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Die
Erfindung betrifft ein Bedienelement und ein Verfahren zum Auslösen einer
Funktion eines elektrischen Gerätes
in einem Fahrzeug über
eine berührungssensitive
Sensorfläche.
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Berührungssensitive
Sensorflächen
finden in allen technologischen Gebieten immer mehr Anklang. Da
sie zur Erkennung eines Fingers lediglich ein elektrisches Feld
benötigen,
können
die dazugehörigen
Sensorflächen
unsichtbar hinter nahezu beliebigen Oberflächen versteckt werden. Ausgenommen
davon sind allerdings leitfähige
Materialen, die vom elektrischen Feld der Sensoren nicht durchdrungen
werden können.
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In
der Unterhaltungselektronik wird zum Beispiel der Fingerdruck auf
einem Display über
eine kapazitive Sensorik erfasst. Auch in der Haushaltselektronik
werden immer mehr kapazitive Sensoren eingesetzt – zum Beispiel
bei Küchengeräten wie
Kaffeemaschinen. Die großen
Vorteile der kapazitiven Sensoren gegenüber herkömmlichen mechanischen Bedienelementen
sind:
- – Es
gibt keine Tastenfugen, die verdrecken können oder über die Feuchtigkeit/Schmutz
ins Gerät gelangen
kann.
- – Da
es keine mechanisch beweglichen Komponenten gibt, sind die kapazitiven
Sensoren nahezu verschleißfrei.
- – Da
die kapazitiven Sensoren hinter der Designoberfläche platziert werden, können sie
dort gut versteckt werden bieten mehr Gestaltungsfreiraum für das Design.
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Sensorflächen gibt
es in vielerlei Gestaltungsvarianten. Verbreitet sind einfache Tastenfelder, Sensorstreifen
(„Slider”, „Schieberegler”), Sensorringe
(„Wheels”, „Drehregler”) bis hin
zu Sensormatrizen, die ganze Flächen überspannen
und zum Beispiel bei Displays die Fingerposition zweidimensional ermitteln
können.
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Auch
im Kraftfahrzeug werden zunehmend berührungssensitive Sensorflächen zum
Bedienen elektrischer (inklusive elektronischer) Geräte eingesetzt,
beispielsweise zum Manövrieren
in Menüs
eines Kombiinstrumentes oder eines Navigationssystems. Hierbei werden
auch Touchscreens eingesetzt, bei denen die Bedienfläche gleichzeitig
als Anzeigefläche
ausgebildet ist.
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Im
Kraftfahrzeug kann es problematisch sein, wenn der Fahrer die berührungssensitive
Sensorfläche
versehentlich berührt
und eine Funktion des elektrischen Gerätes ausgelöst wird, ohne dass dies beabsichtigt
ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Einsatz von berührungssensitiven
Sensorflächen
bei der Bedienung elektrischer Geräte in einem Fahrzeug, insbesondere
einem Kraftfahrzeug, zu verbessern und den Fahrer vor einer unbeabsichtigten
Auslösung
einer Funktion des elektrischen Gerätes zu bewahren.
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Die
Aufgabe wird durch ein Bedienelement mit den Merkmalen von Anspruch
1 und einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst. Weitere
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen,
Figuren und der Beschreibung.
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Das
Bedienelement weist eine entlang einer Längsachse in eine Mehrzahl von
Sektoren eingeteilte berührungssensitive
Sensorfläche
und eine mit der Sensorfläche
gekoppelte Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet
ist, eine Berührung
der Sensorfläche
mit einem Finger sektorenaufgelöst
zu detektieren, und wobei die Auslösung der Funktion des elektrischen
Gerätes
erst nach einer vordefinierten Berührungsfolge auf der Sensorfläche erfolgt.
Eine Berührungsfolge
im Sinne dieser Erfindung setzt mindestens die zeitlich aufeinanderfolgende
Berührung
zweier verschiedener Sektoren der Sensorfläche voraus. Das Bedienelement
stellt damit sicher, dass die Funktion des elektrischen Gerätes nicht
mit einer versehentlichen Berührung
der Sensorfläche
sondern erst nach der bewusst vorgenommenen vordefinierten Berührungsfolge
ausgelöst wird.
Funktion im Sinne dieser Erfindung ist weit zu verstehen; sie umfasst
insbesondere das Ein- oder Ausschalten und das Bedienen des eingeschalteten elektrischen
Gerätes.
Sobald ein Bedienwunsch sicher erkannt worden ist, gibt es mehrere
Möglichkeiten,
wie das elektrische Gerät
reagieren kann, beispielsweise:
- – Die Funktion
wird sofort ausgelöst
(kaum spürbare
Verzögerung).
- – Die
Funktion wird ausgelöst,
wenn der Finger eine Weile in der Auslöseposition (Endposition der
Berührungsfolge)
verharrt (merkliche Verzögerung);
die Verzögerung
könnte
auch den letzten Schritt der Berührungsfolge
bilden und die Funktion daraufhin sofort ausgelöst werden.
- – Die
Funktion wird so lange ausgelöst,
wie der Finger in der Auslöseposition
verharrt.
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Die
Sensorfläche
kann in unterschiedlichen Längen
und mit unterschiedlichen Auflösungen
ausgebildet sein, um sie an unterschiedliche Einsatzzwecke und Bauräume anzupassen.
Beispielsweise sind Sensorflächen
mit Längen
von etwa sieben Zentimetern bis zwölf Zentimetern und einer Anzahl
von etwa zwölf
bis sechzehn Sektoren denkbar. Die Erfindung ist aber nicht auf
diese Bereiche beschränkt;
es sind auch kleinere oder größere Sensorflächen mit weniger
oder mehreren Sektoren einsetzbar.
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In
einer Ausführungsform
ist die Sensorfläche
als kapazitive Sensorfläche
ausgebildet. Kapazitive Sensorflächen
sind einfach und kostengünstig herzustellen
und weisen eine gute Empfindlichkeit auf, die für eine bequeme Bedienung wichtig
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Sektoren gleich groß und/oder
in gleicher Form (beispielsweise rechteckig in der Draufsicht) ausgebildet. Damit
lassen sich ein einfacher Aufbau der Sensorfläche und eine gleichmäßige Bedienbarkeit
realisieren.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Berührungsfolge
wie folgt vordefiniert: Berühren
der Sensorfläche
in einem aus einem Sektor oder mehreren nebeneinander angeordneten
Sektoren definierten Aktivierungsgebiet; Gleiten innerhalb einer
vordefinierten Zeit in ein aus einem Sektor oder mehreren nebeneinander
angeordneten Sektorendefinierten und von dem Aktivierungsgebiet
verschiedenen Auslösegebiet;
Verharren in dem Auslösegebiet
für eine vordefinierte
Zeit. Diese Berührungsfolge
weist den Vorteil auf, dass sie einerseits komplex genug ist, um ein
versehentliches Auslösen
der Funktion des elektrischen Gerätes zu verhindern. Andererseits
ist sie einfach genug, um eine bequeme Bedienung zu ermöglichen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind das Aktivierungsgebiet an einem Ende der Sensorfläche (entlang
der Längsachse)
und das Auslösegebiet
an einem entgegengesetzten Ende der Sensorfläche angeordnet. Durch diese
Anordnung liegen das Aktivierungsgebiet und das Auslösegebiet
soweit wie möglich
auseinander. So wird die Zuverlässigkeit
des Schutzes vor einem unbeabsichtigten Auslösen der Funktion erhöht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist zwischen dem Aktivierungsgebiet und dem Auslösegebiet eine vordefinierte
Anzahl von Sektoren angeordnet. Auch diese Ausführungsform dient dazu, die
Zuverlässigkeit
des Schutzes vor einem unbeabsichtigten Auslösen der Funktion zu erhöhen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind mehrere unterschiedliche Bedienfolgen vordefiniert, denen unterschiedliche
Funktionen des elektrischen Gerätes
zugeordnet sind und/oder denen unterschiedliche elektrische Gerätezugeordnet
sind. Auf diese Weise kann dasselbe Bedienelement für mehrere
elektrische Geräte
und/oder mehrere Funktionen des elektrischen Gerätes eingesetzt werden, wodurch
Kosten und Bauraum verringert werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist eine Tasthilfe vorgesehen. Mit der Tasthilfe wird erreicht, dass
die Sensorfläche „blind” aufgefunden
werden kann. So braucht der Fahrer seinen Blick nicht vom Straßenverkehr
abzuwenden, wenn er das Bedienelement sucht. Die Tasthilfe kann
beispielsweise als eine haptisch wahrnehmbare Umrandung ausgebildet
ist, die sich unmittelbar um die gesamte Tastfläche und/oder zwischen benachbarten
Sektoren erstreckt. Die Umrandung kann dabei etwa als Kunststoffsteg
ausgebildet sein. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, in die Oberfläche
oberhalb der Sensorfläche
eine Fingerführungs-Mulde
einzulassen. Eine weitere Möglichkeit
wäre es,
die Oberfläche
direkt über
dem Sensorfeld rauer zu gestalten, so dass sie sich spürbar von
der Umgebung abhebt. Es können auch
mehrere der vorgenannten oder weiteren Maßnahmen kombiniert werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das elektrische Gerät
als elektrischer Fensterheber oder als elektrische Haubenbetätigung ausgebildet.
Unter einer Haube wird eine sich nach oben öffnende Tür, einschließlich einer
Kofferraumhaube, verstanden. Unter einem Fenster wird hier auch
ein elektrisch verstellbares Schiebedach verstanden.
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Die
Erfindung wird anhand der in den folgenden Figuren dargestellten
Ausführungsformen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Sensorfläche
eines ersten erfindungsgemäßen Bedienelementes,
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2 die
Sensorfläche
des ersten erfindungsgemäßen Bedienelementes
mit einem markierten Aktivierungsgebiet,
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3A, 3B die
Sensorfläche
des ersten erfindungsgemäßen Bedienelementes
für zwei
Funktionen eines elektrischen Gerätes,
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4 ein
zweites erfindungsgemäßes Bedienelement,
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5 eine
Querschnittansicht eines Teils des Bedienelementes aus 4 und
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6 eine
Querschnittsansicht durch eine Sensorfläche mit Tasthilfe.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Bedienelement 10 in
einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug. Das Bedienelement 10 weist
eine Sensorfläche 20,
eine Steuereinrichtung 30 und eine Datenleitung 40 auf.
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Die
Sensorfläche 20 ist
in sieben Sektoren 50 bis 56 eingeteilt. Die Sensorfläche 20 ist
als kapazitive, berührungssensitive
Sensorfläche 20 ausgebildet. Über die
Datenleitung 40 wird sowohl die Sensorfläche 20 mit
elektrischer Energie versorgt als auch Änderungen eines in der Sensorfläche 20 aufgebauten
elektrischen Feldes an die Steuereinrichtung 40 zurückgemeldet. Über die Änderungen
des elektrischen Feldes kann die Steuereinrichtung 40 ermitteln,
in welchem Sektor 50 bis 56 oder in welchen Sektoren 50 bis 56 eine
Berührung
mit einem Finger eines Benutzers stattfindet; die Berührung wird
somit sektorenaufgelöst
detektiert. Die Sektoren 50 bis 56 sind entlang
einer Längsachse 60 angeordnet,
so dass die Sensorfläche 20 in
Draufsicht insgesamt eine längliche,
im Wesentlichen rechteckige Form annimmt.
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Die
Steuereinrichtung 30 ist weiter ausgebildet, in Abhängigkeit
der sektorenaufgelösten
Detektion Steuersignale zum Ansteuern eines elektrischen Gerätes 70 in
dem Kraftfahrzeug zu generieren. Für die Ansteuerung steht eine
drahtgebundene oder drahtlose Steuerleitung 80 zur Verfügung.
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In 2 ist
die Sensorfläche 20 aus 1 dargestellt.
Die Sektoren 54 bis 56 sind durch eine Punktierung
hervorgehoben, um anzudeuten, dass diese Sektoren 54 bis 56 zusammen
ein Aktivierungsgebiet 90 bilden. Weiter ist ein Finger 100 angedeutet,
der die Sensorfläche 20 in
den Sektoren 55 und 56 berührt. Die Steuereinrichtung 30 aus 1 detektiert
eine Berührung
der Sektoren 55 und 56, also innerhalb des Aktivierungsgebietes 90.
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Die 3A und 3B wird
die Erfindung an dem Beispiel eines elektrischen Fensterhebers erläutert, der
das elektrische Gerät 70 in
dem Kraftfahrzeug bildet. und 3B das
Schließen
(eine zweite Funktion desselben elektrischen Gerätes 70) des Fensters.
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3A erläutert das
Schließen
(eine erste Funktion des elektrischen Gerätes 70) eines Fensters.
Die Sektoren 54 bis 56 bilden das Aktivierungsgebiet 90 für diese
erste Funktion. Der Sektor 50 ist als Auslösegebiet
für diese
erste Funktion definiert. Zwischen dem Aktivierungsgebiet 90 und
dem Auslösegebiet
sind die Sektoren 51 bis 53 angeordnet. Für die erste
Funktion des Schließens
des Fensters ist eine erste Berührungsfolge
vordefiniert und in der Steuereinrichtung 30 hinterlegt.
Die erste Berührungsfolge
ist wie folgt vordefiniert:
- 1. Der Benutzer
muss die Sensorfläche 20 zunächst mit
seinem Finger in dem Aktivierungsgebiet 90 berühren.
- 2. Daraufhin muss der Benutzer innerhalb einer vordefinierten
Zeit mit seinem Finger von dem Aktivierungsgebiet 90 über die
Sektoren 51 bis 53 bis in das Auslösegebiet
gleiten; dies ist durch einen Pfeil 110 in Gleitrichtung
angedeutet.
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Wenn
der Benutzer diese beiden Handlungen vorgenommen hat, wird die erste
Funktion (Schließen
des Fensters) ausgelöst.
Das zuvor zumindest teilweise geöffnete
Fenster wird solange geschlossen bis es vollständig geschlossen ist oder der Benutzer
die Berührung
des Auslösegebietes
(Sektor 50) beendet.
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3B erläutert das Öffnen (eine
zweite Funktion des elektrischen Gerätes 70) des Fensters. Die
Sektoren 50 bis 52 bilden das Aktivierungsgebiet 110 für diese
zweite Funktion. Der Sektor 56 ist als Auslösegebiet
für diese
zweite Funktion definiert. Zwischen dem Aktivierungsgebiet 110 und
dem Auslösegebiet
sind die Sektoren 53 bis 55 angeordnet. Für die zweite
Funktion des Öffnens
des Fensters ist eine zweite Berührungsfolge
vordefiniert und in der Steuereinrichtung 30 hinterlegt.
Die zweite Berührungsfolge
ist wie folgt vordefiniert:
- 1. Der Benutzer
muss die Sensorfläche 20 zunächst mit
seinem Finger in dem Aktivierungsgebiet 110 berühren.
- 2. Daraufhin muss der Benutzer innerhalb einer vordefinierten
Zeit mit seinem Finger von dem Aktivierungsgebiet 110 über die
Sektoren 53 bis 55 bis in das Auslösegebiet
gleiten; dies ist durch einen Pfeil 121 in Gleitrichtung
angedeutet.
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Wenn
der Benutzer diese beiden Handlungen vorgenommen hat, wird die zweite
Funktion (Öffnen
des Fensters) ausgelöst.
Das zuvor zumindest teilweise geschlossene Fenster wird solange
geöffnet
bis es vollständig
geöffnet
ist oder der Benutzer die Berührung
des Auslösegebietes
(Sektor 56) beendet.
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Der
Benutzer könnte
daran interessiert sein, das Fenster besonders schnell oder langsam
zu schließen
beziehungsweise zu öffnen.
Dies könnte durch
folgende Abwandlung der in den 3A und 3B dargestellten
Varianten erfolgen: Das Fenster wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Gleitens in den Schritten 2. geschlossen beziehungsweise geöffnet, etwa:
langsames Gleiten führt
zu einem langsamen Schließen
beziehungsweise Öffnen des
Fensters.
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Ganz
allgemein kann ein Schritt oder können mehrere Schritte der Berührungsfolge
auf die Art und Weise des Ausführens
einer Funktion Einfluss nehmen, beispielsweise die Geschwindigkeit
und/oder Beschleunigung der Ausführung
eines Schrittes der Berührungsfolge.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bedienelementes 130 zum Bedienen
einer Haubenöffnung.
Da die Haube sowohl von innen als auch von außen bedient werden kann, sind
zwei dieser Bedienelemente 130 vorgesehen: das eine Bedienelement 130 ist
im Fahrzeug angeordnet, das andere Bedienelement 130 ist
außen am
Fahrzeug angeordnet. Dabei sind die Bedienelemente 130 für drinnen
und draußen
vorliegend um etwa neunzig Grad zueinander gedreht (in Draufsicht).
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Das
Bedienelement 130 ist in eine Oberflächenstruktur 140 (zum
Beispiel drinnen ein Armaturenbrett oder draußen eine Türverkleidung) integriert. Das
Bedienelement 130 weist eine kapazitive Sensorfläche 150,
ein erstes leuchtendes Symbol 160 und ein zweites leuchtendes
Symbol 170 auf. Die Steuerung ist nicht dargestellt.
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Die
Sensorfläche 150 ist
in eine Vielzahl nebeneinander angeordneten, nicht dargestellten,
Sektoren eingeteilt. In diesem Beispiel sind es einhundertsiebenundzwanzig
Sektoren auf einer Länge
von etwa sieben Zentimetern. Die Auflösung beträgt somit gut einen halben Millimeter.
Die Sensorfläche 150 hat
die Form einer in das Armaturenbrett eingelassenen Mulde. In Blickrichtung
eines Pfeils 180 hat die Sensorfläche 150 etwa die in 5 dargestellte
Kontur. Der Pfeil 180 deutet zugleich eine Längsachse der
Sensorfläche 150 an.
Die muldenförmige
Kontur der Sensorfläche 150 bietet
eine Führungshilfe
(eine Möglichkeit
einer Tasthilfe) für
den Finger des Benutzers und erleichtert somit ein „blindes” Finden
und Bedienen des Bedienelementes 130.
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Das
Symbol 160 leuchtet hell, wenn die Haube geschlossen ist
und zeigt an, dass die Option „Haube öffnen” zur Verfügung steht.
Das Symbol 170 leuchtet bei dieser Option nur gedimmt.
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Das
Symbol 170 leuchtet hell, Wenn die Haube geöffnet ist
und zeigt an, dass die Option „Haube
schließen” zur Verfügung steht.
Das Symbol 160 leuchtet bei dieser Option nur gedimmt.
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Es
sind zwei Bedienfolgen vordefiniert: eine erste Bedienfolge für eine erste
Funktion „Haube öffnen”, eine
zweite Bedienfolge für
eine zweite Funktion „Haube
schließen”. Die beiden
Bedienfolgen sind spiegelsymmetrisch hinsichtlich einer Symmetrieachse 190 definiert,
so dass im Folgenden nur die erste Bedienfolge für die erste Funktion „Haube öffnen” erläutert wird.
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Die
erste Bedienfolge ist wie folgt definiert:
- 1.
Der Benutzer muss die Sensorfläche 140 zunächst mit
seinem Finger in einem Aktivierungsgebiet 200 berühren.
- 2. Daraufhin muss der Benutzer innerhalb einer vordefinierten
Zeit mit seinem Finger von dem Aktivierungsgebiet 200 über einen
mittleren Teil 210 der Sensorfläche 140 bis in ein
Auslösegebiet 220 gleiten.
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Berührt der
Benutzer die Sensorfläche 140 zunächst in
dem mittleren Teil 210 oder dem Auslösegebiet, so passiert nichts.
Erfüllt
der Benutzer den ersten Schritt der ersten Bedienfolge, so beginnt
das Symbol 160 langsam an zu blinken. Damit wird dem Benutzer
signalisiert, dass diese Option möglich ist. Erfüllt der
Benutzer die gesamte erste Bedienfolge, so beginnt sich die Haube
zu öffnen
(Auslösen
der ersten Funktion) und das Symbol 160 schnell zu blinken.
Wenn die Haube vollständig
geöffnet
ist, dimmt das Symbol 160 herunter, und das Symbol 170 leuchtet
hell auf. Nun ist eine umgekehrte Bedienfolge möglich.
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In 6 ist
ein Beispiel einer Tasthilfe gezeigt. Es ist eine Querschnittsansicht
in Richtung einer Längsachse
einer Sensorfläche 230 dargestellt. Neben
der Sensorfläche 230 verläuft ein
haptisch wahrnehmbarer Steg 240 aus Kunststoff um die Sensorfläche 230 herum.
Durch diesen Steg 240 wird ein Finger eines Benutzers über die
Sensorfläche 230 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bedienelement
- 20
- Sensorfläche
- 30
- Steuereinrichtung
- 40
- Datenleitung
- 50–56
- Sektoren
- 60
- Längsachse
- 70
- Elektrisches
Gerät
- 80
- Steuerleitung
- 90
- Aktivierungsgebiet
- 100
- Finger
- 110
- Pfeil
- 120
- Aktivierungsgebiet
- 121
- Pfeil
- 130
- Bedienelement
- 140
- Armaturenbrett
- 150
- Sensorfläche
- 160
- Symbol
- 170
- Symbol
- 180
- Pfeil
- 190
- Symmetrieachse
- 200
- Aktivierungsgebiet
- 210
- Mittlerer
Teil
- 220
- Auslösegebiet
- 230
- Sensorfläche
- 240
- Steg
