用于机动车辆的控制面板中的滑动接触控制单元的制作方法

本发明涉及用于机动车辆的控制面板中的滑动接触控制单元，更具体来说涉及具有力反馈的操作员控制的手指滑动控制按钮。

背景技术

机动车辆的乘员控制面板上的控制按钮的对视觉外观和触觉质量高度敏感。

通常，在具有力反馈的滑动接触控制按钮中按钮的控制区域上的手指滑动被检测并由触觉效应确认，滑动接触控制按钮包括由运动部件形成的常规机械开关。通常，采用常规解决方案(诸如弹簧加载式按钮)产生触觉效应。

装备有这种滑动接触控制按钮的控制面板通常消耗空间并且制造复杂。

因此，重要的是提出一种新的解决方案来解决这些问题。

技术实现要素：

根据本发明，用于机动车辆的滑动接触控制单元包括：支撑元件；印刷电路板，其布置于支撑元件上；控制元件，其覆盖印刷电路板并且包括操作员控制的手指滑动控制区域；印刷电路板，其包括第一系列位置检测器，第一系列位置检测器配置为确定操作员手指的位置和滑动方向，其中，第一系列位置检测器面向滑动操作控制区域紧靠控制元件被支撑。印刷电路板包括至少一个第一检测元件，其同时是接触力传感器以及触觉致动器，其中，第一检测元件介于印刷电路板和连接部件之间的支撑布置中，其中连接部件与控制元件直接接触。

印刷电路板可包括第一切口，第一切口形成第一弹性片，第一检测元件布置在第一弹性片上。每个检测元件是压电元件。

第一系列位置检测器能够包括电容检测传感器。印刷电路板在一个纵向轴线和一个横向轴线上可以是整体矩形设计，其中控制元件能够包括整体矩形设计的控制面板，控制区域在控制面板上纵向延伸以允许沿纵向方向检测控制区域上的手指滑动。

印刷电路板的横向中央区域能够支撑在横向支撑杆上，横向支撑杆包含在支撑元件上的投影轮廓，并且印刷电路板的横向边缘能够紧靠支撑元件被压平，使得印刷电路板显示弯曲轮廓。

第二系列位置检测器能够相对于印刷电路板的横向中线对称于第一系列位置检测器布置，第二检测元件能够相对于印刷电路板的横向中线对称于第一检测元件布置。

印刷电路板可包括第二切口，第二切口形成第二弹性片，第二检测元件布置在第二弹性片上。连接部件可包括第一接触臂，该第一接触臂与控制元件形成一体并且紧靠第一检测元件和第二检测元件布置。

控制单元可包含第三检测元件和第四检测元件，第三检测元件和第四检测元件相对于印刷电路板纵向中线分别对称于第一检测元件和第二检测元件布置。

印刷电路板能够包含第三切口和第四切口，第三切口和第四切口形成第三弹性片和第四弹性片，第三检测元件和第四检测元件布置在第三弹性片和第四弹性片上。

连接部件能够包括第二接触臂，该第二接触臂与控制元件形成一体并且紧靠第三检测元件和第四检测元件布置。连接部件能够包含至少一个位置检测器。连接部件能够包含至少一个支撑杆，支撑杆具有在支撑元件上的投影轮廓，其中，每个检测元件都可以布置在支撑杆上，并且其中控制元件包含附接至支撑元件的附接部件。

附接部件能够是从控制元件延伸到其自由端的保持销，其中每个自由端都包含凸耳，所述凸耳接合设置在支撑元件中的开口并且紧靠支撑元件的下表面，使得印刷电路板通过压缩被固持在控制元件和支撑元件之间。

根据本发明，机动车辆的乘客舱中的电子车顶模块包含上文提及的控制单元。

根据本发明，用于控制上文提及类型的滑动接触控制单元的方法包括以下步骤：

依靠电容检测传感器检测手指与控制区域的接触；

依靠压电元件确认手指与控制区域的接触；

依靠压电元件检测控制区域上的手指接触力；

依靠一系列电容检测传感器检测控制区域上的手指滑动；

依靠压电元件生成用于控制区域上的手指滑动的触觉认可信号；

根据控制区域上的手指滑行的路径激活车辆命令。

附图说明

本发明的进一步特征、目的和优点将从下面参照附图的详细描述着手，这些附图通过非限制性示例的方式提供，其中：

图1示出了根据第一形式的实施方式的包含滑动接触控制单元的控制面板的立体截面局部示意图。

图2示出了图1所示的滑动接触控制单元的分解立体图。

图3示出了根据第二形式的实施方式的包含滑动接触控制单元的控制面板的立体截面局部示意图。

图4示出了图3所示的滑动接触控制单元的分解立体图。

图5示出了根据第三形式的实施方式的包含滑动接触控制单元的控制面板的立体截面局部示意图。

图6示出了图5所示的滑动接触控制单元的分解立体图。

图7示出了根据第四形式的实施方式的包含滑动接触控制单元的控制面板的立体截面局部示意图。

图8示出了图7所示的滑动接触控制单元的分解立体图。

图9示出了车辆中电子车顶模块的示意图，其包含装备有根据由前述附图所示的任一形式的实施方式的滑动接触控制单元的控制面板。

具体实施方式

为了便于描述，而不是通过限制方式，定义了直角坐标系，该直角坐标系包括纵向轴线l、横向轴线t和垂直轴线v。参考垂直方向定义方位“下”、“上”、“上方”、“下方”、“下部”、“上部”。参考横向方向定义方位“左”、“右”以及“横向”。还参考纵向方向定义方位"“前”和“后”。

根据图1，用于机动车辆的控制面板10包括沿纵向轴线l布置的滑动接触控制按钮12。滑动接触控制按钮12理解为控制按钮12，在控制按钮12中检测由操作者施加到按钮上的手指滑动并且启动车辆上的功能。控制面板10包含开口14，控制按钮12布置在开口14中，从而允许操作者访问滑动接触控制按钮12。

根据所述形式的实施方式，手指滑动必须施加至在纵向轴线中的控制按钮。

根据图1和图2，示出控制按钮12的第一形式的实施方式。控制按钮12包括控制单元16，该控制单元16包括控制元件18和布置在支撑元件22上的印刷电路板20。

总体上，印刷电路板20呈矩形形状。印刷电路板20包括一系列位置检测器24，以及结合接触力传感器和触觉致动器的特性的检测元件。更具体地，一系列位置检测器24包括电容检测传感器类型的传感器，检测元件34是压电元件。压电元件设计成起如接触力传感器那样作用，使得通过施加接触产生的机械变形能够转换成电信号。压电元件还被设计成如触觉致动器那样作用，使得其通过电信号产生的激励能够启动它们的振动，其中振动被操作者的手指作为力反馈感知。

根据所示形式的实施方式，位置检测器24在印刷电路板20的上表面21上被沿纵向方向连续的一个接一个地对准。更具体地，位置检测器24布置在印刷电路板20的纵向中线ml上。以非限制性方式，位置检测器24在数量上是六个。总体上，六个位置检测器24被规则地划分为具有三个位置检测器24的第一组25和具有三个位置检测器24的第二组27，第一组25的三个位置检测器24从印刷电路板20的第一横向端30延伸至印刷电路板20的横向中线mt，第二组27的三个位置检测器24从印刷电路板20的横向中线mt延伸至印刷电路板20的第二横向端32。

位置检测器24是环形的，因而被设计成用作来自布置在印刷电路板20上的光源28的光束的光导。因此，每个光源28被位置检测器24所包围。

以非限制性方式，检测元件34、36、38、40是具有矩形整体形状的压电元件，它们布置在印刷电路板20的上表面21上。检测元件34、36、38、40在数量上为四个。检测元件34被划分为第一对检测元件34、36，它们纵向布置并且在印刷电路板20的纵向边缘上相对于纵向中线ml对称地布置。检测元件34、36、38、40还被划分为第二对检测元件38、40，它们相对于印刷电路板20的横向中线ml对称于第一对34、36布置。更具体的，四个检测元件34、36、38、40布置成直接接近印刷电路板20的横向中线mt。因此，这两对检测元件34、36、38、40被印刷电路板的沿印刷电路板的横向中线mt延伸的区域相互分离。该区域将被描述为印刷电路板20的横向中央区域42。

以特定方式，每个检测元件34、36、38、40布置在印刷电路板20的弹性片44、46、48、50上。每个弹性片44、46、48、50由在印刷电路板20中的切口形成。每个弹性片44、46、48、50都是矩形整体形状，包括被材料的中断界定的三个边以及印刷电路板20的连接端52。每个片44、46、48、50都从与印刷电路板20的连接端52纵向延伸至它们的自由端54。片44、46、48、50的自由端54布置为正对印刷电路板20横向中线mt。每个片44、46、48、50的尺寸，即沿纵向轴线l的长度和沿横向轴线t的宽度，都与所述每个片44、46、48、50上布置的检测元件34、36、38、40的数量级相同。

以与检测元件34、36相同的方式，其上布置有第一对检测元件34、36的片44、46相互对称于印刷电路板20的纵向中线ml，其上布置有第二对检测元件38、40的片48、50相对于印刷电路板20的横向中线mt对称于其上布置有第一对检测元件34、36的片48、50。

控制元件18包括操作员控制的手指滑动控制区域55。操作员控制的手指滑动控制区域55在图1中由阴影区域标示。控制区域55布置在具有矩形整体形状的控制元件18的控制板56上。一系列位置检测器24，即第一组25和第二组27，被安装成接触控制板56以及与滑动操作控制区域55对置，使得控制区域55上的手指滑动被位置检测器24检测。控制元件18在控制板56的边缘包含衬套58，衬套58允许其装配在控制面板10中的开口14中。衬套58在控制面板10和控制按钮12之间形成防漏密封。

控制元件18在滑动操作控制区域55上包括开口60，开口60被设计为被光源28背面照射。设计成背光发光的开口60也能够用象形图代替。

控制元件18还包括接触臂62，接触臂62搁置在检测元件34、36、38、40上。接触臂62永久接触检测元件34、36、38、40。根据所示形式的实施方式，控制元件18包括两个接触臂62(只有其中一个可见)，其中每个接触臂62接触两个检测元件34、38，这两个检测元件34、38在印刷电路板20的横向中线mt的两侧上对置布置。每个接触臂62呈倒“t”的整体形式。在印刷电路板20的横向中线mt的水平上，每个“t”的中央杆64垂直地布置在控制板56的每个纵向边缘上。中央杆64朝向印刷电路板20的横向中央区域垂直向下延伸。中央垂直杆64包括两个水平杆66、68，它们在中央杆64的两侧上纵向延伸。每个水平杆66、68都布置成接触检测元件34、38，使得在印刷电路板20的横向中央区域42的两侧上对置布置的两个检测元件34、38布置成接触呈倒“t”的两个水平杆66、68。

布置成与印刷电路板20的横向中央区域42对置的呈倒“t”的部分不接触印刷电路板20的中央区域42。换句话说，呈倒“t”的两个水平杆66、68因而示出了在它们与竖直杆64的接合的高度处上升的阶梯轮廓，使得它们仅接触检测元件34、38，而不接触印刷电路板20的中央区域42。

在纵向轴线l中，每个水平杆66、68都具有与水平杆66、68接触的检测元件34、38的长度类似的长度。控制元件18是一件式模制而成的；换句话说，控制元件18的接触臂62与控制板56形成一体。

印刷电路板20布置在支撑元件22上。更具体的，支撑元件22包含用于印刷电路板20的四个保持柱(retainingstuds)70、72、74、76。与支撑元件形成一体的保持柱70、72、74、76布置成整体装配到印刷电路板20的四个拐角上。具体地，保持柱70、72、74、76配置为十字形，布置在支撑元件22的高度并且接合接触印刷电路板20。这四个保持柱70、72、74、76在垂直方向上具有相同的整体高度。

印刷电路板20还与横向支撑杆78接触，该横向支撑杆78配置为具有自支撑元件22的突出轮廓。横向支撑杆78与支撑元件22形成一体。印刷电路板20在其横向中线mt的全长上与横向支撑杆78接触。横向支撑杆78在横向方向上具有足够的长度以在横向中线mt的全长上与印刷电路板20接合接触。横向支撑杆78在垂直方向上具有的高度略大于四个保持柱70、72、74、76的高度。

根据图1所示形式的实施方式，印刷电路板20的每个横向端部30、32与两个保持柱70、72、74、76接合接触，其中，印刷电路板20的横向中央区域42接合接触横向支撑杆78。由于保持柱70、72、74、76和横向支撑杆78的高度差，印刷电路板20布置成从支撑元件22轻微向外弯曲。为了保持印刷电路板20在支撑元件22上的轻微弯曲，保持柱70、72、74、76能够具有与印刷电路板20的卡掣部件。或者，为了保持印刷电路板20在支撑元件22上的轻微弯曲，控制单元16可受到控制面板10和单元壳体的基底之间的轻微压缩，该单元壳体机械连接到控制面板。

根据图1和图2形式的实施方式，一系列位置检测器24允许识别操作者的手指在控制区域55上的位置并且检测手指滑动。操作员对手指滑动所执行的命令的认可的感知是由检测元件34、36、38、40的振动所产生的力反馈感知到的。更具体的说，在位置检测器24已经检测到滑动操作控制区55上操作者的手指滑动的地方，电信号被施加到检测元件34、36、38、40，使得检测元件34、36、38、40振动。由于检测元件34、36、38、40与控制元件的接触臂62接触，因此操作者可感知到反馈力。此外，控制单元16中的光源28允许照亮操作者已经执行手指滑动的控制区域55。

虽然可以不将检测元件34、36、38、40布置于印刷电路板20的弹性片44、46、48、50上，但是检测元件34、36、38、40在弹性片44、46、48、50上的特定布置允许放大其振动，进而增强力反馈。印刷电路板20相对于支撑元件22布置成略高，也允许增强弹性片44、46、48、50上检测元件34、36、38、40的振动幅度。

检测元件34、36、38、40还允许确定控制区域55上的接触力。这种特性能够允许例如多个功能归因于滑动接触控制按钮12。

操作者将他们的手指滑动施加至控制区域55的力通过接触臂62传送至检测元件34、36、38、40。根据配置为倒“t”的接触臂形式的实施方式，该力的冲击被传送至印刷电路板20的横向中央区域42，使得负载具体施加到在弹性片44、46、48、50的自由端54处的检测元件34、36、38、40。印刷电路板20的曲率允许根据操作者的手指的位置实现施加到检测元件34、36、38、40的力的最佳均匀性。换句话说，该曲率允许限制用于操作者的手指的接触力的采集误差，而不管手指在控制区域55上的位置如何。然而，印刷电路板20可以不被抬高，印刷电路板20也可以不构成为弯曲布置，其中，根据操作者的手指的位置用于接触力的采集和校正功能能够由与控制单元16电连接的控制装置(未示出)处理。

根据图3和图4，示出第二形式的实施方式。这种形式的实施方式与图1和图2所示的区别仅在于，接触臂92以及弹性片80、82、84、86具有不同的几何形状。

这种形式的实施方式中的弹性片80、82、84、86与前面所述形式的实施方式不同之处仅在于，它们的连接端88和它们的自由端90已经互换。换句话说，这些弹性片80、82、84、86的连接端88布置成直接抵靠印刷电路板23的横向中线mt。

尽管弹性片80、82、84、86的这种布置适合于根据图1和图2描述的上文提及的实施方式，但是该布置相对于图3和图4所示的两个接触臂92(仅一个可见)的结构构成了最佳布置。

在图3和图4所示形式的实施方式中的每个接触臂92都包括接触转移杆94，接触转移杆94纵向布置并且平行于控制元件97的控制板56的纵向边缘，并且在控制板56的全长上延伸。接触转移杆94布置在控制板56纵向边缘下方，并且通过垂直元件96、98在其端部连接到控制板56的纵向边缘，该垂直元件96、98构成为与控制板56的纵向边缘的间隔件。因此，接触转移杆94与控制板56的纵向边缘均匀间隔，使得其尽可能的接近印刷电路板23，但不接触印刷电路板23。

然而，在垂直方向上，与检测元件34、36、38、40相比接触转移杆的厚度增加，使得其与所述检测元件34、36、38、40连续接触。因此，接触转移杆的厚度增加形成两个突起98、100，每个突起均包含接触表面，该接触表面连续接触布置在印刷电路板23的横向中央区域42的两侧的两个检测元件80、86。

操作者在控制区域55上滑动他们的手指的力通过接触臂92传递至检测元件34、36、38、40。根据包括接触转移杆94的接触臂92的形式的实施方式，该力被传递至布置在控制板56的纵向边缘的端部的垂直元件96、98，因此该力更具体地在弹性片80、82、84、86的自由端90处施加至检测元件34、36、38、40。

根据图5和图6，示出了第三形式的实施方式。该形式的实施方式与图3和图4所示形式的实施方式的不同之处仅在于，检测元件34、36、38、40布置在印刷电路板23的下侧37上，控制元件110不包含接触臂，并且支撑元件112不包含横向支撑杆。

根据该形式的实施方式，支撑元件112包含四个纵向支撑杆102、104、106、108，该四个纵向支撑杆102、104、106、108布置成与弹性片80、82、84、86对置，并且与弹性片80、82、84、86具有相同的总体尺寸。这四个纵向支撑杆102、104、106、108配置为在支撑元件上具有突出轮廓。这四个纵向支撑杆102、104、106、108与支撑元件112形成一体。检测元件34、36、38、40布置在弹性片80、82、84、86的下侧，并且与纵向支撑杆102、104、106、108永久接触。

控制元件110包含用于接合支撑元件112的保持杆114，以及用于将印刷电路板抵靠支撑元件上的接触杆116。更具体地，控制板56沿着其纵向边缘包含垂直保持杆114，其自由端形成用于接合支撑元件112的保持凸耳118，其与支撑元件112的下侧相接触。每个保持杆114的保持凸耳118都穿过开口20布置在支撑元件112中。此外，在它的两个横向端部的每个横向端部处，控制板56都包含垂直接触杆116，该垂直接触杆116接触印刷电路板23。还在控制板56和印刷电路板23之间布置其他的接触杆。

根据该形式的实施方式，印刷电路板23被压缩在控制板56和支撑元件112之间。印刷电路板23也在其两个横向端部之间弯曲，同时它还搁置在纵向支撑杆102、104、106、108上，这些纵向支撑杆配置成具有在支撑元件112上的突出轮廓。当操作者将手指滑动施加至控制元件110的控制区域55时，由控制元件110和支撑元件112向印刷电路板23施加的负载力被改变，因此被检测元件34、36、38、40所检测到。

当电信号施加到检测元件34、36、38、40时，检测元件34、36、38、40的振动导致支撑元件112的振动，其中由于保持杆114而使得支撑元件112直接接触控制元件110。因此，检测元件34、36、38、40的振动通过控制板56作为反馈力被操作者感知。

根据图7和图8，示出了第四形式的实施方式。该特定形式的实施方式与第一、第二形式的实施方式的不同之处在于，检测元件122、124布置在印刷电路板126的上表面128上，在位置检测器24的下方。更具体地，检测元件122、124是环形设计，介于具有环形设计的位置检测器24和印刷电路板126的上表面128之间。根据该形式的实施方式，印刷电路板126仅包含两个检测元件122、124，它们对称地布置在印刷电路板126的横向中线的两侧上，并且直接对置印刷电路板126的横中央区域130。

控制元件132不包含与所述控制板56形成一体的接触臂。允许检测元件122、124充当接触力传感器和触觉执行器二者的控制板56和检测元件122、124之间的机械连接由两个位置检测器24实施，在两个位置检测器24的下方布置位置检测元件122、124。

尽管印刷电路板126显示为没有弹性片，但是切口也能够布置在印刷电路板126中，围绕着环形检测元件122、124以形成塑料片。

能够实施大量其他形式的实施方式，根据这些其他形式的实施方式，位置检测器不是环形形状，还根据这些形式的实施方式，位置检测器还可以是除了电容检测传感器之外的类型，例如包括电阻检测传感器。

更多形式的实施方式也是可行的，其中控制单元被限定为包含最低限度的一系列的至少两个位置检测器和一个检测元件的印刷电路板，其中位置检测器安装成与控制元件接触，检测元件接触地介于印刷电路板和连接部件之间，其中连接部件(例如接触臂)与控制元件直接接触。弹性片与印刷电路板的支撑元件一起允许检测元件的改进操作，即与操作者执行在控制区域上的手指滑动相关的接触力的改进检测，以及操作者的反馈力的改进感知。

所有形式的所示实施方式允许实现沿垂直轴线的有限厚度的滑动接触控制单元，因此允许其易于集成在车辆的乘客舱中的众多的电子控制模块中。更具体地，使用这种控制面板将被观察到用于车辆的电子车顶模块，该电子车顶模块总体上设计成用于照亮车辆的乘客舱，或者这种控制面板将用于车辆的前端电子控制模块，包括用于多媒体系统的控制装置或车辆空调系统的控制装置。

根据图9，所示的是车辆的乘客舱内的电子车顶模块200的形式的实施方式。该模块200总体上设计为用于照明车辆的前座。电子车顶模块200包括控制面板10，控制面板10配有所描述的控制单元的任何形式的实施方式。其包含三个照明控制按钮和一个滑动接触控制按钮12。滑动接触控制按钮12包含图1至图8所示的控制单元的任一形式的实施方式。控制元件18布置在控制面板10的开口14内，从而允许操作者访问滑动操作控制区域55。

依靠从控制区域55的一个横向端202到另一端204的手指滑动，操作者在滑动接触控制按钮12上执行手指滑动能够允许激活一个到六个光源28。发光强度能够相对于接触力来调节。因此，依靠控制板56上操作者可察觉的力反馈效应可进行所执行的命令的认可。

根据本发明，用于机动车辆中的滑动接触控制单元16的控制方法能够包括多个步骤，具体地说是，依靠一系列的位置检测器25，更具体地说，依靠用于检测操作者的手指的存在的至少一个电容检测传感器用于检测控制区域55上的手指接触的步骤。为了确认这种接触，从而大大减少伪接触检测，该方法包含了依靠与一系列位置检测器25不同的检测元件34用于验证控制区域55上的手指接触的步骤。更具体地说，检测元件34可以是压电元件，依靠手指接触施加的压电元件的应力允许确认所述接触，还确认手指在控制区域55上的接触力。该方法还包括依靠一系列的位置检测器25(更具体地说依靠一系列的电容检测传感器)用于检测由操作者在控制区域55上执行的手指滑动的步骤。该方法包含依靠检测元件34(更具体地说依靠作用为触觉致动器的压电元件)生成用于控制区域55上的手指滑动的触觉认可信号。最后，该方法包括根据在控制区域55上手指滑动的行程，即根据在控制区域55上手指滑动所覆盖的距离来致动车辆命令功能的步骤。