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Die
Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente,
insbesondere für eine Belüftungs- und/oder Klimaanlage
eines Fahrzeuges.
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Diverse
Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise die Belüftungs-
und/oder Klimaanlage eines Fahrzeuges werden über Bedieneinheiten
betätigt. Diese Bedieneinheiten weisen zumeist ein Gehäuse
mit einer im eingebauten Zustand dem Innenraum des Fahrzeuges zugewandten
Frontblende auf, an der mehrere Bedientasten o. dgl. niederdrückbare Bedienelemente
wie beispielsweise Wippen angeordnet sind. Zur Erzeugung eines Schaltkontaktes bei
Betätigung einer Bedientaste dient eine sogenannte Schaltmatte,
die auf einer Trägerplatte aufliegt, welche hinter der
Frontblende angeordnet ist. Die Schaltmatte besteht aus einem rückstellfähigen Material
wie beispielsweise Silikon o. dgl. Elastomermaterial und weist den
Bedientasten zugeordnete Vorsprünge auf, die über
filmscharnierartige flexible Verbindungen mit der Basis der Schaltmatte
verbunden sind. Die Vorsprünge können den gesamten
Bereich einer Bedientaste oder auch nur einen Teil davon ausfüllen
und dienen mitunter als Diffusor zur Vergleichmäßigung
von Suchbeleuchtungslicht, welches von auf der Trägerplatte
angeordneten LEDs abgestrahlt wird. Zusätzlich ist die
Schaltmatte pro Bedientaste mit ein oder mehreren Schaltkontaktvorsprüngen
versehen, die zur Trägerplatte weisen und beim Niederdrücken
der betreffenden Bedientaste zwei Kontaktfelder der Trägerplatte
elektrisch miteinander verbinden, wodurch der Schaltimpuls ausgelöst
wird. Eine solche Bedieneinheit ist z. B. in
DE-A-197 02 957 beschrieben.
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Schaltmatten
haben sich zur Herstellung der Schaltkontakte beim Drücken
der Bedientasten einer Bedieneinheit grundsätzlich bewährt.
Durch diese Schaltmatten ist der Aufbau der Bedieneinheit recht einfach.
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Darüber
hinaus ist es bei Bedieneinheiten für Fahrzeugkomponenten
bekannt, den Betriebszustand der Bedieneinheit bei Detektion einer
sich nähernden Hand zu verändern. Eine Möglichkeit
besteht dabei beispielsweise darin, eine Anzeigevorrichtung einer
Bedieneinheit zu aktivieren, wenn eine sich nähernde Hand
detektiert wird. Auch kann beispielsweise die Suchbeleuchtung für
die Bedientasten einer Bedieneinheit aktiviert werden, wenn man sich
der Bedieneinheit mit der Hand nähert. Eine mögliche
konstruktive Ausgestaltung der für derartige Bedieneinheiten
verwendeten Annäherungssensorik besteht darin, diese kapazitiv
auszuführen. Hierzu bedarf es der Integration von Elektroden
in die Bedientasten, die Frontblende oder auf der Trägerplatte.
Hierdurch werden zusätzliche Bauelemente benötigt,
was den Montage- und Hardware-Aufwand für die Bedieneinheit
erhöht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente,
insbesondere für eine Belüftungs- und/oder Klimaanlage
eines Fahrzeuges zu schaffen, bei der trotz Vorsehen einer Annäherungssensorik
der Gesamtaufwand für die Herstellung der Bedieneinheit
nur unwesentlich steigt.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedieneinheit
für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für
eine Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Fahrzeuges
vorgeschlagen, wobei die Bedieneinheit versehen ist mit
- – einer Frontblende, die mindestens eine Bedientaste
aufweist,
- – einer hinter der Frontblende angeordneten Trägerplatte
für unter anderem elektrische und/oder elektronische Bauteile
und
- – einer Schaltmatte, die ein rückstellfähiges,
elektrisch isolierendes Material aufweist und auf der der Frontblende
zugewandten Seite der Trägerplatte aufliegt, wobei die
Schaltmatte mit einem der mindestens einen Bedien taste zugeordneten und
von dieser aufgenommenen Vorsprung versehen ist.
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Bei
dieser Bedieneinheit ist erfindungsgemäß vorgesehen,
- – dass zumindest ein Bereich des Vorsprungs
der Schaltmatte als kapazitiv wirkende Elektrode ausgebildet ist,
zu der eine von der Schaltmatte gehaltene elektrische Zuleitung
führt, die mit einem Kontaktfeld der Trägerplatte
elektrisch verbunden ist.
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Das
Wesen der Erfindung ist darin zu sehen, dass man der Schaltmatte
der Bedieneinheit eine zusätzliche Funktionalität
verleiht. Diese Funktionalität besteht konstruktiv darin,
dass die Schaltmatte als Träger einer kapazitiv wirkenden
Elektrode dient, also die Hardware-Komponente eines kapazitiven Annäherungssensors
trägt bzw. bildet. Die Schaltmatte besteht grundsätzlich
aus einem elektrisch isolierenden Material, welches rückstellfähig
ist. Die Schaltvorsprünge der Schaltmatte, die beim Niederdrücken
einer Bedientaste elektrische Kontaktfelder der Trägerplatte
miteinander verbinden, sind dabei mit einem elektrisch leitenden
Material wie beispielsweise Carbon beschichtet. Derartiges Material
kann nun auch zumindest über einen Teilbereich des von einer
Bedientaste aufgenommenen Vorsprungs der Schaltmatte aufgebracht
werden. Hierdurch entsteht eine kapazitiv wirkende Elektrode, die über
eine ebenfalls von der Schaltmatte gehaltenen elektrischen Zuleitung
mit einem Kontaktfeld der Trägerplatte elektrisch verbunden
ist. Damit wirkt nun die Schaltmatte in ihrem die Elektrode bildenden
Bereich wie ein kapazitiver Näherungssensor.
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Bei
der von der Schaltmatte gehaltenen elektrischen Leitung handelt
es sich zweckmäßigerweise um ein Einlegeteil,
das bei der Herstellung der Schaltmatte in das (Spritzguss-)Werkzeug
eingelegt wird. Alternativ kann die elektrische Leitung, die wie im
zuvor beschriebenen Beispiel als Folienstreifen o. dgl. oder aber
auch als Gewebestreifen ausgebildet sein kann, auch von außen
auf die Schaltmatte aufgebracht werden.
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Für
die Haptik, also das Berührungsempfinden beim Niederdrücken
einer Bedienteste, ist bei einer Schaltmatte die mechanische Anbindung
eines niederzudrückenden Vorsprungs an die Basis der Schaltmatte
mitentscheidend. Diese Anbindung erfolgt über ein Filmscharnier.
Die Materialstärke des Filmscharniers und dessen Größe
sind ausschlaggebend für die Kraft, die zum Betätigen
einer Bedienteste auf diese ausgeübt werden muss. Nachdem,
wie oben erläutert, zumindest ein Teil der Oberfläche
des Vorsprungs bzw. ein Teil des Vorsprungs selbst mit der kapazitiv
wirkenden Elektrode versehen ist, muss also die Zuleitung auch den
Bereich des Filmscharniers passieren. Damit ändert sich
in diesem Bereich des Filmscharniers die Materialzusammensetzung der
Schaltmatte, was aber bei entsprechender Wahl des Materials für
die elektrische Leitung unkritisch ist. Alternativ ist es möglich,
die elektrische Zuleitung vor dem Erreichen des Filmscharniers bzw.
allgemein der Anbindung des Vorsprungs an die Schaltmatte aus dieser
herauszuführen, um die Leitung dann außerhalb
der Schaltmatte am Filmscharnier herbeizuführen. Anschließend
kann die elektrische Zuleitung dann wieder in die Schaltmatte eingebracht
werden oder aber sie verläuft auf der Oberseite der Schaltmatte
bis beispielsweise zu einem Durchgangsloch, durch das die elektrische
Zuleitung bis zur Unterseite der Schaltmatte geführt ist,
wo es dann beim Aufliegen der Schaltmatte auf der Trägerplatte
zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Leitung kommt. Ebenso
ist es möglich, die elektrische Leitung um den Rand der
Schaltmatte herum zur Unterseite der Schaltmatte zu führen.
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Das
elektrisch leitende Material, welches die kapazitiv wirkende Elektrode
bildet, kann dem Material der Schaltmatte bei deren Herstellung
beigemischt sein oder aber kann zusammen mit dem Material der Schaltmatte
in einem 2K-Spritzgussprozess (Spritzguss für zwei Kunststoffkomponenten)
bei der Herstellung der Schaltmatte verwendet werden.
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Eine
weitere Möglichkeit zur Realisierung der Schaltmatte mit
integrierter Elektrode besteht darin, das Elektrodenmaterial durch
Auftrag oder Beschichtung von außen nach Herstellung der
Schaltmatte aufzubringen. Als elektrisch leitendes Material für
die Elektrode bietet sich hier insbesondere ein elektrisch leitendes
Gewebe an, das entsprechend zugeschnitten auf einen Vorsprung und/oder
den angrenzenden Bereich der Schaltmatte aufgetragen wird. Das auf
diese Weise aufgebrachte elektrisch leitende Gewebe- oder Folienmaterial
haftet zweckmäßigerweise klebend an der Schaltmatte.
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Durch
den erfindungsgemäßen Ansatz wird die Schaltmatte
als Träger für die Hardware eines kapazitiven
Annäherungssensors genutzt. Hierdurch ergibt sich eine
denkbar einfache Integration einer kapazitiven Annäherungssensorik
in eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente, was
zu einem robusten Aufbau der Bedieneinheit führen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele
der Erfindung und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert. Im einzelnen zeigen dabei:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer auf einer Trägerplatte
befindlichen Silikon-Schaltmatte mit von einem metallischen Gewebe
teilweise überdecktem Vorsprung und elektrischer Anbindung des
metallischen Gewebes an die Platine,
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2 einen
Schnitt durch die Anordnung gemäß 1 mit
einem vergrößerten Teilausschnitt,
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3 einen
Schnitt durch einen Teil eines Bedienelements mit Frontblende, niederdrückbarer Bedientaste
und einem von einem elektrisch leitenden Material überzogenen
Schaltmattenvorsprung,
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4 perspektivisch
und im Schnitt eine alternative Ausgestaltung für die elektrisch
leitende Elektrode eines Vorsprungs der Schaltmatte und
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5 eine
weitere Ausgestaltung der Schaltmatte mit kapazitiver Annäherungssensor.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schaltmatte 10 mit
kapazitiv wirkender Annäherungssensorik. Die Schaltmatte 10,
die beispielsweise aus Silikon besteht, weist eine Basis 12 auf, von
der pro Bedientaste (siehe 3) ein Vorsprung 14 vorsteht.
Der Vorsprung 14 ragt von der Vorderseite 16 der
Basis 12 auf, während die Unterseite 18 der Schaltmatte 10 auf
einer Trägerplatte 20 aufliegt, die diverse Bauteile
(nicht dargestellt) trägt und Kontaktfelder aufweist, wie
sie bei der Realisierung von Schaltkontakten durch Schaltmatten
an sich üblich sind. In diesem Ausführungsbeispiel
weist der Vorsprung 14 eine Durchgangsöffnung 22 auf,
die der Hinterleuchtung eines Symbolfeldes der Bedientaste dient,
indem innerhalb der Durchgangsöffnung 22 auf der
Trägerplatte 20 eine LED o. dgl. Lichtquelle angeordnet
ist. Der gesamte Vorsprung 14 ist in Richtung auf die Trägerplatte 20 niederdrückbar,
was durch eine flexible (Filmscharnier-)Anbindung 24 des
Vorsprungs 14 an der Basis 12 realisiert wird.
Der Vorsprung 14 weist ferner unterseitig mindestens einen Schaltvorsprung 26 auf
(siehe 2), der bei nicht niedergedrücktem Vorsprung 14 zur
Platine 20 beabstandet ist und bei niedergedrücktem
Vorsprung 14 zwei Kontaktfelder 28 der Platine 20 elektrisch
miteinander verbindet. Hierzu ist der Schaltvorsprung 26 mit
einer elektrisch leitenden (Carbon-)Beschichtung 30 versehen.
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Die
Besonderheit der in den 1 und 2 gezeigten
Schaltmatte 10 besteht in der Integration einer kapazitiven
Annäherungssensorik. Hierzu ist der Vorsprung 14 zumindest
in Teilbereichen mit einem elektrisch leitenden Material als Elektrode 32, die
in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines elektrisch
leitenden Gewebes 34 vorliegt. Dieses Gewebe 34 ist,
wie in der vergrößerten Teilansicht der 2 gezeigt,
auf das Material des Vorsprungs 14 mit Hilfe eine Klebeschicht 36 aufgeklebt
und besteht z. B. aus PA und AgCu oder aus PA und AgCuNi oder aus
PA und AgCuZn.
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Von
dem Gewebe 34 aus erstreckt sich (in diesem Ausführungsbeispiel
einteilig) eine elektrische Leitung 38, die in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls
als Gewebe ausgebildet ist. Wie man insbesondere anhand von 2 erkennen
kann, steht die elektrische Leitung 38 im Bereich der Filmscharnieranbindung 24 nicht
in Kontakt mit der Schaltmatte 12, sondern überbrückt
die Filmscharnieranbindung 24. Der Überbrückungsbereich 40 der
Leitung 38 bleibt somit dauerhaft intakt und flexibel,
wenn der Vorsprung 14 bei der Tastenbedienung niedergedrückt wird.
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Die
elektrische Leitung 38 verläuft dann neben dem
Vorsprung 14 auf der Basis 12 der Schaltmatte 10 bis
zu einer Durchgangsöffnung 42, durch die sie bis
zur Unterseite 18 der Schaltmatte 10 hindurchgeführt
ist. Das Ende der Leitung 38 liegt damit zwischen der Basis 12 der
Schaltmatte 10 und der Trägerplatte 20 und
kontaktiert dabei ein Kontaktfeld 43 auf der Trägerplatte 20.
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3 zeigt
im Schnitt eine alternativ ausgebildete Schaltmatte 10' im
in einer Bedieneinheit 44 verbautem Zustand. Der Unterschied
zur Schaltmatte 10 der 1 und 2 besteht
darin, dass bei der Schaltmatte 10' der 3 das
elektrisch leitende Gewebe 34 bzw. die Leitung 38 auch
im Bereich der Filmscharnieranbindung 24 des Vorsprungs 14 an der
Schaltmatte 10' anliegt. In 3 ist ferner
noch eine Frontblende 46 zu erkennen, die eine niederdrückbare
Bedientaste 48 aufnimmt. Die Bedientaste 48 ist über
den Vorsprung 14 gestülpt, wobei sich das Gewebe 34 zwischen
der Bedientaste 48 und dem Vorsprung 14 befindet.
Zu Erkennen ist in 3 ferner ein Stößel 50 der
Bedientaste 48, der zum Niederdrücken des Schaltvorsprungs 26 der
Schaltmatte 10' dient. Bei 52 ist eine LED angedeutet,
die ihr Licht in Richtung der Durchgangsöffnung 22 des
Vorsprungs 14 abgibt und somit die Vorderseite der Bedientaste 48,
an der diese ein Symbol trägt, hinterleuchtet.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltmatte 10'',
bei der die Elektrode 32 durch eine Carbonbeschichtung 54 gebildet
ist. Alternativ können auch andere elektrisch leitende
Materialien benutzt werden. Diese Materialien werden beispielsweise
durch eine Tauchlackierung oder andere Auftragungsverfahren aufgebracht.
Die elektrische Kontaktierung der Elektrode (elektrisch leitendes
Material 32) erfolgt wiederum durch eine Leitung 38,
die beispielsweise aus elektrisch leitendem Gewebe bzw. einer elektrisch
leitenden Stoff bahn besteht. Die Kontaktierung der Leitung 38 mit
der Platine 20 ist so gelöst, wie es weiter oben
beschrieben ist.
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Schließlich
zeigt 5 ein Ausführungsbeispiel für
eine Schaltmatte 10'', bei der die Oberfläche des
Vorsprungs 14 und der Bereich der Basis 12 der Schaltmatte 10'''
um den Vorsprung 14 mit elektrisch leitendem Material beschichtet
ist. Zur Anbindung des elektrisch leitenden Materials 32 an
die Trägerplatte 20 dient eine elektrische Leitung 56,
die beispielsweise über eine Kontaktpille in der Öffnung 42 der
Basis 12 der Schaltmatte 10''' mit einem Kontaktfeld
der Trägerplatte 20 elektrisch verbunden ist.
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- 10
- Schaltmatte
- 10'
- Schaltmatte
- 10''
- Schaltmatte
- 10'''
- Schaltmatte
- 12
- Basis,
Schaltmatte
- 14
- Vorsprung
- 16
- Vorderseite,
Oberseite
- 18
- Unterseite
- 20
- Trägerplatte,
Platine
- 22
- Durchgangsöffnung
- 24
- Filmscharnier
- 26
- Schaltvorsprung
- 28
- Kontaktfelder
- 30
- Beschichtung
- 32
- Elektrode
- 34
- Gewebe
- 36
- Klebeschicht
- 38
- Leitung
- 40
- Überbrückungsbereich
- 42
- Durchgangsöffnung
- 43
- Kontaktfeld
- 44
- Bedieneinheit
- 46
- Frontblende
- 48
- Bedientaste
- 50
- Stößel
- 52
- LED
- 54
- Carbonschicht
- 56
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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