DE102007006506B4

DE102007006506B4 - Piezo switches and function carriers with piezo switches

Info

Publication number: DE102007006506B4
Application number: DE102007006506A
Authority: DE
Inventors: Michael Steckel; Bernhard Bayersdorfer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-02-10
Also published as: DE102007006506A1

Abstract

Betätigungselement für einen Funktionsträger umfassend:
– ein Trägerelement (20);
– ein auf dem Trägerelement (20) aufgebrachtes piezoelektrisches Element (22);
– eine lichtdurchlässige Schicht (16) über dem Trägerelement (20) sowie dem piezoelektrischen Element (22); sowie
– eine auf der lichtdurchlässigen Schicht (16) angeordnete Dekorschicht (12),
dadurch gekennzeichnet, dass
das piezoelektrische Element (22) relativ zur Dekorschicht (12) geneigt ist und durch eine externe Lichtquelle (28), vorzugsweise eine LED, beleuchtbar ist.Actuating element for a function carrier comprising:
- A support element (20);
A piezoelectric element (22) applied to the carrier element (20);
- A translucent layer (16) over the carrier element (20) and the piezoelectric element (22); such as
A decorative layer (12) arranged on the translucent layer (16),
characterized in that
the piezoelectric element (22) is inclined relative to the decorative layer (12) and can be illuminated by an external light source (28), preferably an LED.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement für einen Funktionsträger, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, einen Funktionsträger mit einer Mehrzahl von derartigen Betätigungselementen sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Funktionsträger. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Betätigungselements.The The invention relates to an actuating element for a Officials, in particular in a motor vehicle, a function carrier with a plurality of such actuators and a motor vehicle with such a function carrier. Farther The invention relates to a method for producing such Actuating element.

Stand der TechnikState of the art

In Kraftfahrzeugen können eine Vielzahl von Stellfunktionen oder Ein- und Ausschaltbefehlen für verschiedenartige Bauelemente über Betätigungselemente angewählt, aktiviert oder deaktiviert werden. Darüber hinaus sind in Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Funktionstasten vorgesehen, über die elektrische Verbraucher, beispielsweise Heizungen, Lüftungen, Lichtelemente, Radio, Bordcomputer, ein Navigationssystem oder dergleichen eingeschaltet oder in jeder erdenklichen Weise verstellbar sind.In Motor vehicles can a variety of control functions or on and off commands for different types Components over actuators selected, be activated or deactivated. In addition, in motor vehicles provided a variety of function keys, via the electrical consumers, For example, heaters, ventilation, Lighting elements, radio, on-board computer, a navigation system or the like switched on or adjustable in any way.

Die EP 0 564 066 A1 beschreibt einen panelartigen Funktionsträger innerhalb der Türverkleidung eines Kraftfahrzeugs, welcher eine Vielzahl von illuminierten Betätigungselementen aufweist. Hierbei sind piezoelektrische Elemente auf einem Trägerelement aufgebracht, über die die Druckbetätigung der Betätigungselemente zu einer Steuerung übermittelt werden können. Eine lichtdurchlässige Schicht oberhalb des Trägerelements ermöglicht eine Durchleuchtung der Betätigungselemente mittels einer unterhalb des Trägerelements angeordneten Lampe.The EP 0 564 066 A1 describes a panel-type function carrier within the door panel of a motor vehicle having a plurality of illuminated actuators. In this case, piezoelectric elements are mounted on a carrier element, via which the pressure actuation of the actuating elements can be transmitted to a controller. A translucent layer above the carrier element allows a fluoroscopy of the actuating elements by means of a lamp arranged below the carrier element.

Die DE 100 54 862 A1 beschreibt einen Piezoschalter mit optischer und/oder mechanischer Rückmeldung des Schaltvorgangs, wobei das Betätigungselement selbst als passiver Leuchtkörper aus einem mindestens transluzenten Material ausgebildet ist, welches über ein aktives Leuchtmittel beleuchtbar ist.The DE 100 54 862 A1 describes a piezo switch with optical and / or mechanical feedback of the switching operation, wherein the actuating element itself is formed as a passive luminous body of an at least translucent material which can be illuminated via an active light source.

Die DE 195 28 821 A1 beschreibt ein Tastaturelement, das nach außen mit der das Tastaturelement umgebenden Gehäusewand bündig abschließt. Bei Verwendung eines durchsichtigen Materials für die Taste kann diese von innen her beleuchtet werden.The DE 195 28 821 A1 describes a keyboard element which terminates flush with the housing wall surrounding the keyboard element. When using a transparent material for the button, it can be illuminated from the inside.

Die US 5,770,914 beschreibt eine beleuchtbare Schalteranordnung, die einen piezoelektrischen Film sowohl als Signalgeber als auch als Schaltkreis-Substrat verwendet. Zumindest ein Teil des Signalgeber-Abschnitts des Films ist lichtdurchlässig gestaltbar, um eine Beleuchtung der Betätigungsoberfläche des Schalters zu ermöglichen.The US 5,770,914 describes an illuminable switch assembly that uses a piezoelectric film as both a signal generator and a circuit substrate. At least a portion of the transducer portion of the film is translucent in shape to allow illumination of the actuating surface of the switch.

Die US 4,458,173 beschreibt einen piezoelektrischen Signalerzeuger, der unterhalb einer Abdeckung angeordnet ist. Durch Drücken bestimmter Teilbereiche dieser Abdeckung kann ein elektrisches Signal erzeugt werden und somit die gewünschte Funktion ausgeführt werden.The US 4,458,173 describes a piezoelectric signal generator, which is arranged below a cover. By pressing certain portions of this cover, an electrical signal can be generated and thus perform the desired function.

Die deutsche Patentanmeldung DE 103 59 297 beschreibt ein in einem Funktionsträger für ein Kraftfahrzeug integriertes piezoelektrisches Element, welches unterhalb einer Dekorfläche angeordnet ist und das eine Berührung durch eine Rückmeldung anzeigt. Indem das piezoelektrische Element knapp unterhalb einer Dekorfläche angeordnet wird, kann auf mechanische Betätigungselemente weitgehend verzichtet und gleichzeitig eine Betätigung des Elements durch eine Rückmeldung angezeigt werden. Auch hochwertige Dekormaterialien können über die Betätigungselemente gespannt werden, da der zur Aktivierung des Piezoelements erforderliche Betätigungsweg sehr klein ist und auch eine vergleichsweise starre Dekoroberfläche keinen wesentlichen Widerstand gegen die bei einer Betätigung benötigte, geringe Deformation entgegenbringt. Die beim Berühren des Betätigungselements erfolgende Rückmeldung soll vorzugsweise optischer oder akustischer Art sein. Allerdings wird auch alternativ oder ergänzend zu einer optischen und akustischen Anzeige eine haptische Anzeige offenbart, die als ein mit einem Relais verbundener Klöppel ausgestaltet sein kann und bei Berühren des Betätigungselements von hinten an dieses schlägt.The German patent application DE 103 59 297 describes a piezoelectric element integrated in a function carrier for a motor vehicle, which is arranged below a decorative surface and which indicates contact with feedback. By the piezoelectric element is disposed just below a decorative surface, can be largely dispensed mechanical actuators and at the same time an actuation of the element can be displayed by a feedback. Also, high-quality decorative materials can be stretched over the actuators, since the required to activate the piezo element actuating travel is very small and also a comparatively rigid decorative surface no significant resistance to the required during an operation, low deformation counter. The taking place when touching the actuator feedback should preferably be optical or acoustic type. However, as an alternative or in addition to an optical and acoustic display, a haptic display is disclosed, which can be configured as a connected to a relay clapper and strikes when touching the actuator from behind this.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Betätigungselement für einen Funktionsträger, insbesondere in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, das besonders bedienerfreundlich ist.The The object of the invention is an actuator for a Officials, especially in a motor vehicle, which is particularly user-friendly is.

Diese Aufgabe wird durch ein Betätigungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Funktionsträger mit mindestens einem derartigen Betätigungselement ist Gegenstand des Anspruchs 14. Das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Betätigungselements oder Funktionsträgers ist durch die Merkmale des Anspruchs 19 gekennzeichnet.These Task is by an actuator solved with the features of claim 1. A function carrier with at least one such actuator is the subject of claim 14. The process for producing a such actuator or function holder is characterized by the features of claim 19.

Ein erfindungsgemäßes Betätigungselement für einen Funktionsträger, insbesondere in einem Kraftfahrzeug umfasst ein Trägerelement, ein auf dem Trägerelement aufgebrachtes piezoelektrisches Element, eine lichtdurchlässige Schicht über dem Trägerelement und dem piezoelektrischen Element, sowie eine auf der lichtdurchlässigen Schicht angeordnete Dekorschicht. Das piezoelektrische Element ist relativ zur Dekorschicht geneigt und durch eine externe Lichtquelle, vorzugsweise eine LED, beleuchtbar.One Actuator according to the invention for a Officials, in particular in a motor vehicle comprises a support element, a on the support element applied piezoelectric element, a light-transmitting layer over the support element and the piezoelectric element, as well as one on the translucent layer arranged decorative layer. The piezoelectric element is relative inclined to the decorative layer and by an external light source, preferably an LED, illuminated.

Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, ein Betätigungselement, wie z. B. einen Schalter, in einen Funktionsträger so zu integrieren, dass dieser auf Berührung einer vorgegebenen Stelle auf einer Dekorschicht aktivierbar ist. Der Vorteil eines derartigen Aufbaus besteht darin, dass sich mit einer durchgehenden Dekoroberfläche eine geschlossene Interieuroberfläche herstellen lässt und keine Verschmutzungsgefahr durch vorhandene Fugen besteht, durch die Staub oder Flüssigkeiten eindringen könnten. Der Nachteil der durchgehenden Oberfläche besteht aber darin, dass sich die genaue Position eines Betätigungselements nicht erfühlen lässt. Daher ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Position eines derartigen Betätigungselements für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs mit einem Blick erkennbar ist. Daher wird erfindungsgemäß das piezoelektrische Element relativ zur Dekorschicht geneigt und durch eine externe Lichtquelle beleuchtet. Auf diese Weise kann das piezoelektrische Element das von der externen Lichtquelle ausgesandte Licht reflektieren und durch die darüber angeordnete lichtdurchlässige Schicht der Dekorschicht führen, die in geeigneter Weise gestaltet ist, um eine leicht identifizierbare und der gewünschten Funktion zuordenbare, beleuchtbare Symbolik zu besitzen.Of the The invention is therefore based on the idea of an actuating element, such as B. a switch to integrate into a function carrier so that this on touch a predetermined position on a decorative layer can be activated. The advantage of such a structure is that with a continuous decorative surface create a closed interior surface and no Danger of contamination due to existing joints is due to the dust or liquids could penetrate. The disadvantage of the continuous surface, however, is that the exact position of an actuator can not be felt. Therefore It is essential that the position of such Actuator for the driver a motor vehicle is visible at a glance. Therefore, according to the invention, the piezoelectric Element inclined relative to the decorative layer and by an external Illuminated light source. In this way, the piezoelectric Element reflect the emitted light from the external light source and through that arranged translucent Lead layer of the decorative layer, which is suitably designed to be easily identifiable and the desired Function assignable, illuminable symbolism to own.

Das erfindungsgemäße Betätigungselement hat zudem den Vorteil, dass es nur einen geringen Platzbedarf besitzt und sich zudem mit geringen Kosten fertigen lässt, insbesondere wenn mehrere Betätigungselemente auf einem Funktionsträger zusammengefasst werden, die durch eine gemeinsame Elektronik ausgewertet werden und/oder vorhandene Steuergeräte benutzen können. Schließlich liegt ein Vorteil darin, dass durch den geringen Bewegungsweg des piezoelektrischen Elements nahezu kein Verschleiß vorliegt.The has actuator according to the invention In addition, the advantage that it has only a small footprint and can also be manufactured at low cost, especially if several actuators on a function carrier be summarized, evaluated by a common electronics be used and / or existing ECUs. Finally lies an advantage in that due to the small path of movement of the piezoelectric Elements almost no wear exists.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Betätigungselements oder eines Funktionsträgers mit einer Mehrzahl derartiger Betätigungselemente erfolgt, indem eine mit einer Symbolik versehene Folie als Dekorschicht hergestellt und gegebenenfalls zusätzlich tiefgezogen wird. Diese Dekorschicht wird mit einem Lichtleiter hinterspritzt, wobei gleichzeitig Aufnahmegeometrien in Form von Taschen für Lichtquellen sowie mindestens ein piezoelektrisches Element eingeformt werden. Die LED und das mindestens eine piezoelektrische Element werden anschließend in die Aufnahmetaschen eingesetzt und auf der der Dekorschicht abgewandten Seite der Lichtleiterschicht wird ein Träger aufgebracht, wobei der Träger entweder gegossen wird oder aber in diesem Arbeitsschritt angespritzt wird.The inventive method for producing an actuating element or a function holder with a plurality of such actuators takes place by a provided with a symbolic film produced as a decorative layer and optionally in addition is deep-drawn. This decorative layer comes with a light guide behind injected, while receiving geometries in the form of pockets for light sources and at least one piezoelectric element are molded. The LED and the at least one piezoelectric element become subsequently used in the receiving pockets and facing away from the decorative layer Side of the light guide layer, a carrier is applied, wherein the carrier is either poured or sprayed in this step becomes.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich auf dem piezoelektrischen Element auf der der Dekorschicht zugewandten Fläche eine reflektierende Schicht. Auf diese Weise wird ein möglichst hoher Anteil der von der externen Lichtquelle zum Piezoelement abgestrahlten Lichtmenge in Richtung auf die Dekorschicht reflektiert.To a preferred embodiment of Invention is located on the piezoelectric element on the the decorative layer facing surface a reflective layer. In this way one becomes possible high proportion of emitted from the external light source to the piezoelectric element amount of light reflected in the direction of the decorative layer.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dekorschicht so gestaltet, dass sie transparente sowie nicht transparente Bereiche aufweist, die vorzugsweise in Form einer Bedruckung ausgeführt sind. Auf diese Weise lässt sich sowohl bei hellem Umgebungslicht die Position des piezoelektrischen Elements unterhalb der Dekorschicht deutlicher anzeigen, als auch bei schlechten Lichtverhältnissen die entsprechende Symbolik in der Dekorschicht beleuchten.To a preferred embodiment The decor layer is designed to be transparent as well as not has transparent areas, preferably in the form of a print are executed. That way in both bright ambient light, the position of the piezoelectric element below the decorative layer show more clearly, as well as in low light conditions illuminate appropriate symbolism in the decorative layer.

Vorzugsweise weist das Betätigungselement weiterhin eine auf dem Träger angeordnete Funktionsbeleuchtung, vorzugsweise in Form einer farbigen LED auf. Eine derartige Funktionsbeleuchtung zeigt an, ob der Schalter betätigt wurde oder, im Falle von in mehreren Abstufungen oder stufenlos verstellbaren Betätigungselementen, in welcher Schaltposition sich das Betätigungselement befindet. Beispiele für einfache Funktionsbeleuchtungen sind z. B. die Anzeige, ob eine beheizbare Heckscheibe eingeschaltet ist oder nicht. Beispiele für Betätigungselemente mit mehreren Schaltstufen können z. B. eine in verschiedenen Stufen schaltbare Sitzheizung sein. Eine stufenlose Verstellung wäre beispielsweise im Bereich von Lüftungsfunktionen oder aber Lautstärkefunktionen, z. B. für ein Infotainmentsystem, denkbar.Preferably the actuator remains one on the carrier arranged functional lighting, preferably in the form of a colored LED on. Such functional lighting indicates whether the switch actuated or, in the case of multilevel or continuous adjustable actuators, in which switching position the actuator is located. Examples of simple Function lights are z. As the indication of whether a heated Rear window is switched on or not. Examples of actuators with multiple switching stages can z. B. be switchable in different stages seat heating. A stepless adjustment would be for example in the area of ventilation functions or volume functions, z. For example an infotainment system, conceivable.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die reflektierende Schicht auf dem piezoelektrischen Element gezielt eingefärbt, um in Abhängigkeit von der Position der externen Lichtquelle eine über die Fläche der reflektierenden Schicht gleichmäßige Beleuchtungsstärke in Richtung Dekorschicht zu reflektieren. Hintergrund dieser bevorzugten Ausführungsform ist es, dass die Beleuchtungsstärke, die von der externen Lichtquelle zur reflektierenden Schicht gelangt, mit dem Quadrat der Entfernung der Lichtquelle abnimmt. Hier kann durch eine gezielte Farbgebung gegengesteuert werden, um entweder die von der reflektierenden Schicht über dem piezoelektrischen Element reflektierte Beleuchtungsstärke möglichst konstant zu halten, oder aber die auf die Dekorschicht auftreffende Beleuchtungsstärke möglichst konstant zu halten.To a preferred embodiment of Invention is the reflective layer on the piezoelectric Targeted element, in dependence from the position of the external light source one over the surface of the reflective layer uniform illuminance in direction Reflect decorative layer. Background of this preferred embodiment is it that the illuminance, which passes from the external light source to the reflective layer, decreases with the square of the distance of the light source. Here can through a targeted color scheme can be countered to either the from the reflective layer over the illuminance reflected from the piezoelectric element as far as possible to keep constant, or the incident on the decorative layer illuminance preferably to keep constant.

Alternativ ist es möglich, die Oberfläche des piezoelektrischen Elements sowie die reflektierende Schicht so zu krümmen, um eine über die Fläche der reflektierenden Schicht im Wesentlichen gleichmäßige Beleuchtungsstärke Richtung Dekorschicht zu reflektieren. Diese Alternative zu der oben genannten Einfärbung der reflektierenden Schicht dient ebenfalls dazu, eine unterschiedliche, einfallende Beleuchtungsstärke so zu kompensieren, dass durch die Reflexion des Lichts von der reflektierenden Schicht hin zur Dekorschicht eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke im Bereich der Dekorschicht vorliegt.Alternatively, it is possible to curve the surface of the piezoelectric element as well as the reflective layer so as to reflect a substantially uniform illuminance in the direction of the decorative layer over the surface of the reflective layer. This alternative to the above coloring of the reflective layer also serves to provide a different incidental color To compensate for illumination intensity so that by the reflection of the light from the reflective layer toward the decorative layer a uniform illuminance in the decorative layer is present.

Die Neigung des piezoelektrischen Elements zur Dekorschicht besitzt einen Einfluss auf dessen Reflektionsverhalten und Ausleuchtung durch die externe Lichtquelle. Hier ist allerdings ein geeigneter Kompromiss zwischen einem stark hin zur Dekorschicht geneigten piezoelektrischen Element und einer möglicht geringen Bautiefe zu finden. Je größer die Schrägstellung des piezoelektrischen Elements ist, desto mehr Masse befindet sich über dem piezoelektrischen Element, die bei einer Betätigung mitbewegt werden muss. Als besonders geeigneter Kompromiss zwischen diesen Erfordernissen hat sich die Schrägstellung des piezoelektrischen Elements in einem Winkel von 5° bis 10°, vorzugsweise um 7° zur Dekorschicht gezeigt.The Has inclination of the piezoelectric element to the decorative layer an influence on its reflection behavior and illumination through the external light source. Here, however, is a suitable compromise between a piezoelectric inclined towards the decorative layer Element and one possible low construction depth to find. The greater the inclination of the piezoelectric element, the more mass is above it piezoelectric element, which must be moved with an actuation. As a particularly suitable compromise between these requirements has the inclination of the piezoelectric element at an angle of 5 ° to 10 °, preferably at 7 ° to the decorative layer shown.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Betätigungselement weiterhin eine Einrichtung zur Erzeugung eines akustischen Signals auf, um bei Betätigung des piezoelektrischen Elements eine akustische Rückmeldung in Form eines Tonsignals, einer Tonfolge oder einer Sprachmeldung auszulösen. Auf diese Weise kann ein Benutzer, der das Betätigungselement aktiviert, über die akustische Rückmeldung über den generellen Schaltzustand oder aber auch bei differenzierteren Einstellungen über ein erfindungsgemäßes Betätigungselement in Form einer Tonfolge oder einer Sprachmeldung oder aber eines innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs modulierten Tonsignals über den nach Betätigung des Betätigungselements vorliegenden Zustand informiert werden. Dies kann insbesondere im Kraftfahrzeugbereich von großer Nützlichkeit sein, indem der Fahrer eines Kraftfahrzeugs die gewünschte Information über die Schaltung des Betätigungselements erhält, ohne hierbei den Blick von der Straße abwenden zu müssen.To a preferred embodiment of Invention has the actuating element furthermore a device for generating an acoustic signal on to on actuation the piezoelectric element an acoustic feedback in the form of a sound signal, a tone sequence or a voice message. This way you can User, who the actuator activated, over the acoustic feedback on the general switching state or even with differentiated settings via a Actuator according to the invention in the form of a tone sequence or a voice message or else one within a predetermined frequency range modulated sound signal over the after operation of the actuating element be informed of the present condition. This can be especially true Motor vehicle area of large usefulness be by the driver of a motor vehicle the desired information about the circuit of the actuating element receives without having to look away from the road.

Vorzugsweise weist das Betätigungselement alternativ oder ergänzend zur Einrichtung zur Erzeugung eines akustischen Signals eine Einrichtung zur Erzeugung eines bei Betätigung des piezoelektrischen Elements haptisch erfassbaren Signals auf. Nachdem das Betätigungselement ohnehin durch Fingerkontakt betätigt wird, kann auf diese Weise unmittelbar eine Rückmeldung über die erfolgte Betätigung erfolgen und zudem einem Benutzer auch der haptische Eindruck einer realen Schalterbetätigung vermittelt werden.Preferably has the actuator alternatively or in addition to means for generating an acoustic signal means for generating one upon actuation the piezoelectric element haptic detectable signal. After this the actuator anyway operated by finger contact In this way, immediate feedback on the operation carried out can be made and also a user the haptic impression of a real one Switch operation mediated become.

Dabei hat es sich als eine bevorzugte Ausführungsform ergeben, die Einrichtung zur Erzeugung eines haptischen Signals in Form eines Flachlautsprechers ohne Tonerzeugung auszugestalten. Alternativ ist ein Hubmagnet als Einrichtung zur Erzeugung eines haptischen Signals besonders geeignet.there it has emerged as a preferred embodiment, the device for generating a haptic signal in the form of a flat speaker without sound generation. Alternatively, a solenoid is as Device for generating a haptic signal particularly suitable.

Vorzugsweise erzeugt die Einrichtung zur Erzeugung eines haptischen Signals einen ersten Einfachimpuls oder einen ersten Mehrfachimpuls mit einer Frequenz zwischen 60 Hz und 150 Hz, vorzugsweise zwischen 60 Hz und 100 Hz. Der Impulsbereich zwischen 60 Hz und 100 Hz wird bei Betätigung des Betätigungselements mit der Fingerspitze als relativ angenehm empfunden, wohingegen eine Frequenz zwischen 100 Hz bis zu 150 Hz mit steigender Frequenz als zunehmend hart empfunden wird. Das Vorsehen eines Einfachpulses oder Mehrfachpulses kann auch bei ein und demselben Betätigungselement vorgesehen sein, indem dem Benutzer beispielsweise auf diese Weise angezeigt wird, welche Schaltstufe er bei der Verstellung einer Lüftungsmenge oder einer elektrischen Sitzheizung aktiviert hat.Preferably The device for generating a haptic signal generates a first single pulse or a first multiple pulse with a Frequency between 60 Hz and 150 Hz, preferably between 60 Hz and 100 Hz. The pulse range between 60 Hz and 100 Hz becomes Operation of the actuating element felt with the fingertip as relatively pleasant, whereas a frequency between 100 Hz up to 150 Hz with increasing frequency is perceived as increasingly hard. The provision of a single pulse or multiple pulses can also at the same actuator be provided by the user, for example, in this way is displayed, which switching stage he in the adjustment of a ventilation amount or an electric seat heating has activated.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einrichtung zur Erzeugung eines haptischen Signals so ausgestaltet, um einen zweiten Einfach- oder Mehrfachpuls zu erzeugen, wobei der zweite Einfach- oder Mehrfachpuls vom ersten Einfachpuls oder erstem Mehrfachpuls durch taktile Wahrnehmung unterscheidbar ist. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise bei Einstellen eines Fehlers oder einer fehlerhaften Bedienung eine taktile Rückmeldung generieren, die sich von dem üblichen Wahrnehmungsgefühl soweit unterscheidet, dass der Benutzer auf eine fehlerhafte Bedienung oder einen Systemfehler hingewiesen werden kann. Dieser zweite Einfach- oder Mehrfachimpuls kann natürlich auch durch ein entsprechendes optisches oder auch akustisches Signal unterstützt werden.To a preferred embodiment of Invention is the device for generating a haptic signal designed to be a second single or multiple pulse generate, wherein the second single or multiple pulse from the first single pulse or first multiple pulse distinguishable by tactile perception is. That way For example, when setting an error or a faulty Operation a tactile feedback generate that far from the usual sense of perception so far distinguishes that the user is on a faulty operation or a system error can be pointed out. This second simple or multiple impulse, of course, too by a corresponding optical or acoustic signal supports become.

Der erfindungsgemäße Funktionsträger kann mit einer Mehrzahl von Betätigungselementen der oben beschriebenen Art versehen sein. Der Funktionsträger kann dabei in die Instrumententafel oder die Mittelkonsole integriert sein, aber auch beispielsweise in ein Lenkrad, eine Tür oder den Dachhimmel eines Fahrzeugs.Of the Function carrier according to the invention can with a plurality of actuators of Be provided above type. The function carrier can integrated into the dashboard or center console be, but also for example in a steering wheel, a door or the Headliner of a vehicle.

Indem in einen Funktionsträger in einem Kraftfahrzeug eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Betätigungselementen integriert ist, können auch mehrere Schalter überlagert sein. Vorzugsweise dient diese Maßnahme dazu, um die Betätigung herkömmlicher Drehräder oder Schieber zu simulieren. Mit anderen Worten können mehrere Schalter so relativ zueinander angeordnet werden, dass ein Benutzer mit dem Finger eine Längsbewegung oder Kreisbewegung auf der äußeren Dekorschicht ausführt, als würde ein imaginärer Schieber oder Drehregler betätigt werden, wobei eine Reihe von einzelnen piezoelektrischen Elementen jeweils auf den ausgeübten Druck reagieren und entsprechend ein feinstufig abgestimmtes Signal erzeugen können, mit dem sich beispielsweise die Stärke der Belüftung einstellen lässt.By a plurality of actuators according to the invention is integrated into a function carrier in a motor vehicle, a plurality of switches can be superimposed. Preferably, this measure is used to simulate the operation of conventional wheels or slides. In other words, a plurality of switches may be arranged relative to one another such that a user makes a longitudinal movement or circular movement on the outer decorative layer with the finger, as if an imaginary slider or knob were actuated, with a series of individual piezoelectric elements respectively on the react pressure applied and can generate a correspondingly fine-tuned signal with which, for example, the strength of the ventilation can be adjusted.

Um das Betätigungselement möglichst komfortabel zu gestalten, ist vorzugsweise die externe Lichtquelle durch die Zündung des Kraftfahrzeugs und/oder die Fahrzeugbeleuchtung aktivierbar. Auf diese Weise fällt der zur Beleuchtung benötigte Energieaufwand nur in denjenigen Situationen an, in denen eine Beleuchtung eines Betätigungselements sinnvoll ist.Around the actuator preferably To make comfortable, is preferably the external light source through the ignition of the motor vehicle and / or the vehicle lighting activated. In this way falls needed for lighting Energy expenditure only in those situations in which a lighting an actuating element makes sense is.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beiliegenden 1 beschrieben, die eine Schnittansicht eines Betätigungselements für einen Funktionsträger darstellt.The invention will be described purely by way of example with reference to the appended hereto 1 described, which is a sectional view of an actuator for a function carrier.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der 1 beschrieben werden.The invention will be described purely by way of example with reference to FIG 1 to be discribed.

Das darin gezeigte Betätigungselement in Form eines einzelnen Schalters ist zur Benutzerseite hin durch eine Dekorschicht 12 abgeschlossen, die eine in einem bekannten Verfahren hergestellte und mit einer Symbolik 14 versehene Folie ist, die je nach Formgebung zusätzlich tiefgezogen sein kann. Das Aufbringen der Symbolik auf die Folie kann dadurch erfolgen, dass eine lichtdurchlässige Folie mittels eines Siebdruckverfahrens bedruckt wird, so dass diese nur in denjenigen Bereichen transparent bleibt, in denen eine dem Schalter zugeordnete Symbolik vorhanden sein soll.The actuator shown therein in the form of a single switch is towards the user side through a decorative layer 12 completed, the one produced in a known method and with a symbolism 14 provided film is that can be deep drawn depending on the shape. The application of the symbolism to the film can be effected by printing a translucent film by means of a screen-printing process, so that it remains transparent only in those areas in which a symbolism associated with the switch should be present.

Unterhalb der Dekorschicht 12 befindet sich eine Lichtleitschicht 16, mit der im Fertigungsverfahren die Dekorschicht hinterspritzt wird. Diese Lichtleitschicht 16 besitzt eine Gesamtstärke von ca. 3 mm. Bereits während der Herstellung dieser Schicht 16 beim Hinterspritzen der Dekorschicht werden Aussparungen bzw. Taschen 18 vorgesehen, die dem Einsetzen der später beschriebenen Funktionselemente dienen. Auf der der Dekorschicht 12 abgewandten Seite der Lichtleitschicht 16 befindet sich ein Träger 20, der günstigerweise gegossen oder angespritzt wird.Below the decorative layer 12 there is a light-conducting layer 16 with which the decorative layer is back-injected in the manufacturing process. This light-guiding layer 16 has a total thickness of about 3 mm. Already during the production of this layer 16 When injecting the decorative layer recesses or pockets 18 provided, which serve the insertion of the functional elements described later. On the decorative layer 12 opposite side of the light-conducting layer 16 there is a carrier 20 which is conveniently poured or injected.

In die mittig vorgesehene Aussparung bzw. Tasche 18a ist im Einbauzustand ein Piezotaster eingesetzt. Der Piezotaster 22 ist von herkömmlicher Bauart, d. h. umfasst eine Piezokeramik, die durch Deformation den piezoelektrischen Effekt, verbunden mit einem Spannungsimpuls oder einer Ladungsmenge erzeugt. Dieser Spannungsimpuls wird durch ein geeignetes Verbindungskabel 24 durch eine daran angeschlossene Elektronik, die entweder eine eigene oder ein in der Nähe befindliches Steuergerät mit anderen Funktionen sein kann, ausgewertet. Der Piezotaster besteht selbst aus zwei übereinander verklebten Folien, zwischen denen eine Piezokeramik über Kontaktflächen verbunden ist. Die einzelnen Folien werden im Siebdruckverfahren mit Leiterbahnen und den Kontaktflächen bedruckt. Derartige Piezotaster und deren Herstellung sind in der Technik bekannt.In the middle provided recess or pocket 18a is used in the installed state, a piezoelectric sensor. The piezo button 22 is of conventional design, ie comprises a piezoceramic, which generates by deformation the piezoelectric effect, connected to a voltage pulse or a charge amount. This voltage pulse is through a suitable connection cable 24 evaluated by an attached electronics, which may be either a separate or a nearby control unit with other functions. The piezo probe itself consists of two superimposed films, between which a piezoceramic is connected via contact surfaces. The individual films are screen-printed with printed conductors and the contact surfaces. Such piezoelectric sensors and their manufacture are known in the art.

Der in 1 dargestellte Piezotaster 22 besitzt gegenüber der Fläche der Dekorschicht eine winklige Anordnung, wobei der Winkel α zwischen 5° und 10° und bevorzugt etwa 7° beträgt. Die Definition der winkligen Anordnung des Piezotasters zur Dekorschicht 12 ist selbstverständlich nur lokal zu verstehen, d. h. im Falle einer tiefgezogenen und konturierten Dekorschicht kommt es nur darauf an, dass der Piezotaster in der Lage ist, einfallendes Licht in Richtung auf die zugehörige Symbolik 14 in der Dekorschicht zu reflektieren, so dass innerhalb komplex geformter Funktionsträger lokal unterschiedliche räumliche Orientierungen der Dekorschicht vorliegen können, was auch entsprechende zugehörige Neigungen des Piezotasters 22 relativ zur Dekorschicht 12 bedeutet. Die in 1 dargestellte Situation stellt somit einen Spezialfall dar, bei dem auch der Träger 20 genau parallel zur Dekorschicht 12 angeordnet ist, weshalb vereinfachend auch der Winkel α als Winkel zwischen Träger und Piezotaster eingezeichnet werden konnte, obwohl sich die Neigung des Piezotasters relativ zur Dekorschicht definiert.The in 1 Piezo button shown 22 has an angular arrangement with respect to the surface of the decorative layer, wherein the angle α is between 5 ° and 10 ° and preferably about 7 °. The definition of the angular arrangement of the piezo button for the decorative layer 12 is of course understood only locally, ie in the case of a deep-drawn and contoured decorative layer, it is only important that the piezoelectric sensor is able to incident light in the direction of the associated symbolism 14 to reflect in the decorative layer so that locally different spatial orientations of the decorative layer can be present within complex shaped function carrier, which also corresponding inclinations of the piezoelectric sensor 22 relative to the decorative layer 12 means. In the 1 represented situation thus represents a special case, in which also the carrier 20 exactly parallel to the decorative layer 12 is arranged, which is why simplifying the angle α could be drawn as an angle between the carrier and the piezoelectric sensor, although the inclination of the piezoelectric sensor defined relative to the decorative layer.

Der Piezotaster ist mit einer Reflexionsschicht 26 überzogen, um einfallendes Licht möglichst vollständig wieder zu reflektieren.The piezo sensor is with a reflection layer 26 coated to reflect incident light as completely as possible again.

In der in der Zeichenebene der 1 links vorgesehenen Tasche ist ein Beleuchtungselement 28 als externe Lichtquelle vorgesehen. Dieses Beleuchtungselement 28 ist vorzugsweise eine LED und dient als Symbolik und/oder Suchbeleuchtung für den Piezoschalter. Wie schematisch aufgrund der Lichtstrahlen in 1 angedeutet ist, wirft das Beleuchtungselement 28 Licht in Richtung auf die geneigte und mit einer Reflexionsschicht 26 überzogene Oberfläche des Piezoelements 22, von wo aus das Licht reflektiert und in Richtung auf die Dekorschicht 12 und die darin befindliche transparente Symbolik 14 geleitet wird.In the plane of the 1 on the left provided pocket is a lighting element 28 provided as an external light source. This lighting element 28 is preferably an LED and serves as a symbol and / or search lighting for the piezo switch. As schematically due to the light rays in 1 is indicated, throws the lighting element 28 Light towards the inclined and with a reflective layer 26 coated surface of the piezoelectric element 22 from where the light reflects and towards the decorative layer 12 and the transparent symbolism contained therein 14 is directed.

Das Beleuchtungselement 28 ist über die Verkabelung 30 ebenfalls mit einer nicht dargestellten Steuer- oder Auswerteeinheit verbunden, so dass je nach Anwendungsfall das Beleuchtungselement 28 nur bei Vorliegen bestimmter externer Bedingungen aktiviert werden kann. Beim Einsatz des Schalters in einem Funktionsträger in einem Kraftfahrzeug kann dies beispielsweise durch Einschalten des Fahrzeuglichts, die Aktivierung über einen Helligkeitssensor oder aber auch die Aktivierung über eine erste beliebige Berührung der Dekoroberfläche des Funktionsträgers erfolgen.The lighting element 28 is about the wiring 30 also connected to a control or evaluation unit, not shown, so that depending on the application, the lighting element 28 can only be activated if certain external conditions exist. When using the switch in a function carrier in a motor vehicle, this can be done, for example, by switching on the Vehicle light, the activation via a brightness sensor or even the activation via a first arbitrary touch the decorative surface of the function carrier done.

Die reflektierende und in Richtung des Beleuchtungselements 28 geneigte obere Fläche des Piezotasters 22 kann dahingehend modifiziert sein, um eine über die Fläche des Piezotasters möglichst gleichmäßige Lichtmenge in Richtung auf die Dekorschicht zu reflektieren. Zu diesem Zweck kann der Piezotaster 22 oder die gegebenenfalls vorgesehene Reflektionsschicht 26 bedruckt sein, um das Reflektionsverhalten gezielt zu beeinflussen. Auch ist es möglich, die Oberseite des Piezotasters bzw. der Reflektionsschicht mit einer geeigneten Krümmung zu versehen, um diesen Effekt zu erreichen. Ziel dieser Maßnahmen ist es, die mit dem Quadrat der Entfernung abnehmende Beleuchtungsstärke durch das Beleuchtungselement 28 auszugleichen. Dieser Effekt einer mit wachsendem Abstand quadratisch abnehmenden Beleuchtungsstärke wird allerdings in vorteilhafter Weise durch die Schrägstellung des Piezotasters bereits kompensiert. Da eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke im Bereich der in der Dekorschicht 12 vorgesehenen Symbolik 14 vorliegen soll, ist auch die unterschiedliche Stärke der Lichtleitschicht 16 über dem Piezotaster mit zu berücksichtigen.The reflective and in the direction of the lighting element 28 inclined upper surface of the piezo sensor 22 may be modified to reflect a possible uniform over the surface of the piezoelectric probe amount of light in the direction of the decorative layer. For this purpose, the piezo button 22 or the optionally provided reflection layer 26 be printed in order to influence the reflection behavior targeted. It is also possible to provide the upper side of the piezoelectric probe or the reflection layer with a suitable curvature in order to achieve this effect. The aim of these measures is to reduce the illuminance with the square of the distance by the lighting element 28 compensate. However, this effect of a quadratically decreasing illuminance with increasing distance is already advantageously compensated by the oblique position of the piezoelectric sensor. As a uniform illuminance in the area of in the decorative layer 12 provided symbolism 14 is to be present, is also the different strength of the light-conducting layer 16 to be taken into account above the piezo button.

In der in der Zeichenebene der 1 rechts angeordneten Tasche 18 befindet sich eine Funktionsbeleuchtung 32, die über eine Verkabelung 34 ebenfalls mit der nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden ist und Licht in Richtung der in der Dekorschicht 12 angeordneten Symbolik 36 abgibt, sofern die Funktionsbeleuchtung 32 aktiviert ist. Bei mehreren in einem Funktionsträger angeordneten Schaltern können unterschiedlich farbige LEDs für verschiedene Schalter zum Einsatz gelangen, um beispielsweise den Einschaltmodus des Schalters anzuzeigen.In the plane of the 1 right-hand pocket 18 there is a function lighting 32 that have a wiring 34 is also connected to the evaluation unit, not shown, and light in the direction of the in the decorative layer 12 arranged symbolism 36 gives off, provided the functional lighting 32 is activated. In the case of a plurality of switches arranged in a function carrier, differently colored LEDs for different switches can be used, for example to indicate the switch-on mode of the switch.

Während ein herkömmlicher Schalter aufgrund seiner Mechanik sowie dem Schaltweg dem Anwender eine spürbare haptische Rückmeldung gibt, entfällt aufgrund der geringen Verformung eines Piezotasters eine derartige haptische Rückmeldung. Aus diesem Grund ist zusätzlich am Träger 20 des Schalters 10 ein Schwingungserreger 38 angebracht, der beispielsweise als Hubmagnet oder Flachlautsprecher ohne Tonübertragung ausgestaltet sein kann. Es ist erfindungsgemäß generell möglich, dass durch die Betätigung des Erregers 38 nur der Einzelschalter oder aber das gesamte Paneel umfassend mehrere in 1 dargestellte Schalter vibriert. Der von dem Erreger 38 ausgehende Impuls kann hierbei in Bezug auf die Pulsfolge, Einfach- oder Mehrfachpulse sowie die Pulsfrequenz zwischen 60 Hz und 150 Hz, bevorzugt 60 Hz und 100 Hz den Bedürfnissen angepasst werden. Zusätzlich kann über einen Akustikgenerator 40 eine geeignete akustische Rückmeldung oder ggf. Fehlermeldung erzeugt werden.While a conventional switch gives the user a noticeable haptic feedback due to its mechanics and the switching path, such a haptic feedback is eliminated due to the small deformation of a piezoelectric sensor. For this reason, in addition to the carrier 20 of the switch 10 a vibration generator 38 attached, which can be configured, for example, as a solenoid or flat speaker without sound transmission. It is generally possible according to the invention that by the actuation of the pathogen 38 only the single switch or the entire panel comprising several in 1 shown switch vibrates. The one from the pathogen 38 Outgoing pulse can be adjusted to the needs with respect to the pulse sequence, single or multiple pulses and the pulse frequency between 60 Hz and 150 Hz, preferably 60 Hz and 100 Hz. In addition, via an acoustic generator 40 a suitable acoustic feedback or possibly error message are generated.

Das beschriebene Betätigungselement lässt sich mit geringen Kosten herstellen, insbesondere wenn mehrere Schalter 10 nach 1 auf einem Funkträger zusammengefasst und mit einer gemeinsamen Auswerte- und Steuerelektronik verbunden sind. Der dargestellte Schalter besitzt den Vorteil, dass er zu der dem Benutzer zugewandten Seite hin eine geschlossene Oberfläche besitzt, durch den geringen Bewegungsweg praktisch keinen Verschleiß aufweist und keine Verschmutzungsgefahr besitzt. Zudem kann aufgrund der geringen Bauhöhe ein derartiger Schalter wie auch ein Funktionsträger mit mehreren Schaltern dort eingesetzt werden, wo nur geringer Platz zur Verfügung steht.The described actuator can be produced at low cost, especially if multiple switches 10 to 1 summarized on a radio carrier and connected to a common evaluation and control electronics. The illustrated switch has the advantage that it has a closed surface to the side facing the user, has virtually no wear due to the small movement path and has no risk of contamination. In addition, due to the low height of such a switch as well as a function carrier with multiple switches can be used where only limited space is available.

Claims

Actuating element for a function carrier comprising: - a carrier element ( 20 ); - one on the carrier element ( 20 ) applied piezoelectric element ( 22 ); A translucent layer ( 16 ) above the support element ( 20 ) and the piezoelectric element ( 22 ); and - one on the translucent layer ( 16 ) arranged decorative layer ( 12 ), characterized in that the piezoelectric element ( 22 ) relative to the decorative layer ( 12 ) and by an external light source ( 28 ), preferably an LED, can be illuminated.

Actuating element according to claim 1, characterized in that on the piezoelectric element ( 22 ) on the decorative layer ( 12 ) facing surface a reflective layer ( 26 ) is located.

Actuating element according to claim 1 or 2, characterized in that the decorative layer ( 12 ) transparent ( 14 . 36 ) as well as non-transparent areas, preferably in the form of a printing.

Actuating element according to one of the preceding claims, further comprising, a on the support element ( 20 ) arranged functional lighting ( 32 ), preferably in the form of a colored LED.

Actuating element according to one of the preceding claims, characterized in that the reflective layer ( 26 ) on the piezoelectric element ( 22 ) or the piezoelectric element ( 22 ) is selectively colored to reflect the position of the external light source ( 28 ) one over the surface of the reflective layer ( 26 ) or the piezoelectric element ( 22 ) substantially uniform illuminance in the direction of decorative layer ( 12 ) to reflect.

Actuating element according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the piezoelectric element ( 22 ) as well as the reflective layer ( 26 ) are curved so as to extend over the surface of the reflective layer ( 26 ) substantially uniform illuminance in the direction of decorative layer ( 12 ) to reflect.

Actuating element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piezoelectric element ( 22 ) at an angle of 5 ° to 10 °, preferably 7 ° to the decorative layer ( 12 ) is inclined.

Actuating element according to one of the preceding claims, further comprising means for generating an acoustic signal ( 40 ) to operate upon actuation of the piezoelectric element ( 22 ) trigger an acoustic feedback in the form of a sound signal, a tone sequence or a voice message.

Actuating element according to one of the preceding claims, further comprising a device ( 38 ) for generating a upon actuation of the piezoelectric element ( 22 ) haptic detectable signal.

Actuating element according to claim 9, characterized in that the device ( 38 ) to generate a haptic signal a pathogen ( 38 ) is in the form of a flat speaker without sound generation.

Actuating element according to claim 9, characterized in that the device ( 38 ) to generate a haptic signal a pathogen ( 38 ) is in the form of a solenoid.

Actuating element according to one of claims 9 to 11, characterized in that the device ( 38 ) generates a first single pulse or a first multiple pulse having a frequency between 60 Hz and 150 Hz and preferably between 60 Hz and 100 Hz for generating a haptic signal.

Actuator according to claim 12, characterized in that the device ( 38 ) for generating a haptic signal to generate a second single or multiple pulse, the second single or multiple pulse being distinguishable from the first single pulse or first multiple pulse by tactile sensing.

officials with a plurality of actuators according to one of the preceding claims.

Function carrier according to claim 14, characterized in that on the function carrier a plurality of switches ( 10 ) are superimposed, preferably to simulate the operation of conventional wheels or slides.

Use of a function carrier according to claim 14 or Claim 15, as an integrated part of the instrument panel or the Center console of a motor vehicle.

Use of a function carrier according to claim 14 or Claim 15, as an integrated part of a steering wheel or a door or the Headliner of a motor vehicle.

Use according to claim 16 or claim 17, characterized in that the at least one external light source ( 28 ) of the function carrier can be activated by the ignition and / or the vehicle lighting.

Method for producing an actuating element according to one of Claims 1 to 13 or a functional carrier according to Claim 14 or 15, comprising the steps of (a) producing a symbolized film as a decorative layer ( 12 ); (b) back-molding the decorative layer with a light guide while simultaneously forming pockets for light sources ( 28 ) and at least one piezoelectric element ( 22 ); (c) inserting the at least one light source ( 28 ) and the at least one piezoelectric element ( 22 ) in the pockets such that the at least one piezoelectric element ( 22 ) relative to the decorative layer ( 12 ) and by the at least one light source ( 28 ) is illuminable; and (d) applying a carrier element ( 20 ).

A method according to claim 19, characterized in that in step (a) the decorative layer ( 12 ) is additionally deep-drawn.

A method according to claim 19 or 20, characterized in that the carrier element ( 20 ) is poured.

A method according to claim 19 or 20, characterized in that the carrier element ( 20 ) is sprayed in step (d).