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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/312,135 mit dem Titel „PUSHBUTTON VEHICLE SHIFTER INTERFACE“, eingereicht am 23. März 2016, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Drucktasten-Schalthebelschnittstellen für Fahrzeuge, und betrifft insbesondere eine verbesserte Drucktasten-Schalthebelschnittstelle.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Kraftfahrzeuge sind üblicherweise mit einer Gangschalthebel-Schnittstelle zum Auswählen der verschiedenen Betriebsmodi eines Fahrzeugs ausgestattet, welche Park-, Rückwärts-, Neutral- und Vorwärtsgangauswahlen umfassen, ausgestattet. In einigen Kraftfahrzeugen wurden die herkömmlichen Gangschalthebel durch Shift-by-Wire-Systeme, wie etwa Drucktasten, ersetzt, die Benutzerschnittstelleneingaben verwenden. Es wäre erstrebenswert, einen verbesserten Betrieb einer Drucktasten-Schalthebelschnittstelle zur Verwendung in einem Fahrzeug zu ermöglichen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Drucktasten-Schalthebelschnittstelle bereitgestellt. Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle umfasst eine Halteanordnung, die sich nahe einer Tafel im Allgemeinen vor einem Fahrersitz befindet, und mehrere Drucktasten, die horizontal auf der Halteanordnung angeordnet sind und betätigt werden können, um einen Fahrzeugbetriebsmodus einzugeben.
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Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale aufweisen:
- • die mehreren Drucktasten sind nebeneinanderliegend in einer seitlichen Anordnung angeordnet;
- • die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle ist mit der Tafel fest verbunden;
- • die Tafel umfasst ein Armaturenbrett des Fahrzeugs;
- • die mehreren Drucktasten befinden sich im Allgemeinen vor und unter einer Anzeigevorrichtung;
- • die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle für ein Fahrzeug weist ein oder mehrere Oberflächenmerkmale zwischen angrenzenden Drucktasten auf;
- • die Oberflächenmerkmale umfassen feste Trennwände, die sich zwischen angrenzenden Drucktasten befinden;
- • die Fahrzeugbetriebsmodi umfassen Fahrzeuggetriebepositionen;
- • die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle für ein Fahrzeug weist ein Zeichen auf einer Oberfläche jeder Taste und eine Lichtquelle zum Beleuchten des Zeichens auf; und
- • die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle für ein Fahrzeug weist eine Lichtquelle und eine Lichtröhre zum Beleuchten der Tasten auf.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine Tafel, die sich im Allgemeinen vor einem Fahrersitz innerhalb eines Insassenraums des Fahrzeugs befindet, und eine Haltevorrichtung, die in einer Tafel im Allgemeinen vor dem Fahrersitz bereitgestellt ist. Das Fahrzeug weist außerdem mehrere Drucktasten auf, die horizontal auf der Halteanordnung angeordnet sind und betätigt werden können, um einen Fahrzeugbetriebsmodus einzugeben.
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Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale aufweisen:
- • die mehreren Drucktasten sind nebeneinanderliegend in einer seitlichen Anordnung angeordnet;
- • die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle ist mit der Tafel fest verbunden;
- • die Tafel umfasst ein Armaturenbrett des Fahrzeugs;
- • die mehreren Drucktasten befinden sich im Allgemeinen vor und unter einer Anzeigevorrichtung;
- • das Fahrzeug weist ein oder mehrere Oberflächenmerkmale auf, die sich zwischen angrenzenden Drucktasten befinden;
- • die Oberflächenmerkmale umfassen feste Trennwände, die sich zwischen angrenzenden Drucktasten befinden;
- • die Fahrzeugbetriebsmodi umfassen Fahrzeuggetriebepositionen;
- • das Fahrzeug weist ein Zeichen auf einer Oberfläche jeder Taste und eine Lichtquelle zum Beleuchten des Zeichens auf; und
- • das Fahrzeug weist eine Lichtquelle und eine Lichtröhre zum Beleuchten der Tasten auf.
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Diese und weitere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch den Fachmann bei Studieren der folgenden Beschreibung, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verstanden und erkannt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine Perspektivansicht eines Insassenraums eines Kraftfahrzeugs, der eine Drucktasten-Schalthebelschnittstelle aufweist, gemäß einer Ausführungsform;
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1A eine vergrößerte Perspektivansicht von Abschnitt 1A, die die in 1 gezeigte Drucktasten-Schalthebelschnittstelle darstellt;
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2 eine Explosionsdarstellung einer Drucktasten-Schalthebelschnittstelle, die von der Rückseite der Fahrzeugarmaturentafel aus gezeigt ist;
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3 eine vergrößerte Explosionsdarstellung von einer der Drucktasten der Drucktasten-Schalthebelschnittstelle;
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4 eine Querschnittsansicht entlang Linie IV-IV aus 1A, die eine nicht gedrückte Drucktaste darstellt; und
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5 eine Querschnittsansicht entlang Linie IV-IV aus 1A, die ferner eine gedrückte Drucktaste darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf 1 und 1A ist der Insasseninnenraum eines Kraftfahrzeugs 10 im Allgemeinen als eine Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 aufweisend gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Das Fahrzeug 10 ist im Allgemeinen ausgestattet mit einem Fahrersitz 12, der hinter dem Lenkrad 14 angeordnet und einem Fahrer über eine Fahrzeugtür 18 zugänglich ist, gemäß einer herkömmlichen Fahrzeugsitzanordnung gezeigt. Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 ist in einer vorderen Tafel 20, wie einer Instrumententafel oder einem Armaturenbrett, befindlich gezeigt und ist im Allgemeinen in Reichweite und zugänglich für den Fahrer des Fahrzeugs, der in dem Fahrersitz 12 sitzt. Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 umfasst mehrere Drucktasten 30, die dem Fahrer ermöglichen, einen Fahrzeugbetriebsmodus, wie etwa den Getriebegangmodus, der Parken, Rückwärts-, Neutral und Vorwärtsfahren, auch als PRND-Eingabe bezeichnet, umfasst, einzugeben. Man sollte verstehen, dass mehr oder weniger Drucktasten 30 eingesetzt werden können, um diese und andere Fahrzeugbetriebsmodi einzugeben, wie etwa eine Eingabe für einen niedrigen Getriebegang für eine PRNDL-Eingabeanordnung.
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Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 ist gemäß einer Ausführungsform horizontal angeordnet und in dem Armaturenbrett 20 in dem Insasseninnenraum des Kraftfahrzeugs 10 befindlich gezeigt. Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 befindet sich im Allgemeinen vor und unter der Instrumententafel oder dem Armaturenbrett 20 und im Allgemeinen über einer Kniepolsterverkleidung 22. Von daher ist die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 im Allgemeinen vor dem Fahrersitz 12 positioniert. Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 kann zwischen dem oberen Armaturenbrett 20 und der unteren Kniepolsterverkleidung 22 befestigt sein und erstreckt sich davon nach vorn, sodass der Fahrer die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 leicht erreichen und berühren kann, um eine Drucktaste 30 zu betätigen, während er in dem Fahrersitz 12 sitzt. Das Armaturenbrett 20 ist außerdem als eine integrierte Anzeige- und Registriervorrichtung 25 und Lüftungskanalklappen 28 aufweisend gezeigt, die innerhalb einer gemeinsamen Einfassung 26 bereitgestellt sind. Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 befindet sich im Allgemeinen vor und unter der integrierten Anzeige- und Registriervorrichtung 25. Von daher kann ein Benutzer, wie etwa ein Fahrer des Fahrzeugs 10, die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 leicht erreichen und darauf zugreifen, um einen der Fahrzeugbetriebsmodi einschließlich der Getriebegangmodi PRND einzugeben.
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Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 ist fest an dem Armaturenbrett 20 montiert und mehrere einzelne betätigbare Drucktasten 30 aufweisend, die sich im Allgemeinen von dem Armaturenbrett 20 nach vorn erstrecken, gezeigt. Auf der linken Seite der Drucktasten 30 ist eine erste horizontale Fläche 34 gebildet, die sich von dem Armaturenbrett 20 nach vorn erstreckt. Auf der rechten Seite der Drucktasten 30 ist eine zweite horizontale Fläche 36 gebildet, die sich von dem Armaturenbrett 20 erstreckt. Oberflächen 34 und 36 stellen eine Plattform bereit, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Anordnung von Drucktasten 30 erstreckt, und auf welcher ein Benutzer die Hand oder einen oder mehrere Finger legen kann, ohne eine Drucktaste 30 mit der ruhenden Hand oder dem Finger zu aktivieren.
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Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 ist in 1–5 als eine Reihe von vier unterschiedlichen Drucktasten 30 aufweisend gezeigt, die horizontal in einer nebeneinanderliegenden linearen Anordnung (1 × 4) angeordnet sind und üblicherweise durch eine Schwenkstange 37 gehalten werden, die an entgegengesetzten Enden auf der linken und rechten Seite der Reihe von Drucktasten 30 verbunden ist, um das Gehäuse oder die Anordnung 32 zu halten. Alle Drucktasten 30 sind über runde Aufnahmen 35, die in dem unteren Gehäuse 60 der Taste gebildet sind, mit der Verbindungsschwenkstange 37 verbunden und schwenken darauf relativ zu der Verbindungsschwenkstange 37 zwischen einer gedrückten unteren Position (5) und einer oberen, nichtgedrückten Position (4). Die Schwenkstange 37 erstreckt sich in die Halteanordnung hinein und wird durch eine Verriegelungsendkappe 33 an einem Ende und einer Wand an dem entgegengesetzten Ende arretiert. Jede Drucktaste 30 weist Zeichen auf, die auf einer oberen Fläche gedruckt oder gebildet sind, die einen auswählbaren Betriebsmodus, wie etwa einen der PRND-Betriebsmodi, anzeigen. Die Drucktasten 30 können durch eine durch den Benutzer angewendete Kraft, z. B. durch den Finger eines Benutzers, nach unten mechanisch betätigt werden und können ein nachgiebiges Rückführungselement umfassen, dass die Drucktaste 30 mit einer Vorspannkraft in die obere nichtgedrückte Position zurückführt, wenn eine nach unten gerichtete Aktivierungskraft nicht länger in ausreichendem Maße angewendet ist. Jede Drucktaste 30 kann durch Drücken nach unten mit ausreichender Kraft in eine gedrückte Position betätigt werden, wobei ein Schalter aktiviert wird, um ein Modusauswahl-Eingabesignal zu erzeugen.
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Zusätzlich sind die einzelnen Drucktasten 30 an linken und rechten Seiten durch nach oben hervorstehende Trennelemente 38 begrenzt und getrennt, die die Drucktasten 30 unterteilen oder trennen und dazu dienen, an der Begrenzung von jeder der Drucktasten 30 ein taktiles Gefühl bereitzustellen. Die Trennelemente 38 erstrecken sich in Aufnahmeschlitze 39, die in Haltepult 32 bereitgestellt sind, und trennen die Drucktasten 30 auf entgegengesetzten linken und rechten Seiten jeder Drucktaste 30. Die nach oben hervorstehenden Trennelemente 38 können alternativ die Form eines Höckers oder einer Erhöhung aufweisen, die es einem Benutzer ermöglicht, seinen oder ihren Finger über eine obere Schnittstellenfläche der Drucktasten 30 gleiten zu lassen und die Veränderung der Oberfläche an dem Rand jeder Drucktaste 30 wahrzunehmen, während sich der Finger entlang der oberen Fläche der Schnittstelle 24 horizontal von einer Drucktaste 30 zu einer anderen Drucktaste 30 bewegt. Man sollte verstehen, dass, gemäß anderen Ausführungsformen, jedes nach außen hervorstehende Element 38 an Stelle eines Höckers oder einer Erhöhung auch anderweitig mit einer anderen Oberflächenkontur wie einer Vertiefung oder einer Veränderung der Oberflächenstruktur gestaltet sein kann.
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Die Drucktasten 30 sind nebeneinanderliegend in einer horizontalen und lateralen „Klaviertasten“-Anordnung angeordnet. Jede Drucktaste 30, wie in 1–5 gezeigt, weist eine horizontal ausgerichtete Kippschaltertaste auf, die um die Schwenkstange 37 nahe dem äußersten Ende weg von dem Benutzer schwenkt. Die Schwenkstange 37 und Halteanordnung 32 stellen eine Haltestruktur bereit, die die mehreren Drucktasten 30 hält. Gemäß einer Ausführungsform umfasst jede der Kippschalter-Drucktasten 30 eine elastische elastomere Kuppel 80 und einen darauf angebrachten Schalter 82. Die elastomere Kuppel 80 kann auf einer vertikalen vorderen Wand der Halteanordnung 32 oder der LED-Platine 40 hinter der Drucktaste 30 und dem Zwischenelement 81 positioniert sein und dient dazu, eine Vorspannkraft bereitzustellen, um die Drucktaste 30 nach oben in die nichtgedrückte Position zurückzubringen. Alternativ kann eine Spiralfeder oder ein anderer Vorspannkraftmechanismus eingesetzt werden. Die elastomere Kuppel 80 und Schalter 82 können sich woanders auf der Drucktaste 30 befinden, wie etwa unter der Taste 30. Wenn der Benutzer die Drucktaste 30 herunterdrückt, schwenkt die Drucktaste 30 um die Schwenkstange 34 und aktiviert durch Drücken auf Zwischenelement 81 den Schalter 82 und drückt die elastomere Kuppel 80 herunter. Wenn der Schalter 82 aktiviert ist, wird ein Signal ausgegeben, das eine Betätigung der Drucktaste 30 anzeigt, was ein Schaltereingabesignal zum Auswählen eines Betriebsmodus erzeugt. Die elastomere Kuppel 80 ist derart elastisch, dass die zusammengedrückte Kuppel 80 die Drucktaste 30 zwingt, bei Entfernen des kraftvollen Fingers des Benutzers von der Drucktaste 30, in ihre obere nichtgedrückte Position zurückzuschalten. Man sollte verstehen, dass andere Konfigurationen der Drucktaste 30 in Verbindung mit der Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 verwendet werden können. Man sollte außerdem verstehen, dass die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24, gemäß einer anderen Ausführungsform, zusammen mit Näherungsschaltern und Näherungssensoren verwendet werden können und als eine bewegliche Schalthebelschnittstelle konfiguriert sein können.
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Unter Bezugnahme auf 2–5 ist die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 gezeigt, wobei sie die Halteanordnung 32, die an einem hinteren Halterungsgehäuse 50 montiert ist, aufweist. Angeordnet zwischen hinterem Halterungsgehäuse 50 und Halteanordnung 32 ist eine LED- und Schalter-Beleuchtungsplatte 40, die mehrere Lichtquellen 42, wie etwa Leuchtdioden (LEDs), umfasst, die auf der ersten Seite montiert sind. Die Lichtquellen 42 stellen eine Lichtbeleuchtung bereit, um die Drucktasten 30 wie hierin beschrieben zu beleuchten. Jede der Lichtquellen 42 ist an einer Lichtröhre 44 ausgerichtet, die sich durch den Innenbereich 62 von Drucktaste 30 erstreckt. Die Lichtröhre 44 kann ein lichtdurchlässiges Medium wie ein klares Acryl umfassen, das Licht von einer Lichtquelle 42 leitet und die Lichtbeleuchtung auf die Kontaktoberfläche der Drucktaste 30, wo sich das Zeichen 66 befindet, umleitet und strahlt. Die Lichtröhre weist ein Eingangsende 43, das an der LED 42 ausgerichtet ist, und ein Ausgangsende 45, das mit angeschrägten Oberflächen in einer Sägezahnform ausgebildet ist, die das Licht in einem Winkel nach oben in Richtung des Zeichens 66 umleiten. Des Weiteren sind die elastomere Kuppel 80 und Schalter 82 auch zusammengesetzt auf der Vorderseite der LED-Beleuchtungsplatine 40 und ausgerichtet an den entsprechenden Drucktasten 30 gezeigt.
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Jede der Drucktasten 30 ist als ein unteres Gehäuse 60 und ein oberes Gehäuse 64, das sich auf das untere Gehäuse 62 montieren lässt, aufweisend gezeigt. Das untere Gehäuse 62 weist seitliche hochstehende Seitenwände mit runden Aufnahmen, die die Schwenkstange 37 in Eingriff nehmen, auf. Das obere Gehäuse 64 weist eine glatt konturierte Oberfläche auf, die Zeichen 66 wie etwa einen Buchstaben (z. B. P, R, N oder D) zum Identifizieren des Fahrzeugbetriebsmodus umfasst, der über Bereich 62 positioniert ist. Durch die Lichtquelle 42 erzeugtes Licht wird über die Lichtröhre 44 in Bereich 62 geleitet und in Richtung der Tastfläche der Taste 30 umgeleitet, um das Zeichen 66 zu beleuchten. Das Zeichen 66 kann durch Laserätzen einer Struktur in Form des Zeichens auf einem dunklen oder anderweitig nicht lichtdurchlässigen Medium des oberen Gehäuses 64 gebildet sein. Infolgedessen ist Licht in der Lage, durch den lasergeätzten Abschnitt 66 hindurch zu leuchten, um eine Lichtbeleuchtung in der Form des Zeichens 66 bereitzustellen.
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Jede Drucktaste 30 umfasst außerdem ein sich nach vorne erstreckendes Element 68 und eine vorderste Kontaktfläche 70, die auf dem sich nach vorne erstreckenden Element 68 einrastet oder dieses anderweitig verbindet. Von daher kann ein Benutzer das beleuchtete Zeichen 66 leicht ermitteln und betrachten und kann die Drucktaste 30 durch Drücken auf die obere Fläche des oberen Gehäuses 64 oder die vordere Kontaktfläche 70 herunterdrücken, um die Drucktaste 30 um eine Schwenkstange 37 herum nach unten zu schwenken, um den Schalter 82 zu betätigen, um den entsprechenden Fahrzeugbetriebsmodus zu aktivieren. Bei Loslassen der Drucktaste 30 kehrt die Drucktaste 30 in ihre aufrechte Vorspannposition zurück.
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Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 weist vergrößerte Schnittstellenanschlussflächen für die Drucktasten 30 auf, die sich nach vorn in Richtung des Fahrersitzes 12 erstrecken. Der vordere Rand der Drucktasten 30 ist im Allgemeinen abgerundet, wie in 2–5 zu sehen, um eine glatte ergonomische Optik und Haptik bereitzustellen. Die obere Schnittstellenfläche der Drucktasten 30 erstreckt sich von dem Armaturenbrett 20 nach vorn und kann nach unten abgewinkelt sein, um zu ermöglichen, dass der Finger eines Benutzers ohne Behinderung durch einen beliebigen überhängenden Teil des Armaturenbretts 20 damit interagieren kann. Das Armaturenbrett 20 ist die Drucktasten 30 teilweise überhängend gezeigt, stellt jedoch ausreichend Abstandsraum bereit, um zu ermöglichen, dass der Finger eines Fahrers mit den Drucktasten 30 interagiert. Man sollte verstehen, dass die mehreren Drucktasten 30 horizontal, nebeneinanderliegend, mit einer nach unten abgeschrägten Kontaktoberfläche auf der Halteanordnung angeordnet sind. Das Halteelement 32 kann an einer Haltestruktur innerhalb des Armaturenbretts 20 und/oder der Kniepolsterverkleidung 22 angeschraubt oder anderweitig befestigt sein, um die Schnittstelle ortsfest zu fixieren.
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Dementsprechend bietet die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 vorteilhafterweise mehrere Drucktasten 30, die in einer horizontalen Konfiguration an einer Stelle angeordnet sind, die für den Bediener des Fahrzeugs zur Verwendung günstig gelegen ist und zu einer nichtbehindernden Schalthebelschnittstelle führt. Die Drucktasten-Schalthebelschnittstelle 24 kann durch den Fahrer des Fahrzeugs leicht bedient werden, um einen Fahrzeugbetriebsmodus auszuwählen.
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Es versteht sich, dass Veränderungen und Modifizierungen an der zuvor erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und ferner versteht sich, dass derartige Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt werden sollen, sofern diese Ansprüche durch ihre Sprache nicht ausdrücklich etwas anderes angeben.
