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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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Die
DE 102 34 863 A1 offenbart eine Anordnung zur Erzeugung einer fühlbaren Bewegung einer Berührfläche eines Tasters. Die Anordnung umfasst einen Aktor, der eine zu der Berührfläche parallele Bewegung ausführt.
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Die
DE 101 26 670 A1 offenbart eine Betätigungseinrichtung mit einem piezoelektrischen Element, wobei in Antwort auf eine Betätigung ein Signal erzeugt wird, welches das piezoelektrische Element zu einer Schwingung anregt.
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Aus der
DE 10 2004 029 718 A1 ist eine Komponente bekannt, die einen kraftsensitiven Sensor zum Erzeugen eines Sensorsignals sowie ein Mittel zum Wandeln des Sensorsignals in ein Rückmeldesignal umfasst, wobei das Mittel zum Wandeln die Komponente zumindest teilweise in Schwingung versetzt.
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Die
DE 10 2004 052 241 A1 offenbart einen Schalterblock mit einem Schalter zur Betätigung eines mit elektrischem Strom betriebenen Gerät eines Kraftfahrzeugs. Zur Erzeugung einer hörbaren und führbaren Schalterrückmeldung ist eine Audiotreiberanordnung oder ein Tastgefühlwandler in Form eines Elektromagneten vorgesehen. Die Schalter sind als Widerstandsschalter, induktive, piezoelektrische oder kapazitive Schalter ausgeführt.
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Die
EP 1 764 674 A2 offenbart eine Eingabevorrichtung mit einem in einem Gehäuse angeordneten Display zur optischen Darstellung von Informationen. Über dem Display ist ein Touchscreen zur Eingabe von Befehlen durch Berührung einer Bedienfläche angeordnet. Ein in dem Gehäuse angeordneter Aktor zur Bewegung des Touchscreens wird zur Ausgabe einer haptischen Rückmeldung bei Berührung der Bedienfläche angesteuert.
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/ 124 873 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 bedienbar 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:
- 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedientastenanordnung,
- 2 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedientastenanordnung,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedientastenanordnung,
- 4 eine Blockdarstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bedientastenanordnung,
- 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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Bezugszeichenliste
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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
