專利名稱：由使用者操縱的操作元件和操作元件模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種由使用者操縱的操作元件。此外本發(fā)明還涉及ー種操作元件模塊，特別是應(yīng)用在汽車中的操作元件模塊。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，設(shè)計(jì)為觸摸屏(Touchscreens)的操作元件的重要性日益増加。它們的優(yōu)點(diǎn)是具有吸引人的外表和平滑的、容易清潔的表面。它們使得能夠在唯一的傳感器薄膜上安設(shè)幾乎任意多的開(kāi)關(guān)功能，這極大地降低了制造開(kāi)銷。為了能夠進(jìn)行不同的輸入，在US 2008/0024958 Al中建議，在觸摸屏下面設(shè)置機(jī)械式開(kāi)關(guān)。以這種方式可以使觸摸屏具備三維的靈敏性。觸摸屏由于其平滑的表面而大多不能關(guān)于是否有功能被操縱以及哪個(gè)功能被操縱給予使用者清楚的反饋。對(duì)于有些應(yīng)用，例如對(duì)安裝于交通工具的副儀表板內(nèi)的用于音頻系統(tǒng)、HLK(加熱-通風(fēng)-空調(diào))系統(tǒng)、報(bào)警閃光設(shè)備、電動(dòng)車窗玻璃升降器的操作元件和其它操作元件中的應(yīng)用，希望至少突出一些開(kāi)關(guān)功能并且向使用者提供反饋。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供ー種操作元件，使用者可以舒適而直觀地操縱該操作元件，并且該操作元件同時(shí)具有觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)。按照本發(fā)明，此技術(shù)問(wèn)題通過(guò)ー種可由使用者操縱的操作元件解決。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面提供了ー種由使用者操縱的操作元件，其中該操作元件包括可動(dòng)的、可由使用者操縱的元件和設(shè)置在該可動(dòng)的元件之下的、設(shè)計(jì)為觸摸屏的傳感器層。該傳感器層設(shè)計(jì)用于確定所述可動(dòng)元件是否被操縱。由此提供ー種將傳統(tǒng)的操作元件和觸摸屏相結(jié)合的操作元件。該操作元件在觸覺(jué)上非常類似于傳統(tǒng)的操作元件。使用者可借助旋鈕、按鍵、撥動(dòng)式開(kāi)關(guān)、按鈕等以公知的方式實(shí)現(xiàn)操縱，并且使用者通過(guò)觸摸可動(dòng)元件和其有意的運(yùn)動(dòng)獲得對(duì)其操縱的直接反饋。此外，該可動(dòng)元件在觸摸屏上將此操作元件從ー些其它的操作元件中標(biāo)示并突顯出，使得其容易被發(fā)現(xiàn)并且僅需觸摸即可。因此該操作元件具有可直觀地和舒適地操縱的優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)還能夠利用觸摸屏技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭梢詫⒋罅康牟僮髟O(shè)置在ー個(gè)唯一的傳感器薄膜上并且一起制造，其中ー些操作元件配有可動(dòng)的元件，而另ー些設(shè)計(jì)為純粹的觸摸屏元件。 這里傳感器層可以設(shè)計(jì)為電阻性或者電容性觸摸屏。在一種實(shí)施方式中，觸摸屏具有至少ー個(gè)壓カ傳感器，其中可動(dòng)元件可以具有一個(gè)在該可動(dòng)元件被操縱的狀態(tài)下向傳感器層施加壓カ的區(qū)域。在這種既可以電阻式也可以電容式實(shí)現(xiàn)的壓カ傳感器中，通過(guò)壓カ要么使得導(dǎo)電層局部連接，要么使得電容器的兩個(gè)層彼此接近，由此該電容器的電容可測(cè)量地變化。
備選方案是，當(dāng)觸摸屏設(shè)計(jì)為電容式觸摸屏?xí)r，它也可以具有至少ー個(gè)接近傳感器。在這種原理的情況下測(cè)量電容器或者電容器系統(tǒng)的電容的變化，該變化是由于接近觸發(fā)元件(也稱為凸輪開(kāi)關(guān))產(chǎn)生的。該觸發(fā)元件例如可以設(shè)計(jì)為金屬的或者非金屬的元件， 但是也可以將使用者的手指用作觸發(fā)元件。在這種情況下，可動(dòng)元件具有用于改變接近傳感器的電容器電容的觸發(fā)元件。該實(shí)施方式具有下面的優(yōu)點(diǎn)，S卩，也可以將旋轉(zhuǎn)軸線垂直于觸摸屏的旋鈕用作可動(dòng)元件，因?yàn)樵谶m當(dāng)設(shè)置觸發(fā)元件吋，可動(dòng)元件的角位置能夠被識(shí)別。根據(jù)可動(dòng)元件和傳感器層的實(shí)施方式，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)、按壓和/或牽拉操縱可動(dòng)元件。操作元件例如可以設(shè)計(jì)為音頻系統(tǒng)的音量調(diào)節(jié)器或者電臺(tái)選擇按鍵、設(shè)計(jì)為 HLK (采曖-通風(fēng)-空調(diào))系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，或者設(shè)置用于操縱交通工具的報(bào)警閃光設(shè)備。這些功能在汽車中經(jīng)常應(yīng)用，因此它們的舒適操縱和易于發(fā)現(xiàn)是特別有利的。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，操作元件被安裝在交通工具內(nèi)，特別是安裝在中心托架的操作元件模塊(“面板”)中。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供ー種操作元件模塊，其具有大面積的傳感器層和ー 些帶可動(dòng)元件的上述操作元件，該傳感器層帶有一些設(shè)計(jì)為按鍵傳感器的操作元件。該操作元件模塊具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即ー個(gè)觸摸屏可以供大部分操作元件使用，該觸摸屏可以特別簡(jiǎn)單地和低成本地制造，同時(shí)能夠用可以特別舒適地操縱的專用操作元件突出單個(gè)的功能。此外，該操作元件模塊具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即大多能夠非常靈活地對(duì)設(shè)計(jì)和功能的改變作出反應(yīng)，因?yàn)橛|摸屏在生產(chǎn)中能夠相對(duì)簡(jiǎn)單地改變。專門(mén)的變型方案以及用戶特定的要求能夠以這種方式對(duì)于幾乎全部操作元件簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)于選擇的操作元件不必放棄“真正的”旋鈕的觸覺(jué)效果。


下面根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案。在附圖中圖1示意表示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施形式的、用于交通工具的操作元件模塊；圖加示意表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的處于未操縱的狀態(tài)下的操作元件；圖2b示意表示根據(jù)圖加的處于操縱的狀態(tài)下的操作元件；圖3a示意表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的處于第一操縱狀態(tài)下的操作元件；圖北示意表示根據(jù)圖3a的處于第二操縱狀態(tài)下的操作元件。具體實(shí)施形式 相同的部件在所有附圖中附以相同的附圖標(biāo)記。圖1表示用于設(shè)置在交通工具中心托架中的操作元件模塊1，通過(guò)該操作元件模塊1操縱信息娛樂(lè)系統(tǒng)(Infotainmentsystem)(例如音頻系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng))、HLK系統(tǒng)和交通工具的各種其它功能，例如報(bào)警閃光設(shè)備。為此操作元件模塊1具有大量的第一操作元件2，它們?cè)O(shè)計(jì)為ー個(gè)或者多個(gè)觸摸屏5的部段。觸摸屏5具有電容性的傳感器層。此外操作元件模塊1具有ー些第二操作元件3，它們?cè)谒緦?shí)施方案中設(shè)計(jì)為音頻系統(tǒng)的音量調(diào)節(jié)器和電臺(tái)選擇旋鈕以及用于HLK系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。第二操作元件3分別具有一個(gè)設(shè)計(jì)為旋鈕的可動(dòng)元件4。該可動(dòng)元件設(shè)置在觸摸屏上方，這意味著，觸摸屏5不僅設(shè)置在第一操作元件2的區(qū)域內(nèi)而且也設(shè)置在第二操作元件3的區(qū)域內(nèi)。圖加以剖面圖示意表示第二操作元件3的第一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，第二操作元件3的可動(dòng)元件4設(shè)計(jì)為按鍵6，其可以通過(guò)克服由彈簧元件7提供的カ進(jìn)行按壓來(lái)實(shí)現(xiàn)操縱?？蓜?dòng)元件4布置在設(shè)計(jì)為觸摸屏5的傳感器層8上。傳感器層8在可動(dòng)元件4 下面的區(qū)域是觸摸屏5特別可用于確定按鍵6是否被操縱的部段。圖2b表示按照?qǐng)D加的操作元件3在被操縱的位置，通過(guò)沿箭頭12的方向施加的壓カ將操作元件3置入該位置。在被操縱的位置中，按鍵6的主體接近傳感器層8。設(shè)計(jì)為電容性接近傳感器的傳感器層8確定由此引起的電場(chǎng)變化，其中，傳感器層8通過(guò)RC振蕩器工作。在此測(cè)量傳感器層8的一個(gè)有源電極和地電位之間的電容。通過(guò)按鍵6接近傳感器層8，電容增大并且由此影響RC振蕩器的振幅。由此接在 RC振蕩器之后的觸發(fā)級(jí)翻轉(zhuǎn)，并且識(shí)別到按鍵6被操縱。特別通過(guò)彈簧元件7的選擇能夠影響使用者在操縱時(shí)得到的觸覺(jué)反饋。在一種未示出的實(shí)施方式中，代替接近傳感器，傳感器層8具有電容性壓カ傳感器，其確定按鍵6或者彈簧元件7對(duì)傳感器層8的表面的壓力。圖3a示意表示第二操作元件3的第二實(shí)施方式在第一操縱狀態(tài)下的情形。在該實(shí)施方式中操作元件3設(shè)計(jì)為旋鈕9，其在被操縱時(shí)可圍繞軸線10旋轉(zhuǎn)。在旋鈕9內(nèi)裝入一個(gè)觸發(fā)元件11，它的位置用于確定旋轉(zhuǎn)角。在按第二實(shí)施方式的操作元件3之下也設(shè)置ー個(gè)帶有電容性接近傳感器的傳感器層8。圖北示意表示按照?qǐng)D3a的、在第二操縱狀態(tài)下的操作元件3。在該操縱狀態(tài)下旋鈕9旋轉(zhuǎn)了大約180°。觸發(fā)元件由此改變的角位置引起電容的變化，在此，電容在觸發(fā)元件11運(yùn)動(dòng)時(shí)局部地減小或者増大。通過(guò)電容的這種變化確定旋鈕9的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)提供在旋轉(zhuǎn)旋鈕9時(shí)的相應(yīng)摩擦，能夠影響使用者在操縱時(shí)得到的觸覺(jué)反t貝。附加地，在本實(shí)施方式和根據(jù)圖加和2b說(shuō)明的實(shí)施方式中也可以通過(guò)光信號(hào)或者鳴響提供光學(xué)的或者聲學(xué)的反饋。附圖標(biāo)記列表
1.操作元件模塊
2.第一操作元件
3.第二操作元件
4.可動(dòng)元件
5.觸摸屏
6.按鍵
7.彈簧元件
8.傳感器層
9.旋鈕
10 旋轉(zhuǎn)軸線
11.觸發(fā)元件12.箭頭
權(quán)利要求
1.ー種由使用者操縱的操作元件(3)，其中，該操作元件(3)包括 -一個(gè)可動(dòng)的、可由使用者操縱的元件(4)和-一個(gè)設(shè)置在該可動(dòng)的元件(4)之下的、設(shè)計(jì)為觸摸屏(5)的傳感器層(8)，其中，該傳感器層(8)設(shè)計(jì)用于確定所述可動(dòng)元件(4)是否被操縱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作元件(3)，其中，所述傳感器層(8)設(shè)計(jì)為電阻性的觸摸屏⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作元件(3)，其中，所述傳感器層(8)設(shè)計(jì)為電容性的觸摸屏(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的操作元件(3)，其中，所述觸摸屏(5)具有至少ー個(gè)壓カ傳感器
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的操作元件(3)，其中，所述可動(dòng)元件(4)具有ー個(gè)在該可動(dòng)元件(4)被操縱的狀態(tài)下給所述傳感器層(8)施加壓カ的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的操作元件(3)，其中，所述觸摸屏(5)具有至少ー個(gè)接近傳感器
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的操作元件(3)，其中，所述可動(dòng)元件(4)具有用于改變所述接近傳感器的電容器電容的觸發(fā)元件(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的操作元件(3)，其中，所述可動(dòng)元件(4)能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)、按壓和/或牽拉被操縱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的操作元件(3)，其中，所述操作元件(3)設(shè)計(jì)為音頻系統(tǒng)的音量調(diào)節(jié)器或者傳感器選擇按鍵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的操作元件(3)，其中，所述操作元件(3)設(shè)計(jì)為HLK 系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的操作元件(3)，其中，所述操作元件(3)設(shè)計(jì)用于操縱交通工具的報(bào)警閃光設(shè)備。
12.—種具有根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的操作元件(3)的交通工具。
13.ー種操作元件模塊(1)，具有大面積的傳感器層(8)和ー些根據(jù)權(quán)利要求1到11 之一所述的操作元件(3)，所述傳感器層(8)具有一些設(shè)計(jì)為按鍵傳感器的操作元件O)。
14.ー種具有根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作元件模塊(1)的交通工具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由使用者操縱的操作元件(3)，包括-一個(gè)可動(dòng)的、可由使用者操縱的元件(4)和-一個(gè)設(shè)置在該可動(dòng)的元件(4)之下的、設(shè)計(jì)為觸摸屏(5)的傳感器層(8)，其中，該傳感器層(8)設(shè)計(jì)用于確定可動(dòng)元件(4)被操縱。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102541375SQ20111029413
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者M·維托夫 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司