung the switch element according to the invention with freely programmable switching functions. The front-end detection allows namely, that the switching function associated with each switch element approach of the actuating element to a display element, for example the display of a navigation system, is shown.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.A embodiment the invention is shown schematically in the drawings and is explained below by way of example.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Bedienfeld eines Kraftfahrzeuges mit vier Schalterelementen in perspektivischer Ansicht; 1 a control panel of a motor vehicle with four switch elements in a perspective view;

2 ein Schalterelement des Bedienfelds gemäß 1 im Querschnitt; 2 a switch element of the control panel according to 1 in cross-section;

3 das Schalterelement gemäß 2 in einer Explosionsdarstellung; 3 the switch element according to 2 in an exploded view;

4 den flexiblen Schaltungsträger mit kapazitivem Sensorelement des Schalterelements gemäß 2 in perspektivischer Ansicht; 4 the flexible circuit carrier with capacitive sensor element of the switch element according to 2 in perspective view;

5 das Signalverhalten des Sensorelements gemäß 2; 5 the signal behavior of the sensor element according to 2 ;

1 zeigt ein Bedienfeld 01, das beispielsweise zur Bedienung eines Radios in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. In dem Bedienfeld 01 sind vier Drucktaster 02 vorgesehen, die als Schalterelemente mit frei programmierbarer Schaltfunktion ausgebildet sind. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die den vier verschiedenen Drucktastern 02 zugeordneten Schaltfunktionen durch geeignete Programmierung, beispielsweise in einem Menüsystem, frei umprogrammiert werden können. So können die Drucktaster 02 beispielsweise in einer ersten Programmierung als Stationstasten dienen, wohingegen sie in einer zweiten Programmierung zur Bedienung der Klimaanlage eingesetzt werden können. 1 shows a control panel 01 , which is provided for example for operating a radio in a motor vehicle. In the control panel 01 are four push buttons 02 provided, which are designed as switch elements with freely programmable switching function. In other words, that means the four different push buttons 02 assigned switching functions by appropriate programming, for example, in a menu system, can be freely reprogrammed. So can the pushbuttons 02 For example, in a first programming serve as station buttons, whereas they can be used in a second programming to operate the air conditioning.

Um dem Benutzer die Bedienung der Drucktaster 02, die sich abhängig von der Programmierung ändern kann, zu vereinfachen, weist jeder Drucktaster 02 eine Vorfelderkennung auf, die die Annäherung des Fingers des Bedieners an die Drucktaster 02 detektiert. Sobald der Benutzer einen seiner Finger an einen der Drucktaster 02 annähert, ohne diesen jedoch zunächst durchzudrücken, wird dies durch die Vorfelderkennung detektiert und in Abhängigkeit von der aktuellen Programmierung des jeweiligen Drucktasters 02 an einem in 1 nicht dargestellten Display ein entsprechender Erläuterungstext angezeigt. Dadurch erhält der Benutzer die Möglichkeit, den Erläuterungstext zu lesen und dann in Abhängigkeit davon zu entscheiden, ob die Schaltfunktion des jeweiligen Drucktasters 02 durch Durchdrücken des Drucktasters 02 ausgelöst werden soll.To the user the operation of the pushbuttons 02 , which can change depending on the programming, simplifies each push button 02 a Vorfelderkennung on, the approach of the finger of the operator to the push buttons 02 detected. Once the user puts one of his fingers on one of the pushbuttons 02 approaches, but without first pushing through this, this is detected by the Vorfeldkennung and depending on the current programming of each pushbutton 02 at an in 1 not shown display a corresponding explanatory text displayed. This gives the user the opportunity to read the explanatory text and then decide depending on whether the switching function of each pushbutton 02 by pressing the pushbutton 02 should be triggered.

2 zeigt das Bedienfeld 01 mit einem Drucktaster 02 in einem perspektivischen Querschnitt. Der Drucktaster 02 ist linear verschiebbar in einem Gehäuse 06 gelagert und kann durch Tastendruck mit einem Finger betätigt werden. Bei Betätigung des Drucktasters 02 wird die untere Stirnfläche des Drucktasters 02 gegen ein Schaltorgan 07 gedrückt und löst dadurch die jeweils zugeordnete Schaltfunktion des Drucktasters 02 aus. Das Schaltorgan 07 ist dabei als elastisch verformbarer Vorsprung einer Schaltmatte 08 ausgebildet, der bei Niederdrücken der Drucktaste 02 gegen eine Kontaktfläche auf einer Platine 09 gedrückt wird. Auf der Platine 09 ist außerdem eine LED 10 bestückt, die zur Hinterleuchtung des Drucktasters 02 dient. 2 shows the control panel 01 with a push button 02 in a perspective cross-section. The push button 02 is linearly displaceable in a housing 06 stored and can be operated by pressing a button with a finger. By pressing the pushbutton 02 becomes the lower face of the pushbutton 02 against a switching device 07 and thereby triggers the respectively assigned switching function of the pushbutton 02 out. The switching element 07 is here as an elastically deformable projection of a switching mat 08 formed when pressing the push button 02 against a contact surface on a circuit board 09 is pressed. On the board 09 is also an LED 10 equipped for backlighting the pushbutton 02 serves.

Zur Realisierung der Vorfelderkennung, die die Annäherung eines Bedienerfingers an die Betätigungsfläche 05 des Drucktasters 02 berührungsfrei detektiert, dient ein kapazitives Sensorelement 11 (siehe 3 und 4), das in der Art eines Leiterelements auf einem flexiblen Schaltungsträger (FPC) 12 integriert ist. Auf dem flexiblen Schaltungsträger 12 sind weiterhin jedem kapazitiven Sensorelement zugeordnet elektronische Auswerteeinrichtungen 13 integriert, mit denen die Messsignale der kapazitiven Sensorelemente 11 ausgewertet werden, um die Vorfelderkennung zu realisieren. Der flexible Schaltungsträger 12 besteht aus einem Basiselement, das aus einer Trägerfolie hergestellt ist, auf der Leiterelemente aus dünnen Kupferschichten abgeschieden sind. Auf diese Weise kann der flexible Schaltungsträger 12 aus seiner ursprünglich ebenen Form flexibel verformt werden. Dadurch wird es ermöglicht, dass sich der flexible Schaltungsträger 12 mit seinem das kapazitive Sensorelement 11 tragenden Bereich mit einer U-förmigen Auswölbung 17 in eine Vertiefung 14 des Drucktasters 02 erstreckt, so dass das kapazitive Sensorelement 11 sehr nah an die Betätigungsfläche 05 auf dessen Rückseite angenähert wird. Außerdem ist die Innenseite des Drucktasters 02 mit einer Metalloberfläche 04 beschichtet, die in den Seitenwänden der Vertiefung 14 elektrisch leitend am Sensorelement 11 zu Anlage kommt. Diese Metallisierung überträgt die Kapazitätsänderungen im Vorfeld der Betätigungsfläche 05 bei Annäherung eines Körperteils mit verstärktem Signalniveau.To realize the Vorfeldkennung, the approach of a user's finger to the actuating surface 05 of the pushbutton 02 detected without contact, serves a capacitive sensor element 11 (please refer 3 and 4 ), which is in the form of a conductor element on a flexible circuit carrier (FPC) 12 is integrated. On the flexible circuit carrier 12 Furthermore, each capacitive sensor element is assigned electronic evaluation devices 13 integrated, with which the measuring signals of the capacitive sensor elements 11 be evaluated to realize the Vorfelderkennung. The flexible circuit carrier 12 consists of a base element made of a carrier foil on which conductor elements are deposited from thin copper layers. In this way, the flexible circuit carrier 12 be flexibly deformed from its original flat shape. This will allow the flexible circuit carrier 12 with its the capacitive sensor element 11 bearing area with a U-shaped bulge 17 into a depression 14 of the pushbutton 02 extends, so that the capacitive sensor element 11 very close to the actuating surface 05 is approximated on the back. In addition, the inside of the pushbutton is 02 with a metal surface 04 coated in the sidewalls of the recess 14 electric lei tend on the sensor element 11 comes to plant. This metallization transfers the capacitance changes in advance of the actuating surface 05 approaching a body part with an amplified signal level.

Zur seitlichen Stabilisierung der U-förmige Auswölbung 17 und zur Abschattung des von der LED abgegebenen Lichts ist an der Schaltmatte 08 ein rechteckförmiger Vorsprung 03 angeformt, der einen Lichtschacht bildet.For lateral stabilization of the U-shaped bulge 17 and for shading the light emitted by the LED light is on the keypad 08 a rectangular projection 03 molded, which forms a light shaft.

3 zeigt eine Explosionsdarstellung des Drucktasters 02. Man erkennt, dass das Gehäuse 06 an seiner Unterseite im Bereich jedes Drucktasters 02 vier Fixiervorsprünge 15 aufweist, die die Fixierausnehmungen 16 im flexiblen Schaltungsträger 12 durchgreifen und auf diese Weise die U-förmige Auswölbung 17 fixieren. Die Fixiervorsprünge 15 werden bei der Montage des Drucktasters 02 in ortskomplementär angeordneten Ausnehmungen 18 der Schaltmatte 08 eingesteckt. 3 shows an exploded view of the push button 02 , You can see that the case 06 on its underside in the area of each pushbutton 02 four fixation projections 15 having the fixing recesses 16 in the flexible circuit carrier 12 pass through and in this way the U-shaped bulge 17 fix. The Fixiervorsprünge 15 be during assembly of the push button 02 in locally complementary recesses 18 the safety mat 08 plugged in.

4 zeigt den Aufbau einer kapazitiven Sensoreinrichtung 19 mit dem flexiblen Schaltungsträger 12, in dem vier kapazitive Sensorelemente 11 mit jeweils einer zugeordneten elektronischen Auswerteeinheit 13 realisiert sind. Bei der Montage des Bedienfelds 01 wird eine kapazitive Sensoreinrichtungen in das Bedienfeldes 01 eingebaut. Da die Elektronik und das Leiterelementlayout der kapazitiven Sensoreinrichtung 19 völlig unabhängig von der sonstigen Elektronik des Bedienfelds 01 sind, können diese separat entwickelt, geprüft und verbaut werden und bieten zudem eine hohe Störsicherheit. Die als Verbindungsleitungen dienenden Leiterelementabschnitte sind in 4 nicht erkennbar da diese durch eine Isolatorfolie abgedeckt sind. In der Mitte der Sensorelemente 11 ist in dem Schaltungsträger 12 jeweils eine Ausnehmung 23 zum Lichtdurchtritt des von den LED's 10 erzeugten Lichts vorgesehen. 4 shows the construction of a capacitive sensor device 19 with the flexible circuit carrier 12 in which four capacitive sensor elements 11 each with an associated electronic evaluation unit 13 are realized. When mounting the control panel 01 is a capacitive sensor devices in the control panel 01 built-in. Since the electronics and the conductor element layout of the capacitive sensor device 19 completely independent of the other electronics of the control panel 01 These can be developed, tested and installed separately and also offer high interference immunity. The serving as connecting lines conductor element sections are in 4 not recognizable because they are covered by an isolator film. In the middle of the sensor elements 11 is in the circuit carrier 12 one recess each 23 to the passage of light from the LED 10 generated light provided.

5 zeigt das Signalverhalten des Sensorelements 11 bei Annäherung eines Fingers an den Drucktaster 02. Das Ausgangssignal 20 steigt bei Verkürzung des Abstands zwischen Finger und Aufnahmeelement 11 gemäß einer bekannten Funktionsgleichung an. In der Auswerteeinrichtung 13 ist dabei eine Auswerteschwelle 21 definiert, bei deren Überschreitung ein Erläuterungstext zur Erläuterung der auf dem jeweiligen Drucktaster 02 programmierten Schaltfunktion angezeigt wird. 5 shows the signal behavior of the sensor element 11 approaching a finger on the push button 02 , The output signal 20 increases with shortening of the distance between the finger and the receiving element 11 according to a known equation of function. In the evaluation device 13 is an evaluation threshold 21 If this is exceeded, an explanatory text explaining this is given on the respective pushbutton 02 programmed switching function is displayed.

Alternativ zur Verwendung des Schaltorgans 07 kann in der kapazitiven Sensoreinrichtung auch noch eine zweite Auswerteschwelle 22 definiert werden. Diese Auswerteschwelle 22 wird dabei so gelegt, dass sie nur bei Durchdrücken des Drucktasters 02 und der entsprechenden Annäherung des Fingers an das Sensorelement 11 überschritten wird. Sobald das Ausgangssignal 20 die zweite Auswerteschwelle 22 überschreitet, gilt der Drucktaster 02 als durchgedrückt und die entsprechend programmierte Schaltfunktion wird ausgelöst. Das Schaltorgan 07 kann auf diese Weise durch die zweite Auswerteschwelle 22 ersetzt werden.Alternatively to the use of the switching element 07 can also have a second evaluation threshold in the capacitive sensor device 22 To be defined. This evaluation threshold 22 is placed so that they only by pressing the pushbutton 02 and the corresponding approach of the finger to the sensor element 11 is exceeded. Once the output signal 20 the second evaluation threshold 22 exceeds, the pushbutton applies 02 as pressed and the corresponding programmed switching function is triggered. The switching element 07 can in this way through the second evaluation threshold 22 be replaced.

0101: BedienfeldControl panel
0202: Drucktasterpushbutton
0303: Vorsprunghead Start
0404: Metalloberflächemetal surface
0505: Betätigungsflächeactuating surface
0606: Gehäusecasing
0707: Schaltorganswitching element
0808: SchaltmatteSafety mat
0909: Platinecircuit board
1010: LEDLED
1111: kapazitives Sensorelementcapacitive sensor element
1212: flexibler Schaltungsträgerflexible circuit support
1313: elektronische Auswerteeinrichtungelectronic evaluation
1414: Vertiefungdeepening
1515: Fixiervorsprungfixing projection
1616: Fixierausnehmungfixing recess
1717: U-förmige AuswölbungU-shaped bulge
1818: Ausnehmungrecess
1919: kapazitive Sensoreinrichtungcapacitive sensor device
2020: AusgangssignalkurveOutput curve
2121: erste Auswerteschwellefirst evaluation threshold
2222: zweite Auswerteschwelle (optional)second Evaluation threshold (optional)
2323: Ausnehmungrecess

Claims

Switch element ( 02 ) for actuating a switching function in a vehicle, wherein in the switch element ( 02 ) a proximity sensor ( 11 . 19 ) is integrated with which the approach of an actuating element to the switch element ( 11 . 19 ), in particular the approach of a finger, can be detected, characterized in that the proximity sensor is designed as a capacitive sensor device ( 19 ) with at least one capacitive sensor element ( 11 ), wherein the sensor element ( 11 ) reacts to capacitive changes caused directly or indirectly by the actuator, and wherein the sensor element ( 11 ) with an electronic evaluation unit ( 13 ), which evaluates the capacitance changes caused by the actuator, and wherein the sensor element ( 11 ) is formed by at least one conductor element, which is formed to form a flexible circuit carrier ( 12 ) is arranged on an elastically deformable base element.

Switch element according to claim 1, characterized in that the electronic evaluation unit ( 13 ) on the same flexible circuit carrier ( 12 ) arranged and gebil by ladder elements dete connection lines with the sensor element ( 11 ) is contacted.

Switch element according to claim 1 or 2, characterized in that the switch element in the manner of a pushbutton ( 02 ) formed in a housing ( 06 ) is movable, in particular displaceable or pivotable, is stored and by pressing a button on an actuating surface ( 05 ) can be operated.

Switch element according to claim 3, characterized in that the switching function of the pushbutton ( 02 ) by an electrical switching element ( 07 ) is triggered, to which the relative movement of the pushbutton ( 02 ) is transmitted when the key is pressed.

Switch element according to claim 4, characterized in that the switching element ( 07 ) of an elastically deformable projection of a safety mat ( 08 ) is formed.

Switch element according to claim 3, characterized in that the switching function of the pushbutton is triggered by the capacitive sensor device in that the indirectly or directly caused by the actuating element when pressing the push button changes in capacity, in particular by exceeding an evaluation threshold ( 22 ) is evaluated.

Switch element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pushbutton ( 02 ) on the of the actuating surface ( 05 ) facing away from one of at least two side walls formed recess ( 14 ), wherein the flexible circuit carrier ( 12 ) with a U-shaped bulge ( 17 ) or L-shaped flag in such a way in the depression ( 14 ) extends that at the bulge ( 17 ) or flag placed capacitive sensor element ( 11 ) under the actuating surface ( 05 ) of the pushbutton ( 02 ) is arranged.

Switch element according to claim 7, characterized in that the side surfaces of the U-shaped bulge ( 17 ) of the flexible circuit carrier ( 12 ) to the depression ( 14 ) of the pushbutton ( 02 ) forming side walls come to rest.

Switch element according to claim 7 or 8, characterized in that the flexible circuit carrier ( 12 ) of the capacitive sensor device ( 19 ) to form the U-shaped bulge ( 17 ) with fixing recess ( 16 ) in Fixiervorsprünge ( 15 ) can be hung.

Switch element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the switch element ( 02 ) with a light source, in particular an LED ( 10 ), backlit, wherein the flexible circuit carrier ( 12 ) for the passage of the lamp ( 10 ) generated a recess ( 23 ) or made of a translucent material.

Switch element according to one of claims 1 to 10, characterized in that the base element of the flexible circuit substrate ( 12 ) is formed by a carrier film.

Switch element according to one of claims 1 to 11, characterized in that the sensor element of the capacitive Sensor device is made of a copper layer.

Switch element according to one of claims 1 to 12, characterized in that for electrical isolation of the Conductor elements on the base element an insulating layer, in particular an insulator film or a solder resist coating, is provided.

Switch element according to one of claims 1 to 13, characterized in that the flexible circuit carrier ( 12 ) is formed in the manner of an FPC.

Switch element according to one of claims 1 to 14, characterized in that the switch element has an electrically conductive contact surface ( 04 ), the electrically conductive on the capacitive sensor element ( 11 ) comes to plant.

Switch element according to claim 15, characterized in that electrically conductive contact surface ( 04 ) is formed by a superficial metallization or a metal foil.