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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement beispielsweise für eine Instrumententafel eines Fahrzeuges.
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Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Bedienelemente bekannt. So werden beispielsweise Taster oder Druckschalter für Instrumententafeln von Fahrzeugen eingesetzt, um bestimmte Funktionen zu aktivieren oder deaktivieren. Nachteilig bei Bedienung von Bedienelementen beispielsweise im Dunkeln oder bei der Fahrt ist, dass eine Funktion eines Bedienelementes zumeist nicht erkannt werden kann.
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Die
US 2010/0038227 A1 schlägt beispielsweise ein Bedienelement für ein Mobiltelefon vor, das einen Taster und einen kapazitiven Sensor aufweist. Bei Berührung einer Taste des Mobiltelefons wird über einen Lautsprecher eine Information ausgegeben, welche Funktion durch betätigen der Taste aktiviert wird. Bei der in der
US 2010/0038227 A1 vorgeschlagenen Anordnung kann es jedoch zu Fehldiagnosen kommen, auf welcher Taste der Finger des Bedieners liegt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bedienelement sowie eine Bedienanordnung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Bedienelementes nach Anspruch 1 einer Bedienanordnung nach Anspruch 7 sowie einer Verwendung für ein Bedienelement oder einer Bedienanordnung nach Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausgestaltungen sind jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern können untereinander und mit anderen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden.
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Es wird ein Bedienelement mit kapazitivem Sensor vorgeschlagen, um beispielsweise bei Annäherung eine Funktionsanzeige und/oder Hinterleuchtung zu aktivieren, wobei das Bedienelement Folgendes aufweist: einen oder mehrere Taster oder Druckschalter für eine Schaltfunktionalität, ein eine Bedienfläche definierender Folienschichtaufbau, der so in Wirkeingriff mit dem Taster oder Druckschalter steht, dass durch Drücken auf die Bedienfläche der Taster oder Druckschalter betätigt wird. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Folienschichtaufbau wenigstens eine Folie, beispielsweise eine Polycarbonatfolie, und eine auf die Folie, bevorzugt auf der dem Bediener abgewandten Seite der Folie, aufgebrachte leitende Schicht zur Bereitstellung von wenigstens einer Elektrode des kapazitiven Sensors umfasst. Der Folienschichtaufbau dient vorteilhaft der Abdeckung des Tasters, um so diesen vor Korrosion und Schmutzeinwirkung zu schützen. Vorteilhaft wird diese Schutzfolie gleichzeitig als Träger für die Elektroden des kapazitiven Annäherungssensors verwendet.
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Unter Taster oder Druckschalter versteht ein Fachmann im Sinne der Erfindung jegliche Tastvorrichtungen und Schaltvorrichtungen, die manuell bedienbar sind. Im Folgenden werden die Begriffe Taster, Schalter und Druckschalter synonym verwendet. Die Begriffe Taster, Schalter und Druckschalter können beispielsweise für Öffner- oder Schließer stehen. Des Weiteren kann unter den genannten Begriffen ein Industrietaster, Folientasten, Silikonschaltmatten, Halltasten, Hallschalter, kapazitive Tasten, Piezotasten, Kippschalter, Wippschalter, Druckschalter, Rastschalter, Schiebeschalter, Drehschalter, Stufenschalter, Tastschalter, Fußschalter, Schlüsselschalter oder auch Touchscreens oder Touchpads verstanden werden.
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Unter einer Annäherung im Sinne der Erfindung versteht ein Fachmann eine Bewegung eines Objektes, beispielsweise eines Fingers oder einer Hand in Richtung des Bedienelementes. Vorzugsweise wird von dem kapazitiven Sensor eine Annäherung erkannt, wenn das sich nähernde Objekt einen Abstand zum Bedienelement von etwa 10 cm, weiter bevorzugt etwa 5 cm, noch weiter bevorzugt etwa 1 cm, besonders bevorzugt etwa 0,2 cm unterschreitet. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beispielsweise der Bediener das Bedienelement berühren muss, damit eine Annäherung durch den kapazitiven Sensor erkannt wird. Vorzugsweise ist der kapazitive Sensor ein solcher, dem zwei Schaltzustände zugeordnet sind. In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung bleibt der kapazitive Sensor so lange geschaltet, bis sich das angenäherte Objekt um eine definierte Strecke entfernt hat, vorzugsweise etwa 10 cm, weiter bevorzugt etwa 5 cm, noch weiter bevorzugt etwa 1 cm, besonders bevorzugt etwa 0,2 cm.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist ein kapazitiver Sensor mit mehr als zwei Schaltzuständen vorgesehen. Diese Sensoren haben den Vorteil einem Bedienelement beziehungsweise einem kapazitiven Sensor in Abhängigkeit von der Signalstärke mehrere Funktionen zuzuordnen. Auch ist eine Verifikation durch Gewichtung der Sensorsignale von unterschiedlichen kapazitiven Sensoren, die beieinander angeordnet sind, leicht möglich.
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Soweit in der vorliegenden Erfindung der Begriff ”etwa” verwendet wird, gibt dieser einen Toleranzbereich an, den der auf dem vorliegenden Gebiet tätige Fachmann für üblich betrachtet. Insbesondere ist unter dem Begriff ”etwa” ein Toleranzbereich von bis +/–20%, bevorzugt bis +/–10% zu verstehen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der kapazitive Sensor dem Taster oder Druckschalter zugeordnet ist. Vorzugsweise befindet sich der kapazitive Sensor – in Betätigungsrichtung des Tasters oder Druckschalters – über dem Taster oder Druckschalter, so dass der kapazitive Sensor ein Näherungssignal ausgibt, nähert sich ein Bediener dem Taster des Bedienelements.
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Das vorgeschlagene Bedienelement hat den Vorteil, dass Fehlerkennungen bei Annäherung an das Bedienelement weitgehend vermieden werden. Dies ist insbesondere darauf zu führen, dass der kapazitive Sensor in dem die Bedienoberfläche bildenden Folienschichtaufbau angeordnet ist. Der kapazitive Sensor ist somit näher an dem Bediener angeordnet als bei aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen. Es hat sich gezeigt, dass auch bei sehr nahe beieinander angeordneten beziehungsweise aneinander angrenzenden Bedienelementen eine Detektion der Tasten, der sich ein Bediener annähert, zuverlässig vorgenommen werden kann. Auch ist weiterhin von Vorteil, dass beispielsweise bei Berührung oder bei Betätigung des Tasters eine Deformation des Folienschichtaufbaus stattfindet. Dieser Deformation, die in einer Ausführungsform von dem kapazitiven Sensor erfasst wird, kann gemäß einer Weiterbildung weitere Informationen, wie beispielsweise ein Anpressdruck entnommen werden.
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In einer Ausgestaltung ist beispielsweise eine Hinterleuchtung des Bedienelementes vorgesehen, wenn sich der Bediener dem Bedienelement nähert, beispielsweise mehr als etwa 5 cm nähert. Dies erlaubt beispielsweise die Beleuchtung von mehren in der Umgebung eines Fingers des Bedieners befindlichen Bedienelementen. In einer Variante ist vorgesehen, dass der Bediener bei Berührung des Bedienelementes eine Information über die Funktion des Bedienelementes erhält, beispielsweise akustisch oder über ein Display, vorzugsweise ein Overheaddisplay. Die Ausgabe einer Information über die Funktion des Bedienelementes ist besonders vorteilhaft bei frei programmierbaren Bedienelementen. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine weitere Funktion ausgelöst wird, wenn der Folienschichtaufbau deformiert wird, vorzugsweise bevor der Taster betätigt wird. Vorzugsweise wird durch die Deformation des Folienschichtaufbaus eine Verifikation ausgeführt, ob die korrekte, dem Bedienelement zugeordnete Funktion angezeigt wurde.
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In einer bevorzugen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Folienschichtaufbau eine Gummischicht aufweist. Unter einer Gummischicht im Sinne der Erfindung versteht ein Fachmann eine Materialschicht, die vulkanisierten, synthetischen oder pflanzlichen Kautschuk umfasst. In einer weiteren Ausführungsform weist der Folienschichtaufbau eine Schicht auf, die zumindest Silikon umfasst.
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Bevorzugt ist unterhalb der Folie eine an die Folie und/oder deren leitende Beschichtung angrenzende Gummischicht vorgesehen, die beispielsweise durch Hinterspritzen auf die Folie aufgebracht wird. In einer Variante ist vorgesehen, dass die Gummischicht zwischen Taster und Folie angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Gummischicht auf die Folie geklebt. Weiterhin sieht eine Ausgestaltung vor, die Gummischicht nicht mit der Folie formschlüssig verbunden zwischen Taster und Folie anzuordnen. Weiterhin ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Gummischicht auf die Folie vulkanisiert ist.
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Die Gummischicht dämpft vorteilhaft bei der mechanischen Einwirkung auf den Taster und zum anderen dient sie zusätzlich dem Schutz der leitenden Beschichtung vor Korrosion und mechanischer Beanspruchung. Des Weiteren ergibt sich durch die Gummischicht eine weichere und komfortablere haptische Wirkung bei Betätigung des Bedienelementes. Bevorzugt weist die Gummischicht im Bereich des Tasters eine Verdickung auf, d. h. im Bereich, in dem die Gummischicht den Taster zumindest bei dessen Betätigung berührt, ist der Querschnitt der Gummischicht in der durch die Betätigungsrichtung des Tasters vorgegebenen Richtung größer als in einem den Taster umgebenden Bereich der Gummischicht.
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Bevorzugt weist die leitende Schicht Silber oder ein leitendes Polymer auf. Bevorzugt handelt es sich um ein transparentes oder durchscheinendes Polymer. Bevorzugt ist die leitende Schicht durch Bedrucken aufgebracht. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die leitende Schicht eine Kupferlegierung und/oder eine Goldlegierung. Besonders leitfähige Metalle erlauben einen geringen Materialaufwand beziehungsweise einen dünneren Materialauftrag auf die Folie. Besonders bevorzugt sind Materialien für die leitende Schicht, die flexibel sind und besonders bevorzugt einen ähnlichen Materialausdehnungskoeffizienten aufweisen, wie das Material der verwendeten Folie.
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Beispielsweise ist die leitende Schicht nicht vollflächig auf die Folie aufgebracht, sondern beispielsweise in Form von zueinander isolierten Bahnen und/oder Elektrodenflächen aufgebracht.
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Die Folie umfasst in einer Ausgestaltung zumindest ein Material ausgewählt aus einer Gruppe zumindest umfassend Polyester, vorzugsweise Polycarbonate, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat und/oder Polyethylennaphthalat.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Folienschichtaufbau zumindest die Folie aufweist, wobei die Folie ein thermoplastisches Material umfasst. Weiterhin sieht eine Variante vor, dass der Folienschichtaufbau zumindest die leitende Schicht aufweist, wobei die leitende Schicht auf die Folie aufgedruckt ist. Beispielsweise ist vorgesehen, dass der Folienschichtaufbau ausgehend von der dem Bediener zugewandten Seite zumindest folgende Schichten aufweist: die Folie, wobei die Folie aus einem thermoplastischen Material umfasst, die leitende Schicht, wobei die leitende Schicht auf die Folie aufgedruckt ist, die Gummischicht, wobei die Gummischicht auf die mit der leitenden Schicht bedruckte Folie aufgebracht ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Schichten des Folienschichtaufbaus nicht zerstörungsfrei voneinander trennbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Folienschichtaufbau mit einer Trägerkomponente, beispielsweise aus einem starren Kunststoff, formschlüssig verbunden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bedienanordnung umfassend zumindest ein Bedienelement, wie oben beschrieben. Die Bedienanordnung ist zumindest mit einem Informationsgeber gekoppelt, wobei der Informationsgeber über zumindest einen Sensorzustand zumindest eines kapazitiven Sensors des Bedienelementes informiert.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Informationsgeber über eine Funktion des Tasters oder Druckschalters informiert, dem sich ein Bediener angenähert hat. Dies hat den Vorteil insbesondere bei Verwendung der Bedienanordnung in einem Fahrzeug, dass der Fahrer nicht den Blick vom Verkehr nehmen muss, sondern bei einer Blindbedienung beispielsweise mittels eines Overheaddisplay oder einem Display im Kombi-Instrument über die Funktion des Bedienelementes informiert wird, dem sich sein Finger angenähert hat.
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Ein Informationsgeber im Sinne der Erfindung kann ein optisches, akustisches oder haptisches Ausgabeelement sein. Besonders bevorzugt ist der Informationsgeber ein Lautsprecher, ein Display, vorzugsweise ein Overheaddisplay oder ein Vibrator. Besonders bevorzugt ist der Informationsgeber gekoppelt mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, die in Abhängigkeit der Signale von den Bedienelementen gespeicherte Nachrichten oder Informationen über den Informationsgeber an den Bediener ausgibt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bedienanordnung eine haptisch erkennbare Struktur aufweist, mittels der das Bedienelement von einer umgebenden Fläche unterscheidbar ist. Vorzugsweise ist das Bedienelement von der umgebenen Fläche erhaben. In einer weiteren Ausgestaltung bildet das Bedienelement eine Vertiefung. In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass aneinander grenzende Bedienelemente durch eine Formgebung der Folie, beziehungsweise des Folienschichtaufbaus haptisch voneinander getrennt sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine haptische und/oder visuelle Trennung der Bedienelemente nicht erkennbar. Diese Ausgestaltung ist vor allem dadurch möglich, dass mittels der vorgeschlagenen Bedienanordnung eine Unterscheidung der Bedienelemente durch den Informationsgeber möglich ist.
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Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft eine Verwendung eines Bedienelementes, wie oben beschrieben, oder einer Bedienanordnung, wie oben beschreiben, in einer Instrumententafel eines Fahrzeuges. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug, ein Lastkraftfahrzeug, ein Motorrad, ein Boot, ein Schiff oder ein sonstiges Wasserfahrzeug sein. Auch sieht eine Ausgestaltung vor, dass das Fahrzeug ein Flugzeug oder ein Hubscharuber ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachfolgenden Zeichnungen hervor. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht beschränkend auszulegen, vielmehr können die dort beschriebenen Merkmale untereinander und mit den oben beschriebenen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Des Weiteren sei darauf verwiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen Bezugszeichen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich auf die in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiele verweisen. Gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion weisen im Folgenden die gleichen Bezugszeichen auf. Es zeigen:
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1 eine schematische Explosionsdarstellung einer Bedienanordnung; und
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2 eine schematische Schnittansicht des Folienschichtaufbaus.
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1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer Bedienanordnung 1. Die Bedienanordnung 1 weist einen Folienschichtaufbau 2 sowie auf einer Leiterplatte 3 angeordnete Taster 4 auf. Weiterhin sind an dem Folienschichtaufbau Kontaktelemente 7, 8, die entsprechend zugeordnete Kontakte der Leiterplatte 3 kontaktieren, vorgesehen und mit der der Folienschichtaufbau 2, beziehungsweise die in den Folienschichtaufbau 2 integrierte leitende Schicht mit einer hier nicht dargestellten Datenverarbeitungsanlage, beispielsweise einer ECU verbindbar ist. Der Folienschichtaufbau 2 weist eine Folie mit aufgedruckten Leiterbahnen und eine Gummischicht auf. Der Folienschichtaufbau 2 ist formschlüssig mit einer rahmenförmigen, den Folienschichtaufbau stabilisierenden Trägerkomponente verbunden. Ein Deckel 9 schließt das Bedienelement 1 auf der dem Bediener angewandten Seite ab.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Folienschichtaufbaus 2. Der Folienschichtaufbau umfasst eine Folie 11 aus einem Polycarbonat. Die Folie bildet eine Bedienoberfläche 12. Rückseitig zur Bedienoberfläche 12 ist auf der Folie 11 eine leitende Schicht 13 in Form von Leiterbahnen oder Elektroden aufgedruckt, die kapazitive Elektroden für zugehörige Sensoren bilden. Zum Schutz der leitenden Schicht 13 und zur Verbesserung der Haptik der einzelnen, hier durch Stricheln angedeuteten, Bedienelemente 15 ist eine Gummischicht 17 auf die Folie 11 aufgebracht. Der Folienschichtaufbau 2 ist formschlüssig mit einer Trägerkomponente 5 verbunden. Unter dem Folienschichtaufbau 2 und in Berührkontakt mit diesem stehend ist ein Taster 4 angeordnet, bei dessen Betätigung dessen Schaltzustand geändert wird. Der Taster 4 ist über eine Leiterplatte 3 kontaktiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0038227 A1 [0003, 0003]
