具有柔性表面和凹陷的接近开关总成的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是美国专利申请号为14/284, 659,申请日为2014年5月22日，标题为"柔 性接近开关总成及开启方法"的申请一一其是美国专利申请号为14/168, 614,申请日为 2014年1月30日，标题为"具有虚拟按钮模式的接近开关总成及开启方法"的申请的部分 继续申请一一的部分继续申请，标题为"具有虚拟按钮模式的接近开关总成及开启方法"的 申请是美国专利申请号为13/444, 393,申请日为2012年4月11日，标题为"具有探索模式 的接近开关总成及开启方法"的申请的部分继续申请。前述的相关申请都通过引用在此并 入。
技术领域
[0003] 本发明总体上涉及开关，且更具体地，涉及具有增强的开关开启判定的接近开关。
【背景技术】
[0004] 机动车辆典型地配备有各种用户可促动的开关，比如用于操作包括电动车窗、前 照灯、挡风玻璃雨刮器、玻璃天窗或天窗、车内灯、广播和娱乐信息设备、以及各种其他设备 的开关。一般而言，需要由使用者促动这些类型的开关，以开启或停止设备或者执行某些 类型的控制功能。接近开关，比如电容开关，采用一个或多个接近传感器生成感测开启场 (senseactivationfield)，并感测指示使用者促动开关的开启场变化，其典型地由使用 者手指非常接近或者接触传感器引起。电容开关典型地配置为基于对感测开启场与阈值的 比较来检测用户促动开关。
[0005] 开关总成经常采用多个相互非常接近的电容开关，并且总体上需要使用者选择单 个期望的电容开关来执行预期操作。在某些应用中，比如在汽车中的使用，由于驾驶员注意 力分散，车辆的驾驶员查看开关的能力受限。在这些应用中，需要容许使用者探索开关总成 以寻找特定按钮同时避免过早判定开关开启。因此，需要辨别使用者是打算开启开关、还是 只是在专注于高优先级任务比如驾驶的同时探索特定的开关按钮、还是无意开启开关。因 此，需要提供一种接近开关装置，其增强例如车辆驾驶员对接近开关的使用。
【发明内容】
[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种接近开关总成。该接近开关总成包括具有上表 面和底表面的刚性载体，设置在载体上的接近传感器，以及设置在载体的上表面上的柔性 材料。该接近开关总成还包括在载体的上表面内柔性材料和接近传感器之间的区域中的凹 陷。凹陷大于接近传感器。
[0007] 根据本发明的一个实施例，其中凹陷具有第一长度且接近传感器具有第二长度， 其中第一长度大于第二长度至少5毫米。
[0008] 根据本发明的一个实施例，其中第一长度超出第二长度5至10毫米的范围。
[0009] 根据本发明的一个实施例，其中凹陷具有在0. 5至2. 0毫米范围内的厚度。
[0010] 根据本发明的一个实施例，其中柔性材料是橡胶。
[0011] 根据本发明的一个实施例，其中气隙在凹陷内形成。
[0012] 根据本发明的一个实施例，其中接近传感器设置在载体的底表面上。
[0013] 根据本发明的一个实施例，进一步包含控制电路，其监控与接近传感器相关联的 开启场并且当用户的手指按压柔性材料时基于传感器生成的关于阈值的信号来确定接近 开关的开启。
[0014] 根据本发明的一个实施例，其中该总成包含多个接近开关以及延伸到载体中相邻 的接近开关之间的至少一个槽，每个接近开关包含在载体的底表面上形成的接近传感器和 在载体的上表面上形成的凹陷。
[0015] 根据本发明的一个实施例，其中该接近开关总成包含含有一个或多个电容传感器 的电容开关。
[0016] 根据本发明的一个实施例，其中该总成安装在车辆上。
[0017] 根据本发明的一个实施例，其中柔性材料包含设置在凹陷上的凸起部分。
[0018] 根据本发明的另一个方面，提供一种车辆接近开关总成。该车辆接近开关总成包 括具有第一和第二表面的刚性载体，设置在载体的第一表面上的接近传感器，以及设置在 载体的第二表面上的柔性材料。该车辆接近开关总成还包括在载体的第二表面内柔性材料 和接近传感器之间的区域中形成气隙的凹陷。凹陷长于接近传感器。
[0019] 根据本发明的一个实施例，其中凹陷具有第一长度且接近传感器具有第二长度， 其中第一长度大于第二长度至少5毫米。
[0020] 根据本发明的一个实施例，其中第一长度超出第二长度5至10毫米的范围。
[0021] 根据本发明的一个实施例，其中凹陷具有在0. 5至2. 0毫米范围内的厚度。
[0022] 根据本发明的一个实施例，其中柔性材料是橡胶。
[0023] 根据本发明的一个实施例，其中该接近开关总成包含含有一个或多个电容传感器 的电容开关。
[0024] 根据本发明的一个实施例，其中柔性材料包含设置在凹陷上的凸起部分。
[0025] 根据本发明的一个实施例，其中该总成包含多个接近开关以及延伸到载体中相邻 的接近开关之间的至少一个槽，每个接近开关包含在载体的底表面上形成的接近传感器和 在载体的上表面上形成的凹陷。
[0026] 通过本领域技术人员研究以下说明书、权利要求、和附图，本发明的这些以及其它 方面、目的、和特征将会被理解和领会。
【附图说明】
[0027] 图1是具有顶置控制台的机动车辆乘客舱的透视图，该顶置控制台采用根据一实 施例的接近开关总成；
[0028] 图2是图1中所示的顶置控制台和接近开关总成的放大视图；
[0029] 图3是通过图2中的III-III线截取的放大剖视图，其显示了接近开关相对于使 用者手指的排列；
[0030] 图4是图3中所示的每个电容开关所采用的电容传感器的示意图；
[0031] 图5是说明了根据一实施例的接近开关总成的框图；
[0032] 图6是说明了与电容传感器相关联的一个信道（channel)的信号计数（signal count)的曲线图，其显示了开启运动曲线；
[0033] 图7是说明了与电容传感器相关联的两个信道的信号计数的曲线图，其显示了滑 动探索/搜索运动曲线；
[0034] 图8是说明了与电容传感器相关联的信号信道的信号计数的曲线图，其显示了缓 慢开启运动曲线；
[0035] 图9是说明了与电容传感器关联的两个信道的信号计数的曲线图，其显示了快速 滑动探索/搜索运动曲线；
[0036] 图10是说明了根据一实施例与处于探索/搜索模式的电容传感器相关联的三个 信道的信号计数的曲线图，其说明了在峰值时的稳定按压开启；
[0037] 图11是说明了根据另一实施例与处于探索/搜索模式的电容传感器相关联的三 个信道的信号计数的曲线图，其说明了在信号下降到低于峰值时的稳定按压开启；
[0038] 图12是说明了根据又一实施例与处于探索/搜索模式的电容传感器相关联的三 个信道的信号计数的曲线图，其说明了小键盘（pad)上的增加的稳定压力以开启开关；
[0039] 图13是说明了根据又一实施例与处于探索模式的电容传感器相关联的三个信道 的信号计数的曲线图，其根据增加的稳定压力选择小键盘；
[0040] 图14是说明了根据一实施例用状态机（statemachine)实施的电容开关总成的 五种状态的状态图；
[0041] 图15是说明了根据一实施例的执行开启开关总成的开关的方法的例程的流程 图；
[0042] 图16是说明了开关开启和开关释放处理的流程图；
[0043] 图17是说明了在无开关开启（switchnone)和开关开启（switchactive)状态 之间转换的逻辑的流程图；
[0044] 图18是说明了从开关开启状态向无开关开启状态或开关阈值状态转换的逻辑的 流程图；
[0045] 图19是说明了在开关阈值与开关搜索状态之间转换的例程的流程图；
[0046] 图20是说明了实施开关搜索状态的虚拟按钮方法的流程图；
[0047] 图21是说明了根据又一实施例与具有用于开启开关的探索模式和虚拟按钮模式 的电容传感器相关联的信道的信号计数的曲线图；
[0048] 图22是说明了用于虚拟按钮模式的信号计数的曲线图，其中开启不被触发；
[0049] 图23是说明了根据图21的实施例在探索模式中用于电容传感器的信号计数的曲 线图，其进一步说明了开关被开启；
[0050] 图24是说明了根据图21的实施例用于电容传感器的信号计数的曲线图，其进一 步说明了开启被触发；
[0051] 图25是说明了根据图21的实施例用于电容传感器的信号计数的曲线图，其进一 步说明了用于退出虚拟按钮模式和重新进入虚拟按钮模式的超时；
[0052] 图26是说明了根据图21所示的实施例用虚拟按钮模式处理信号信道的例程的流 程图；
[0053] 图27是说明了根据图21的实施例处理信号信道的虚拟按钮方法的流程图；
[0054] 图28A是根据另一实施例具有接近开关和相对于在第一位置中所示的用户手指 的覆盖柔性材料的接近开关总成的剖视图；
[0055] 图28B是图28A的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了在第二位置中的用户 的手指；
[0056] 图28C是图28A的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了在第三位置中手指按 压进入柔性层中；
[0057] 图28D是说明了通过接近传感器中的一个响应于在图28A-28C所示的手指的运动 和柔性覆盖面的按压而生成的信号的曲线图；
[0058] 图29A是根据又一实施例的接近开关总成和在第一位置中所示用户手指的剖视 图，其中接近开关总成采用具有含气隙的凸起区域的柔性覆盖面材料；
[0059] 图29B是图29A的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了在第二位置中的用户 的手指；
[0060] 图29C是图29A中所示的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了通过在第三位 置中的用户手指按压开关；
[0061] 图29D是说明了通过传感器中的一个响应如图29A-29C中所示的手指的运动而生 成的信号的曲线图；
[0062] 图30是说明了具有柔性材料覆盖和虚拟按钮模式的电容开关总成的各种状态的 状态图；
[0063] 图31是说明了根据一个实施例处理用具有柔性材料覆盖的接近开关生成的信号 的例程的流程图；
[0064] 图32是根据一个实施例具有接近开关总成的车辆顶置控制台的透视剖视图，其 中接近开关总成采用载体上的凹陷和柔性覆盖物；
[0065] 图33是图32所示的顶置控制台和开关总成的俯视图，其中用隐藏的虚线示出了 传感器和凹陷；
[0066] 图34A是根据一个实施例图32所示的接近开关总成和在第一位置中的所示的用 户的手指的剖视图；
[0067] 图34B是图34A的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了在第二位置中的用户 的手指；
[0068] 图34C是图34A中看到的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了通过在第三位 置中的用户手指按压开关；
[0069] 图34D是说明了响应于如图34A-34C所示的手指的运动，接近传感器之一生成的 信号的曲线图；
[0070] 图35是根据另一个实施例具有接近开关总成的车辆顶置控制台的透视剖视图， 其中接近开关总成采用相邻的传感器之间的槽；
[0071] 图36是图35所示的顶置控制台和开关总成的俯视图，其中用隐藏线示出了传感 器，凹陷和槽；
[0072] 图37A是根据一个实施例图35所示的接近开关总成和在第一位置中的所示的用 户的手指的剖视图；
[0073] 图37B是图37A的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了在第二位置的用户的 手指；
[0074] 图37C是图37A中所示的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了在第三位置中 的用户的手指；
[0075] 图37D是图37A中看到的接近开关总成的剖视图，其进一步说明了在第四位置中 的用户的手指；
[0076] 图37E是说明了响应于图37A-37D所示的手指的运动，两个传感器生成的两个信 号的曲线图；以及
[0077] 图38是根据又一实施例接近开关总成的剖视图，其中接近开关总成采用具有凹 陷和在每个凹陷之上柔性材料中的凸起区域的柔性覆盖材料。
【具体实施方式】
[0078]按照规定，在此公开本发明的详细的实施例；然而，应当理解的是，公开的实施例 仅为本发明的示例，其可以实施为各种替代形式。附图不一定是具体设计；某些示意图可以 放大或缩小以显示功能概况。因此，本发明公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制， 而仅仅是作为教导本领域技术人员不同地使用本发明的代表性基础。
[0079] 参照图1和2,根据一实施例，车辆10内部总体上显示为具有乘客舱和开关总成 20,开关总成20采用多个接近开关22,接近开关22具有开关开启监控和判定。车辆10总 体上包括装配在车辆乘客舱顶部的车顶或天花板下侧的顶棚上的顶置控制台12,其总体上 处在前排乘客座位区上方。根据一实施例，开关总成20具有在顶置控制台12上相互邻近 安置的多个接近开关22。各种接近开关22可以控制若干车辆装置和功能中的任意一个，比 如控制天窗或玻璃天窗16的运动、控制天窗遮阳板18的运动、控制一个或多个照明设备、 比如内部地图/阅读灯和顶灯30的开启，以及控制各种其他装置和功能。然而，应当认识 至IJ，接近开关22可以位于车辆10的其他位置，比如位于仪表板、位于其他控制台例如中央 控