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Die vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare elektronische Benutzervorrichtung, insbesondere in der Form einer tragbaren Fernbedienung oder eines einem Fahrzeug zugeordneten Funkschlüssels.
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Es besteht heutzutage der Bedarf nach tragbaren elektronischen Benutzervorrichtungen, wie beispielsweise Funkschlüsseln für ein Fahrzeug, die nach Kundenwunsch eine Vielzahl von Funktionen ermöglichen mussen und in einer Vielzahl von Großen bzw. Designvarianten bereitzustellen sind. Aus diesem Grund ist herkommlicherweise im Inneren einer elektronischen Benutzervorrichtung auch immer die Leiterplatte mit den notwendigen elektronischen Komponenten in den Abmessungen an die Gehäuseform der Benutzervorrichtung anzupassen. Dies fuhrt gerade bei der Herstellung von Leiterplatten zu einem erhöhten Aufwand, da für jede Benutzervorrichtung eine eigene Leiterplatte hergestellt werden muss.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit bzw. ein Konzept zu schaffen, wodurch tragbare Benutzervorrichtungen mit beliebigem Design und Größe mit minimalem vorrichtungstechnischem und verfahrenstechnischem Aufwand herstellbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Dabei umfasst eine tragbare elektronische Benutzervorrichtung folgende Merkmale. Sie hat ein Gehäuse, sowie eine Leiterplatte, welche eine Leiterplattenebene aufweist. Ferner hat sie ein Rahmenelement bzw. ein Adapter-Rahmenelement, das die Leiterplatte umgibt und einerseits einen oder mehrere erste Abschnitte zum Fixieren der Leiterplatte an dem Rahmenelement, um eine Relativbewegung der Leiterplatte zu dem Rahmelement in der Leiterplattenebene zu verhindern, aufweist, und einen oder mehrere zweite Abschnitte zum Fixieren des Rahmenelements an dem Gehäuse, um eine Relativbewegung des Rahmenelements zu dem Gehäuse in der Leiterplattenebene zu verhindern, aufweist. Mittels einer derartigen Benutzervorrichtung kann somit durch das Rahmenelement eine Leiterplattenschnittstelle zur Adaption in unterschiedlichen Gehausevarianten (bzgl. Größe und Design) realisiert werden. Anders ausgedrückt, ist es moglich, eine einheitliche Leiterplattengröße zu verwenden, wobei durch ein geeignetes Rahmenelement eine Anpassung an unterschiedliche Gehäusevarianten gegeben ist. Somit ist die Leiterplattenabmessung unabhängig von Gehausedesign. Dadurch wird einerseits der verfahrens- und vorrichtungstechnische Aufwand bei der Herstellung der Leiterplatten bzw. der Benutzervorrichtung reduziert und es kann eine große Kosteneinsparung dadurch bewirkt werden.
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Gemaß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Rahmenelement eine Vertiefung auf, in die die Leiterplatte in einer Richtung senkrecht zur Leiterplattenebenen zumindest teilweise einsetzbar ist, wobei ein oder mehrere Abschnitte einer Innenumfangsfläche der Vertiefung als die ersten Abschnitte wirken, und mit einem oder mehreren Abschnitten der Außenumfangsfläche der Leiterplatte zusammenwirken, um die Relativbewegung der Leiterplatte in der Leiterplattenebene zu verhindern. Dieses Vorsehen einer Vertiefung mit Abschnitten der Innenumfangsflache, die mit Abschnitten der Außenumfangsflache der Leiterplatte zusammenwirken, stellt eine einfache und kostengünstige Maßnahme einer Fixierung der Leiterplatte bezuglich des Rahmenelements dar. In diesem Zusammenhang ist es ferner möglich, die mit der Leiterplattenaußenumfangsfläche in Kontakt tretenden Abschnitte der Innenumfangsflache der Vertiefung mit einem weichen bzw. elastischen Material auszubilden, um von außen auf das Gehäuse wirkende Stöße (beispielsweise beim Fallen der Benutzervorrichtung auf den Boden) zumindest teilweise absorbieren zu konnen. Dies erhöht die Sicherheit bzw. Funktionssicherheit der Benutzervorrichtung.
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Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat die Leiterplatte auf einer ersten Oberfläche zumindest ein Schaltelement. Das Schaltelement kann als ein sogenannter „Microswitch” oder ein Taster ausgeführt sein. Ferner hat das Rahmenelement einen Abdeckabschnitt, der die erste Oberfläche der Leiterplatte abdeckt und an der Stelle des zumindest einen Schaltelements, d. h. oberhalb des Schaltelements, eine Durchgangsausnehmung aufweist, um somit eine Betätigung des Schaltelements durch die Durchgangsausnehmung zu ermoglichen. Dabei ist es denkbar, dass das Schaltelement ein Betatigungsteil oder Schaltelementteil aufweist, das sich senkrecht zur Leiterplattenebene weg von der ersten Oberfläche der Leiterplatte wegerstreckt. Das Betätigungsteil kann sich dann durch die Durchgangsausnehmung des Abdeckabschnitts hindurch erstrecken. In diesem Zusammenhang ist es somit denkbar, dass die Leiterplatte, insbesondere auf der ersten Oberfläche elektronische Komponenten aufweist, mit denen sie bestuckt ist. Aufgrund der Tatsache, dass sich der Abdeckabschnitt des Rahmenelements dann über den Elektronikkomponenten befindet, sind diese Elektronikkomponenten durch von außen einwirkende Druckkräfte, beispielsweise die beim Betatigen des Schaltelements entstehen, geschützt. Auf diese Weise wird eine Bestückung der Leiterplatte, auch auf der ersten Oberflache, und insbesondere in der Nähe der Schaltelemente überhaupt möglich, so dass durch die dadurch ermoglichte hohe Bestückungsdichte die Leiterplattengröße reduziert werden kann, und somit ein erheblicher Kostenvorteil erreicht werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Benutzervorrichtung ferner eine flexible Schaltmatte (beispielsweise aus einem Gummimaterial), welche oberhalb des Rahmenelements angeordnet ist, und uber dem zumindest einen Schaltelement einen Schaltdom bereitstellt. Dieser Schaltdom kann dann beim nach unten drucken bzw. bei einem Drücken in eine Richtung senkrecht zur Leiterplattenebene das Schaltelement bzw. das Betatigungsteil betatigen und somit einen elektrischen Schaltvorgang auslosen. Aufgrund der Tatsache, dass das Rahmenelement einen Abdeckabschnitt aufweist, der rund um die Durchgangsausnehmung eines Schaltelements ausgebildet ist, und insbesondere eine ebene Struktur über der Leiterplatte ausbildet, ist eine gute Haptikeinstellung fur den zumindest einen Schaltdom der Schaltmatte in dieser Ebene moglich. Die beim Niederdrücken der Schaltung auftretenden Krafte konnen direkt von dem Abdeckabschnitt des Rahmenelements aufgenommen werden.
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Gemaß einer weiteren Ausgestaltung weist die Benutzervorrichtung zumindest eine formstabile Kappe auf, welche oberhalb des Schaltdoms angeordnet ist, wobei durch der Drücken der Kappe nach unten der Schaltdom in Richtung des zumindest einen Schaltelements druckbar ist, um einen elektrischen Schaltvorgang auszulösen. Eine derartige Kappe bildet somit die Betatigungseinrichtung, auf die der Benutzer der Benutzervorrichtung beispielsweise mit einem Finger drücken kann, um einen Schaltvorgang auszulosen. Dabei kann eine derartige Kappe beispielsweise mit Funktionssymbolen bedruckt werden, die beim Betätigen der Kappe ausgeloste Funktion kennzeichnen.
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In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass das Gehause zumindest eine gehäuseseitige Durchgangsausnehmung aufweist, in die die Kappe eingebracht ist. Vorteilhafterweise ist diese gehauseseitige Durchgangsausnehmung (in zusammengesetztem Zustand der Benutzervorrichtung) oberhalb des zumindest einen Schaltelements vorgesehen, so dass die in der Durchgangsausnehmung eingefuhrte Kappe bei ihrer Betatigung direkt (nach unten) in Richtung des Schaltdoms bzw. des Schaltelements der Leiterplatte bewegbar ist, um einen elektrischen Schaltvorgang auszulosen. Aufgrund der elastischen Ausbildung der Schaltmatte bzw. eines Schaltdoms ist es moglich, dass eine uber einem Schaltdom angeordnete Kappe nach Ihrer Betätigung wieder durch den Schaltdom in die Ausgangsposition zurückbewegt wird.
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Im Folgenden soll nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Komponenten einer Oberteilbaugruppe einer Benutzervorrichtung in schematischer Form;
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2 einen Adapter-Rahmen in einer Ansicht von hinten bzw. in einer der Leiterplatte zugewandten Sicht;
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3 eine Querschnittsansicht einer Benutzervorrichtung in Form eines Funkschlussels;
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4 einen Ausschnitt der Querschnittsansicht von 3 in vergrößerter Form.
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Es sei zunächst auf 1 verwiesen, in der eine Explosionsdarstellung einer Oberteilbaugruppe OBG einer tragbaren elektronischen Benutzervorrichtung, hier in der Form eines Funkschlüssels für ein Fahrzeug gezeigt ist. Mit dem Begriff Oberteil ist hier ein erstes, oberes Gehäuseteil GH1 gemeint, in dem die wesentlichen Komponenten der Erfindung untergebracht sind, und das mit zumindest einem zweiten Gehäuseteil GH2 (vgl. 3) verbunden wird, um die im ersten Gehäuseteil angeordneten Komponenten im Inneren unterzubringen und zu schützen.
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Es sei bemerkt, dass neben der Darstellung, aus welchen Komponenten die Oberteilgruppe besteht, durch die rechts daneben befindlichen Kastchen und deren entsprechende Verbindung bzw. Zusammenfassung zu Gruppen, auch das Verfahren zum Zusammensetzen der einzelnen Komponenten miteinander verdeutlicht werden soll.
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Von unten nach oben betrachtet weist die Oberteilbaugruppe OBG bzw. die Benutzervorrichtung BV in der Form des Funkschlüssels zunächst eine Leiterplatte LP auf, die in der Form einer flachen Platte ausgebildet ist. Anders ausgedrückt, ist die Ausdehnung der Leiterplatte LP in einer X- und Y-Richtung im Wesentlichen größer als die Ausdehnung der Leiterplatte in einer zur X- und Y-Richtung senkrechten Z-Richtung (vgl. 4). Die Leiterplatte LP weist dabei eine Ebene E auf, welche sich in X- bzw. Y-Richtung erstreckt. Auf einer ersten Oberfläche LO1 der Leiterplatte sind eine Mehrzahl (hier vier) Schaltelemente SE angeordnet. Diese auf der Leiterplatte angeordneten Schaltelemente weisen Betätigungsteile bzw. Schaltelementteile SET auf, die sich senkrecht zur Leiterplattenebene bzw. weg von der ersten Oberfläche LO1 erstrecken. Durch Betätigen der Schaltelementteile nach unten bzw. in einer Richtung entgegengesetzt zur Z-Richtung (vgl. die Darstellung in 4) kann das Schaltelements E betätigt und somit ein Schaltelement ausgelost werden.
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Oberhalb der Leiterplatte wird ein Adapter-Rahmen AR angeordnet, der einen Abdeckabschnitt ADA aufweist, welcher entsprechend der Anzahl der Schaltelemente SE der Leiterplatte entsprechende adapterrahmenseitige Durchgangsausnehmungen DA aufweist. Wahrend der Adapter-Rahmen AR in 1 von oben dargestellt ist, ist er in 2 von unten dargestellt. Hier erkennt man, dass der Adapter-Rahmen AR eine Vertiefung AVT aufweist, in die die Leiterplatte in einer Richtung senkrecht zur Leiterplattenebene zumindest teilweise, oder wie es in 4 dargestellt ist, auch vollständig in Z-Richtung einbringbar ist. Die Schaltelementteile SET ragen dabei (in zusammengesetztem Zustand) durch die Durchgangsausnehmung DA. Die Vertiefung AVT ist im Wesentlichen in der Form der Leiterplatte LP rechteckig ausgebildet und weist erste Abschnitte AIV1 und AIV2 auf, die mit Außenumfangsabschnitten LAV1 und LAV2 der Leiterplatte LP in Kontakt treten können (in zusammengesetztem Zustand), um so eine Bewegung der Leiterplatte LP in Richtung der Leiterplattenebene E zu verhindern. Wie es aus der „Kästchendarstellung” hervorgeht wird zunächst der Adapter-Rahmen AR über der Leiterplatte LP angeordnet.
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In einem nachsten Schritt des Zusammensetzens wird eine Schaltmatte SM uber den Adapter-Rahmen derart gesetzt, dass die jeweiligen Schaltdome SD sich über den Schaltelementen bzw. Schaltelementteilen SET befinden, so dass durch nach unten drucken der Schaltdome ein darunterliegendes Schaltelement betatigt werden kann. Wie es sowohl aus 2 oder 4 hervorgeht, umfasst der Adapter-Rahmen AR zweite Abschnitte AAV1 und AAV2 am Außenumfang des Adapter-Rahmens, wobei diese zweiten Abschnitte am Außenumfang eine Außenumfangsflache bereitstellen, die senkrecht zur Leiterplattenebenen E ausgerichtet ist. Die Schaltmatte SM wird, wie es am besten in 4 zu sehen ist, an ihrem Außenumfang über diese zweiten Abschnitte AAV1 und AAV2 gestülpt, wobei die von sich aus verformbare und elastische Schaltmatte SM durch den Adapter-Rahmen AR an der Außenumfangsflache eine Struktur erhält.
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Durch diese durch den Adapter-Rahmen erhaltende (formstabile) Struktur ist es nun auf einfache Weise möglich, die Schaltmatte in das erste Gehauseteil GH1 bzw. Oberteil einzusetzen, in das zuvor schon eine Anordnung KAA einer Vielzahl von Kappen KA eingesetzt wurde. Insbesondere hält der Adapter-Rahmen AR die Schaltmatte SM derart in Form, dass eine Dichtlippe DL am unteren Außenumfang der Schaltmatte (vgl. hierzu 4) in eine entsprechend Aufnahme (umfassend) ordnungsgemäß eingebracht und montiert werden kann, um eine optimale Dichtwirkung zu erzielen.
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Nach dem Zusammensetzen der Oberbauteilgruppe kann diese dann an der Unterseite mit einem zweiten Gehauseteil GH2 abgedeckt werden, wobei die im Umfang angeordnete Dichtlippe einen Wassereinbruch verhindert. Nachdem nun der Zusammenbau einer Benutzervorrichtung BV in Form eines Funkschlüssels erläutert worden ist, soll nun noch auf die Struktur der Benutzervorrichtung BV im zusammengesetzten Zustand anhand der 3 und 4 eingegangen werden. Es sei dabei erwähnt, dass 4 eine vergroßerte Darstellung des Ausschnittes DET von 3 ist.
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Betrachtet man insbesondere 4, die einen Ausschnitt der wesentlichen Komponenten einer Benutzervorrichtung BV wiedergibt, so ist von unten nach oben betrachtet eine Stützeinrichtung STU vorgesehen, die beispielsweise auch eine dreidimensionale Magnetspule zum Empfangen von niederfrequenten elektromagnetischen Signalen eines Fahrzeugs umfassen kann. Diese Spule ist über Lötpins LOP mit der Leiterplatte LP verbunden. Somit wird die Leiterplatte senkrecht zu ihrer Leiterplattenebene und in der Figur entgegen der Z-Richtung durch die Stutzeinrichtung STU abgestutzt. Wie bereits erwahnt, ist um die Leiterplatte LP herum der Adapter-Rahmen AR angeordnet, um ein Bewegen der Leiterplatte LP in Richtung der Leiterplattenebene zu verhindern. Durch Einbringung der Leiterplatte LP zwischen Adapter-Rahmen AR und Stützeinrichtung STU wird ferner eine Bewegung senkrecht zur Leiterplattenebene E verhindert. Insbesondere kann der Adapter-Rahmen AR als ein 2 K-Teil (2 Komponententeil, hart und weich) ausgebildet sein. Das bedeutet, wahrend der Adapter-Rahmen AR im Wesentlichen als eine Hartkomponente HK ausgebildet ist, weist er an der Schnittstelle zur Leiterplatte d. h. an den Innenumfangsabschnitten AIV1 und AIV2 eine Weichkomponente WK auf, so dass beispielsweise bei Erschütterungen der Benutzervorrichtung die Leiterplatte gegen die Weichkomponente WK gedruckt wird und somit die Stoßkraft durch die Weichkomponente absorbiert wird. Dies fuhrt zur Verlängerung der Lebenszeit der Leiterplatte. Außerdem weist der Adapter-Rahmen AR an seinem Außenumfang eine Außenumfangsflache AAV1 auf, die senkrecht zur Leiterplattenebene E ausgerichtet ist. Wie bereits erwähnt, dienen insbesondere diese Abschnitte AAV1 zum Informhalten der Schaltmatte SM bei der Montage.
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Geht man nun ausgehend von der Leiterplatte LP nach oben, so sind auf der Leiterplatte LP, auf der ersten Oberflache LO1 elektronische Komponenten bzw. Elektronikkomponenten EK vorgesehen. Diese Elektronikkomponenten konnen z. B. Mikrocontroller, Sende-/Empfangseinrichtungen, usw. umfassen, um die Funktion eines elektronischen Funkschlussels zu realisieren. Diese elektronischen Komponenten EK können sehr nahe an das Schaltelement bzw. das Schaltelementteil SET gebracht werden, da keine Gefahr besteht, dass Druckkrafte beim Betätigen des Schaltelements auf die Elektronikkomponenten übertragen und zur Zerstörung führen würden. Oberhalb der Elektronikkomponenten EK ist nämlich der Abdeckabschnitt ADA des Adapter-Rahmens AR vorgesehen. Direkt auf diesem Abdeckabschnitt ADA ist der untere Abschnitt des Schaltdoms SD der Schaltmatte SM angeordnet, so dass Druckkrafte, die auf den Schaltdom SD wirken, direkt auf den Abdeckabschnitt ADA geleitet werden können. Durch diese ebene Ausbildung des Abdeckabschnitts ADA ist somit eine gute Haptikeinstellung des bzw. der Schaltdome SD der Schaltplatte möglich.
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Schließlich ist oberhalb des Schaltdoms SD eine Kappe angeordnet, die durch einen Benutzer betatigt und dabei entgegen der Z-Richtung nach unten bewegt werden kann. Die Bewegung der Kappe nach unten bewirkt eine Bewegung des Schaltdoms nach unten direkt auf das Schaltelementteil SET. Die Kappe hat dabei einen Betatigungsabschnitt KBT, der beispielsweise durch den Finger eines Benutzers betätigt werden kann, und hat Halteabschnitte KHT, die mit Vorsprungabschnitten GVA des Gehäuseteils GH1 zusammenwirken, um eine Bewegung der Kappe KA in Z-Richtung, d. h. aus dem Gehäuseteil GH1 zu verhindern. Es sei bemerkt, dass durch die elastische Ausbildung des Schaltdoms SD die Kappe derart in Z-Richtung gedrückt wird, dass sie nach der Betätigung wieder in einen Ausgangszustand zurückkehrt, bei dem die Halteabschnitte KHT gegen die Vorsprungabschnitte GVA drücken.
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Wie es in der 4 zu sehen ist, schließt die Kappe KA an der Außenfläche mit dem ersten Gehauseteil GH1 ab. Es sei bemerkt, dass die Komponenten, nämlich das Schaltelement SE, der darüber befindliche Schaltdom SD und die daruber befindliche Kappe KA als ein Betätigungselement bezeichnet werden konnen. Diese Funktionsweise des im Detail in 4 dargestellten Schaltelements ist dann auch auf die anderen in 3 dargestellten Schaltelemente anwendbar.
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Die oben dargestellte tragbare elektronische Benutzervorrichtung BV ermöglicht somit eine Realisierung einer Leiterplattenstelle zur Adaption unterschiedliche Gehäusevarianten mit unterschiedlichen Größen und unterschiedlichen Designs. Dies wird durch die Einführung eines Adapter-Rahmens AR ermöglicht, der dazu da ist, einerseits die Leiterplatte zu halten und andererseits sich gegenüber dem Gehäuse abzustützen. Durch die Ausbildung der gegenüber dem Gehäuse abstutzenden Abschnitte AAV1 des Adapter-Rahmens in Form von einer Außenumfangsflache, die insbesondere an die Kontur der Innenwand des Gehäuses angepasst ist, ist es moglich, eine Schaltmatte uber diese Abschnitte des Adapter-Rahmens zu setzen und der Schaltmatte somit eine gewissen Struktur zu verleihen, die das Einsetzen der Schaltmatte in das entsprechende Gehäuseteil erleichtert.
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Durch die Ausbildung eines Abdeckabschnitts in dem Adapter-Rahmen, der bis auf die Ausnehmungen für die Schaltelementteile uber der Leiterplatte angeordnet ist, kann die Leiterplatte mit entsprechenden Elektronikkomponenten mit hoher Bestuckungsdichte versehen werden, da eventuelle Kräfte beim Betätigen eines Schaltelements vom Abdeckabschnitt des Adapter-Rahmens aufgenommen werden.
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Außerdem kann der Adapter-Rahmen eine Schutzfunktion vor unbefugten Zugriff auf die Elektronikkomponenten ubernehmen.
