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Die
Erfindung betrifft eine Bedientastenanordnung, insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Bedientaste mit einer Oberfläche
und einen Drucksensor.
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Zum
Aktivieren oder Deaktivieren bestimmter elektrischer Funktionen,
vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, werden verschiedene Bedientastenanordnungen
verwendet, die zumindest eine Bedientaste umfassen, die durch Ausübung
eines manuellen Drucks auf deren Oberfläche betätigt
werden. Üblicherweise ist in Fahrzeugen jeweils eine Vielzahl von
derartigen Bedientasten angeordnet. Als derartige Bedientasten sind
diverse Taster, Schaltwippen oder rastbare Schalter bekannt, bei
deren Betätigung durch eine spürbare Bewegung
oder Verformung, also durch eine haptische Reaktion, erkennbar ist, dass
und/oder ob eine Betätigung der Bedientaste erfolgt ist.
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Aus
der
DE 10 2005
058 856 A1 ist darüber hinaus eine Bedientastenanordnung
zum Aktivieren oder Deaktivieren bestimmter elektrischer Funktionen
für ein Kraftfahrzeug mittels einer Bedientaste bekannt,
bei der die Bedientaste als Schaltelement mit einem schichtförmigen
Drucksensor ausgebildet ist.
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Nachteilig
ist dabei, dass bei Betätigung einer derartigen, unnachgiebigen
Bedientaste eine spürbare Bewegung oder Verformung, also
eine haptische Reaktion, praktisch nicht erkennbar ist. Um einer
Bedienperson zu signalisieren, ob eine Betätigung einer
derartigen Bedientastenanordnung tatsächlich erfolgt ist,
muss daher ein gesondertes Signal, beispielsweise mittels einer
Kontrollleuchte, gegeben werden, wodurch Führer des Fahrzeuges
vom Verkehrsgeschehen abgelenkt werden können.
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Aus
der
WO 2006/124873
A1 ist ein Panel bekannt, das bei Berührung eine
haptische Reaktion liefert, die mittels eines Aktuators erzeugt
wird.
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Nachteilig
ist dabei, dass derartige Panele aufgrund ihrer Größe
und ihres komplexen Aufbaus in Fahrzeugen lediglich an ausgewählten
Stellen, beispielsweise für interaktive Bildschirme, verwendbar
sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Bedientastenanordnung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 anzugeben. Insbesondere soll die Bedienung
einer Bedientastenanordnung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 verbessert fühlbar sein.
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Die
Lösung der technischen Aufgabe gelingt mit einer Bedientastenanordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Bedientastenanordnung ist insbesondere
für ein Kraftfahrzeug verwendbar und umfassend eine Bedientaste
mit einer Oberfläche und einen Drucksensor. Bei Detektion
eines bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Schwellenwertes eines
Druckes durch den Drucksensor wird erfindungsgemäß eine
zuschaltbare elektrische Funktion aktiviert oder deaktiviert. Durch
die erfindungsgemäße Anordnung eines Aktuators
zur Erzeugung einer haptischen Reaktion bei Betätigung der
Bedientaste gelingt es, eine einfache und kompakt aufgebaute Bedientastenanordnung
anzugeben, bei der bei Betätigung der Bedientaste der Bedienperson
sicher signalisierbar ist, dass eine Betätigung der Bedientaste
erfolgt ist. Ein gesondertes, insbesondere optisches oder akustisches
Signal zur Bestätigung einer Betätigung ist damit
nicht erforderlich, so dass ein Führer des Fahrzeuges vom
Verkehrsgeschehen nicht abgelenkt wird. Zudem wird die Betätigung
der erfindungsgemäßen Bedientastenanordnung als
besonders angenehm empfunden, da die erzeugbare haptische Reaktion
wie die Reaktion einer herkömmlichen Bedientaste empfunden wird,
bei deren Betätigung durch eine spürbare Bewegung
oder Verformung erkennbar ist, dass eine Betätigung der
Bedientaste tatsächlich erfolgt ist.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
mehrere Bedientasten miteinander zu einer Gruppe von Bedientasten
verbunden sind. Dabei ist in jeder Bedientaste ein Drucksensor angeordnet
und der Aktuator ist zur Erzeugung der haptischen Reaktion der gesamten Gruppe
von Bedientasten bei Betätigung einer der mehreren miteinander
verbunden Bedientasten angeordnet. Diese Ausgestaltung ist besonders
einfach und damit besonders kostengünstig aufgebaut, da
für mehrere Bedientasten nur ein Aktuator erforderlich ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die mehreren
miteinander verbunden Bedientasten einstückig ausgebildet.
Dies ermöglicht nicht nur eine vereinfachte Herstellung
der Bedientastenanordnung sondern auch ein vereinfachtes und gleichzeitiges,
passgenaues Montieren mehrerer Bedientasten.
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Eine
andere Weiterbildung der genannten Ausführungsform sieht
vor, dass zwischen benachbarten Bedientasten einer Gruppe von miteinander verbunden
Bedientasten jeweils ein optischer Spalt angeordnet ist. Als optischer
Spalt ist insbesondere keine durchgehende Trennung zwischen zwei
Bedientasten, sondern eine allenfalls als Trennung wahrgenommene
Abgrenzung zwischen Bedientasten zu verstehen. Auf besonders einfache
Weise ist dadurch ein Erscheinungsbild einheitlicher Spaltmaße
zwischen verschiedenen Bedientasten erzielbar.
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Bevorzugt
ist mittels des Aktuators eine laterale Schwingung erzeugbar und
die Bedientaste oder die Gruppe der mehreren miteinander verbunden
Bedientasten sind von einem funktionalen Spalt umgeben. Als funktionaler
Spalt ist insbesondere eine durchgehende Trennung zu verstehen,
die eine Bewegung der Bedientaste in deren Fläche ermöglicht, und
zwar ohne eine Berührung der Oberfläche der Bedientaste
mit angrenzenden Bauteilen.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der vorzugsweise
als piezoelektrischer oder resistiver Sensor ausgebildete Drucksensor
in der Bedientaste angeordnet ist. Weiter bevorzugt ist der Drucksensor
flächig ausgebildet und unter der Oberfläche der
Bedientaste angeordnet. Dadurch ist die Bedientastenanordnung besonders
einfach aufgebaut und besonders sensitiv, so dass nicht nur eine
Betätigung einer Bedientaste, sondern auch bereits deren
Berührung sicher detektierbar ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Bedientastenanordnung ist die Bedientaste
oder die Gruppe der mehreren miteinander verbunden Bedientasten mittels
Scharnieren lateral verschieblich und normal zur Bedientastenfläche
unverschieblich befestigt. Dadurch wird ein besonders einfach aufgebautes und
passgenau einbaubares Bauteil geschaffen. Besonders bevorzugt sind
die Scharniere einstückig mit der Bedientaste ausgebildet.
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Eine
andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an
der Oberfläche der Bedientaste Erhebungen oder Vertiefungen
angeordnet sind. Derartige Bedientasten sind einfach fühlbar
und damit auch ohne optisch geleitetes Suchen zu erreichen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei
Detektion eines bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Schwellenwertes
eines Druckes durch den Drucksensor nicht nur eine zuschaltbare
elektrische Funktion aktiviert oder deaktiviert und mittels des
Aktuators eine haptische Reaktion erzeugt wird, sondern dass bei
Betätigung der Bedientaste zudem eine Funktionsbeleuchtung zu-
oder abgeschaltet wird. Damit ist nicht nur im Moment der Betätigung,
also unmittelbar beim Aktivieren oder Deaktivieren der zuschaltbaren
elektrischen Funktion, eine haptische Reaktion, mithin eine fühlbare
Bestätigung der Betätigung, erkennbar, sondern es
erfolgt zusätzlich eine dauerhafte Anzeige über den
Aktivierungszustand der jeweiligen zuschaltbaren elektrischen Funktion.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine
bei Berührung der Oberfläche zu- und/oder abschaltbare
Suchbeleuchtung angeordnet ist. Damit wird der Bedienperson bereits
bei Berührung der Bedientaste, also vor deren Betätigung,
signalisiert, welche Taste berührt und mithin bei stärkerem
drücken betätigbar ist. Dazu wird bei Detektion
eines bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Schwellenwertes eines
Druckes durch den Drucksensor die die Suchbeleuchtung zugeschaltet.
Dieser Schwellenwert ist geringer als der Schwellenwert, bei dessen
erreichen die Funktionsbeleuchtung zu- oder abgeschaltet sowie die
mit der Bedientaste zu- oder abschaltbare elektrische Funktion zu-
oder abgeschaltet wird.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberfläche
der Bedientaste zumindest bereichsweise transparent. Dadurch können
die Suchbeleuchtung und/oder die Funktionsbeleuchtung derart innerhalb
oder unterhalb der Bedientaste angeordnet werden, dass diese im
zugeschalteten Zustand in der Bedientaste erkennbar sind.
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Vorzugsweise
ist dabei der Drucksensor zumindest in den Bereichen transparent,
in denen die Oberfläche der Bedientaste transparent ist.
Dadurch kann der Drucksensor als im Wesentlichen durchgängige
Schicht in der Bedientaste angeordnet werden, so dass an jeder Stelle
der Bedientaste eine Detektion eines Druckes und damit einer Berührung oder
einer Betätigung erfolgen.
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Besonders
bevorzugt ist die Oberfläche der Bedientaste metallisch.
Dadurch ist die Bedientaste nicht nur besonders ästhetisch,
sondern stabil und abnutzungsresistent.
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Die
Bedientaste oder die Gruppe der mehreren miteinander verbunden Bedientasten
ist gemäß einer besonders ästhetischen
Ausgestaltung in ein Zierteil eines Fahrzeugs integriert.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Bedientastenanordnung,
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2 eine
Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Bedientastenanordnung,
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3 eine
schematische Schnittdarstellung der zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Bedientastenanordnung,
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4 eine
Blockdarstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Bedientastenanordnung,
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5 eine schematische Darstellung einer dritten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Bedientastenanordnung.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
ein Zierteil 1 aus dem Armaturenbereich eines nicht gesondert
dargestellten Fahrzeugs 13, wobei in das Zierteil 1 links
und rechts jeweils drei Bedientasten 2 integriert sind.
Die jeweils eine Gruppe bildenden drei Bedientasten 2 sind
einstückig zusammenhängend hergestellt, jedoch
durch optische Spalte 4 optisch voneinander getrennt. Die beiden
Gruppen zusammenhängender Bedientasten 2 sind
jeweils durch einen umlaufenden funktionalen Spalt 5 von
dem Zierteil 1 sowie von den sonstigen Bereichen eines
angrenzenden Armaturenbereiches getrennt. Jede der Bedientasten 2 ist
an ihrer Oberfläche 2.1 mit Erhebungen 3 versehen,
die von einer Bedienperson derart fühlbar ist, dass eine
Bedientaste 2 allein durch Erfühlen aufgefunden
werden kann. Die Breite der optischen Spalte 4 beträgt
0,1 mm, die Breite der funktionalen Spalte 5 beträgt
0,3 mm. Jede der sechs Bedientasten 2 dient dazu, jeweils
eine elektrisch zu- oder abschaltbare Funktion zu aktivieren oder
zu deaktivieren. Die drei jeweils zu einer Gruppe zusammengefassten
Bedientasten 2 werden auch als Schaltermodul bezeichnet.
Jede der beiden Gruppen von Bedientasten 2 ist mittels
einer hier nicht dargestellten Konstruktion mit Scharnieren 8 an einer
Unterkonstruktion derart befestigt, dass die Bedientasten 2 in
Bedienrichtung, also normal zur Fläche der Bedientasten 2 im
Wesentlichen unbeweglich und in der Fläche der Bedientasten 2 beweglich, also
lateral beweglich sind. Bei Betätigung einer der Bedientasten 2 wird
eine elektrisch zu- oder abschaltbare Funktion aktiviert oder, sofern
diese bereits aktiviert ist, deaktiviert. Gleichzeitig wird bei
jeder Betätigung einer der Bedientasten 2 eine
haptische Reaktion der Gruppe der jeweiligen Bedientasten 2,
nämlich eine laterale, schnell abklingende Schwingung, generiert.
Die Amplitude dieser haptischen Reaktion beträgt weniger
als 0,3 mm.
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2 zeigt
ein weiteres Zierteil 1 aus dem Armaturenbereich des nicht
gesondert dargestellten Fahrzeugs 13, wobei in das Zierteil 1 links
und rechts jeweils ebenfalls drei Bedientasten 2 integriert
sind. Die jeweils eine Gruppe bildenden drei Bedientasten 2 sind
ebenfalls einstückig zusammenhängend hergestellt
und durch optische Spalte 4 von 0,1 mm Breite optisch voneinander
getrennt und weisen jeweils einen umlaufenden funktionalen Spalt 5 von
0,3 mm Breite auf. Jede der Bedientasten 2 ist an ihrer
Oberfläche 2.1 nicht nur mit fühlbaren
Erhebungen 3, sondern auch mit jeweils einem Symbol 6 zur
Kennzeichnung der jeweils elektrisch zu- oder abschaltbare Funktion
versehen. Jede Gruppe der zusammengefassten Bedientasten 2 ist
lateral beweglich und in Bedienrichtung im Wesentlichen unbeweglich
ausgebildet. Bei Betätigung einer der Bedientasten 2 wird analog
der Anordnung gemäß 1 eine elektrisch zu-
oder abschaltbare Funktion aktiviert oder deaktiviert, wobei gleichzeitig
bei jeder Betätigung einer der Bedientasten 2 eine
haptische Reaktion der Gruppe der jeweiligen Bedientasten 2 generiert
wird. Die Bedientasten 2 weisen metallische Oberflächen 2.1 auf, die
das gleiche optische Erscheinungsbild wie das Zierteil 1 haben.
Die Symbole 6 sind beleuchtbare Aussparungen in den Bedientasten 2.
Beim Berühren einer Bedientaste 2 leuchtet das
betreffende Symbol in einer ersten Farbe für eine bestimmte
Zeitdauer als Suchbeleuchtung auf. Beim Betätigen der Bedientaste 2 leuchtet
das Symbol in einer zweiten Farbe, vorzugsweise in rot, als Funktionsbeleuchtung
auf, solange die durch die Betätigung aktivierte Funktion
aktiviert bleibt, also solange, bis die betreffende Funktion wieder
deaktiviert wird. Die Deaktivierung kann durch erneute Betätigung
der Bedientaste 2 oder automatisch erfolgen. Als Berühren
der Bedientaste 2 wird dabei ein Anfassen der Bedientaste 2 detektiert, das
einen ersten Schwellwert einer Druckkraft von 0,1 N überschreitet,
aber einen zweiten Schwellwert einer Druckkraft von 4,0 N nicht
erreicht. Beim Erreichen des zweiten Schwellwerts der Druckkraft
wird eine Betätigung der Bedientaste 2 detektiert.
Zur Detektion der Druckkraft ist in jeder Bedientaste 2 ein flächig
als piezoelektrisches Element ausgebildeter Drucksensor 7 unmittelbar
unter der Oberfläche 2.1 angeordnet.
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3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung der unter 2 beschriebenen
Ausführungsform einer Gruppe von Bedientasten 2.
Unmittelbar unter der Oberfläche 2.1 der Bedientaste 2 ist der
flächige Drucksensor 7 angeordnet. Der bedienerseitige
Bereich der Bedientaste 2 ist mit Scharnieren 8 lateral
beweglich an einem Träger 11 befestigt. Zwischen
dem Träger 11 und dem bedienerseitigen Bereich
der Bedientaste 2 ist ein Aktuator 9 zur Erregung
einer lateralen Schwingung mittels einer Magnetspule angeordnet.
Die Scharniere 8 sind als Filmscharniere an dem Träger 11 angespritzt.
Die dargestellte Bedientaste 2 ist konstruktionsbedingt
sehr drucksensibel, dass heißt, dass auch sehr geringe Bedienkräfte
als Berührung detektierbar sind. Zudem ist die dargestellte
Bedientaste 2 konstruktionsbedingt sehr stabil und in mittels
eines Fingers dargestellter Bedienrichtung im Wesentlichen unnachgiebig.
Die bei Betätigung der Bedientaste 2 generierte laterale
Schwingung liefert der Bedienperson eine haptische Reaktion, die
der Reaktion einer herkömmlichen rastenden Bedientaste
nachempfunden ist. Damit ist der Bedienperson in einer ihr bekannten Weise
trotz der Unnachgiebigkeit in Bedienrichtung haptisch signalisierbar,
dass eine Betätigung erfolgt ist. Im unten dargestellten
Bereich der Bedientaste 2 ist eine LED 10 angeordnet,
mit der Licht einer ersten Farbe für eine Suchbeleuchtung
und Licht in einer zweiten Farbe für eine Funktionsbeleuchtung
erzeugbar ist.
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4 zeigt
eine Blockdarstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Bedientastenanordnung. Bei der mittels des Fingers dargestellten Betätigung
einer hier nicht gezeigten Bedientaste 2 normal zu deren
Fläche wird mittels des Drucksensors 7 die Bedienkraft
F normal zur Bedientaste 2 ermittelt. In einem Controller 12 wird
die ermittelte Bedienkraft F mit einem ersten Schwellwert F1 einer Kraft und mit einem zweiten Schwellwert
F2 einer Kraft verglichen. Bei Erreichen
des ersten Schwellwertes F1 wird eine Berührung
detektiert. Beim Erreichen des zweiten Schwellwertes F2 wird
eine Betätigung detektiert und es wird mittels des Aktuators 9 die
haptische Reaktion der Oberfläche 2.1 der Bedientaste 2 generiert
und gleichzeitig die mit der betreffenden Bedientaste 2 zu-
oder abschaltbare elektrische Funktion zugeschaltet oder, falls
diese bereits zugeschaltet ist, abgeschaltet.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer
dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Bedientastenanordnung, bei der vier Bedientasten 2 in einem
Zierteil 1 angeordnet sind. 5a zeigt
einen Zustand, in dem keine Bedientaste 2 berührt
oder betätigt wird, 5b zeigt
einen Zustand, in dem die zweite Bedientaste 2 berührt
wird und 5c zeigt einen Zustand, in dem
die zweite Bedientaste 2 betätigt wird. Beim Berühren
der Bedientaste 2 leuchtet deren LED 10 in einer
ersten Farbe und zwar im Symbol 6 erkennbar und visualisiert
damit die Berührung, so dass durch Aufleuchten des Symbols 6 gezeigt
wird, welche Funktion mit der Betätigung der Bedientaste 2 schaltbar
ist. Beim Betätigen der Bedientaste 2 leuchtet
deren LED 10 in ihrer zweiten Farbe, so dass im Symbol 6 visualisiert
wird, dass die mit der Bedientaste 2 schaltbare Funktion aktiviert
wurde. Gleichzeitig wird die haptische Reaktion der Bedientaste
generiert.
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- 1
- Zierteil
- 2
- Bedientaste
- 2.1
- Oberfläche
- 3
- Erhebung
- 4
- optischer
Spalt
- 5
- funktionaler
Spalt
- 6
- Symbol
- 7
- Drucksensor
- 8
- Scharnier
- 9
- Aktuator
- 10
- LED
- 11
- Träger
- 12
- Controller
- 13
- Fahrzeug
- F
- Bedienkraft
- F1
- erster
Schwellwert
- F2
- zweiter
Schwellwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005058856
A1 [0003]
- - WO 2006/124873 A1 [0005]