DE102019213838A1

DE102019213838A1 - Push button device for a vehicle

Info

Publication number: DE102019213838A1
Application number: DE102019213838.1A
Authority: DE
Inventors: Steffen Kleinert; Jorg Jahn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Der vorliegende Ansatz betrifft eine Tastereinrichtung (105) für ein Fahrzeug (100). Die Tastereinrichtung (105) weist eine Unterschale (110), ein Piezoelement (115), ein Tastendeckelelement (120), zumindest einen Dorn (140), eine Sensoreinrichtung (125) und eine Leiterplatte (150 auf. Das Piezoelement (115) ist an der Unterschale (110) gelagert. Das Tastendeckelelement (120) weist ein bewegliches Bedienelement (130) mit einer Bedienoberfläche (135) zum Betätigen der Tastereinrichtung (105) auf. Der Dorn (140) erstreckt sich auf einer der Bedienoberfläche (135) gegenüberliegenden Unterseite (145) des Bedienelements (130) in Richtung des Piezoelements (115), um bei dem Betätigen eine Verformung des Piezoelements (115) zu bewirken. Die Sensoreinrichtung (125) ist dazu ausgebildet, um die Verformung des Piezoelements (115) zu sensieren. Die Leiterplatte (150) ist zwischen der Bedienoberfläche (135) und dem Piezoelement (115) angeordnet.

The present approach relates to a button device (105) for a vehicle (100). The button device (105) has a lower shell (110), a piezo element (115), a button cover element (120), at least one mandrel (140), a sensor device (125) and a circuit board (150). The piezo element (115) is on The key cover element (120) has a movable operating element (130) with an operating surface (135) for actuating the button device (105). The mandrel (140) extends on an underside opposite the operating surface (135) (145) of the operating element (130) in the direction of the piezo element (115) in order to cause a deformation of the piezo element (115) when actuated. The sensor device (125) is designed to sense the deformation of the piezo element (115). The circuit board (150) is arranged between the user interface (135) and the piezo element (115).

Description

Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Tastereinrichtung für ein Fahrzeug.The present approach relates to a pushbutton device for a vehicle.

Kraftsensitive Taster auf Basis von Piezoelementen werden in der Regel als Schichtsystem möglichst flach unter der berührten Oberfläche aufgebaut. Eine Sensierung und ein haptisches Feedback für den Bediener wird durch die Platzierung der Piezoelemente unmittelbar unter der Tastenoberfläche erreicht.Force-sensitive buttons based on piezo elements are usually built up as a layer system as flat as possible under the surface being touched. Sensing and haptic feedback for the operator is achieved by placing the piezo elements directly under the key surface.

Vor diesem Hintergrund schafft der vorliegende Ansatz eine verbesserte Tastereinrichtung für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present approach creates an improved pushbutton device for a vehicle according to the main claims. Advantageous refinements result from the subclaims and the following description.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein minimalistischer und somit kostengünstiger Aufbau eines „ASIL A“-, „ASIL C“- und zusätzlich oder alternativ „ASIL D“-fähigen (Automotive Safety Integrity Level A, C, D) kraftsensitiven Tasters ohne Einschränkungen hinsichtlich Umgebungseinflüssen oder Symbolausleuchtung realisierbar ist. Auch ist ein Einsatz ohne zusätzliche ASIL-Anforderung möglich.The advantages that can be achieved with the approach presented are that a minimalist and thus cost-effective structure of an "ASIL A", "ASIL C" and additionally or alternatively "ASIL D" -capable (Automotive Safety Integrity Level A, C, D) force-sensitive button can be implemented without restrictions in terms of environmental influences or symbol illumination. Use without additional ASIL requirements is also possible.

Eine Tastereinrichtung für ein Fahrzeug weist eine Unterschale, ein Piezoelement, ein Tastendeckelelement, zumindest einen Dorn, eine Sensoreinrichtung und eine Leiterplatte auf. Das Piezoelement ist an der Unterschale gelagert. Das Tastendeckelelement weist ein bewegliches Bedienelement mit einer Bedienoberfläche zum Betätigen der Tastereinrichtung auf. Der Dorn erstreckt sich auf einer der Bedienoberfläche gegenüberliegenden Unterseite des Bedienelements in Richtung des Piezoelements, um bei dem Betätigen eine Verformung des Piezoelements zu bewirken. Die Sensoreinrichtung ist dazu ausgebildet, um die Verformung des Piezoelements zu sensieren. Die Leiterplatte ist zwischen der Bedienoberfläche und dem Piezoelement angeordnet.A button device for a vehicle has a lower shell, a piezo element, a button cover element, at least one mandrel, a sensor device and a printed circuit board. The piezo element is mounted on the lower shell. The key cover element has a movable operating element with a user interface for actuating the key device. The mandrel extends on an underside of the operating element opposite the operating surface in the direction of the piezo element in order to cause deformation of the piezo element when it is actuated. The sensor device is designed to sense the deformation of the piezo element. The circuit board is arranged between the user interface and the piezo element.

Eine hier vorgestellte Tastereinrichtung kann zum Bedienen einer beliebigen Fahrzeugfunktion eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Tastereinrichtung im Bereich eines Armaturenbretts oder Schalthebels eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Hierzu kann beim Betätigen, also wenn Druck auf die Bedienoberfläche ausgeübt wird, das bewegliche Bedienelement zu dem Piezoelement bewegt werden und dieses mechanisch verformen. Das Piezoelement kann als ein Plättchen mit Elektroden an einer Endfläche oder an zwei oder mehr einander gegenüberliegenden Endflächen ausgeformt sein. Das Piezoelement kann zwischen dem Tastendeckelelement und der Unterschale, beabstandet von dem Tastendeckelelement angeordnet sein. Die Sensoreinrichtung kann ebenfalls beabstandet, beispielsweise ohne Kontakt zu der Bedienoberfläche oder dem gesamten Tastendeckelelement, beispielsweise unbeweglich, in der Tastereinrichtung angeordnet sein, sodass beim Betätigen ein Wirkweg realisiert werden kann, der den Anforderungen zumindest eines der Sicherheits-Integritäts-Level A, C und zusätzlich oder alternativ D für die Automobilindustrie, kurz „ASIL A“, „ASIL C“, „ASIL D“, gerecht wird. Eine derartige Anordnung der Sensoreinrichtung ermöglicht zudem eine Erfassung der Betätigung unabhängig von Umgebungseinflüssen. Die Sensoreinrichtung kann zumindest einen kapazitiven oder induktiven Sensor aufweisen. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, um eine durch die Verformung erzeugte elektrische Spannung, Spannungsänderung, Kapazität oder Kapazitätsänderung des Piezoelements zu sensieren. Der Dorn kann mit dem Tastendeckelelement einstückig oder alternativ auch als zusätzliche Komponente ausgeführt sein, die der Kraftübertragung dient. Die Tastereinrichtung realisiert vorteilhafterweise eine Kombination von physikalisch unterschiedlichen Sensorverfahren (ASIL) und zusätzlich oder alternativ eine Kombination von Beleuchtung durch beispielsweise konventionelle LEDs und Piezo-Taster.A push button device presented here can be used to operate any vehicle function of a vehicle. For example, the button device can be used in the area of a dashboard or gearshift lever of a vehicle. For this purpose, when actuation, ie when pressure is exerted on the user interface, the movable control element can be moved to the piezo element and mechanically deform it. The piezo element can be shaped as a plate with electrodes on one end face or on two or more opposite end faces. The piezo element can be arranged between the key cover element and the lower shell, at a distance from the key cover element. The sensor device can also be spaced apart, for example without contact to the user interface or the entire key cover element, for example immovable, be arranged in the push button device, so that when it is actuated, an effective path can be implemented that meets the requirements of at least one of the safety integrity levels A, C and additionally or alternatively D for the automotive industry, in short "ASIL A", "ASIL C", "ASIL D". Such an arrangement of the sensor device also enables the actuation to be detected independently of environmental influences. The sensor device can have at least one capacitive or inductive sensor. The sensor device can be designed, for example, to sense an electrical voltage, voltage change, capacitance or capacitance change of the piezo element generated by the deformation. The mandrel can be designed in one piece with the key cover element or, alternatively, also as an additional component which is used for power transmission. The pushbutton device advantageously implements a combination of physically different sensor methods (ASIL) and, additionally or alternatively, a combination of lighting by, for example, conventional LEDs and piezo pushbuttons.

Die Leiterplatte kann unbeweglich in der Tastereinrichtung aufgenommen, beispielsweise zwischen dem Tastendeckelelement und der Unterschale eingespannt, sein. Die Sensoreinrichtung kann an der Leiterplatte angeordnet oder kontaktiert sein, beispielsweise an einer dem Piezoelement zugewandten Seite der Leiterplatte. Dies ermöglicht eine Aufnahme der Sensoreinrichtung, wobei ein definierter Abstand zu dem Piezoelement realisiert sein kann.The printed circuit board can be received immovably in the button device, for example, clamped between the button cover element and the lower shell. The sensor device can be arranged or contacted on the circuit board, for example on a side of the circuit board facing the piezo element. This enables the sensor device to be accommodated, it being possible to achieve a defined distance from the piezo element.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Leiterplatte eine Aussparung, beispielsweise eine Durchgangsöffnung oder eine Nut, aufweist, durch die der Dorn geführt ist. So kann das Bedienelement in Richtung des Piezoelements bewegt werden, ohne dabei die zwischenliegende Leiterplatte oder Sensoreinrichtung auszulenken. Alternativ kann der Dorn aber auch an der Leiterplatte vorbeigeführt sein.It is also advantageous if the circuit board has a recess, for example a through opening or a groove, through which the mandrel is guided. In this way, the operating element can be moved in the direction of the piezo element without deflecting the circuit board or sensor device lying between them. Alternatively, however, the mandrel can also be guided past the circuit board.

Die Tastereinrichtung kann zusätzlich oder alternativ eine an der Leiterplatte angeordnete Beleuchtungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, um eine Beleuchtung der Tastereinrichtung aus der Bedienoberfläche heraus zu erzeugen. Die Beleuchtungseinrichtung kann zumindest eine oder mehrere LEDs aufweisen. Die Sensoreinrichtung und die Beleuchtungseinrichtung können auf einander gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte angeordnet sein. Die Beleuchtungseinrichtung kann demnach auf einer der Bedienoberfläche zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet sein. Beispielsweise können die Bedienoberfläche und die Leiterplatte parallel zueinander verlaufend angeordnet sein. So kann eine vertikale Lichteinkopplung von unterhalb der Bedienoberfläche durch die Bedienoberfläche erfolgen, die eine direkte und somit sehr starke Beleuchtung durch die Bedienoberfläche ohne zusätzliche Bauteile ermöglicht. Durch eine derartige Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise ein Symbol auf der Bedienoberfläche besonders gut ausgeleuchtet werden und somit sehr gut sichtbar sein.The pushbutton device can additionally or alternatively have a lighting device arranged on the printed circuit board, which is designed to produce an illumination of the pushbutton device from the user interface. The lighting device can have at least one or more LEDs. The sensor device and the lighting device can be arranged on opposite sides of the circuit board. The lighting device can accordingly be arranged on a side of the circuit board facing the user interface. For example, the user interface and the circuit board can be arranged to run parallel to one another. So can vertical light coupling from below the user interface through the user interface, which enables direct and therefore very strong lighting through the user interface without additional components. Such an illumination device can, for example, illuminate a symbol on the user interface particularly well and thus be very clearly visible.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet sein, um die Verformung kontaktlos oder kontaktbehaftet zu sensieren. Ein kontaktbehafteter Sensor kann ein besonders genaues Messergebnis liefern, da kein Luftspalt zwischen der Sensoreinrichtung und dem Piezoelement angeordnet ist. Ein kontaktloser Sensor hingegen kann sicherstellen, dass beim Betätigen keine Betätigungskräfte auf die Leiterplatte übertragen werden und zusätzlich oder alternativ Vibrationen des Piezoelements, welche eine haptische Rückmeldung für einen Nutzer ermöglichen, nicht gedämpft werden. Eine einfachste Ausführung dieses Sensors ist die Verwendung einer Kupferfläche, die einen Kondensator mit dem Piezoelement bildet oder einer Spule, die durch das Piezoelement verstimmt wird.According to one embodiment, the sensor device can be designed to sense the deformation without contact or with contact. A sensor with contacts can deliver a particularly accurate measurement result, since there is no air gap between the sensor device and the piezo element. A contactless sensor, on the other hand, can ensure that no actuation forces are transmitted to the circuit board when it is actuated and, in addition or as an alternative, vibrations of the piezo element, which enable haptic feedback for a user, are not dampened. A simplest version of this sensor is the use of a copper surface that forms a capacitor with the piezo element or a coil that is detuned by the piezo element.

Die Tastereinrichtung kann beispielsweise ein verformbares Kontaktelement aufweisen, das zwischen der Sensoreinrichtung und dem Piezoelement angeordnet ist. Das verformbare Kontaktelement kann hierbei zu einer Seite die Sensoreinrichtung und zu der anderen Seite das Piezoelement kontaktieren. Beispielsweise kann das verformbare Kontaktelement als zumindest eine Kontaktpille oder ein Kontaktschaum realisiert sein. Das Kontaktelement kann elektrisch leitfähig sein.The button device can for example have a deformable contact element which is arranged between the sensor device and the piezo element. The deformable contact element can contact the sensor device on one side and the piezo element on the other side. For example, the deformable contact element can be implemented as at least one contact pill or a contact foam. The contact element can be electrically conductive.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Tastereinrichtung gemäß einer Ausführungsform eine Dorneneinrichtung mit dem Dorn und zumindest einem weiteren Dorn aufweist, die sich von einer Dorneneinrichtungsunterseite der Dorneneinrichtung in Richtung des Piezoelements erstrecken, um bei dem Betätigen die Verformung des Piezoelements zu bewirken. Der Dorn und der weitere Dorn können zueinander parallel ausgerichtet sein. Der Dorn und der weitere Dorn können angeordnet sein, um die Verformung des Piezoelements bei der Betätigung an zwei gegenüberliegenden Endflächen des Piezoelements zu bewirken. Die Dorneneinrichtung kann auch einen dritten Dorn aufweisen, wobei die drei Dornen gleichmäßig zueinander beabstandet, beispielsweise dreieckförmig, angeordnet sein können.It is also advantageous if, according to one embodiment, the pushbutton device has a mandrel device with the mandrel and at least one further mandrel, which extend from a mandrel device underside of the mandrel device in the direction of the piezo element in order to cause the deformation of the piezo element when actuated. The mandrel and the further mandrel can be aligned parallel to one another. The mandrel and the further mandrel can be arranged in order to cause the deformation of the piezo element during actuation on two opposite end faces of the piezo element. The mandrel device can also have a third mandrel, wherein the three mandrels can be arranged equally spaced from one another, for example triangularly.

Die Dorneneinrichtung kann zwischen dem Dorn und dem zumindest einen weiteren Dorn einen Lichtkanal ausformen. Der Lichtkanal kann zu dem Piezoelement verjüngend ausgeformt sein. Die Dornen können um den Lichtkanal angeordnet sein und sich beispielsweise von einer ringförmigen Grundfläche an einem Ende des Lichtkanals erstrecken. Ein solcher Lichtkanal ermöglicht eine ideale hindernisfreie Beleuchtung des Tastendeckelelements.The mandrel device can form a light channel between the mandrel and the at least one further mandrel. The light channel can be shaped to taper towards the piezo element. The spikes can be arranged around the light channel and extend, for example, from an annular base area at one end of the light channel. Such a light channel enables ideal, obstacle-free illumination of the key cover element.

Eine Grundidee der Piezo-Betätigung durch die Dorne ist hierbei, dass diese aus dem Lichtkanal, auch „Lichttunnel“ genannt, der Streulicht abschirmt, ausgebildet werden. Hierbei sind mindestens drei Dorne erforderlich, um eine gleichmäßige Kraftverteilung auf das Piezoelement sicher zu stellen. Die Dorne reichen in einer Ausführungsform durch lokal begrenzte Öffnungen der Leiterplatte hindurch, die durch diesen Aufbau fixiert bleibt. Fertigungstechnisch kann es von Vorteil sein, den Lichttunnel in einer Ausführungsform mit den Dornen nicht als ein Teil aus dem Tastendeckelelement, das auch als „Oberschale“ bezeichnet werden kann, auszubilden, sondern als zusätzliche Komponenten zu konzipieren.A basic idea of the piezo actuation by the mandrels is that these are formed from the light channel, also known as the “light tunnel”, which shields scattered light. At least three mandrels are required to ensure an even distribution of force on the piezo element. In one embodiment, the mandrels extend through locally delimited openings in the circuit board, which remains fixed by this structure. From a manufacturing point of view, it can be advantageous to design the light tunnel in one embodiment with the thorns not as a part from the key cover element, which can also be referred to as “upper shell”, but rather to design it as additional components.

Der Dorn kann sich ferner einstückig von dem Tastendeckelelement erstrecken. In einer Variante mit zumindest zwei Dornen kann zwischen dem Dorn und dem weiteren Dorn und zusätzlich oder alternativ dem dritten Dorn eine wannenförmige Ausnehmung ausgeformt sein, in der die Sensoreinrichtung und zusätzlich oder alternativ eine Beleuchtungseinrichtung und zusätzlich oder alternativ ein Leiterplattenabschnitt der Leiterplatte aufgenommen sind. So ist eine geschützte und stabile Aufnahme der Sensoreinrichtung und zusätzlich oder alternativ Beleuchtungseinrichtung zwischen den Dornen in der Ausnehmung ermöglicht.The mandrel can also extend integrally from the key top member. In a variant with at least two mandrels, a trough-shaped recess can be formed between the mandrel and the further mandrel and additionally or alternatively the third mandrel, in which the sensor device and additionally or alternatively a lighting device and additionally or alternatively a circuit board section of the circuit board are accommodated. This enables the sensor device and, additionally or alternatively, the lighting device to be held in a protected and stable manner between the spikes in the recess.

Das Tastendeckelelement kann zumindest einen flexiblen Abschnitt aufweisen, der eben mit der Bedienoberfläche und zusätzlich oder alternativ einstückig und zusätzlich oder alternativ direkt mit dem Bedienelement verbunden ist. Dies ermöglicht eine bewegliche Aufnahme des Bedienelements in dem Tastendeckelelement. Das Tastendeckelelement kann einstückig ausgeformt sein. Das Tastendeckelelement kann auch zwei derartige flexible Abschnitte aufweisen, die an zwei gegenüberliegenden Enden der Bedienoberfläche angeordnet sein können. Somit ist das Bedienelement gleichmäßig linear zu dem Piezoelement beweglich, ohne bei der Betätigung zu kippen. Das Bedienelement, also die Bedienoberfläche und der Dorn oder die Dornen, kann steif ausgeformt sein. Der flexible Abschnit‟ umgibt in einer Ausführungsform die Bedienoberfläche, die auch als „Tastenbereich“ bezeichnet werden kann, so dass eine Verformung und Krafteinbringung lokalisiert auf den Tastenbereich begrenzt bleibt und die Betätigungskräfte nicht über die angekoppelte Oberschale abgeleitet werden.The key cover element can have at least one flexible section which is connected to the control surface and additionally or alternatively in one piece and additionally or alternatively directly to the control element. This enables the operating element to be movably received in the key cover element. The key cover element can be formed in one piece. The key cover element can also have two flexible sections of this type, which can be arranged at two opposite ends of the user interface. Thus, the operating element can be moved linearly in relation to the piezo element without tilting during actuation. The control element, that is to say the user interface and the mandrel or the mandrels, can be made rigid. In one embodiment, the flexible section ‟surrounds the user interface, which can also be referred to as the“ key area ”, so that deformation and application of force are localized to the key area and the actuation forces are not diverted via the attached upper shell.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Piezoelement in einer Trägereinrichtung aufgenommen sein. Eine solche Trägereinrichtung kann einem Schutz des Piezoelements dienen, beispielsweise vor Verschleiß während des Betätigens. Die Trägereinrichtung kann ein flexibles Material aufweisen, um eine auf die Trägereinrichtung einwirkende Betätigungskraft auf das Piezoelement übertragen zu können.According to one embodiment, the piezo element can be received in a carrier device. Such a carrier device can serve to protect the piezo element, for example from wear during operation. The carrier device can have a flexible material in order to be able to transmit an actuating force acting on the carrier device to the piezo element.

Die Trägereinrichtung kann zumindest eine Kerbe zum Aufnehmen des Dorns aufweisen. So kann der Dorn auf einen bestimmten Abschnitt des Piezoelements zentriert ausgerichtet werden, beispielsweise auf eine der Endflächen des Piezoelements, und zusätzlich oder alternativ beim Betätigen ein Abrutschen des Dorns an der Trägereinrichtung verhindert werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Trägereinrichtung oder die Unterschale auch einen oder mehrere punktuelle Vertiefungen aufweisen, in denen sich die Betätigungsdorne selbst zentrieren, um eine Sicherung gegen Verdrehen zu erreichen. Die Dorne können auch von dem Piezo-Träger, also der Trägereinrichtung ausgebildet werden, so dass nicht der Lichttunnel durch die Leiterplatte ragt, sondern Dorne auf dem Piezo-Träger, die ihrerseits mit der Tasteroberfläche gekoppelt werden.The carrier device can have at least one notch for receiving the mandrel. Thus, the mandrel can be centered on a specific section of the piezo element, for example on one of the end faces of the piezo element, and additionally or alternatively, when actuated, the mandrel can be prevented from slipping on the carrier device. According to an alternative embodiment, the carrier device or the lower shell can also have one or more punctiform depressions in which the actuating spikes center themselves in order to secure against rotation. The pins can also be formed by the piezo carrier, that is to say the carrier device, so that it is not the light tunnel that protrudes through the circuit board, but rather pins on the piezo carrier, which in turn are coupled to the button surface.

Die Unterschale kann einen Stift aufweisen, der sich zu dem Tastendeckelelement hin erstreckt und zusätzlich oder alternativ kann das Piezoelement auf dem Stift gelagert sein. Dies erlaubt eine stabile Lagerung des Piezoelements, wobei die Endflächen des Piezoelements freiliegen oder -hängen können, um die Verformung durch den oder die Dornen zu der Unterschale hin zu ermöglichen. Wenn das Piezoelement in einer Trägereinrichtung gelagert ist, kann die Trägereinrichtung entsprechend auf dem Stift gelagert sein. Der Stift kann sich mittig und zusätzlich oder alternativ einstückig von der Unterschale erstrecken. Die untere Abstützung des Piezoelement erfolgt vorteilhafterweise mittig, um ein Sensor-Signal zu erzeugen. Das Piezoelement bzw. die Trägereinrichtung für das Piezoelement kann gemäß einer Ausführungsform einen zusätzlichen Endanschlag auf der Gehäuseunterseite haben, um vor einer Beschädigung geschützt zu sein.The lower shell can have a pin which extends towards the key cover element and, additionally or alternatively, the piezo element can be mounted on the pin. This allows a stable mounting of the piezo element, the end faces of the piezo element being able to be exposed or hanging in order to enable the deformation by the mandrel or mandrels towards the lower shell. If the piezo element is mounted in a carrier device, the carrier device can be correspondingly mounted on the pin. The pin can extend centrally and additionally or alternatively in one piece from the lower shell. The lower support of the piezo element is advantageously carried out in the middle in order to generate a sensor signal. According to one embodiment, the piezo element or the carrier device for the piezo element can have an additional end stop on the underside of the housing in order to be protected from damage.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 einen schematischen Querschnitt eines Fahrzeugs mit einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 einen Querschnitt einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine perspektivische Aufsicht auf eine Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine perspektivische Ansicht einer Unterschale einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 eine perspektivische Aufsicht auf eine Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9 eine perspektivische Seitenansicht einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 eine perspektivische Seitenansicht einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
11 eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung von einer Unterseite gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. It shows:

1 a schematic cross section of a vehicle with a button device according to an embodiment;
2 a cross section of a button device according to an embodiment;
3 a perspective top view of a button device according to an embodiment;
4th a perspective view of a button device according to an embodiment;
5 a perspective view of a button device according to an embodiment;
6th a perspective view of a button device according to an embodiment;
7th a perspective view of a lower shell of a button device according to an embodiment;
8th a perspective top view of a button device according to an embodiment;
9 a perspective side view of a button device according to an embodiment;
10 a perspective side view of a button device according to an embodiment; and
11 a perspective view of a button device from an underside according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present approach, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, a repeated description of these elements being dispensed with.

1 zeigt einen rein schematischen Querschnitt eines Fahrzeugs 100 mit einer Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 shows a purely schematic cross section of a vehicle 100 with a push button device 105 according to an embodiment.

Die Tastereinrichtung 105 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an dem Fahrzeug 100 aufgenommen und dazu ausgebildet, um eine beliebige Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs 100 zu bedienen, beispielsweise zu aktivieren. Beispielsweise kann die Tastereinrichtung 105 durch einen Finger eines Insassen des Fahrzeugs 100 betätigt werden. Beispielsweise wird die Tastereinrichtung 105 verwendet, um eine Assistenzfunktion oder Entertainmentfunktion des Fahrzeugs 100 zu aktivieren oder zu deaktivieren.The push button device 105 is in or on the vehicle according to this exemplary embodiment 100 added and designed to perform any vehicle function of the vehicle 100 to operate, for example to activate. For example, the push button device 105 by a finger of an occupant of the vehicle 100 be operated. For example, the push button device 105 used to provide assistance or entertainment in the vehicle 100 to activate or deactivate.

Die Tastereinrichtung 105 weist eine Unterschale 110, ein Piezoelement 115, ein Tastendeckelelement 120 und eine Sensoreinrichtung 125 auf. Ferner weist die Tastereinrichtung 105 zumindest einen Dorn 140 und eine Leiterplatte 150 auf. Das Piezoelement 115 ist an der Unterschale 110 gelagert. Das Tastendeckelelement 120 weist ein bewegliches Bedienelement 130 mit einer Bedienoberfläche 135 zum Betätigen der Tastereinrichtung 105 auf. Der Dorn 140 erstreckt sich auf einer der Bedienoberfläche 135 gegenüberliegenden Unterseite 145 des Bedienelements 130 in Richtung des Piezoelements 115, um bei dem Betätigen eine Verformung des Piezoelements 115 zu bewirken. Die Sensoreinrichtung 125 ist dazu ausgebildet, um die Verformung des Piezoelements 115 zu sensieren.The push button device 105 has a lower shell 110 , a piezo element 115 , a key cover member 120 and a sensor device 125 on. Furthermore, the pushbutton device 105 at least one thorn 140 and a circuit board 150 on. The piezo element 115 is on the lower shell 110 stored. The key cover element 120 has a movable control element 130 with one user interface 135 for actuating the push button device 105 on. The thorn 140 extends to one of the user interfaces 135 opposite bottom 145 of Control element 130 in the direction of the piezo element 115 to avoid deformation of the piezo element when actuated 115 to effect. The sensor device 125 is designed to reduce the deformation of the piezo element 115 to sense.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Bedienoberfläche 135 und/oder Unterseite 145 gerade und/oder parallel zueinander verlaufend ausgeformt. Lediglich beispielhaft ist der Dorn 140 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Tastendeckelelement 120 ausgeformt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Dorn 140 einstückig mit der Unterschale 110 ausgeformt oder anderweitig zwischen dem Tastendeckelelement 120 und der Unterschale 110 gelagert, beispielsweise in oder an der Leiterplatte 150. Der Dorn 140 erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel senkrecht von der Unterseite 145 und/oder ist verjüngend zu dem Piezoelement 115 hin ausgeformt. Das Piezoelement 115 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein gerades oder gebogenes Plättchen und/oder mit Elektroden an zumindest einer Endfläche oder zwei gegenüberliegenden Endflächen ausgeformt.According to this embodiment, the user interface 135 and / or bottom 145 straight and / or parallel to each other. The mandrel is only an example 140 according to this embodiment in one piece with the key cover element 120 shaped. According to an alternative embodiment, the mandrel is 140 integral with the lower shell 110 formed or otherwise between the key cover element 120 and the lower shell 110 stored, for example in or on the circuit board 150 . The thorn 140 according to this exemplary embodiment extends perpendicularly from the underside 145 and / or is tapered to the piezo element 115 shaped out. The piezo element 115 is formed according to this embodiment as a straight or curved plate and / or with electrodes on at least one end face or two opposite end faces.

Die Tastereinrichtung 105 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner die zwischen der Bedienoberfläche 135 und dem Piezoelement 115 angeordnete Leiterplatte 150 auf, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel an zwei gegenüberliegenden Enden der Tastereinrichtung 105 zwischen der Unterschale 110 und dem Tastendeckelelement 120 gelagert ist. Die Leiterplatte 150 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel parallel zu der Bedienoberfläche 135 und/oder dem Piezoelement 115 angeordnet, wenn dieses gerade ausgeformt ist. Die Leiterplatte 150 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine Durchgangsöffnung 155 auf, durch die der Dorn 140 geführt ist.The push button device 105 according to this exemplary embodiment also has the between the user interface 135 and the piezo element 115 arranged circuit board 150 on, according to this embodiment, at two opposite ends of the button device 105 between the lower shell 110 and the key cover member 120 is stored. The circuit board 150 according to this exemplary embodiment is parallel to the user interface 135 and / or the piezo element 115 arranged when this is just formed. The circuit board 150 has at least one through opening according to this exemplary embodiment 155 on through which the thorn 140 is led.

Die Sensoreinrichtung 125 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der Leiterplatte 150 angeordnet, gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer dem Piezoelement 115 zugewandten Seite der Leiterplatte 150. Die Sensoreinrichtung 125 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um eine durch die Verformung erzeugte elektrische Spannung oder Kapazität des Piezoelements 115 zu sensieren. Die Sensoreinrichtung 125 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen kapazitiven und/oder induktiven Sensor auf, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel einem Abschnitt des Piezoelements 115 zugewandt an der Leiterplatte 150 angeordnet ist, wobei der Abschnitt bei der Betätigung die Verformung aufweist. Der Sensor ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um die Verformung kontaktlos zu sensieren. Zwischen der Sensoreinrichtung 125 und dem Piezoelement 115 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Luftspalt angeordnet.The sensor device 125 is according to this embodiment on the circuit board 150 arranged, according to this embodiment, on one of the piezo element 115 facing side of the circuit board 150 . The sensor device 125 is designed according to this embodiment to an electrical voltage or capacitance of the piezo element generated by the deformation 115 to sense. The sensor device 125 has, according to this exemplary embodiment, at least one capacitive and / or inductive sensor which, according to this exemplary embodiment, is a section of the piezoelectric element 115 facing on the circuit board 150 is arranged, wherein the portion has the deformation when actuated. According to this exemplary embodiment, the sensor is designed to sense the deformation without contact. Between the sensor device 125 and the piezo element 115 an air gap is arranged according to this embodiment.

Die Tastereinrichtung 105 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine an der Leiterplatte 150 angeordnete Beleuchtungseinrichtung 160 auf, die dazu ausgebildet ist, um eine Beleuchtung der Tastereinrichtung 105 aus der Bedienoberfläche 135 heraus zu erzeugen. Die Beleuchtungseinrichtung 160 umfasst hierzu gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine oder mehrere LEDs. Die Sensoreinrichtung 125 und die Beleuchtungseinrichtung 160 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf einander gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte 150 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung 160 ist demnach gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf einer der Bedienoberfläche 135 zugewandten Seite der Leiterplatte 150 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung 160 ist dazu ausgebildet, um eine vertikale Beleuchtung eines Symbols 165 in der Bedienoberfläche 135 zu bewirken. Eine Erstreckungslänge des Dorns 140 zu dem Piezoelement 115 leitet sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem erforderlichen Abstand der Betätigungsfläche 135 zur Beleuchtungseinrichtung 160 her und einer Dicke der Leiterplatten 150 her.The push button device 105 according to this embodiment also has one on the circuit board 150 arranged lighting device 160 which is designed to illuminate the pushbutton device 105 from the user interface 135 generate out. The lighting device 160 For this purpose, according to this exemplary embodiment, comprises at least one or more LEDs. The sensor device 125 and the lighting device 160 are according to this embodiment on opposite sides of the circuit board 150 arranged. The lighting device 160 is accordingly on one of the user interfaces according to this exemplary embodiment 135 facing side of the circuit board 150 arranged. The lighting device 160 is designed to provide vertical illumination of a symbol 165 in the user interface 135 to effect. A length of extension of the mandrel 140 to the piezo element 115 is derived according to this exemplary embodiment from a required distance between the actuating surface 135 for lighting equipment 160 ago and a thickness of the circuit boards 150 here.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Tastereinrichtung 105 ferner einen weiteren Dorn 167 auf, der sich von der Unterseite 145 des Bedienelements 130 in Richtung des Piezoelements 115 erstreckt, um bei dem Betätigen die Verformung des Piezoelements 115 zu bewirken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Tastereinrichtung 105 ferner einen dritten Dorn auf, der sich von der Unterseite 145 des Bedienelements 130 in Richtung des Piezoelements 115 erstreckt, um bei dem Betätigen die Verformung des Piezoelements 115 zu bewirken. Der Dorn 140 und der weitere Dorn 167 und/oder der dritte Dorn sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel zueinander parallel ausgerichtet und/oder identisch ausgeformt. Die zumindest drei Dorne 140, 167 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel radial um das Piezoelement 115 angeordnet, um eine stabile Abstützung zu erreichen. Der Dorn 140 und der weitere Dorn 167 und/oder der dritte Dorn sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel angeordnet, um die Verformung des Piezoelements 115 bei der Betätigung an gegenüberliegenden Endflächen des Piezoelements 115 zu bewirken. Zwischen dem Dorn 140 und dem weiteren Dorn 167 und/oder dem dritten Dorn ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine wannenförmige Ausnehmung 169 ausgeformt, in der die Sensoreinrichtung 125 und/oder die Beleuchtungseinrichtung 160 und/oder ein Leiterplattenabschnitt der Leiterplatte 150 aufgenommen sind. Auch der weitere Dorn 167 und/oder der dritte Dorn ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine weitere Durchgangsöffnung 170 in der Leiterplatte 150 geführt angeordnet.According to this exemplary embodiment, the pushbutton device 105 furthermore another thorn 167 on that extends from the bottom 145 of the control element 130 in the direction of the piezo element 115 extends to the deformation of the piezo element when actuated 115 to effect. According to one exemplary embodiment, the pushbutton device 105 furthermore a third spike on which extends from the underside 145 of the control element 130 in the direction of the piezo element 115 extends to the deformation of the piezo element when actuated 115 to effect. The thorn 140 and the other thorn 167 and / or the third mandrel are aligned parallel to one another and / or shaped identically according to this exemplary embodiment. The at least three thorns 140 , 167 are, according to this exemplary embodiment, radially around the piezo element 115 arranged to achieve stable support. The thorn 140 and the other thorn 167 and / or the third mandrel are arranged according to this exemplary embodiment in order to prevent the deformation of the piezoelectric element 115 when actuated on opposite end faces of the piezo element 115 to effect. Between the thorn 140 and another thorn 167 and / or the third mandrel is, according to this exemplary embodiment, a trough-shaped recess 169 formed in which the sensor device 125 and / or the lighting device 160 and / or a circuit board section of the circuit board 150 are included. Also the other thorn 167 and / or the third mandrel is, according to this exemplary embodiment, through a further through opening 170 in the circuit board 150 guided arranged.

Das Piezoelement 115 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem zu der Bedienoberfläche 135 gebogenen Zustand gezeigt, beispielsweise weil das Piezoelement 115 aufgrund von über die Dornen 140, 167 auf Enden des Piezoelements 115 wirkende Kräfte verformt wurde.The piezo element 115 is according to this embodiment in one to the user interface 135 shown bent state, for example because the piezo element 115 due to over the thorns 140 , 167 on ends of the piezo element 115 acting forces was deformed.

Das Tastendeckelelement 120 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen flexiblen Abschnitt 175 auf, der eben mit der Bedienoberfläche 135 und/oder einstückig und/oder direkt mit dem Bedienelement 130 verbunden ist. Das Tastendeckelelement 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einstückig ausgeformt. Das Tastendeckelelement 120 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei derartige flexible Abschnitte 175 auf, die an zwei gegenüberliegenden Enden der Bedienoberfläche 135 angeordnet sind. Ein Material des Bedienelements 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel steif ausgeformt.The key cover element 120 according to this embodiment has at least one flexible section 175 on, the one with the user interface 135 and / or in one piece and / or directly with the control element 130 connected is. The key cover element 120 is formed in one piece according to this embodiment. The key cover element 120 has, according to this exemplary embodiment, two such flexible sections 175 on that at two opposite ends of the user interface 135 are arranged. A material of the control element 130 is rigidly formed according to this embodiment.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Piezoelement 115 in einer Trägereinrichtung 180 aufgenommen, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein flexibles Material aufweist. Die Sensoreinrichtung 125 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um eine Verformung der Trägereinrichtung 180 zu sensieren. Die Trägereinrichtung 180 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine Kerbe 185 zum Aufnehmen des Dorns 140 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kerbe 185 angeordnet, um eine Spitze des Dorns 140 auf eine an oder unter der Kerbe 185 anliegende Endfläche des Piezoelements 115 zu zentrieren. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Trägereinrichtung 180 eine weitere Kerbe 190 zum Aufnehmen des weiteren Dorns 167 auf, wobei die weitere Kerbe 190 angeordnet ist, um eine Spitze des weiteren Dorns 167 auf eine an oder unter der weiteren Kerbe 190 anliegende gegenüberliegende Endfläche des Piezoelements 115 zu zentrieren.According to this exemplary embodiment, the piezo element is 115 in a carrier device 180 added, which according to this embodiment has a flexible material. The sensor device 125 is designed according to this embodiment to prevent deformation of the carrier device 180 to sense. The carrier device 180 has at least one notch according to this embodiment 185 for receiving the mandrel 140 on. According to this embodiment, the notch is 185 arranged around a tip of the mandrel 140 on one at or below the notch 185 adjacent end face of the piezo element 115 to center. According to this exemplary embodiment, the carrier device 180 another notch 190 for taking up the further mandrel 167 on, taking the further notch 190 is arranged around a tip of the further mandrel 167 on one at or below the other notch 190 adjacent opposite end face of the piezo element 115 to center.

Die Unterschale 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Stift 195 auf, der sich zu dem Tastendeckelelement 120 hin erstreckt und/oder wobei das Piezoelement 115 auf dem Stift 195 mittig gelagert ist. Die Endflächen des Piezoelements 115 hängen gemäß diesem Ausführungsbeispiel frei, um die Verformung durch den oder die Dornen 140, 167 zu der Unterschale 110 hin zu ermöglichen. Da das Piezoelement 115 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der Trägereinrichtung 180 gelagert ist, ist die das Piezoelement 115 umfassende Trägereinrichtung 180 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf dem Stift 195 gelagert. Beispielsweise weist die Trägereinrichtung 180 eine Aussparung auf, in die das freie Ende des Stifts 195 eingeführt ist. Beispielsweise liegt das freie Ende des Stifts 195 direkt an dem Piezoelement 115 an. Alternativ befindet sich zwischen dem freien Ende des Stifts 195 und dem Piezoelement 115 eine Zwischenschicht, die als Teil der Trägereinrichtung 180, als Teil des Piezoelements 115 oder separat ausgeformt sein kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Trägereinrichtung 180 und das Piezoelement 115 gemeinsam verformt, wenn die Dornen 140, 167 oder zumindest ein Dorn 140, 167 gegen die Trägereinrichtung 180 drückt. Alternativ ist die Trägereinrichtung 180 starr ausgeführt und das Piezoelement 115 ist verformbar in der Trägereinrichtung 180 gelagert. In diesem Fall wird nur das Piezoelement 115 verformt, wenn zumindest ein Dorn 140, 167 gegen die Trägereinrichtung 180 drückt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Piezoelement 115 direkt an dem Stift 195 gelagert. Der Stift 195 erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittig und/oder einstückig von der Unterschale 110.The lower shell 110 has a pin according to this embodiment 195 on, which is to the key cover element 120 extends towards and / or wherein the piezo element 115 on the pen 195 is centrally stored. The end faces of the piezo element 115 hang freely according to this embodiment in order to avoid the deformation caused by the thorn or thorns 140 , 167 to the lower shell 110 to enable. Because the piezo element 115 according to this embodiment in the carrier device 180 is stored, which is the piezo element 115 comprehensive support facility 180 according to this embodiment on the pin 195 stored. For example, the carrier device 180 a recess into which the free end of the pin 195 is introduced. For example, the free end of the pen is located 195 directly on the piezo element 115 at. Alternatively, it is located between the free end of the pin 195 and the piezo element 115 an intermediate layer that forms part of the carrier device 180 , as part of the piezo element 115 or can be formed separately. According to one embodiment, the carrier device 180 and the piezo element 115 deformed together when the thorns 140 , 167 or at least a thorn 140 , 167 against the carrier device 180 presses. Alternatively, the carrier device 180 rigid and the piezo element 115 is deformable in the carrier device 180 stored. In this case, only the piezo element is used 115 deformed if at least one mandrel 140 , 167 against the carrier device 180 presses. According to an alternative embodiment, the piezo element is 115 directly on the pen 195 stored. The pencil 195 according to this exemplary embodiment extends centrally and / or in one piece from the lower shell 110 .

Die hier vorgestellte Tastereinrichtung 105 bringt unter anderem Vorteile für die Ausleuchtung des Symbols 165 oder mehrerer Tastensymbole mit sich. Die vertikale Lichteinkopplung ist gegenüber einer ebenfalls möglichen horizontalen Lichteinkopplung hinsichtlich einer Lichtausbeute und Ausleuchtungshomogenität vorteilhaft und erfordert keinen zusätzlichen Optimierungsaufwand. Zusätzliche Bauteile wie Lichtleiter, Folien oder andere vergleichbare Bauteile zwischen dem Piezoelement 115 und der Bedienoberfläche 135 sind nicht notwendig. Sicherheitsanforderungen ab ASIL C für Taster erfordern in der Regel einen zusätzlichen physikalischen Wirkweg für die Erfassung der Tasterbetätigung.The push button device presented here 105 brings advantages for the illumination of the symbol, among other things 165 or several key symbols with them. The vertical coupling of light is advantageous compared to a horizontal coupling of light, which is also possible, in terms of light yield and illumination homogeneity and does not require any additional optimization effort. Additional components such as light guides, foils or other comparable components between the piezo element 115 and the user interface 135 are not necessary. Safety requirements from ASIL C for pushbuttons generally require an additional physical effective path for the detection of the pushbutton actuation.

Für die Beleuchtungseinrichtung 160 sind vorteilhafterweise konventionelle kostengünstige und einfach verfügbare LEDs einsetzbar. Die Sensoreinrichtung 125, die auch als „kapazitive Sensorik“ bezeichnet werden kann, als sekundärer Wirkweg für ASIL C (Automotive Safety Integrity Level C), also für das Sicherheits-Integritäts-Level C in der Automobilindustrie, funktioniert vorteilhafterweise unabhängig von Umgebungseinflüssen wie Wasser oder isolierenden Zwischenschichten wie Handschuhen auf der Bedienoberfläche 135. Derartige Umwelteinflüsse verhindern bei der hier vorgestellten Tastereinrichtung 105 eine Erfassung einer Berührung nicht und schränken eine Anwendbarkeit der Tastereinrichtung 105 nicht ein.For the lighting device 160 Conventional, inexpensive and easily available LEDs can advantageously be used. The sensor device 125 , which can also be referred to as "capacitive sensor technology", as a secondary effective path for ASIL C (Automotive Safety Integrity Level C), i.e. for the safety integrity level C in the automotive industry, works advantageously independently of environmental influences such as water or insulating intermediate layers such as Gloves on the user interface 135 . Such environmental influences prevent the pushbutton device presented here 105 a detection of a touch and limit the applicability of the pushbutton device 105 not a.

Um die vertikale Symbolausleuchtung zu ermöglichen, ist das Piezoelement 115 bei der Tastereinrichtung 105 unterhalb der Leiterplatte 150, idealerweise in der Trägereinrichtung 180, die auch als „Träger“ bezeichnet werden kann, gelagert. Eine mechanische Kopplung der Bedienoberfläche 135 mit dem Piezoelement 115 erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel über die verlängerten Dorne 140, 167 eines Lichttunnels. Durch entsprechende Löcher in der Leiterplatte 150 ist die Leiterplatte 150 von einer Tastenbetätigung und einem Vibrationsfeedback des Piezoelements 115 entkoppelt. Als Gegenlager für das Piezoelement 115 dient ein weiteres Bauteil, gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Unterschale 110.The piezo element is used to enable vertical symbol illumination 115 with the push button device 105 below the circuit board 150 , ideally in the carrier facility 180 , which can also be referred to as "carrier". A mechanical coupling of the user interface 135 with the piezo element 115 takes place according to this embodiment via the elongated mandrels 140 , 167 a tunnel of light. Through corresponding holes in the circuit board 150 is the circuit board 150 of a button actuation and a vibration feedback of the piezo element 115 decoupled. As a counter bearing for the piezo element 115 another component is used, according to this embodiment, the lower shell 110 .

Ein Abstand zwischen der Unterseite 145 und der Leiterplatte 150 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass eine Beleuchtung mit konventionellen LEDs ohne zusätzlichen Lichtleiter möglich ist. Die Steifigkeit des Lichttunnels in Kombination mit der Flexibilität der Abschnitte 175 neben der Bedienoberfläche 135 ermöglicht eine Messung der Bedienkraft sowie die Ausgabe eines haptischen Feedbacks in einer hohen Qualität. Um den sekundären Wirkweg zu realisieren, der nicht durch äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit auf der Bedienoberfläche 135 oder Handschuhe eingeschränkt wird, ist die Sensoreinrichtung 125 mit gemäß diesem Ausführungsbeispiel einem zusätzlichen kontaktlosen kapazitiven oder induktiven Sensor unterhalb der Leiterplatte 115 angebracht. Dieser Sensor erfasst die Verformung des Piezoelements 115, bei dem sich der in diesem Aufbau äußere Rand bei einer Belastung geringfügig relativ zur Leiterplatte 150 verschiebt. Ein entsprechend abgeglichener Sensor erfasst diese Veränderung gemäß diesem Ausführungsbeispiel genau. Eine vollständig redundante Aufnahme der Tastenbetätigung ist alleine mit dieser Auslegung nicht möglich. Ein entscheidender Vorteil der hier vorgestellten Tastereinrichtung 105 ist der minimalistische und somit kostengünstige Aufbau eines ASIL C - fähigen kraftsensitiven Tasters ohne Einschränkungen hinsichtlich Umgebungseinflüssen oder Symbolausleuchtung.A space between the bottom 145 and the circuit board 150 is selected according to this exemplary embodiment in such a way that lighting with conventional LEDs is possible without additional light guides. The rigidity of the light tunnel combined with the flexibility of the sections 175 next to the user interface 135 enables a measurement of the operating force as well as the output of a haptic feedback in a high quality. In order to implement the secondary path of action, which is not caused by external influences such as moisture on the user interface 135 or gloves is restricted, the sensor device is 125 with, according to this exemplary embodiment, an additional contactless capacitive or inductive sensor below the circuit board 115 appropriate. This sensor detects the deformation of the piezo element 115 , in which the outer edge in this design is slightly relative to the printed circuit board when a load is applied 150 shifts. According to this exemplary embodiment, a correspondingly adjusted sensor precisely detects this change. A completely redundant recording of the key actuation is not possible with this design alone. A decisive advantage of the push button device presented here 105 is the minimalist and therefore cost-effective structure of an ASIL C-capable force-sensitive pushbutton without restrictions in terms of environmental influences or symbol illumination.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die Tastereinrichtung 105 keine Trägereinrichtung 180 auf, wobei das Piezoelement 115 in einer solchen Variante direkt zwischen den Dornen 140, 167, die auch als „Lichttunneldornen“ bezeichnet werden können, und der Unterschale 110 gelagert ist. Hinsichtlich einer Bauteilabstimmung erfordert diese Variante allerdings wesentlich mehr Präzision, da kein Toleranzausgleich durch die Trägereinrichtung 180 stattfindet und Verschleiß sowie Belastung am Piezoelement 115 zunehmen können.According to an alternative embodiment, the pushbutton device 105 no carrier facility 180 on, the piezo element 115 in such a variant directly between the thorns 140 , 167 , which can also be referred to as "light tunnel thorns", and the lower shell 110 is stored. With regard to component matching, however, this variant requires significantly more precision, since there is no tolerance compensation by the carrier device 180 takes place and wear and stress on the piezo element 115 can increase.

2 zeigt einen Querschnitt einer Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln, mit dem Unterschied, dass die Sensoreinrichtung 125 gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet ist, um die Verformung kontaktbehaftet zu sensieren. 2 shows a cross section of a push button device 105 according to an embodiment. This can be the in 1 described button device 105 act, with the difference that the sensor device 125 according to this embodiment is designed to sense the deformation with contact.

Die Tastereinrichtung 105 weist hierzu gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest ein verformbares Kontaktelement 200 auf, das zwischen der Sensoreinrichtung 125 und dem Piezoelement 115 angeordnet ist. Das verformbare Kontaktelement 200 kontaktiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu einer Seite die Sensoreinrichtung 125 und zu der anderen Seite das Piezoelement 115. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das verformbare Kontaktelement 200 als zumindest eine Kontaktpille oder ein Kontaktschaum realisiert.The push button device 105 has for this purpose, according to this exemplary embodiment, at least one deformable contact element 200 on that between the sensor device 125 and the piezo element 115 is arranged. The deformable contact element 200 according to this exemplary embodiment, contacts the sensor device on one side 125 and on the other side the piezo element 115 . According to this embodiment, the deformable contact element 200 realized as at least one contact pill or a contact foam.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein kontaktbehafteter sekundärer Wirkweg realisiert. Alternativ zu der in 1 beschriebenen kontaktlosen Messung, werden hierzu gemäß diesem Ausführungsbeispiel Kontaktpillen oder Kontaktschäume verwendet, die zwischen der Leiterplatte 150 und der Trägereinrichtung 180 oder dem Piezoelement 115 direkt liegen. Je nach Anpresskraft ändert sich ein elektrischer Widerstand der Materialen oder deren Oberfläche. Auch für eine induktive oder kapazitive Erfassung bieten sich kontaktbehaftete Füllstoffe an. Die kontaktbehaftete Messung ist gegenüber der kontaktlosen Messung besser abzustimmen, da Messungen über einen Luftspalt größeren Schwankungen unterliegen als Messungen in einem speziell definierten Medium. Betätigungskräfte werden jedoch bei der kontaktbehafteten Messung auf die Leiterplatte 150 übertragen und Vibrationen des Piezoelements 115 zusätzlich gedämpft.According to this exemplary embodiment, a secondary active path with contacts is implemented. As an alternative to the in 1 contactless measurement described, contact pills or contact foams are used for this purpose in accordance with this exemplary embodiment, which are located between the circuit board 150 and the carrier device 180 or the piezo element 115 lie directly. Depending on the contact pressure, an electrical resistance of the materials or their surface changes. Contact-based fillers are also suitable for inductive or capacitive detection. The contact-based measurement is better coordinated compared to the non-contact measurement, since measurements over an air gap are subject to greater fluctuations than measurements in a specially defined medium. However, actuation forces are applied to the circuit board in the case of contact-based measurement 150 transmitted and vibrations of the piezo element 115 additionally damped.

3 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf eine Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 oder 2 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln. Das Tastendeckelelement 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der Unterschale 110 gekoppelt. In einer Seitenwand weist das Tastendeckelelement 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen bündig in der Seitenwand eingelassenen Haltearm 305 auf, der in eine Unterschalenöffnung 310 der Unterschale 110 eingesteckt ist, um das Tastendeckelelement 120 an der Unterschale 110 zu befestigen. 3 shows a perspective top view of a pushbutton device 105 according to an embodiment. This can be the in 1 or 2 described button device 105 act. The key cover element 120 is according to this embodiment with the lower shell 110 coupled. The key cover element has in a side wall 120 according to this exemplary embodiment, at least one holding arm embedded flush in the side wall 305 on, which is in a lower shell opening 310 the lower shell 110 is inserted to the key cover member 120 on the lower shell 110 to fix.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 3 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln, mit dem Unterschied, dass der Dorn 140 gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht einstückig mit dem Tastendeckelelement ausgeformt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Tastereinrichtung 105 eine Dorneneinrichtung 400 auf, die den Dorn 140 und/oder den weitere Dorn 167 und/oder den dritten Dorn 405 aufweist. Das Tastendeckelelement ist zur besseren Ansicht der Dorneneinrichtung 400 nicht dargestellt. Auch in allen folgenden Figuren ist das Tastendeckelelement lediglich zur besseren Ansicht anderer Elemente der Tastereinrichtung 105 nicht dargestellt. 4th shows a perspective view of a pushbutton device 105 according to an embodiment. This can be the in 3 described button device 105 act, with the difference that the thorn 140 according to this embodiment is not formed in one piece with the key cover element. According to this exemplary embodiment, the pushbutton device 105 a thorn device 400 on that the thorn 140 and / or the further mandrel 167 and / or the third mandrel 405 having. The key cover element is for a better view of the thorn device 400 not shown. In all of the following figures, too, the key cover element is only for a better view of other elements of the key device 105 not shown.

Die Dornen 140, 167, 405 erstrecken sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel von einer Dorneneinrichtungsunterseite 410 der Dorneneinrichtung 400 Richtung des Piezoelements 115, um bei dem Betätigen die Verformung des Piezoelements 115 zu bewirken. Die Leiterplatte 150 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dreieckig ausgeformt. Die Dornen 140, 167, 405 sind ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel seitlich an der Leiterplatte 150 vorbeigeführt, durchdringen diese also nicht. Die Leiterplatte 150 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel keine Aussparung zum Durchführen eines Dorns 140, 167, 405 auf.Thorns 140 , 167 , 405 extend according to this embodiment from a mandrel device underside 410 the thorn device 400 Direction of the piezo element 115 to get the Actuate the deformation of the piezo element 115 to effect. The circuit board 150 is triangular in shape according to this embodiment. Thorns 140 , 167 , 405 are also according to this embodiment on the side of the circuit board 150 passed, so they do not penetrate. The circuit board 150 According to this exemplary embodiment, has no recess for passing through a mandrel 140 , 167 , 405 on.

Die Dorneneinrichtung 400 formt gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Dorn 140 und dem weiteren Dorn 167 und dem dritten Dorn 405 einen Lichtkanal 415 aus. Der Lichtkanal 415 ist zu dem Piezoelement 115 hin verjüngend ausgeformt. Die Dornen 140, 167, 405 und/oder der Lichtkanal 415 erstrecken sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der Dorneneinrichtungsunterseite 410 einer ringförmigen Grundfläche 420 der Dorneneinrichtung 400. Die Dorneneinrichtung 400 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einstückig ausgeformt.The thorn device 400 forms according to this embodiment between the mandrel 140 and another thorn 167 and the third thorn 405 a light channel 415 out. The light channel 415 is to the piezo element 115 tapered towards the end. Thorns 140 , 167 , 405 and / or the light channel 415 extend according to this embodiment from the mandrel device underside 410 an annular base 420 the thorn device 400 . The thorn device 400 is formed in one piece according to this embodiment.

Die Unterschale 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel drei Führungseinrichtungen 425 für je einen der Dornen 140, 167, 405 und/oder drei Lagereinrichtungen 430 für je ein Eck der Leiterplatte 150 auf. Die Führungseinrichtungen 425 und/oder Lagereinrichtungen 430 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel radial und/oder alternierend und/oder umlaufend an einem ringförmigen Umlaufrand der Unterschale 110 angeordnet. Die Anzahl der Führungseinrichtungen 425 und/oder drei Lagereinrichtungen 430 kann abhängig von einer Anzahl an Dornen 140, 167, 405 oder Ecken der Leiterplatte 150 variieren. Die Führungseinrichtungen 425 weisen je zwei einander gegenüberliegend angeordnete und parallel ausgerichtete Stifte auf, zwischen denen je ein Dornenfortsatz 435 an den Dornen 140, 167, 405 geführt ist. Die Lagereinrichtungen 430 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel trichterförmig und/oder zu der Leiterplatte 150 hin verjüngend ausgeformt. Die Lagereinrichtungen 430 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgeformt, um in je eine in jeder der Ecken der Leiterplatte 150 angeordneten Durchgangsöffnungen einzugreifen, um die Leiterplatte 150 stabil auf einer Schulter der Lagereinrichtungen 430 an der Unterschale 110 zu lagern. Das Piezoelement 115 und/oder die Trägereinrichtung ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel planar und/mit einem kreisförmigen Umlaufrand ausgeformt.The lower shell 110 has three guide devices according to this embodiment 425 for each of the thorns 140 , 167 , 405 and / or three storage facilities 430 for one corner of the circuit board 150 on. The guide institutions 425 and / or storage facilities 430 are, according to this exemplary embodiment, radial and / or alternating and / or circumferential on an annular circumferential edge of the lower shell 110 arranged. The number of guide institutions 425 and / or three storage facilities 430 can depend on a number of thorns 140 , 167 , 405 or corners of the circuit board 150 vary. The guide institutions 425 each have two oppositely arranged and parallel aligned pins, between each of which a thorn process 435 on the thorns 140 , 167 , 405 is led. The storage facilities 430 are funnel-shaped according to this embodiment and / or to the circuit board 150 tapered towards the end. The storage facilities 430 are formed according to this embodiment to in each case one in each of the corners of the circuit board 150 arranged through openings to engage the circuit board 150 stable on one shoulder of the storage facilities 430 on the lower shell 110 to store. The piezo element 115 and / or, according to this exemplary embodiment, the carrier device is planar and / or has a circular peripheral edge.

5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 4 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln, mit dem Unterscheid, dass die Dorneneinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel zur besseren Ansicht der Leiterplatte und Beleuchtungseinrichtung 160 nicht dargestellt ist. 5 shows a perspective view of a pushbutton device 105 according to an embodiment. This can be the in 4th described button device 105 act, with the difference that the spike device according to this embodiment for a better view of the circuit board and lighting device 160 is not shown.

6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 5 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln, mit dem Unterscheid, dass die Leiterplatte gemäß diesem Ausführungsbeispiel zur besseren Ansicht des Piezoelements 115 und/oder der Trägereinrichtung nicht dargestellt ist. 6th shows a perspective view of a pushbutton device 105 according to an embodiment. This can be the in 5 described button device 105 act, with the difference that the circuit board according to this embodiment for a better view of the piezo element 115 and / or the carrier device is not shown.

7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Unterschale 110 einer Tastereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in einer der 3 bis 6 beschriebenen Unterschalen 110 handeln, in der gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Stift 195 erkennbar ist. 7th shows a perspective view of a lower shell 110 a push button device according to an embodiment. This can be in one of the 3 to 6th described lower shells 110 act in the, according to this embodiment, the pen 195 is recognizable.

8 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf eine Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 4 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln. Zu erkennen ist der Lichtkanal 415, der von der Beleuchtungseinrichtung 160 eine vertikale Lichteinkopplung durch einen Lichttunnel zu dem Tastendeckelelement ermöglicht. 8th shows a perspective top view of a pushbutton device 105 according to an embodiment. This can be the in 4th described button device 105 act. The light channel can be seen 415 by the lighting device 160 allows vertical light coupling through a light tunnel to the key cover element.

9 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 8 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln, mit dem Unterscheid, dass die Leiterplatte nicht dargestellt ist. Zu erkennen ist ferner, dass die Dornenfortsätze 435 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kürzer ausgeformt sind, als Betätigungsabschnitte 900 der Dornen, welche gemäß diesem Ausführungsbeispiel beim Betätigen die Verformung des Piezoelements bewirken. 9 shows a perspective side view of a pushbutton device 105 according to an embodiment. This can be the in 8th described button device 105 act, with the difference that the circuit board is not shown. It can also be seen that the thorn processes 435 according to this embodiment are formed shorter than actuating sections 900 the thorns, which according to this embodiment cause the deformation of the piezo element when actuated.

10 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer Tastereinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 9 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln, mit dem Unterscheid, dass die Unterschale nicht dargestellt ist, um das Piezoelement 115 besser erkennbar zu machen. Ein kreisringförmiger Randabschnitt einer Unterseite des Piezoelements 115 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dünner ausgeformt als ein kreisförmiger zentraler Abschnitt der Unterseite des Piezoelements 115. 10 shows a perspective side view of a pushbutton device 105 according to an embodiment. This can be the in 9 described button device 105 act, with the difference that the lower shell is not shown to the piezo element 115 to make it easier to recognize. An annular edge section of an underside of the piezo element 115 is formed thinner according to this embodiment than a circular central section of the underside of the piezo element 115 .

11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Tastereinrichtung 105 von einer Unterseite gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 4, 8 oder 9 beschriebene Tastereinrichtung 105 handeln. 11 shows a perspective view of a pushbutton device 105 from an underside according to an embodiment. This can be the in 4th , 8th or 9 described button device 105 act.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the has the first feature or only the second feature.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: Fahrzeugvehicle
105105: TastereinrichtungPush button device
110110: UnterschaleLower shell
115115: PiezoelementPiezo element
120120: TastendeckelelementKey cover element
125125: SensoreinrichtungSensor device
130130: BedienelementControl element
135135: Bedienoberflächeuser interface
140140: Dornmandrel
145145: Unterseitebottom
150150: LeiterplatteCircuit board
155155: DurchgangsöffnungThrough opening
160160: BeleuchtungseinrichtungLighting device
165165: Symbolsymbol
167167: weiterer Dornanother thorn
169169: AusnehmungRecess
170170: weitere Durchgangsöffnungfurther through opening
175175: flexibler Abschnittflexible section
180180: TrägereinrichtungCarrier device
185185: Kerbescore
190190: weitere Kerbeanother notch
195195: Stift pen
200200: verformbares Kontaktelement deformable contact element
305305: HaltearmHolding arm
310310: Unterschalenöffnung Lower shell opening
400400: DorneneinrichtungThorn device
405405: dritter Dornthird thorn
410410: Dorneneinrichtungsunterseite Thorn device base
415415: LichtkanalLight channel
420420: GrundflächeFloor space
425425: FührungseinrichtungGuide device
430430: LagereinrichtungStorage facility
435435: Dornenfortsatz Thorny process
900900: BetätigungsabschnittOperating section

Claims

Push-button device (105) for a vehicle (100), the push-button device (105) having the following features: a lower shell (110); a piezo element (115) which is mounted on the lower shell (110); a key cover element (120) with a movable operating element (130) with a user interface (135) for actuating the key device (105); at least one mandrel (140) which extends on an underside (145) of the operating element (130) opposite the operating surface (135) in the direction of the piezo element (115) in order to cause deformation of the piezo element (115) when it is actuated; and a sensor device (125) which is designed to sense the deformation of the piezo element (115); and a printed circuit board (150) arranged between the user interface (135) and the piezo element (115).

Push button device (105) according to Claim 1 , in which the circuit board (150) has a recess (155, 170) through which the mandrel (140) is guided.

Pushbutton device (105) according to one of the preceding claims, in which the sensor device (125) is arranged or contacted on the circuit board (150).

Pushbutton device (105) according to one of the preceding claims, with a lighting device (160) which is arranged on the circuit board (150) and is designed to illuminate the pushbutton device (105) from the user interface (135).

Push button device (105) according to Claim 4 , in which the sensor device (125) and the lighting device (160) are arranged on opposite sides of the circuit board (150).

Pushbutton device (105) according to one of the preceding claims, in which the sensor device (125) is designed to sense the deformation without contact or with contact.

Pushbutton device (105) according to one of the preceding claims, with a deformable contact element (200) which is arranged between the sensor device (125) and the piezo element (115).

Pushbutton device (105) according to one of the preceding claims, with a mandrel device (410) with the mandrel (140) and at least one further mandrel (167, 405) which extends from a mandrel device underside (410) of the mandrel device (410) extend in the direction of the piezo element (115) in order to cause the deformation of the piezo element (115) when actuated.

Push button device (105) according to Claim 8 , in which the mandrel device (410) forms a light channel (415) between the mandrel (140) and the at least one further mandrel (167, 405).

Button device (105) according to one of the preceding claims, in which the mandrel (140) extends in one piece from the button cover element (120).

Button device (105) according to one of the preceding claims, in which the button cover element (120) has at least one flexible section (175) which is connected to the user interface (135) and / or in one piece and / or directly to the control element (130) .

Pushbutton device (105) according to one of the preceding claims, in which the piezo element (115) is received in a carrier device (180).

Push button device (105) according to Claim 12 wherein the carrier device (180) has at least one notch (185, 190) for receiving the mandrel (140, 167).

Button device (105) according to one of the preceding claims, in which the lower shell (110) has a pin (195) which extends towards the button cover element (120) and / or wherein the piezo element (115) is mounted on the pin (180) is.