因此存在对一种电容式测量操作力的输入装置的需求，在该输入装置中功能或切换功能可以被更可靠地分配给操作。该目的通过一种根据权利要求1所述的操作元件来实现。有利的实施例分别是从属权利要求的主题。同样有利的输入方法是并列的独立权利要求的主题。应该指出的是，在这些权利要求中单个列出的特征可以以任意的、在技术上有意义的方式被相互组合并且揭示出本发明的另外实施例。尤其是与附图相关联的描述附加地表征和详细说明本发明。
本发明涉及一种输入装置，该输入装置包括电容式力传感器、与所述电容式力传感器相配设的电容式触摸传感器和评估单元。所述电容式力传感器包括操作表面和在在操作期间作用的操作力的作用下弹性弯曲的由导电材料制成的第一电极和与所述第一电极相邻地并且相间隔地布置的由导电材料制成的第二电极。所述第二电极例如被施加在基底层例如印刷电路板的与所述操作表面面对的一侧上。所述第一电极例如被施加在由导电材料制成的操作层的与所述操作表面背离的一侧上。优选地，在所述第一电极和所述第二电极之间设置有用介电的和能够变形的，优选地能够弹性变形的介质填充的空腔。在一个实施例中，所述操作表面通过所述操作层构成。优选地，所述操作表面与所述操作层相连接并且通过被施加在所述操作层上的非导电层构成。优选地，所述第一电极、所述第二电极和所述操作表面关于它们的几何中心被同心地布置。
所述评估单元被配置为，在触摸检测步骤中借助于所述电容式触摸传感器在所述操作期间检测在所述操作表面上的触摸的所属的特征参量。
术语特征参量应被广义地理解，并且根据本发明，应该包括从测量的检测结果中导出特征参量以及将测量参量直接作为特征参量使用。例如涉及位置信息，也就是说，在所述操作表面的哪个位置处进行所述触摸，其中，这个信息取决于触摸传感器的分辨能力并且在一个实施例中可以涉及对输入表面的外部触摸或内部触摸的相对粗略的位置信息。在另一个实施例中，特征参量涉及所述触摸的接触表面，例如圆周，或通过输入元件被所述触摸涉及到的输入表面的部分表面的表面尺寸。根据本发明，所述评估单元此外被配置为，在相对于所述触摸检测步骤在时间上错开的操作检测步骤中，通过在所述第一电极和所述第二电极之间产生第一测量电容来检测随着所述操作力变化的，优选地始终变化的测量参量。在时间上的错开例如由此产生，即在时间上在所述操作检测步骤之前或者在时间上在所述操作检测步骤之后实施所述触摸检测步骤。优选地，在时间上在所述操作检测步骤之前实施所述触摸检测步骤，以便能够根据先前确定的特征参量，依赖于直接在先前确定的特征参量来适配随后的操作检测步骤。根据本发明规定，依赖于通过所述电容式触摸传感器在所述触摸检测步骤中检测到的特征参量，例如通过所述触摸传感器所测量的电容，和依赖于在所述操作检测步骤中检测到的测量参量通过所述评估单元为所述操作分配切换和/或控制功能。通过所述切换功能或控制功能分配的根据本发明双重的依赖性，不仅能够通过触摸检测验证操作检测，而且由于诸如温度和空气湿度的环境条件的变化，但是特别是由于诸如触摸的位置和所属的表面尺寸的触摸条件的变化而导致的测量参量的变化例如根据检测到的特征参量被部分地补偿。由此提高了所述电容式检测操作力的输入装置的可靠性。根据优选实施例规定，依赖于所述特征参量，依赖于所述测量参量来适配用于触发切换和/或控制功能的阈值。例如，当所述特征参量减小时，与所述测量参量配设的阈值被减小并且反之亦然。例如，不同的阈值被存储在查找表中并被分配给特征参量的不同的、不重叠的区域，从而在相应的特征参量下相关的阈值被确定。
根据优选实施例，在所述触摸检测步骤中仅仅使用所述第一电极作为所述电容式触摸传感器的产生第二测量电容的电极。由于第一电极在空间上高度接近所述操作表面，因此实现了特征参量的相对的确定以及由此实现对测量参量的确定的验证或适配。
为了实现感测的第一电极的有效的电磁屏蔽，根据优选实施例，所述评估单元被配置为，在所述触摸检测步骤中隔离地运行所述第二电极，也就是说，所述第二电极不被接触并且优选被静电地放电。举例来说，第二电极因此被保持在“浮动电位”上，以防止影响所述第二测量电容。
根据优选的变型方案，当在所述操作检测步骤中所述第一电极被作为产生所述第一测量电容的电极使用时，所述第二电极被接地。这意味着，例如当在车辆中使用时，实现在接地与第二电极之间的电位平衡。
为了实现基于在空间上强烈变化的、特别是沿着输入表面变化的第二测量电容的更好的空间分辨率，所述第一电极或所述第二电极中的至少一个具有从其几何中心在所述测量电容的边缘的方向上变化的结构。例如，所述电极具有多个导电连接的条或环，并且所述条或环的宽度是变化的和/或在相邻的条或环之间的距离是变化的。
根据优选实施例规定，所述第一电极和所述第二电极在由其最大伸展所形成的范围上彼此不同。
优选地规定，由所述第一电极和所述第二电极的最大伸展所形成的面积位于0.5至5.0cm2的范围内，优选地位于1.0至4.0cm2的范围内，更优选地位于1.5至3.5cm2的范围内。
优选地规定，由所述第一电极的最大伸展或所述第二电极的最大伸展所形成的面积对应于所述操作表面的表面尺寸。优选地，由所述第一电极的最大伸展所形成的面积和由所述第二电极的最大伸展所形成的面积和所述操作表面关于它们的几何中心被同心地布置。
根据优选实施例，在所述第一电极或所述第二电极之间设置有通过一个或多个间隔件部分地或完全地限制的空腔并且所述一个或多个间隔件具有比所述操作层小的弹性。例如，所述间隔件为塑料，如热塑性塑料，或是固化的粘合剂层。
优选地规定，在所述触摸检测步骤中仅仅使用所述第二电极作为所述电容式触摸传感器的产生所述第二测量电容的电极。
优选地，在上述实施例中，所述第一电极具有开口。举例来说，所述第一电极具有条形的或栅格形的结构。
优选地规定，在所述触摸检测步骤中，所述第一电极被隔离地运行，即不被接触。
根据优选实施例规定，在所述操作检测步骤中所述第一电极被接地。
优选地，所述力传感器和所述触摸传感器被集成在一个共同的薄膜层结构中。例如，所述电极被构造成多层的薄膜层结构的层或多层的薄膜层结构的层的涂层。例如，所述薄膜层结构具有粘合层。
根据所述输入装置的优选的变型方案，设置有由多个电容式力传感器构成的阵列和由电容式触摸传感器构成的所属的阵列，其中，力传感器的数量对应于触摸传感器的数量。
根据配备有由力传感器构成的阵列和由相同数量的触摸传感器构成的阵列的输入装置的优选的变型方案，所述第一电极配置为彼此电绝缘并且所述第二电极配置为彼此电绝缘。由此能够实现对所述第一电极和所述第二电极的选择性的控制。
本发明此外涉及在前面描述的实施例中任一个的输入装置在机动车辆中的使用。
本发明此外涉及一种输入方法，其包括以下步骤。在提供步骤中实施输入装置的提供，所述输入装置包括电容式力传感器、与所述电容式力传感器相配设的电容式触摸传感器和评估单元。所述电容式力传感器包括操作表面、在在操作期间作用于所述操作表面上的操作力的作用下弹性弯曲的由导电材料制成的第一电极和与所述第一电极相邻地并且相间隔地布置的由导电材料制成的第二电极。根据本发明的方法包括触摸检测步骤，在所述摸检测步骤中借助于所述电容式触摸传感器和所述评估单元在操作期间检测在所述操作表面上的触摸的所属的特征参量，如所述触摸的位置和/或范围。此外所述方法包括相对于所述触摸检测步骤在时间上错开的操作检测步骤，在所述操作检测步骤中借助于所述电容式力传感器和所述评估单元，通过在所述第一电极和所述第二电极之间产生第一测量电容来检测随着所述操作力变化的测量参量。此外根据本发明的方法包括随后的评估步骤，在所述评估步骤中不仅依赖于通过所述电容式触摸传感器在所述触摸检测步骤中检测到的特征参量而且依赖于在所述操作检测步骤中检测到的测量参量通过所述评估单元为所述操作分配切换和/或控制功能。通过所述切换或控制功能不仅与所述力传感器的检测结果而且与所述触摸传感器的检测结果的根据本发明的依赖性，不仅能够通过所述触摸检测验证所述操作检测，而且由于诸如温度和空气湿度的环境条件的变化，但是特别是由于诸如触摸的位置和所属的表面尺寸的触摸条件的变化而导致的测量参量的变化，例如根据检测到的特征参量被部分地补偿。由此提高了所述电容式检测操作力的输入方法的可靠性。根据优选实施例，依赖于所述特征参量，依赖于所述测量参量来适配用于触发所述切换和/或控制功能的阈值。例如，当所述特征参量减小时，与所述测量参量配设的阈值被减小并且反之亦然。例如，不同的阈值被存储在查找表中并被分配给特征参量的不同的、不重叠的区域，从而在相应的特征参量下相关的阈值被确定。
关于根据本发明的方法的另外的实施例，参考所述输入装置的在前面所述的实施例。
本发明借助于以下的附图进行详细解释。附图在此情况下应该理解为仅仅是示例性的并且仅仅示出了优选的实施例。在附图中：
图1显示了根据本发明的输入装置的第一实施例的示意性截面图；
图2显示了用于说明属于图1的实施例的评估单元4的工作模式的示意性电路图；
图3显示了根据本发明的输入装置的第二实施例的示意性截面图；
图4显示了用于说明属于图3的实施例的评估单元4的工作模式的示意性电路图；
图5显示了根据本发明的输入装置的第三实施例的示意性截面图；
图6显示了用于说明根据本发明的评估单元4的另一个实施例的工作模式的示意性电路图；
图7显示了根据另一个根据本发明的实施例的第一电极的俯视图。
图1示出了根据本发明的输入装置10的第一实施例。所述输入装置具有薄膜层结构，该薄膜层结构形成有多层结构，并且除了其它方面以外具有面向操作者并且限定操作表面f的操作层6。在操作层6的背离操作者的一侧上施加有作为涂层的由导电材料制成的第一电极1。第一电极1与操作表面f相邻地布置并且限制从操作者的视角看位于操作表面f下面的、在它的尺寸上对应于操作表面f的大小的空腔3。第一电极1和操作层6是由弹性材料制成的并且在作用于操作表面f上的操作力的作用下弹性地变形到空腔3中。从操作者的视角来看，第二电极2间隔开地布置在第一电极1下方和在空腔3上方。空腔3以及由此所产生的第一电极1和第二电极2之间的间隔通过作为间隔件作用的层5提供，层5与操作层6相比具有较小的弹性，在层5中引入对应于空腔3的凹部。空腔3向下方向上通过一导电层限制，该导电层形成第二电极2并被施加到印刷电路板7。输入装置10具有评估单元4。第一电极1通过导体8连接到评估单元4上并且第二电极2通过导体9被评估单元4电接触。在图1中示出的导体8、9的走向仅仅用于说明目的。一个实施例规定，导体8、9延伸穿过所述薄膜层结构。
借助于图2将对评估单元4的设计或评估单元4的工作模式进行解释。所述评估单元包括计算单元4a和电切换装置4b。切换装置4b具有用于交替地执行操作检测步骤(在切换装置4b中的虚线)和触摸检测步骤(在切换装置4b中的实线)的切换位置。
在图2中所示的操作检测步骤(切换装置4b的虚线)中，将电位施加到第一电极1上并且将第二电极2接地，用以基本上在第一电极1和第二电极2之间产生第一测量电容。在这里，接地电位用11表示。在所述操作期间，即在输入表面f上的操作力的作用期间，通过第一电极1的弹性变形和第一电极1的与此相关的相对于第二电极2的位置变化，产生第一测量电容的变化。自达到测量电容变化的预定阈值起，通过评估单元4应该给实施的操作配设一个切换功能。但是，由于在相同的操作力情况下，这种电容变化的程度强烈取决于在操作表面f上的作用位置，例如在中心或边缘位置，并且也取决于操作元件的接触表面的范围，因此存在对所述阈值进行适配的需要。在本发明中，这一点在在时间上在先设置的触摸检测步骤(切换装置4b的实线)中实现，其中，同时通过切换装置4b的切换以隔离的方式运行第二电极2，以产生该电极2的电磁中性，而第一电极1被如此地连接，即产生第二测量电容。因此，提供了一种触摸传感器，该触摸传感器在触摸检测步骤中检测所述第二测量电容的变化，该变化是通过触摸操作表面f的操作元件对场传播的影响而导致的。在所述触摸检测步骤中的这种特征参量检测例如同样由阈值触发。由此确定一个特征参量，该特征参量表示在操作期间产生的特定触摸并且优选地允许在操作过程中推断出关于该触摸的特定位置，其中，所述位置的信息可以被限制为这样的信息，即操作表面的哪个部分表面是受到触摸的。根据该特征参量，阈值被相应地适配，用以在正在进行的或者在先前进行的操作期间在超过通过所述特征参量被适配的阈值时才通过所述评估单元为所述操作配设一个切换功能。
图3示出了根据本发明的输入装置10的第二实施例。该输入装置同样具有薄膜层结构，该薄膜层结构是形成有多层结构并且除了其它方面以外，具有面向操作者并且限定操作表面f的操作层6。在操作层6的背离操作者的一侧上，第一电极1作为由导电材料制成的涂层在整个表面上被施加到操作层6上。第一电极1被布置在操作表面f的下方并且限制了从操作者的视角来看位于操作表面f下方的、在它的尺寸上与操作表面f的大小相对应的空腔3。第一电极1和操作层6是由弹性材料制成的并且在作用在操作表面f上的操作力的作用下弹性地变形到空腔3中。第一电极1具有开口，这些开口在图3中没有被示出。从操作者的视角来看，第二电极2被布置在第一电极1的下方并且通过空腔3与第一电极1间隔开，其中，所述第二电极的伸展范围局限于空腔3的尺寸。空腔3和由此所产生的第一电极1和第二电极2的间距通过作为间隔件作用的层5来提供，层5具有与操作层6相比较小的弹性，在层5中引入了与空腔3相对应的凹部。空腔3在向下的方向上通过一导电层限制，该导电层形成第二电极2并且在某些部分中被施加到印刷电路板7上。输入装置10具有评估单元4。第一电极1经由导体8与评估单元4相连接并且第二电极2经由导体9被评估单元4电接触。导体8、9的在图3中示出的走向仅仅用于说明目的。一个实施例规定，导体8、9延伸穿过所述薄膜层结构。
评估单元4的设计或评估单元4的工作模式将借助于图4进行解释。所述评估单元包括计算单元4a和电切换装置4b。切换装置4b具有用于交替执行操作检测步骤(在切换装置4b中的实线)和触摸检测步骤(在切换装置4b中的虚线)的切换位置。在图4中所示的操作检测步骤中，第一电极1和第二电极2通过评估单元4被接触，通过基本上在第一电极1和第二电极2之间产生第一测量电容。当发生操作时，即发生操作力作用在输入表面f上时，通过第一电极1的弹性变形和第一电极1的与此相关的相对于第二电极2的位置变化，产生所述第一测量电容的变化。自达到测量电容变化的预定阈值起，通过评估单元4应该给被实施的操作配设一个切换功能。但是，由于在相同的操作力情况下，这种电容变化的程度强烈取决于在操作表面f上的作用位置，例如在中心或边缘位置，但是也取决于操作元件的接触表面的范围，因此存在对这个阈值进行适配的需要。在本发明中，这一点在在时间上在先设置的触摸检测步骤中实现，其中，同时通过切换装置4b的切换以非接触、隔离的方式运行第一电极1，以便所述第一电极显示很小的电磁影响，而第二电极2被如此地连接，即产生第二测量电容，该第二测量电容的场能够穿透第一电极1的开口。
因此，提供了一种触摸传感器，该触摸传感器在触摸检测步骤中检测所述第二测量电容的变化，该变化是通过触摸操作表面f的操作元件对场传播的影响而导致的。由此确定一个特征参量，该特征参量表示在所述操作期间产生的特定触摸并且优选地允许在所述操作过程中推断出所述触摸的特定位置，其中，所述位置的信息可以被限制为这样的信息，即所述操作表面的哪个部分表面是受到触摸的。根据该特征参量，所述阈值被相应地适配，用以在正在进行的或者在先前进行的操作期间在超过通过所述特征参量被适配的阈值时才通过所述评估单元为所述操作配设一个切换功能。
在图5中示出了一个实施例，该实施例具有力传感器和相配设的触摸传感器的一个阵列，其中，由力传感器和触摸传感器构成的每个单独的分组对应于在图3和4中示出的实施例。相应地可以设想一个实施例，该实施例由力传感器和触摸传感器的分组形成，如其在图1和图2的实施例中再现的那样。
评估单元4的设计或者另一个根据本发明的评估单元4的工作模式将借助于图6进行解释。该评估单元包括一个计算单元4a和两个所属的电切换装置4b。切换装置4b分别具有用于交替执行操作检测步骤(在切换装置4b中的虚线)和触摸检测步骤(在切换装置4b中的实线)的切换位置。此外设置有分别由一个第一电极1和一个第二电极2构成的两对电极，该两对电极可以借助于切换装置4b被连接。在在图6中所示的操作检测步骤中，第一电极1和第二电极2被施加基本上在第一电极1和第二电极2之间的第一测量电容。这通过将第一电极1分别连接到接地端11，而第二电极2通过计算单元4a被施加电势来实现。当发生所述操作时，即发生操作力作用在输入表面f上时，通过第一电极1的弹性变形和第一电极1的与此相关的相对于第二电极2的位置变化，产生所述第一测量电容的变化。自达到所述测量电容变化的预定阈值起，通过评估单元4应该给被实施的操作配设一个切换功能。但是，由于在相同的操作力情况下，这种电容变化的程度强烈取决于在操作表面f上的作用位置，例如在中心或边缘位置，但是也取决于操作元件的接触表面的范围，因此存在对这个阈值进行适配的需要。在本发明中，这一点在在时间上在先设置的触摸检测步骤中实现，其中，同时通过相应的切换装置4b的切换在以电隔离以及静态放电的方式运行第一电极1，以便所述第一电极显示很小的电磁影响，而第二电极2分别被如此地连接，即产生第二测量电容，该第二测量电容的场能够穿透第一电极1的开口。
图7示出了电极的实施例，该电极诸如在根据本发明的输入装置中所使用的那样。尽管图示涉及第一电极1，但是设计特征也可以涉及第二电极2。电极2的这种形状的特征在于，该电极形成三角形导电表面，所述三角形导电表面彼此导电地连接但是在形成中央的十字形开口12下彼此间隔开地布置。所述三角形表面此外以它们的尖端中的一个尖端彼此对准地布置。由此电极1是一个这样的电极的实施例，即该电极具有从其几何中心m在测量电容的边缘的方向上变化的结构。