DE102017122864B4

DE102017122864B4 - Leitfähiges, elastisches Kontaktelement mit integrierter Lichtabschottung

Info

Publication number: DE102017122864B4
Application number: DE102017122864.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Martin; Alain Dani; Tobias Endter; Jochen Schlereth
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2037-10-03
Also published as: DE102017122864A1

Abstract

Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, aufweisendein Gehäuse (21) umfassend zwei Seitenelementen (26),mindestens ein Leuchtmittel zur Hinterleuchtung/Durchleuchtung einer Abdeckung (20) mit wenigstens zwei benachbarten berührungsempfindlichen Betätigungsbereichen (22),jeweils ein, zwischen dem Leuchtmittel (6) und je einem Betätigungsbereich (22) angeordnetes Lichtleitelement (5), das eine der Abdeckung (20) zugewandte Lichtauskopplungsfläche (4) aufweist,Kontaktelemente (3a, 3b) in dem Bedienelement, die zwischen benachbarten Lichtleitelementen (5) angeordnet sind, die relativ zu der Lichtauskopplungsfläche (4) einen Überstand (7) aufweisen, die sich als Zwischenwände zwischen den Seitenelementen (26) des Gehäuses (21) erstrecken, und die in Berührkontakt mit der den Lichtleitelementen (5) zugewandten Seite (23) der Abdeckung (20) stehen, um die Betätigungsbereiche (22) zu kontaktieren, wobei die Kontaktelemente (3a, 3b) wenigstens im Bereich des Überstand (7) aus einem leitfähigem verformbaren Material, beispielsweise einem leitfähigen Elastomer ausgebildet sind, wobei sich die Kontaktelemente (3a, 3b) in ihrer Berührung der Kontur der den Lichtleitelementen (5) zugewandten Seite (23) der Abdeckung (20) anpassen, und wobei die Kontaktelemente (3a, 3b) zusätzlich eine Lichtabschottung für benachbarte Betätigungsbereiche (22) ausbilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, insbesondere ein Bedienelement mit hinterleuchteten berührungsempfindlichen Betätigungsflächen zur Steuerung von verschiedenen Funktionen im Fahrzeug.
Aus der DE 10 2007 026 857 A1 ist ein kapazitiver Schalter mit mehreren Kontakten bekannt, die auf einer Vorderseite eines Bedienelementes angeordnet sind. Mehrere kapazitive Sensoren sind auf einer Rückseite des Bedienelementes angeordnet, jeweils den Kontakten gegenüberliegend. Die DE102007026857 A1 beschreibt eine Beabstandung der berührempfindlichen Kontaktelemente mittels Federn, die jeweils zwischen den Sensoren angeordnet sind.
Die US 2016 / 0 322 970 A1 offenbart einen Näherungssensor, in dem eine Verbindung zwischen berührempfindlicher Oberfläche und einer Leiterplatte über elastische, leitfähige Berührsensoren hergestellt wird.
Die DE 10 2008 031 433 A1 beschreibt ein Bedienelement, aufweisend mindestens ein Leuchtmittel zur Hinterleuchtung/Durchleuchtung einer Abdeckung mit wenigstens zwei benachbartebn berühremepfindlichen Betätigungsbereichen, jeweils ein zwischen dem Leuchtmittel und je einem Betätigungsbereich angeordnetes Leichtleitelement sowie Kontaktelemente in dem Bedienelement, die zwischen benachbarten Leichtleitelementen angeordnet sind und die in Berührkontakt mit der den Lichtleitelementen zugewandten Seite der Abdeckung stehen, um die Betätigungsbereiche zu kontaktieren, wobei die Kontaktelemente zusätzlich eine Lichtabschottung für benachbarte Betätigungsbereiche ausbilden.
Der Nachteil von Bedienelemente aus dem genannten Stand der Technik liegt darin, dass eine Lichtabschottung und damit eine homogene Ausleuchtung definierter Symbolbereiche und/oder berührungsempfindlicher Betätigungsflächen, unter Eliminierung von Streulicht nicht sicher möglich ist.
Um einen universellen, positionsunabhängigen Einsatz solcher Bedienelemente im Fahrzeug zu realisieren, müssen diese eine homogene Ausleuchtung definierter Bereiche, ohne Streuung des Lichtes ermöglichen und zeitgleich die Möglichkeit zur Detektion von Berührungen bereitstellen. Vor diesem Hintergrund bedarf es einer Lösung für ein Bedienelement, welches durch seinen Aufbau die Durchleuchtung und/oder Ausleuchtung definierter Bereiche unter Ausschluss von Streulicht sicherstellt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere in Zusammenhang mit den Figuren charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Ein erfindungsgemäßes Bedienelement für ein Kraftfahrzeug weist mindestens ein Leuchtmittel zur Hinterleuchtung oder Durchleuchtung einer Abdeckung auf. Die Abdeckung weist auf einer einem Benutzer zugewandten Seite wenigstens zwei benachbarte Betätigungsbereiche auf. Erfindungsgemäß ist zwischen je einem Betätigungsbereich und dem wenigstens einem Leuchtmittel je ein Lichtleitelement angeordnet. Das Lichtleitelement ist dazu ausgebildet den jeweiligen Betätigungsbereich wenigstens teilweise zu hinterleuchten.
Insbesondere weisen die Betätigungsbereiche durchleuchtbare und/oder hinterleuchtbare Bereiche mit Funktions-Symboliken auf.
In dem Bedienelement sind Kontaktelemente zwischen benachbarten Lichtleitelementen angeordnet. Die Kontaktelemente stehen in Berührkontakt mit der den Lichtleitelementen zugewandten Seite der Abdeckung. Die Kontaktelemente dienen dazu die Betätigungsbereiche zu kontaktieren und insbesondere eine kapazitive Berührungserkennung auf den Betätigungsbereichen zu ermöglichen. Insbesondere sind zur Kontaktierung jeweils zwei Kontaktelemente pro Betätigungsbereich vorgesehen, entsprechend zwei Kontaktelemente pro Lichtleitelement.
Erfindungsgemäß bilden die Kontaktelemente zusätzlich eine Lichtabschottung für benachbarte Betätigungsbereiche aus. Eine Lichtabschottung sollte verhindern, dass Streulicht von einem Betätigungsbereich zu einem anderen dringt. Zudem soll gewährleistet sein, dass die Hinterleuchtung/Durchleuchtung von allen Betätigungsbereichen gleich ist.
Beispielsweise ist jedem Lichtleitelement eine Leuchtmittel zugeordnet. Die Leuchtmittel sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Beispielsweise wird ein Leuchtmittel angeschaltet, wenn eine Berührung auf dem zu dem Leuchtmittel zugehörigen Betätigungsbereich detektiert wird. Um zwischen hinterleuchteten Betätigungsbereichen und nicht hinterleuchteten Betätigungsbereichen unterscheiden zu können ist eine möglichst optimale Lichtabschottung nötig, insbesondere wenn Leuchtmittel unterschiedlicher Farbe verwendet werden.
Erfindungsgemäß weist das Bedienelement ein Gehäuse auf, welches aus vier Seitenelementen und einem Trägerelement ausgebildet ist, und das mit der Abdeckung verschließbar ist. Beispielsweise ist das Trägerelement als eine Steckplatte ausgebildet, auf die die verschiedenen Bauteile aufgesteckt werden können. Beispielsweise ist das Trägerelement eine Leiterplatte.
In dem Gehäuse sind die Leuchtmittel, die Lichtleitelemente und die Kontaktelemente angeordnet. Insbesondere sind die Kontaktelemente als flächige Kontaktstege ausgebildet, die sich im Wesentlichen senkrecht von dem Trägerelement und zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenelementen, in Richtung der Abdeckung erstrecken. Die Kontaktelemente erstrecken also sich in der Art von Zwischenwänden, zwischen zwei Seitenelementen des Gehäuses. Zwischen je zwei Kontaktelementen ist ein Leuchtmittel und ein Lichtleitelement angeordnet. Die Lichtleitelemente werden also von jeweils zwei Kontaktelementen und zwei Seitenelementen flankiert, wodurch eine Lichtabschottung gewährleistet wird.
Die Lichtleitelemente weisen jeweils eine Fläche zur Einkopplung und Auskopplung von Licht auf, die eine homogene Ausleuchtung definierter Flächenbereiche ermöglichen. Diese werden im Folgenden als Lichteinkopplungsfläche und als Lichtauskopplungsfläche bezeichnet. Bevorzugt ist das Lichtleitelement in seiner Intensität steuerbar. Beispielsweise ist eine Lichtintensität zur normalen Hinterleuchtung vorgesehen und eine höhere Lichtintensität, wenn der entsprechende Betätigungsbereich betätigt wurde.
Erfindungsgemäß weisen die Kontaktelemente relativ zur Lichtauskopplungsfläche des Lichtleitelements einen Überstand auf. Das bedeutet, dass wenigstens ein Teil des jeweiligen Kontaktelements die Lichtauskopplungsfläche in einer Richtung, die senkrecht zu der Lichtauskopplungsfläche ist, überragt. Erfindungsgemäß sind die Kontaktelemente, wenigstens im Bereich des Überstandes aus einem elastisch verformbaren Material ausgebildet. Dies biete zudem den Vorteil, dass sich die Kontaktelemente der Kontur der Abdeckung auf der den Lichtleitelementen zugewandten Seite anpassen. Etwaige Unebenheiten können so ausgeglichen werden.
Bevorzugt sind die elektrisch leitfähigen Kontaktelemente wenigstens teilweise aus einem leitfähigem Elastomer hergestellt. Durch den Eintrag einer Druckkraft, beim Zusammenfügen der Abdeckung mit dem Gehäuse, passt sich das Elastomer an die Kontur der Rückseite der Abdeckung an. Erfindungsgemäß entsteht dadurch ein spaltfreier Kontakt zwischen den elektrisch leitfähigen Kontaktelementen und der Rückseite der Abdeckung, sodass Berührungen an einer bestimmten Position über eine definierte Fläche der Abdeckung detektiert werden können. Ferner dient der lückenlose Kontakt zwischen den Kontaktelementen und der Rückseite der Abdeckung der Abwendung der Streuung von Licht über den zu durchleuchtenden Bereich hinaus.
Beispielsweise weist die Abdeckung in einem Querschnitt senkrecht zu den Betätigungsbereichen eine konkave Form auf. Durch die elastische Verformbarkeit der Kontaktelemente können Höhenunterschiede zur Abdeckung ausgeglichen werden, wodurch für das gesamte Bedienelement die gleichen Kontaktelemente verwendet werden können.
Es ist ebenfalls denkbar, dass das jeweilige Kontaktelement die Lichtauskopplungsfläche zumindest bereichsweise lateral überragt, um beispielsweise eine verbesserte Lichtabschottung zu gewährleisten.
Insbesondere sind die Kontaktelemente im Wesentlichen spaltfrei zwischen wenigstens zwei Seitenelementen des Gehäuses angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Baugruppe wenigstens ein Abstandselement auf, welches im Wesentlichen spaltfrei zwischen wenigstens einem Kontaktelement und einem Seitenelement des Gehäuses angeordnet ist. Das Abstandselement dient insbesondere der Stabilisierung der Kontaktelemente. Beispielsweise dient das Abstandselement ebenfalls dazu das Kontaktelement zusätzlich an wenigstens einem Seitenelement anzuordnen. Gemäß einer Ausführungsform ist für jedes Kontaktelement ein Abstandselement vorgesehen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Abstandselement vorgesehen, das derart ausgebildet ist, dass es sich zwischen einem Seitenelement und allen Kontaktelementen erstreckt und Haltemittel zur Aufnahme der Kontaktelemente umfasst. Weiterhin weisen die Abstandselemente oder das Abstandselement bevorzugt einen Überstand relativ zur Auskopplungsfläche auf, sodass kein Licht hindurchtreten kann. In einer Ausführungsform sind die Kontaktelemente und die Abstandselemente oder das Abstandselement einstückig ausgeführt.
In einer Ausführungsform ist das Lichtleitelement als Linse ausgeführt.
Der Einsatz von berührempfindlichen, durchleuchtbaren Bedienelementen im Fahrzeug gewinnt zunehmend an Bedeutung. Diese kommen für die Steuerung verschiedener Funktionen beispielsweise Klima-, Audio- oder Lichtsteuerung zum Einsatz. Entsprechend ihrer Funktionen werden die Bedienelemente an unterschiedlichen Positionen im Fahrzeug verbaut. Je nach Position und Funktion haben die Bedienelemente unterschiedliche konstruktive Eigenschaften.
Ein erfindungsgemäßes Bedienelement, insbesondere der Gehäuse-Teil kann flexibel als Unterbaugruppe, an verschiedene Positionen im Fahrzeug verbaut werden, um diverse Funktionen bereitzustellen, bei denen eine Funktions- und/oder Suchbeleuchtung und weiterhin eine Berührdetektion benötigt wird.
Insbesondere kann ein großes Maß an Gleichteilen für ein erfindungsgemäßes Bedienelement verwendet werden. Die Unterbaugruppe kann beispielsweise je nach Einsatzort mit einer unterschiedlichen Anzahl von Gleichteilen konzipiert werden und mit verschiedenen Abdeckungen kombiniert werden. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise unterschiedlich lange Schaltleisten kostengünstig realisieren.
Erfindungsgemäß dient das Trägerelement als Abgrenzung zum angrenzenden Bauraum.
Nachfolgend wird die Erfindung zusätzlich durch Figuren beschrieben. Die Figuren sind beispielhaft zu verstehen und nicht abschließend. Es zeigen dabei

1 schematisch die Anordnung der verschiedenen Komponenten eines erfindungsgemäßen Bedienelements in einer Querschnittsansicht,
2 schematisch die Anordnung der verschiedenen Komponenten eines erfindungsgemäßen Bedienelements in einer Draufsicht,
3, ein Trägerelement mit daran angeordneten Lichtleitelementen, Leuchtmitteln und Kontaktelementen.

1 zeigt stark vereinfacht schematisch die Anordnung der verschiedenen Komponenten eines erfindungsgemäßen Bedienelements in einer Querschnittsansicht. Das Bedienelement weist ein Trägerelement 1 auf, auf dem die Kontaktelemente 3a, 3b angeordnet sind. Die Kontaktelemente 3a, 3b erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht von dem Trägerelement 1 in Richtung einer Abdeckung 20 und stehen in Berührkontakt mit der einem Benutzer abgewandten Seite 23 der Abdeckung 20. Die Abdeckung 20 weist zwei benachbarte Betätigungsbereiche 22a, 22b auf.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Kontaktelemente 3a, 3b jeweils paarweise den gleichen Abstand zueinander. Zwischen einem solchen Paar von Kontaktelementen 3a, 3b ist jeweils ein Lichtleitelement 5 angeordnet. Das Lichtleitelement weist eine Lichtauskopplungsfläche 4 und eine Lichteinkopplungsfläche 2 auf. Die jeweiligen Lichteinkopplungsflächen 2 und die Lichtauskopplungsflächen 4 der Lichtleitelemente 5 liegen an einander gegenüberliegenden Seiten des Lichtleitelements 5. Jedem Lichtleitelement 5 ist trägerseitig zudem ein Leuchtmittel 6 zugeordnet. Die Lichtleitelemente 5 in Verbindung mit den jeweils zugehörigen Leuchtmitteln 6 dienen dazu die Betätigungsbereiche 22a, 22b zu hinterleuchten. Zur Vermeidung von Streulicht weisen die Kontaktelemente 3a, 3b einen Überstand 7 relativ zu der Lichtauskopplungsfläche 4 auf. Die Kontaktelemente 3a, 3b dienen so auch als Lichtabschottung.
In 2 ist stark vereinfacht eine schematische Draufsicht auf ein Bedienelement gezeigt. Eine Abdeckung ist in der Ansicht nicht gezeigt, vielmehr ist ein Blick in das Innere eines Gehäuses 21 gezeigt. Dieses weist vier Seitenelemente 26 auf, wobei sich die Kontaktelemente 3a, 3b zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 26 erstrecken und somit als Zwischenwände fungieren.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Bedienteils, ohne eine zugehörige Abdeckung. Das Bedienteil weist ein Gehäuse, bestehend aus vier Seitenelementen, hier im Querschnitt nicht zu sehen und einem Träger 1 auf. Kontaktelemente 3 erstrecken sich senkrecht von dem Träger weg und zwischen je zwei Kontaktelementen 3 ist ein Lichtleitelement 5 angeordnet.
Die Körper der Lichtleitelemente 5 verjüngt sich in Richtung des Trägerelements 1, so dass die Lichteinkopplungsflächen 2 jeweils kleiner sind als die Lichtauskopplungsflächen 4.
Die Kontaktelemente 3 ragen, auf der Seite der Lichtauskopplungsfläche 4 in einem Bereich von 1-3 mm über die Lichtleitelemente 5 hinaus. Auf der Seite der Lichteinkopplungsfläche 2 ist auf dem Trägerelement je ein Leuchtmittel 6 angeordnet. Auf der Seite der Lichteinkopplungsfläche 2 weisen die Kontaktelemente 3 ebenfalls einen Überstand 8 bezüglich der Lichtleitelemente 5 auf.

Claims

Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Gehäuse (21) umfassend zwei Seitenelementen (26), mindestens ein Leuchtmittel zur Hinterleuchtung/Durchleuchtung einer Abdeckung (20) mit wenigstens zwei benachbarten berührungsempfindlichen Betätigungsbereichen (22), jeweils ein, zwischen dem Leuchtmittel (6) und je einem Betätigungsbereich (22) angeordnetes Lichtleitelement (5), das eine der Abdeckung (20) zugewandte Lichtauskopplungsfläche (4) aufweist, Kontaktelemente (3a, 3b) in dem Bedienelement, die zwischen benachbarten Lichtleitelementen (5) angeordnet sind, die relativ zu der Lichtauskopplungsfläche (4) einen Überstand (7) aufweisen, die sich als Zwischenwände zwischen den Seitenelementen (26) des Gehäuses (21) erstrecken, und die in Berührkontakt mit der den Lichtleitelementen (5) zugewandten Seite (23) der Abdeckung (20) stehen, um die Betätigungsbereiche (22) zu kontaktieren, wobei die Kontaktelemente (3a, 3b) wenigstens im Bereich des Überstand (7) aus einem leitfähigem verformbaren Material, beispielsweise einem leitfähigen Elastomer ausgebildet sind, wobei sich die Kontaktelemente (3a, 3b) in ihrer Berührung der Kontur der den Lichtleitelementen (5) zugewandten Seite (23) der Abdeckung (20) anpassen, und wobei die Kontaktelemente (3a, 3b) zusätzlich eine Lichtabschottung für benachbarte Betätigungsbereiche (22) ausbilden.
Bedienelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Kontaktelementen (3a, 3b), Lichtleitelementen (5) und Leuchtmitteln (6) jeweils um Gleichteile handelt.
Verwendung eines Bedienelements gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug.