DE102013000365A1

DE102013000365A1 - Bedienelement für einen Kraftwagen und Kraftwagen

Info

Publication number: DE102013000365A1
Application number: DE201310000365
Authority: DE
Inventors: Marcus Kühne; Michael Wachinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2033-01-12
Also published as: DE102013000365B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für einen Kraftwagen mit einer lichtdurchlässigen Schicht (12) und wenigstens einer Lichtquelle (14), mittels welcher Licht (16) von der Seite (18) her in die lichtdurchlässige Schicht (12) einbringbar ist. Die lichtdurchlässige Schicht (12) weist wenigstens eine Inhomogenität (26, 28, 30, 32) auf, mittels welcher ein Auskoppeln des Lichts (16) aus der lichtdurchlässigen Schicht (12) bewirkbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen mit einem solchen Bedienelement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für einen Kraftwagen, welches eine lichtdurchlässige Schicht und wenigstens eine Lichtquelle umfasst. Mittels der wenigstens einen Lichtquelle ist Licht von der Seite her in die lichtdurchlässige Schicht einbringbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen mit einem solchen Bedienelement.
Die DE 10 2011 078 127 A1 beschreibt eine interaktive Anzeigeeinheit zur Darstellung von Informationen und zur Interaktion mit einem Benutzer. Die beispielsweise in einem Fahrzeuginnenraum angeordnete Anzeigeeinheit umfasst hierbei eine photorefraktive Polymermaterialschicht, welche zwischen zwei Substratträgern angeordnet ist. Durch Beleuchten der photorefraktiven Polymermaterialschicht von unten mittels einer Schreiblichtquelle entsteht ein Hologramm. Zur Darstellung des in der photorefraktiven Polymermaterialschicht gespeicherten Hologramms ist an der Seite dieser Materialschicht eine Leselichtquelle angeordnet. Bei Bestrahlung der photorefraktiven Polymermaterialschicht mittels der Leselichtquelle wird das Hologramm für einen Nutzer von außen sichtbar.
Eine solche Anzeigeeinheit ist vergleichsweise kompliziert aufgebaut, und zudem ist das photorefraktive Polymermaterial, in welchem eine Änderung eines optischen Brechungsindexes über elektrooptische Effekte bewirkt wird, vergleichsweise kostenintensiv.
Die EP 1 727 170 B1 beschreibt einen elektrischen Schalter, welcher auch in im Halbdunkel gut erkennbar ist, da eine Zierblende in Form eines Rahmens eine Lichtquelle aufweist. Das Licht dieser Lichtquelle tritt an einer Seitenkante der Zierblende aus, sodass ein die Zierblende umgebender Lichtkreis gebildet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bedienelement der eingangs genannten Art sowie einen Kraftwagen mit einem Bedienelement zu schaffen, bei welchem ein Lichtaustritt mit besonderen einfachen Mitteln erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Bedienelement weist die lichtdurchlässige Schicht wenigstens eine Inhomogenität auf, mittels welcher ein Auskoppeln des Lichts aus der lichtdurchlässigen Schicht bewirkbar ist. Das von der wenigstens einen Lichtquelle in die lichtdurchlässige Schicht eingestrahlte Licht wird also an der wenigstens einen Inhomogenität umgelenkt und so aus der lichtdurchlässigen Schicht ausgekoppelt, dass es in das Auge eines das Bedienelement betrachtenden Nutzers gelangt.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Vorsehen von Inhomogenitäten in der lichtdurchlässigen Schicht dazu genutzt werden kann, auf besonders einfache Art und Weise das Auskoppeln des Lichts aus der lichtdurchlässigen Schicht zu bewirken. Das so bewerkstelligte Beleuchten des Bedienelements erleichtert eine Orientierung für einen Nutzer des Bedienelements, da er im Dunkeln aufgrund des aus der lichtdurchlässigen Schicht austretenden Lichts das Bedienelement besonders gut wahrnehmen kann.
Das Einkoppeln des Lichts von der Seite her in die lichtdurchlässige Schicht mittels der wenigstens einen Lichtquelle geht darüber hinaus mit einem bedeutend geringeren Energiebedarf einher als dies bei einer Hinterleuchtung der lichtdurchlässigen Schicht von unten der Fall wäre. Das Auskoppeln des Lichts aus der lichtdurchlässigen Schicht führt des Weiteren zu einer besonders edlen Anmutung des Bedienelements, da der magische Effekt eines solchen Lichtdesigns für den Nutzer des Bedienelements besonders ansprechend ist.
Bevorzugt ist durch die lichtdurchlässige Schicht eine Oberfläche des Bedienelements gebildet, aus welcher beim Betrieb der wenigstens einen Lichtquelle das Licht austritt. Durch die Anordnung der lichtdurchlässigen Schicht an der Oberfläche des Bedienelements kann nämlich das Licht besonders ungehindert aus dem Bedienelement austreten.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die wenigstens eine Inhomogenität durch eine Oberflächenstruktur bereitgestellt ist, welche sich von an die Oberflächenstruktur angrenzenden Bereichen einer Oberfläche des Bedienelements unterscheidet. Es können dann nämlich Oberflächenstrukturen oder Oberflächenmerkmale wie z. B. Narbungen, Symbole, Vertiefungen und Erhebungen nicht nur zum Auskoppeln des Lichts aus der lichtdurchlässigen Schicht genutzt werden, sondern die Oberflächenstrukturen selber können über einen Beleuchtungseffekt hervorgehoben werden.
Bevorzugt ist die Oberflächenstruktur derart ausgeprägt, dass sie von einem Nutzer des Bedienelements haptisch erfassbar ist. Dann wird nämlich die Bedienung des Bedienelements nicht nur dadurch erleichtert, dass im Bereich der Oberflächenstruktur Licht aus der lichtdurchlässigen Schicht austritt, sondern das Erfühlen der Oberflächenstruktur erleichtert die Orientierung des Nutzers beim Bedienen des Bedienelements. Solche Oberflächenstrukturen können auch als Designelement genutzt werden.
Die Oberflächenstruktur kann durch eine mechanische und/oder chemische und/oder mit einem Laser vorgenommene Bearbeitung der Oberfläche hergestellt sein. Beispielsweise können durch Fräsen oder dergleichen abtragende mechanische Bearbeitung die Oberflächenstrukturen geschaffen werden, welche den Lichtaustritt steuern, indem sie das von der Seite her eingespeiste Licht ablenken. Auf diese Weise können die Oberflächenstrukturen besonders gut an den gewünschten Stellen angebracht werden.
Auch durch die chemische Bearbeitung der Oberfläche wie beispielsweise durch Ätzen können lokale Konturen der Oberfläche ausgebildet werden, welche als optische Elemente den Lichtaustritt steuern. Zusätzlich oder alternativ können durch optisches Bearbeiten der Oberfläche etwa mittels des Lasers Vertiefungen, Narbungen und dergleichen als Oberflächenstrukturen herausgebildet werden.
Die Oberflächenstruktur kann jedoch auch durch Umformen bereitgestellt sein, beispielsweise durch Tiefziehen eines zur Herstellung der lichtdurchlässigen Schicht verwendeten Materials. Insbesondere bei Herstellung der lichtdurchlässigen Schicht aus einem Kunststoff lässt sich die Oberflächenstruktur jedoch auch werkzeugfallend durch Urformen herstellen, und zwar anhand von geometrischen Vorgaben im Werkzeug. Dadurch entfallen nachfolgende Bearbeitungsschritte zum Bereitstellen der Oberflächenstruktur.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Inhomogenität durch lokales Verändern einer Struktur der lichtdurchlässigen Schicht bewirkt. Eine Materialveränderung erfolgt hierbei also innerhalb des Materials, beispielsweise durch Beaufschlagen des Materials der lichtdurchlässigen Schicht mit einem Laser.
Zusätzlich oder alternativ können lokal Partikel oder Reflexionselemente in die lichtdurchlässige Schicht eingebracht werden, um die wenigstens eine Inhomogenität zu bewirken. Es können Streuanteile oder diffuse Bereiche in der lichtdurchlässigen Schicht gezielt so eingestellt werden, dass der Lichtaustritt an den gewünschten Stellen erfolgt. Auch kann durch eine lokale Veränderung einer Materialzusammensetzung in der lichtdurchlässigen Schicht, etwa durch ein lokales Vorsehen von Material mit mehr oder weniger Lichtstreuung, die wenigstens eine Inhomogenität in der lichtdurchlässigen Schicht bewirkt sein. Derartige Möglichkeiten der Bereitstellung von Inhomogenitäten in der lichtdurchlässigen Schicht lassen sich technisch besonders einfach bewerkstelligen.
Die lichtdurchlässige Schicht kann insbesondere aus einem Glas, einem Polyurethan oder einem Polymethylmethacrylat gebildet sein. Solche Werkstoffe sind mit einer guten Lichtdurchlässigkeit und besonders kostengünstig verfügbar. Auch lassen sich in derartigen Materialien die Inhomogenitäten besonders leicht ausbilden.
Bevorzugt weist das Bedienelement eine berührungssensitive Oberfläche auf, welche Bedieneingaben zulässt. Bei einem solchen, als Touchpad ausgebildeten Bedienelement ist nämlich eine Beleuchtung zum optischen Hervorheben von Elementen oder als Designelement besonders vorteilhaft, um die Bedienung des Touchpads zu erleichtern.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die wenigstens eine Inhomogenität dazu ausgebildet ist, einen Lichtaustritt aus der lichtdurchlässigen Schicht zu bewirken, welcher in einem Randbereich des Bedienelements eine größere Intensität aufweist als in einem zentralen Bereich des Bedienelements. Durch eine solche Ambientebeleuchtung oder Umrissbeleuchtung im Randbereich lässt sich das Bedienelement auf besonders ansprechende Art hervorheben, und es lässt sich seine Bedienung vereinfachen.
Dies gilt insbesondere, wenn der Randbereich mit dem Lichtaustritt vergleichsweise großer Intensität umfangsseitig um das Bedienelement umlaufend ausgebildet ist.
Der erfindungsgemäße Kraftwagen weist das erfindungsgemäße Bedienelement auf. Hier wird der Lichtaustritt aus dem Bedienelement mit besonders einfachen Mitteln erreicht.
Die für das erfindungsgemäße Bedienelement beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für den erfindungsgemäßen Kraftwagen.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 schematisch einen Touchpad für einen Kraftwagen, bei welchem Licht über eine seitlich neben einer transparenten Oberfläche des Touchpads angeordnete Lichtquelle eingespeist wird, wobei das Licht nach vorne, also zu einem Betrachter des Touchpads hin aus der transparenten Oberfläche ausgekoppelt wird;
2 schematisch optische Elemente, welche den Lichtaustritt aus der lichtdurchlässigen Schicht steuern;
3 schematisch ein weiteres optisches Element, welches die Lichtauskoppelung aus der lichtdurchlässigen Schicht bewirkt; und
4 den Touchpad gemäß 1 mit einer Umrissbeleuchtung, welche zum Zentrum des Touchpads hin abnimmt.
Bei einem in 1 schematisch gezeigten Touchpad 10 ist an einer einem Betrachter zugewandten Oberseite eine lichtdurchlässige Schicht 12 vorgesehen. Seitlich neben dieser lichtdurchlässigen Schicht 12, welche eine transparente Frontfläche des Touchpads 10 bildet, ist eine Lichtquelle 14 angeordnet. Diese Lichtquelle 14 kann beispielsweise als Leuchtdiode ausgebildet sein. Es können auch mehrere Lichtquellen 14 vorgesehen sein, welche von der Seite her Licht 16 in die lichtdurchlässige Schicht 12 einspeisen.
Vorliegend wird das von der Lichtquelle 14 ausgesendete Licht 16 über eine Schmalseite 18 in die lichtdurchlässige Schicht 12 eingekoppelt (vgl. 2). Die lichtdurchlässige Schicht 12 kann beispielsweise aus Glas, Polyuretan oder Polymethylacrylat gebildet sein.
Die lichtdurchlässige Schicht 12 weist optische Elemente in Form von Imhomogenitäten auf, welche das von der Schmalseite 18 her einfallende Licht 16 umlenken. Diese Imhomogenitäten sorgen für einen Lichtaustritt oder ein Auskoppeln von Licht im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche 20 der lichtdurchlässigen Schicht 12. Vorliegend tritt das zum Betrachter hin umgelenkte Licht in einem nach Art eines Rahmens 22 ausgebildeten Randbereich aus der lichtdurchlässigen Schicht 12 aus. Es ergibt sich so eine Umrissbeleuchtung bzw. Ambientebeleuchtung des Touchpads 10.
Der Lichtaustritt kann hierbei räumlich vergleichsweise scharf begrenzt sein, sodass sich ein linienförmiger Rahmen 22 ergibt, in welchem der Lichtaustritt aus der lichtdurchlässigen Schicht 12 erfolgt. Die Intensität des austretenden Lichts kann jedoch auch zu einem zentralen Bereich 24 des Touchpads 10 hin abnehmen, die Beleuchtung also quasi zum zentralen Bereich 24 hin auslaufen. Eine solche Art des Lichtaustritts ist in 4 veranschaulicht.
Das Auskoppeln des Lichts hin zum Betrachter des Touchpads 10 kann durch unterschiedliche optische Elemente bewirkt werden, welche als Inhomogenitäten in der lichtdurchlässigen Schicht 12 ausgebildet sind.
Derartige optische Elemente sind in 2 schematisch gezeigt. Beispielsweise können Oberflächenstrukturen 26 in Form von Narbungen, Rillen, Vertiefungen oder Erhebungen dafür sorgen, dass an diesen das Licht 16 umgelenkt wird und dann aus der lichtdurchlässigen Schicht 12 austritt. Derartige Oberflächenstrukturen 26 können durch eine mechanische Bearbeitung der Oberfläche 20 hergestellt sein, etwa durch Fräsen. Auch durch eine chemische Bearbeitung der Oberfläche 20, beispielsweise durch Ätzung oder durch eine optische Bearbeitung etwa mittels eines Lasers können die gewünschten Oberflächenstrukturen 26 hergestellt werden.
Die Oberflächenstrukturen 26, an welchen sich eine Kontur der Oberfläche 20 der lichtdurchlässigen Schicht 12 ändert, können auch werkzeugfallend bereitgestellt werden, etwa durch Tiefziehen von einer aus einem Glas gebildeten lichtdurchlässigen Schicht 12. Bei Ausbildung der lichtdurchlässigen Schicht 12 aus einem Kunststoff können die werkzeugfallenden Konturen auch durch entsprechende geometrische Vorgaben im Werkzeug hergestellt werden.
Eine Ätzung 28 kann jedoch auch zu einer lokalen Veränderung der Struktur der lichtdurchlässigen Schicht 12 führen, die wiederum das Auskoppeln des Lichts im Bereich der Ätzung 28 mit sich bringt. Materialveränderungen 30 innerhalb des Materials können durch Beaufschlagen der lichtdurchlässigen Schicht 12 mit einem Laser bewirkt werden. Auch an derartigen Materialveränderungen 30 innerhalb des Materials der lichtdurchlässigen Schicht 12 kann das von der Lichtquelle 14 über die Schmalseite 18 eingestrahlte Licht 16 umgelenkt und entsprechend aus der lichtdurchlässigen Schicht 12 ausgekoppelt werden.
Es können auch lokale Bereiche 32 mit einer veränderten Materialzusammensetzung innerhalb der lichtdurchlässigen Schicht 12 vorgesehen sein, um das Auskoppeln des Lichts an gewünschten Stellen zu bewirken.
Bei der in 3 schematisch gezeigten lichtdurchlässigen Schicht 12 sind als optische Elemente lokal unterschiedliche Materialeigenschaften vorgesehen, etwa durch das Einbetten von Reflexionselementen oder Partikeln in lokal begrenzten Bereichen der lichtdurchlässigen Schicht 12.
Wenn Oberflächenstrukturen 26 wie Narbungen, Symbole, Vertiefungen oder Erhebungen vorgesehen sind, so können diese auch als haptisch erfassbare Orientierungshilfen genutzt werden. Der Benutzer kann dann also diese Oberflächenstrukturen 26 ertasten, und zusätzlich tritt an diesen das Licht aus der lichtdurchlässigen Schicht 12 aus.
Bei dem in 4 gezeigten Touchpad 10 ist ebenfalls eine Umrissbeleuchtung vorgesehen, welche durch Einkoppeln des Lichts 16 über die Schmalseite 18 und einen entsprechenden Lichtaustritt in einem Randbereich 34 des Touchpads 10 bewirkt wird. Hier nimmt jedoch vom umlaufenden Randbereich 34 aus die Beleuchtungsstärke hin zum zentralen Bereich 24 des Touchpads 10 ab.
Die optischen Elemente, welche den Lichtaustritt aus der lichtdurchlässigen Schicht 12 zum Betrachter hin steuern oder lenken, können auch im unbeleuchteten Zustand als Designelemente des Touchpads 10 erkennbar sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011078127 A1 [0002]
EP 1727170 B1 [0004]

Claims

Bedienelement für einen Kraftwagen, mit einer lichtdurchlässigen Schicht (12) und wenigstens einer Lichtquelle (14), mittels welcher Licht (16) von der Seite (18) her in die lichtdurchlässige Schicht (12) einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Schicht (12) wenigstens eine Inhomogenität (26, 28, 30, 32) aufweist, mittels welcher ein Auskoppeln des Lichts (16) aus der lichtdurchlässigen Schicht (12) bewirkbar ist.
Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die lichtdurchlässige Schicht (12) eine Oberfläche des Bedienelements gebildet ist, aus welcher beim Betrieb der wenigstens einen Lichtquelle (14) das Licht (16) austritt.
Bedienelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Inhomogenität durch eine Oberflächenstruktur (26) bereitgestellt ist, welche sich von an die Oberflächenstruktur (26) angrenzenden Bereichen einer Oberfläche (20) des Bedienelements unterscheidet.
Bedienelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (26) von einem Nutzer des Bedienelements haptisch erfassbar ist.
Bedienelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (26) – durch eine mechanische und/oder chemische und/oder mit einem Laser vorgenommene Bearbeitung der Oberfläche und/oder – durch Umformen und/oder – durch Urformen hergestellt ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Inhomogenität – durch lokales Verändern einer Struktur der lichtdurchlässigen Schicht (12) und/oder – durch lokales Einbringen von Partikeln und/oder Reflexionselementen in die lichtdurchlässige Schicht (12) und/oder – durch eine lokale Veränderung einer Materialzusammensetzung in der lichtdurchlässigen Schicht (12) bewirkt ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Schicht (12) aus einem Glas und/oder aus einem Polyurethan und/oder aus einem Polymethylmethacrylat gebildet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement eine Bedieneingaben zulassende berührungssensitive Oberfläche (20) aufweist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Inhomogenität dazu ausgebildet ist, einen Lichtaustritt aus der lichtdurchlässigen Schicht (12) zu bewirken, welcher in einem, insbesondere umfangsseitig umlaufenden, Randbereich (22, 34) des Bedienelements eine größere Intensität aufweist als in einem zentralen Bereich (24) des Bedienelements.
Kraftwagen mit einem Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9.