CN113994304A - 用于控制机动车辆的单元的至少一个功能的接口 - Google Patents

Abstract

一种接口，用于控制机动车辆的单元的至少一个功能，包括显示屏(7)和至少一个控制构件(2)，所述控制构件(2)包括能够绕旋转轴线(A)旋转的可移动握持元件(2a)、引导件(2b)以及由所述可移动握持元件(2a)承载并且能够与其一起移动的至少两个导电指示器(10)，所述接口的特征在于其包括电容传感器(6)，所述电容传感器(6)包括被配置为检测所述导电指示器(10)的角度位置的变化的多个电极(12)，并且其特征在于，所述引导件(2b)至少部分地固定到显示屏(7)，使得所述可移动元件(2a)部分地覆盖所述屏幕，所述电极(12)布置在所述屏幕(7)的邻接区域(6a)中，使得所述指示器(10)是可移动的，以便当所述可移动元件(2a)围绕其轴线移动时面对电极(12)。

Description

用于控制机动车辆的单元的至少一个功能的接口

技术领域

本发明涉及用于控制机动车辆的单元的至少一个功能的接口的领域。

背景技术

在汽车领域，诸如空调或导航系统之类的电气单元通常通过诸如机械旋转按钮之类的控制构件来控制。后者通常包括安装在引导件上的可移动握持元件，例如旋钮。引导件支撑并引导可移动握持元件的旋转，该可移动握持元件配置为在旋转运动中转动，并且该可移动握持元件的角度定位例如由光学传感器或电旋转开关来确定。

在控制系统中将控制构件与触摸屏结合是已知的实践。控制构件，例如旋转按钮，通常布置在屏幕上。在这种类型的系统中，屏幕的电容式触摸面板检测由控制构件的可移动握持元件承载的至少一个金属指示器的角度位置的变化。金属指示器的角度位置变化的检测允许处理单元随后基于可移动握持元件的角度位置选择特定指令，并控制例如音频系统、供暖、通风和空调系统或任何其他系统。

该系统尤其使得对触摸屏的显示进行编程成为可能，以便向用户提供关于要控制的各种功能的视觉信息。因此，大量不同的指令可以与同一控制构件相关联。例如，屏幕可以被编程为显示瓣片的位置和空调系统的温度，或者用于显示车辆音频系统的参数设置。可移动握持元件的旋转尤其允许用户滚动列表中的元素或增加/减少变量，由此做出的选择能够显示在屏幕上。一旦已经选择了元素或者已经修改了变量值，则可以验证该选择，例如通过接触触摸屏。

然而，触摸屏上控制部件的存在导致该屏幕上显示区域的损失，该区域被控制部件的结构所阻挡。实际上，可移动握持元件的角度位置变化的检测是由触摸屏执行的。这可能导致显示屏表面积的不可忽略的损失，所述损失取决于控制构件的尺寸。

本发明的一个目的是提供一种简单、有效且经济的解决方案，其至少部分克服了这些缺点。

发明内容

为此，本发明的主题是一种用于控制机动车辆的单元的至少一个功能的接口，包括至少一个控制构件，该控制构件包括能够围绕旋转轴线旋转的可移动握持元件、由可移动握持元件承载并且能够与可移动握持元件一起移动的至少两个导电指示器、以及引导件，可移动握持元件由引导件支撑并引导旋转，接口包括显示屏，该接口还包括电容传感器，该电容传感器包括被配置为检测导电指示器的角度位置变化的多个电极，电容传感器的电极被布置在邻接显示屏的区域中，该可移动握持元件被配置为部分重叠显示屏和电容传感器，使得在可移动握持元件围绕其旋转轴线旋转运动期间，导电指示器能够相对于电容传感器的电极移动。

由于控制构件的一部分在显示屏之外，使得可移动握持元件部分地与显示屏和电容传感器的电极重叠，电容传感器的电极布置在与显示屏邻接的区域中，因此在屏幕的显示区域上被控制构件阻挡的表面区域减小。这使得屏幕上有更多的空间用于显示要控制的各种功能。

此外，该解决方案使得使用标准显示屏成为可能，该标准显示屏可以是或不是触敏的，并且不需要任何特定的计算资源来确定可移动握持元件的角度位置。

这种配置使得能够以较低的成本将显示屏与控制构件结合，特别是如果接口已经具有电路板，该电路板包括用于电容测量的一个或多个电路，如集成在车辆仪表板中的触摸板的情况。

本发明可以进一步包括单独或组合的一个或多个以下方面：

-显示屏包括电容面板，该电容面板包括禁用区域，该禁用区域被配置为在可移动握持元件围绕其旋转轴线旋转运动期间忽略导电指示器的角度位置的变化；

-显示屏上的可移动握持元件的重叠面积是可移动握持元件在接口上的投影表面积的20％至50％；

-可移动握持元件承载两到十个的导电指示器；

-重叠区域的尺寸使得导电指示器的至少一部分存在于重叠区域中，而与可移动握持元件的角度位置无关；

-重叠区域是圆形部段的形状，并且指示界定圆形部段的圆弧的两个半径之间的夹角的角度至少等于两个相邻导电指示器之间的角度间隔；

-可移动握持元件的第一半部与显示屏重叠，并且可移动握持元件的第二半部与电容传感器的电极重叠，电容传感器的电极布置在与显示屏邻接的区域中；

-可移动握持元件承载位于可移动握持元件的两个直径相对的点处的两个导电指示器；

-导电指示器被布置成圆形，并且围绕可移动握持元件的旋转轴线规则地间隔开；

-电容传感器的电极由柔性电路板承载；

-电容传感器的电极呈圆形扇形；

-电容传感器的电极制造为形成天线的金属线的形式；

-电容传感器的电极制造为金属化垫的形式；

-电容传感器的电极在邻接显示屏的区域中布置成圆弧；

-电容传感器的电极在与显示屏邻接的区域中一个接一个排列成行；

-位于行端部的电极的宽度小于位于线中间的电极的宽度；

-控制构件的引导件粘接到接口的前板上。

附图说明

本发明的其它特征和优势将在借助非限制性示例给出的、参考附图的以下描述中而更清楚，在附图中：

图1示出了机动车辆内部的乘客舱的一部分的视图，该乘客舱包括接口，该接口例如安装在车辆的前部，

图2示出了图1的接口的配置的示意图，

图3示出了沿着剖面线A-A的图2的接口的示意图，

图4示出了图2的接口的第一实施例的示意性细节图，

图5a示出了图2的接口的电极的第一实施例，

图5b示出了图2的接口的电极的第二实施例，

图5c示出了图2的接口的电极的第三实施例，

图6示出了类似于图4的电极布置的第一变型的视图，

图7示出了类似于图4的电极布置的第二变型的视图。

具体实施方式

在所有附图中，具有相同功能的元件具有相同的附图标记。

以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个附图标记都涉及相同的实施例，或者这些特征仅适用于单个实施例。不同实施例的单独特征也可以组合或互换，以创造其他实施例。

图1示出了乘客舱，该乘客舱包括用于控制机动车辆的单元的至少一个功能的接口1，该接口1包括至少一个控制构件2和显示屏7。接口1允许控制机动车辆的单元的至少一个功能，例如允许控制空调功能、音频系统、电话系统或导航系统的功能。该接口1还可以用于控制车窗调节器或车外后视镜的位置，或者用于移动电动座椅，或者用于控制车内灯、中控锁系统、天窗、危险灯或氛围灯。

接口1例如允许用户滚动列表、进行选择或验证选择。例如，它允许用户从目录中选择目的地邮政地址或名称，或者空调系统设置，或者从列表中选择音乐曲目。接口1可以包括多个控制构件2，例如两个控制构件，一个用于驾驶员，另一个用于乘客。

图2示意性地图示了仅作为示例给出的接口1的实施例。控制构件2包括能够绕垂直于显示屏7的旋转轴线X旋转的可移动握持元件2a，以及引导件2b，可移动握持元件2a由引导件2b支撑并被引导旋转。

可移动握持元件2a例如是旋钮。可移动握持元件2a和引导件2b通常为圆柱形或环形，并且彼此同轴布置。用户能够操纵可移动握持元件2a，使其围绕旋转轴线X顺时针和逆时针旋转。

控制构件2还包括由可移动握持元件2a承载的至少两个导电指示器10。可移动握持元件2a承载例如两到十个的导电指示器10。在由用户操纵控制构件2引起的可移动握持元件2a围绕其旋转轴线X的旋转运动期间，能够与可移动握持元件2a一起运动的导电指示器10被驱动围绕旋转轴线X旋转，并因此沿着圆形或弧形路径移动。

导电指示器10的材料例如是导电塑料材料或金属材料，例如铁、铜或铝。每个导电指示器10例如是金属突片或贴片(patch)，该金属突片或贴片电连接到旨在由用户操纵的可移动握持元件2a的外部导电表面。根据未示出的示例，可移动握持元件2a包括例如布置在外部握持表面的涂层，例如电连接到每个导电指示器10的镀铬覆盖物。

接口1包括例如前板4，控制构件2的引导件2b可以例如通过粘合剂或双面胶带粘接到该前板4上。前板4例如被布置成一旦安装在乘客舱中就面向用户。它可能是玻璃或塑料板。前板4可以是平的或弯曲的。

显示屏7，例如薄膜晶体管屏或LED屏或LCD屏，特别被配置为显示与接口1的操作相关联的视觉信息。

接口1还包括电容传感器6，电容传感器6包括被配置为检测导电指示器10的角度位置变化的多个电极12。电容传感器6的电极12彼此电绝缘，并且布置在邻接显示屏7的区域6a中。“邻接显示屏7的区域6a”意在表示位于显示屏7边缘附近的区域。

如图2所示，可移动握持元件2a被配置为部分重叠显示屏7和电容传感器6。其被布置成使得在可移动握持元件2a围绕其旋转轴线X旋转运动期间，导电指示器10能够相对于电容传感器6的电极12移动。

电容传感器6的电极12例如是蚀刻到电容传感器6的非导电基板中的金属轨道，或者是沉积在电容传感器6的非导电基板上的金属轨道或贴片。

电容传感器6的电极12例如由柔性电路板(称为“PCB Flex”)承载。这种类型的柔性电路板具有例如可折叠的优点，因此能够用于小体积的空间，目的是限制车辆仪表板中的接口所占据的空间。

每个电极12例如单独连接到图3中示意性示出的处理单元8，并连接到电容控制器68。电容控制器68可以专门用于电容测量，在这种情况下，它负责测量由电极12检测到的电容变化，并将数据传输到处理单元8。

处理单元8例如被配置成控制音频系统、供暖、通风和空调系统或如上所述的任何其他系统。处理单元8包括例如一个或多个微控制器或计算机，其具有设计用于修改显示屏7的显示的存储器和程序。处理单元8例如是机动车辆的车载计算机。上述柔性电路板例如可以用作处理单元8的支撑。

在第一实施例中，显示屏7包括电容面板5，电容面板5使得可以使显示屏7触敏。特别是在图2和3中可见的电容面板5被放置在例如电容传感器6旁边。电容传感器6和电容面板5例如被夹在前板4和显示屏7之间。换句话说，接口1的该第一实施例包括以以下顺序排列的不同元件的堆叠：前板4、电容传感器6旁边的电容面板5以及最后电容面板5下方的显示屏7。这个堆叠在图3中更加明显。

电容面板5例如连接到面板控制器58，面板控制器58又连接到处理单元8。上述柔性电路板例如可以用作面板控制器58的支撑。面板控制器58例如被配置为检测用户的手指，例如通过测量由手指在电容面板5上的接触引起的电容变化。面板控制器58还被配置为向处理单元8传输数据。

根据一个示例性实施例，电容面板5包括禁用区域5a，该禁用区域5a被配置为在可移动握持元件2a围绕其旋转轴线X旋转运动期间忽略导电指示器10的角度位置的变化。电容面板5的禁用区域5a至少部分位于可移动握持元件2a下方。禁用区域5a“屏蔽”了导电指示器10对电容面板5和面板控制器58的影响。这尤其使得可以避免与用户操纵控制构件2相关联的潜在解释错误。电容面板5的禁用区域5a可以被认为是“压力禁区”(pressure deadzone)。

电容面板5尤其通过光学粘合剂(称为“光学粘合”)连接到显示屏7。电容面板5、光学粘合剂和前板4特别被配置为允许经由显示屏7显示的信息被观看。电容面板5、光学粘合剂和前板4例如至少部分透明或半透明。

显示屏7上的可移动握持元件2a的重叠区域27例如可移动握持元件2a在接口1上的投影表面积的20％至50％(图4)。在这里呈现的实施例中，可移动握持元件2a具有圆柱形形状，并且重叠区域27因此呈圆形部段的形状。在图4、6和7中，阴影线用于以圆形部段的形式示出重叠区域27。

由可移动握持元件2a承载的导电指示器10的数量和可移动握持元件2a在显示屏7上的重叠区域27的大小密切相关。重叠区域27的尺寸例如使得导电指示器10的至少一部分存在于重叠区域27中，并且使得至少一个导电指示器10与电容传感器6的电极12相对地存在，而与可移动握持元件2a的角度位置无关。可移动握持元件2a在接口1上的投影表面积的低于50％的重叠百分比可以与大量导电指示器10相关联，也就是说多于两个。

圆形部段形式的重叠区域27例如由角度θ参数化，角度θ表示限定圆形部段圆弧的两个半径之间的夹角。角度θ例如如图4所示。两个相邻导电指示器10之间的角度间隔例如由角度α参数化，这也在图4中示出。为了使至少一个导电指示器10出现在重叠区域27中，独立于可移动握持元件2a的角度位置，重叠区域27的圆形部段的角度θ至少等于两个相邻导电指示器10之间的角度间隔α。

接口1的控制构件2的第一实施例在图4中示出。在该实施例中，显示屏7上的可移动握持元件2a的重叠区域27小于可移动握持元件2a在接口1上的投影表面积的50％。可移动握持元件2a承载有五个导电指示器10。如图4所示，五个导电指示器10中的两个位于重叠区域27中。重叠区域27的圆形部段的角度θ大于两个相邻导电指示器10之间的角度间隔α。导电指示器10例如被布置成圆形，并且围绕可移动握持元件2a的旋转轴线X规则地间隔开。换句话说，角度α在两个相邻的导电指示器10之间总是具有相同的值。

在该第一实施例中，电容传感器6的电极12呈圆形扇形。例如，每个圆形扇形或圆形扇区具有相同的大小。电极12的圆形扇形形状特别适合于可移动握持元件2a的圆形几何形状的情况。圆形扇形的电极12允许均匀检测，并且相对容易实现。根据未示出的变型，圆形扇形形式的电极12具有彼此不同的尺寸。

可以为电极12设想多种配置：在图5a、5b和5c中给出了电极12的可设想的实施例的各种示例。在这些示例中，电容传感器6的电极12制造为形成天线的金属线的形式。天线形式的每个电极12包括例如两个金属轨道14，这两个金属轨道14是直线的并且彼此平行，并且在其端部连接有头部16。图5a示出了具有盘形头部16的这种电极。在图5b和5c中，电极12的头部16分别是螺旋形和梳状。头部16的这些形状使得可以增加电极12的电容表面积，同时限制电容传感器6的厚度。在任何情况下，不管选择的电极12的形状如何，电极12被布置成与导电指示器10相对，并且被配置为检测导电指示器10的角度位置的变化。

根据未示出的另一实施例，接口1不包括电容面板5；这是包括例如由前板4保护的显示屏7但是其中接口1不是触敏的实施例。

根据未示出的另一实施例，可移动握持元件2a具有例如环形形状。重叠区域27的形状类似于环的一部分。环形部分例如由间隔角度θ的两个半径和两个不同半径的圆弧界定。两个圆弧半径的差异反映了环的宽度。

在第二实施例中，具体如图6和7所示，显示屏7上的可移动握持元件2a的重叠区域27基本上等于可移动握持元件2a在接口1上的投影表面积的50％。换句话说，可移动握持元件2a的第一半部与显示屏7重叠，并且可移动握持元件2a的第二半部与电容传感器6的电极12重叠，电容传感器6的电极12布置在与显示屏7邻接的区域6a中。优选地，重叠区域27的尺寸对应于重叠区域27的最大允许尺寸。

在该第二实施例中，可移动握持元件2a承载位于可移动握持元件2a的两个直径相对的点处的两个导电指示器10。换句话说，由可移动握持元件2a承载的两个导电指示器10布置在旋转轴线X的任一侧。两个导电指示器10之间的角度间隔α是180°，即π弧度。优选地，两个是可移动握持元件2a能够包括的导电指示器10的最小数量，以确保电容传感器6的电极12检测到这些导电指示器10。

在该第二实施例中，位于邻接显示屏7的区域6a中的电极12制造为金属化垫的形式。特别地，这种类型的电极12比由蚀刻到电容传感器6的非导电基板中或沉积在其上的金属轨道制成的电极12提供更大的电容表面积。

在该实施例中，每个电极12的金属化垫例如是四边形的形状，例如正方形或矩形。根据未示出的变型，每个电极12的金属化垫可以是圆形的或者具有多边形形状。

根据该实施例的第一变型，电容传感器6的电极12在邻接显示屏7的区域6a中布置成圆弧。如图6所示，电极12的这种分布类似于导电指示器10的分布，并且能够在可移动握持元件2a围绕控制构件2的旋转轴线X旋转运动期间允许导电指示器10有效覆盖电极12。

根据该实施例的第二变型，电容传感器6的电极12在邻接显示屏7的区域6a中彼此相邻地排列成行。电极12排列成行的这种布置不占用太多空间，并且在电容传感器6的制造过程中相对容易生产。在图7中给出了电极12在邻接显示屏7的区域6a中排列成行的示例。在该示例中，电极12的线平行于直线边界S，该直线边界S界定了邻接显示屏7的区域6a。

在电极12在邻接显示屏7的区域6a中排列成行的情况下，电极12的尺寸例如使得导电指示器10在给定角度扫描期间位于电极12上方，而不管每个电极12相对于旋转轴线X的相应位置。因此，位于行末端的电极12的宽度例如小于位于行中间的电极12的宽度。实际上，如果在线性布置的配置中，电极12都具有相同的宽度，则在可移动握持元件2a围绕旋转轴线X旋转期间，导电指示器10遵循的弧形路径意味着位于末端的电极12上方的路径段比位于中间的电极12上方的路径段长。

电极12的宽度例如被有利地调整，以便均衡所有电极12之间的路径段。这允许从一个电极12到另一个电极的均匀检测。在图7中，位于行末端的电极具有附图标记12e，并且其宽度小于位于行中间的具有附图标记12m的电极的宽度。

当可移动握持元件2a转动时，导电指示器10沿着弧形或圆形路径移动，并扫过与显示屏7邻接的区域6a中的电容传感器6的电极12上方的区域。

电极12检测与导电指示器10的运动相关联的电容变化，该变化是由握持元件2a的旋转运动引起的。电极12的检测方法涉及例如电极12周围的静电场，该静电场被该场中至少一个导电指示器10的存在所干扰。静电场的这种畸变可以用电容的变化来测量。可以设想测量电容变化的其他方法。

例如，电容的这种变化然后被转换成电压的变化。电极12例如产生信号，该信号被发送到电容控制器68和处理单元8，以确定可移动握持元件2a的旋转位置。然后，处理单元8提供代表可移动握持元件2a相对于控制构件2的固定引导件2b的角度位置的信号。

控制构件2的管理固件可以用于根据在电极12处产生的原始数据来确定可移动握持元件2a的角度位置。该管理固件例如集成在处理单元8中。可选地，控制构件2的管理固件例如集成在电容控制器68中。

Claims (16)

1.一种接口(1)，用于控制机动车辆的单元的至少一个功能，包括：

-至少一个控制构件(2)，包括能够绕旋转轴线(X)旋转的可移动握持元件(2a)、由所述可移动握持元件(2a)承载并且能够与其一起移动的至少两个导电指示器(10)、引导件(2b)，所述可移动握持元件(2a)由所述引导件(2b)支撑并引导旋转，以及

-显示屏，所述接口(1)的特征在于，其还包括电容传感器(6)，所述电容传感器(6)包括被配置为检测所述导电指示器(10)的角度位置的变化的多个电极(12)，所述电容传感器(6)的电极(12)被布置在邻接所述显示屏(7)的区域(6a)中，并且其特征在于，所述可移动握持元件(2a)被配置为部分重叠所述显示屏(7)和电容传感器(6)，使得在所述可移动握持元件(2a)围绕其旋转轴线(X)旋转运动期间，所述导电指示器(10)能够相对于所述电容传感器(6)的电极(12)移动。

2.根据权利要求1所述的接口，其特征在于，所述显示屏(7)包括电容面板(5)，所述电容面板包括禁用区域(5a)，所述禁用区域(5a)被配置为在所述可移动握持元件(2a)围绕其旋转轴线(X)旋转运动期间忽略所述导电指示器(10)的角度位置的变化。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的接口，其特征在于，所述可移动握持元件(2a)在所述显示屏(7)上的重叠区域(27)是所述可移动握持元件(2a)在所述接口(1)上的投影表面积的20％至50％，并且其特征在于，所述可移动握持元件(2a)承载两个到十个的导电指示器(10)。

4.根据权利要求3所述的接口，其特征在于，所述重叠区域(27)的尺寸使得所述导电指示器(10)的至少一部分存在于所述重叠区域(27)中，并且使得至少一个导电指示器(10)存在于所述重叠区域(27)中，而与所述可移动握持元件(2a)的角度位置无关。

5.根据权利要求4所述的接口，其特征在于，所述重叠区域(27)是圆形部段的形状，并且其特征在于，指示界定所述圆形部段的圆弧的两个半径之间的夹角的角度(θ)至少等于两个相邻导电指示器(10)之间的角度间隔(α)。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的接口，其特征在于，所述可移动握持元件(2a)的第一半部与所述显示屏(7)重叠，并且其特征在于，所述可移动握持元件(2a)的第二半部与布置在与所述显示屏(7)邻接的所述区域(6a)中的所述电容传感器(6)的电极(12)重叠。

7.根据权利要求6所述的接口，其特征在于，所述可移动握持元件(2a)承载位于所述可移动握持元件(2a)的两个直径相对的点处的两个导电指示器(10)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其特征在于，所述导电指示器(10)布置成圆形，并且围绕所述可移动握持元件(2a)的旋转轴线(X)规则地间隔开。

9.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其特征在于，所述电容传感器(6)的电极(12)由柔性电路板承载。

10.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其特征在于，所述电容传感器(6)的电极(12)呈圆形扇形。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的接口，其特征在于，所述电容传感器(6)的电极(12)制造为形成天线的金属线的形式。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的接口，其特征在于，所述电容传感器(6)的电极(12)制造为金属化垫的形式。

13.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其特征在于，所述电容传感器(6)的电极(12)在邻接所述显示屏(7)的所述区域(6a)中布置成圆弧形。

14.根据权利要求1-12中任一项所述的接口，其特征在于，所述电容传感器(6)的电极(12)在邻接所述显示屏(7)的区域(6a)中彼此相邻地排列成行。

15.根据前一项权利要求所述的接口(26)，其特征在于，位于所述行端部的电极(12)的宽度小于位于所述行中间的电极(12)的宽度。

16.根据前述权利要求中任一项所述的接口，其特征在于，所述控制构件(2)的引导件(2b)粘接到所述接口(1)的前板(4)。

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