矩陣型力傳感器控制元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及矩陣型力傳感器控制元件。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來說，控制元件需要僅僅通過一個接收部件處理相當大量的開關(guān)函數(shù)。另一方面，必須保證高度的操作可靠性，因此要求接收部件具備精確的位置識別性。通常情況下，利用相對復雜的設(shè)計結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)這一性能要求，相應的，大大增加了控制元件的體積，也增加了控制元件的重量。特別是在機動車制造業(yè)，這種解決方案并不能滿足預期需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種高度集成的控制元件，特別是成功研發(fā)一種體積小且具有大量開關(guān)函數(shù)功能性的控制元件。符合權(quán)利要求中的所述的控制元件實現(xiàn)了該目標。設(shè)計結(jié)構(gòu)優(yōu)勢滿足要求中所列出的每一條內(nèi)容。應用優(yōu)勢同樣滿足應用要求中所列出的內(nèi)容。
[0004]本發(fā)明涉及一種控制元件，特別是應用于機動車領(lǐng)域的控制元件。符合本發(fā)明的控制元件安裝了一個可以最少可以在兩個轉(zhuǎn)動方向上，例如在四個轉(zhuǎn)動方向上，來回轉(zhuǎn)動的接收部件。按照這種構(gòu)造方式，在所有轉(zhuǎn)動方向上，介于零點位置和每個最大位置之間的轉(zhuǎn)動路徑，其尺寸小于5.0毫米，優(yōu)選小于3.0毫米，更優(yōu)選小于1.0毫米，最優(yōu)選小于0.5毫米。
[0005]符合本發(fā)明的控制元件，進一步預定設(shè)置了由電容性力傳感器組成的矩陣，接收部件作用于該矩陣之上。力傳感器用于測量作用力矩陣，即接收部件所受作用力的分布情況。矩陣由多個力傳感器組成，比如說，串聯(lián)排列的兩個力傳感器，或者三角形排列的三個力傳感器，優(yōu)先選擇應用四個傳感器的排列方式。例如，預定設(shè)置了一個處理單元，用于將測量到的作用力矩陣和預定設(shè)置的作用力矩陣進行比較，通過測量到的作用力矩陣和預定設(shè)置的作用力矩陣的最小相容性，為控制元件提供一個電子開關(guān)函數(shù)。
[0006]比如說，最少會預定安裝兩個已預置不同電子開關(guān)函數(shù)的作用力矩陣，其各自接收兩個完全相反方向的作用力和/或在接收部件上接收兩個位置完全相對的作用力。從而本發(fā)明僅僅通過一個接收部件可實現(xiàn)多個開關(guān)函數(shù)。
[0007]優(yōu)先預定設(shè)置四個作用力矩陣，預置四個開關(guān)函數(shù)，使接收部件的四個接收方向正交排列。比如說，排列的依據(jù)為:指定矩陣值的特殊區(qū)間，通過其附屬的力傳感器測量值達到要求。
[0008]符合本發(fā)明的控制元件包括一個基座，且力傳感器矩陣排列于接收部件和基座之間。比如接收部件“浮動”放置，通過位于基座之上的力傳感器支承。比如基座就是一塊電路板。
[0009]為了達到減小體積的目的，符合本發(fā)明的力傳感器矩陣以層狀結(jié)構(gòu)組裝。比如在層狀組裝結(jié)構(gòu)中，包含一層導電層，該層作為所有力傳感器共同的片狀電極。比如說，在每對電極附近為每個傳感器設(shè)置一個零電勢電位(稱之為“單端測量”)。例如導電層是一層金屬層。在某個設(shè)計中，每個傳感器通過在該矩陣上相應的排列，在電路板表面的特殊金屬涂層用于電性連接，以及穿透金屬層排列的絕緣層，且在其中間透過一層隔離層。為了保證金屬層的彈性回彈，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，用同等堅固的此類化學材料做一個分隔層，比如說，已經(jīng)隔離層定義中提到的環(huán)。
[0010]通過符合本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提供了一種高集成度且體積小重量輕的控制元件，同時具有多種開關(guān)函數(shù)功能性。符合本發(fā)明的排列方式，每個開關(guān)函數(shù)通過兩個方向完全相反的作用力和/或兩個不同位置的作用力的排列方式，進一步為該控制元件的多功能性提供了高可靠性的電路。由于通過矩陣式結(jié)構(gòu)測量作用力，符合本發(fā)明的控制元件幾乎可以任意進行擴展設(shè)計結(jié)構(gòu)(模塊設(shè)計原理)。通過設(shè)計接收部件的受力變化曲線和路徑變化曲線，可以隨意調(diào)整力傳感器的排列順序。
[0011]由于符合本發(fā)明在電路功能性和力學識別之間的排列方式，該控制元件對于污染物質(zhì)感應鈍化，該控制元件尤其具備固定的簡易移動值和靜電釋放。
[0012]根據(jù)任一優(yōu)先設(shè)計結(jié)構(gòu)的預定設(shè)置，在正好相對的一組力傳感器受力方向完全相反的情況下，比如說，一個可識別的壓力作用力施加于一個力傳感器上，而一個可識別的的拉力作用力或者可識別的釋放力施加于與之正好相對的另一力傳感器上，這種設(shè)計的作用力矩陣通過處理單元產(chǎn)生一個開關(guān)函數(shù)。通過這種方式，因為在接收和開關(guān)函數(shù)之間的受力變化要求通過兩個力傳感器，從而提高了符合本發(fā)明的控制元件的開關(guān)函數(shù)的可靠性。
[0013]接收部件優(yōu)先展示了一個三維的設(shè)計。比如說，接收部件涉及到一個按鈕。優(yōu)先選擇使用帶旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器的旋鈕，其中，可以在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器中設(shè)置其他的開關(guān)功能或者控制功能。
[0014]優(yōu)先設(shè)計力傳感器，用于測量拉力作用力和壓力作用力。因此，在任一設(shè)計結(jié)構(gòu)中，接收部件和力傳感器之間預定設(shè)置了一個恒定拉力和壓力的聯(lián)接部分。比如說，決定接收部件是通過外力還是材料與力傳感器進行聯(lián)接，例如通過粘合層。按照另一種設(shè)計結(jié)構(gòu)，接收部件和力傳感器之間的受力作用于零點位置處，從而給定每個力傳感器的工作點，使每個力傳感器處于工作狀態(tài)，在空載和負載和因此產(chǎn)生的拉力和壓力的情況下，至少在一個工作區(qū)間內(nèi)對零點位置進行測量。
[0015]優(yōu)先設(shè)計處理單元，在所有力傳感器受到并行作用力的情況下，例如，施加一個相應的壓力作用力，或者施加一個相應的拉力作用力，且均超出給定值的情況下，此類力傳感器矩陣不產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)。
[0016]優(yōu)先預定設(shè)置四個帶有不同電子開關(guān)函數(shù)的力傳感器矩陣，其四個作用力方向在接收時相互垂直且/或作用力在接收部件上的作用點呈四角形排列。
[0017]根據(jù)任一優(yōu)先設(shè)計結(jié)構(gòu)，當作用力完全相反的方向施加于正好相對的一組力傳感器上的情況下，比如說，當一個壓力作用力施加于一個力傳感器上，一個拉力作用力施加于與之正好相對的力傳感器上，且均超出給定值的情況下，所設(shè)計的處理單元才會產(chǎn)生一個力傳感器矩陣的開關(guān)函數(shù)。
[0018]比如說，已經(jīng)進行預定設(shè)置，在如果向所有力傳感器僅僅施加壓力作用力或者拉力作用力，如果均沒有超出給定值，處理單元則不會產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)。
[0019]根據(jù)任一其他的設(shè)計結(jié)構(gòu)，在向所有力傳感器并行施加作用力的情況下，比如說，施加一個相應的壓力作用力，或者施加一個相應的拉力作用力，且均超出給定值的情況下，所設(shè)計的處理單元才會產(chǎn)生一個力傳感器矩陣的另一個開關(guān)函數(shù)。通過向所有傳感器施加并行所用力產(chǎn)生的開關(guān)函數(shù)，可以實現(xiàn)“推進”功能，其中，所屬的開關(guān)函數(shù)與接收轉(zhuǎn)動信號所屬的開關(guān)函數(shù)不同。
[0020]為了避免功能性錯誤，根據(jù)另一種力傳感器矩陣的設(shè)計結(jié)構(gòu)，如果相關(guān)傳感器上受力大小分別均超出給定值，只有當作用力或者完全相反的施加在正好相對的力傳感器上，或者平行的施加在正好相對的力傳感器上的時候，才會產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)。
[0021]該控制單元