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Die Erfindung betrifft ein berührempfindliches Bedienelement aufweisend ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse angeordnetes Trägerelement, welches zur Anordnung mindestens eines berührempfindlichen Eingabeteils, insbesondere eines Touchpads oder Touchscreens, ausgebildet ist, wobei das Trägerelement über mindestens ein Lagerelement gegenüber dem Gehäuse bewegbar gelagert ist, wobei zur Schwingungsanregung des berührempfindlichen Eingabeteils, insbesondere des Trägerelements ein Aktuator vorgesehen ist.
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Aus dem Stand der Technik ist ein berührempfindliches Bedienelement bekannt, welches ein Gehäuse und ein Trägerelement aufweist. Das Trägerelement ist mit einem als Touchpad ausgebildeten berührungsempfindlichen Eingabeteil über mehrere als z-förmige Blattfedern ausgebildete Lagerelemente schwingend gelagert. Ein vorzugsweise elektromagnetischer Aktuator, welcher in dem Gehäuse angeordnet ist, dient zur Schwingungsanregung des Touchpads, wenn ein Benutzer das Touchpad bedient. Der Benutzer erhält somit bei der Betätigung des Touchpads eine haptische Rückmeldung, wenn er einen Befehl ausführt, um beispielsweise ein Navigationssystem zu bedienen. Das Gehäuse kann beispielsweise in einer Konsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Wenn jedoch das berührempfindliche Bedienelement an einem Ort im Kraftfahrzeug verbaut werden soll, wo zu wenig Bauraum zur Verfügung steht, wie beispielsweise in einem Lenkrad, dann ist das berührempfindliche Bedienelement, insbesondere wegen der Verwendung der z-förmigen Blattfedern zu groß ausgebildet. Des Weiteren sind die Produktionskosten der z-förmigen Blattfedern sehr hoch und auch die mechanischen Festigkeit der z-förmigen Blattfedern wird durch die durch den Aktuator erzeugten Vibrationen negativ beeinflusst, so dass die z-förmigen Blattfedern reißen könnten und somit die haptischen Eigenschaften des berührempfindlichen Bedienelements in Summe verschlechtert werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges, zuverlässiges und kompaktes Bedienelement bereitzustellen.
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Die Erfindung wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei weist das Lagerelement einen oder mehrere Elastomere auf. Bevorzugt ist das Lagerelement aus einem oder mehreren Elastomeren und damit vollständig aus einem oder mehreren Elastomeren ausgebildet. Das Lagerelement ist erfindungsgemäß sowohl am Trägerelement als auch am Gehäuse befestigt. Durch das als Elastomer ausgebildete Lagerelement kann ein kostengünstiges berührempfindliches Bedienelement bereitgestellt werden, weil das aus dem Elastomer ausgebildete Lagerelement einfach herzustellen ist, wenn dieses vorzugsweise aus einem gummiartigen Werkstoff ausgebildet ist. Des Weiteren kann ein Elastomer einfach während des Herstellungsprozesses geformt werden und bei einer weiteren Verwendung elastisch verformt werden. Dabei kann das aus einem Elastomer ausgebildete Lagerelement, insbesondere im Vergleich zu z-förmigen Blattfedern eine komprimierte und kompakte Ausgestaltung bzw. Form aufweisen, so dass dadurch auch das berührempfindliche Eingabeteil eine geringere Baugröße, insbesondere Bauhöhe aufweist. Somit besteht auch die Möglichkeit, das berührempfindliche Bedienelement in einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs anzuordnen, wo in der Regel nur wenig Bauraum zur Anordnung eines berührempfindlichen Bedienelements zur Verfügung steht. Dann wird das berührempfindliche Bedienelement als Lenkradschaltelement eines sogenannten Multifunktionslenkrades verwendet.
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Da es sich bei dem aus dem Elastomer ausgebildeten Lagerelement um ein sehr kompaktes und konstruktiv einfach ausgestaltetes Bauteil handelt, können die Produktionskosten des berührempfindlichen Bedienelements verringert werden, weil das Lagerelement sehr einfach zu montieren ist.
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Ebenfalls können durch das als Elastomer ausgebildete Lagerelement die haptischen Eigenschaften des berührempfindlichen Eingabeteils verbessert werden, weil auch unter dem Einfluss von Vibrationen, die durch den Aktuator erzeugt werden können, eine Beschädigung, insbesondere ein Reißen des aus dem Elastomer ausgebildeten Lagerelements sehr unwahrscheinlich ist. Aufgrund der verbesserten Festigkeitseigenschaften des als Elastomer ausgebildeten Lagerelements wird dessen Lebensdauer deutlich erhöht.
Die als Lagerelement verwendeten Elastomere sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe. Die Kunststoffe können sich bei Zug- und Druckbelastung, insbesondere bei einer Bedienung des berührempfindlichen Bedienelements elastisch verformen und finden aber danach in ihre ursprüngliche, unverformte Ausgestaltung zurück. Die als Lagerelement verwendeten Elastomere können die Vulkanisate von Naturkautschuk und/oder Silikonkautschuk sein. Vorzugsweise sind die Lagerelemente aus einem Silikonwerkstoff ausgebildet. Zudem kann das als Elastomer ausgebildete Lagerelement sicher und klapperfrei in dem berührungsempfindlichen Bedienelement angeordnet werden, weil es sowohl am Trägerelement als auch am Gehäuse befestigt ist.
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Ferner kann durch das aus einem Elastomer ausgebildete Lagerelement die Geräuschentwicklung beim Betätigen und Verwenden des berührempfindlichen Bedienelements positiv beeinflusst werden, insbesondere dann, wenn der Aktuator aktiviert wird, kann die durch den Aktuator erzeugte Schwingung und Bewegung des berührempfindlichen Eingabeteils, insbesondere des Trägerelements gedämpft werden.
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Im Ergebnis kann mit Hilfe des als Elastomer ausgebildeten Lagerelements ein kostengünstiges, zuverlässiges und kompaktes Bedienelement bereitgestellt werden.
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Wenn in der nachfolgenden Offenbarung das Lagerelement beschrieben wird, handelt es sich stets um ein Lagerelement, welches als Elastomer ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist ein berührempfindliches Eingabeteil vorgesehen. Der Begriff „berührempfindliches Eingabeteil“ ist weit auszulegen. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um ein Teil des Eingabegeräts, das eine dem Bediener zugewandte Eingabefläche definiert, auf der eine Berührung durch ein Eingabeorgan oder einen Finger eines Bedieners durch eine Sensorik detektiert wird, bevorzugt ortsauflösend detektiert wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem berührempfindlichen Eingabeteil um ein Touchpad, d.h. ein anzeigeloses Eingabeteil mit ortsauflösender Detektion einer Berührung auf einer zum Eingabeteil gehörigen Eingabefläche oder ein Touchscreen, d.h. ein Eingabeteil mit ortsauflösender Detektion einer Berührung auf einer zum Eingabeteil gehörigen Eingabefläche, wobei im letzteren Fall der Eingabefläche ferner eine elektronische Anzeige, insbesondere eine elektronische Pixelmatrixanzeige zugeordnet ist.
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Beispielsweise sind der Eingabefläche ein oder mehrere Sensoren zur Detektion einer Berührung und/oder einer Druckkraft auf der Eingabefläche zugeordnet. Beispielsweise handelt es sich um mehrere in einer Matrix angeordnete Elektroden und eine zugehörige Auswerteinheit zur ortsauflösenden Berührungsdetektion und/oder einen oder mehrere Kraftsensoren zur Detektion der durch die Betätigung bewirkten Druckkraft, wie einen oder mehrere kapazitive Kraftsensoren.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Aktuator vorgesehen, um das Eingabeteil zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bewegend anzutreiben. Bevorzugt wird das Eingabeteil linear angetrieben. Bevorzugt ist der Aktuator ein elektromotorischer oder elektromagnetischer Aktuator. Beispielsweise weist der Aktuator eine Spule auf, dessen durch die Spule erzeugtes, elektromagnetisches Feld zur Zusammenwirkung mit einem Anker ausgebildet und angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist dieser Aktuator eine die effektive Wirkrichtung beschreibende Wirkachse auf, um eine Bewegung des Eingabeteils, beispielsweise der berührempfindlichen Anzeige, zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung in Auslenkrichtung zu bewirken.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Lagerelement mit dem Gehäuse stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist. Somit kann das Lagerelement sicher und zuverlässig in dem berührempfindlichen Bedienelement angeordnet werden. Auf zusätzliche Schrauben kann verzichtet werden, wenn das Lagerelement in oder an dem Gehäuse montiert wird, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Lagerelement mit dem Trägerelement stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist. Somit kann das Lagerelement noch sicherer und zuverlässiger in dem berührempfindlichen Bedienelement angeordnet bzw. befestigt werden. Auf zusätzliche Schrauben kann verzichtet werden, wenn das Lagerelement in oder an dem Trägerelement montiert wird, wodurch die Produktionskosten des berührempfindlichen Bedienelements gesenkt werden können.
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Das berührempfindliche Eingabeteil kann kostengünstig und einfach hergestellt werden, wenn das Lagerelement zumindest einen Befestigungsabschnitt aufweist, welcher zu Verbindung mit dem Gehäuse und/oder dem Trägerelement ausgebildet ist, wobei der Befestigungsabschnitt vorzugsweise als Durchgangsloch ausgebildet ist. Wenn der Befestigungsabschnitt als Durchgangsloch ausgebildet ist, kann das Lagerelement sehr kompakt ausgestaltet werden und gleichzeitig behält es seine elastischen Eigenschaften bei.
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Die haptischen Eigenschaften des berührempfindlichen Eingabeteils können verbessert werden, wenn das Lagerelement mindestens eine erste Verformungskammer und vorzugsweise eine zweite Verformungskammer aufweist. Aufgrund der vorzugsweise zwei Verformungskammern lässt sich das Lagerelement mit einem verminderten Kraftaufwand verformen. Beim Betätigen des berührempfindlichen Bedienelements (z-Richtung) wird das Lagerelement verformt und durch die Betätigung der Aktuator aktiviert, weil über die berührungsempfindliche Oberfläche des berührempfindlichen Eingabeteils die Krafteinwirkung sensiert wird. Insbesondere beim Zusammendrücken des Lagerelements ist somit genügend Raum in den Verformungskammern bereitgestellt, in welchen das zusammengedrückte und verformte elastische Material des Lagerelements bewegt werden kann. Des Weiteren kann das Gewicht des Lagerelements durch die Anordnung mindestens einer Verformungskammer reduziert werden.
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Eine sichere Anordnung des Lagerelements, insbesondere in dem Gehäuse und/oder am Trägerelement kann sichergestellt werden, wenn das Lagerelement mindestens einen ersten Lagersteg und vorzugsweise einen zweiten Lagersteg aufweist, wobei der erste Lagersteg und der zweite Lagersteg vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind. Mit Hilfe der Lagerstege kann das Lagerelement sicher in einer Längsrichtung (y-Richtung) gelagert werden und gleichzeitig wird beim Komprimieren und Expandieren des Lagerelements, insbesondere bei einer Bewegung des Trägerelements in y-Richtung das Lagerelement sicher am Gehäuse und/oder am Trägerelement fixiert. Durch eine symmetrische Ausgestaltung des Lagerelements kann das Lagerelement auch einfacher für den Werker montiert werden, weil es von beiden Seiten montiert werden kann.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Lagerelement mindestens einen ersten Lagerfortsatz und vorzugsweise einen zweiten Lagerfortsatz aufweist, wobei der erste Lagerfortsatz und der zweite Lagerfortsatz vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind. Die vorzugsweise zwei Lagerfortsätze sorgen für eine sichere Fixierung des Lagerelements am Gehäuse und/oder am Trägerelement in Querrichtung (x-Richtung). Dadurch wird die Bewegung des Trägerelements und/oder des Gehäuses gedämpft und es wird eine unerwünschte Auslenkung, insbesondere des Trägerelements in Querrichtung vermieden.
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Das Lagerelement kann sicher im oder am Gehäuse fixiert werden, wenn am Gehäuse ein Aufnahmeabschnitt zur Anordnung des Lagerelements vorgesehen ist. Dabei bietet es sich an, wenn die Ausgestaltung des Aufnahmeabschnitts komplementär zu der Ausgestaltung des Lagerelements ausgebildet ist. Das Lagerelement könnte mittels einer Presspassung in den Aufnahmeabschnitt montiert werden, weil das Lagerelement als Elastomer ausgebildet ist, welches elastisch verformbar ist.
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Sehr kostengünstig und einfach kann die Konstruktion des berührempfindlichen Bedienelements ausgestaltet werden, wenn der Aufnahmeabschnitt als Wanne ausgebildet ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmeabschnitt, insbesondere die Wanne mindestens einer ersten Ausnehmungen und vorzugsweise eine zweite Ausnehmung aufweist, wobei die erste Ausnehmung zur Aufnahme des ersten Lagerstegs und vorzugsweise die zweite Ausnehmung zur Aufnahme des zweiten Lagerstegs ausgebildet ist. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmeabschnitt, insbesondere die Wanne mindestens eine erste Aussparung und vorzugsweise eine zweite Aussparung aufweist, wobei die erste Aussparung zur Aufnahme des ersten Lagerfortsatzes und vorzugsweise die zweite Aussparung zur Aufnahme des zweiten Lagerfortsatzes ausgebildet ist. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, dass das Lagerelement sicher im Gehäuse fixiert werden kann. Es wird eine elastische Verformbarkeit des Lagerelements in y-Richtung, und zwar in positiver und negativer y-Richtung gewährleistet. Da das Trägerelement mit dem Lagerelement verbunden ist, ist somit eine, insbesondere abgedämpfte Bewegung des Trägerelements sowohl in negativer, als auch in positiver y-Richtung, welche auch die Wirkrichtungen des Aktuators sind, möglich. Die vorzugsweise zwei vorgesehenen Verformungskammern des Lagerelements gewährleisten eine Komprimierung und Expansion des Lagerelements in positiver und negativer y-Richtung.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung symmetrisch zueinander angeordnet sind. Durch diese Maßnahme gelingt es, das Lagerelement einfach, sicher und fest im Gehäuse zu montieren.
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Das Lagerelement kann einfach und sicher montiert und auch demontiert werden, wenn der Aufnahmeabschnitt mindestens ein erstes Gehäuserastelement und vorzugsweise ein zweites Gehäuserastelement zum Befestigen des Lagerelements aufweist, wobei im montierten Zustand des Lagerelements mindestens das erste Gehäuserastelement und vorzugsweise das zweite Gehäuserastelement auf einer Oberfläche des Lagerelements verrasten. Die Rastverbindung ist konstruktiv einfach bereitzustellen und sorgt für eine feste Fixierung des Lagerelements am Gehäuse.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmeabschnitt mindestens einen Gehäusedom, insbesondere einen Gehäusepilzkopf aufweist, wobei im montierten Zustand des Lagerelements der Gehäusedom im Eingriff mit dem Befestigungsabschnitt ist. Mit Hilfe des Gehäusedoms und des Befestigungsabschnitts kann das Lagerelement verliersicher und fest am Gehäuse befestigt werden. Insbesondere dann, wenn der Werker das Trägerelement mit dem Gehäuse verheiratet ist das Lagerelement sicher montiert und kann bei der Montage nicht aus dem Gehäuse fallen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement einen Trägerdom, insbesondere einen Trägerpilzkopf aufweist, wobei im montierten Zustand des Lagerelements der Trägerdom im Eingriff mit dem Befestigungsabschnitt ist. Mit Hilfe des Trägerdoms und des Befestigungsabschnitts kann das Trägerelement verliersicher und fest unmittelbar am Lagerelement und mittelbar am Gehäuse befestigt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement mindestens ein erstes Trägerrastelement und vorzugsweise ein zweites Trägerrastelement zum Befestigen des Lagerelements aufweist, wobei im montierten Zustand des Lagerelements mindestens das erste Trägerrastelement und vorzugsweise das zweite Trägerrastelement auf einer Oberfläche des Lagerelements verrasten. Die Rastverbindung ist konstruktiv einfach bereitzustellen und sorgt für eine feste Fixierung des Lagerelements am Trägerelement. Als Pilzkopf, d.h. Gehäusepilzkopf beziehungsweise Trägerpilzkopf, wird ein gehäuseseitiger beziehungsweise trägerseitiger, dornartiger Fortsatz verstanden, der an seinem freien Ende einen Querschnittssprung aufweist, so dass das Lagerelement formschlüssig zwischen dem festen Ende und dem freien Ende nahen Querschnittssprung des pilzkopfförmigen Fortsatzes festgelegt ist, bevorzugt wenigstens formschlüssig festgelegt ist.
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Die Herstellungskosten und die Montagekosten für das berührempfindliche Bedienelement können verringert werden, wenn das Lagerelement in das Gehäuse, insbesondere in den Aufnahmeabschnitt des Gehäuses oder in das Trägerelement mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzguss-Verfahrens eingespritzt wird. Durch dies Maßnahme gelingt es einen Fertigungsschritt zu automatisieren, und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass das Lagerelement mit dem Gehäuse oder Trägerelement sicher und unlösbar, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Man könnte auch auf die Verwendung des Trägerdoms oder Gehäusedoms verzichten, wenn das Lagerelement an das Gehäuse bzw. an das Trägerelement mittels des Zwei-Komponenten-Spritzguss-Verfahrens angespritzt wird.
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Die Herstellungskosten für das berührempfindliche Bedienelement können weiter gesenkt werden, wenn das Trägerelement als Bedienblende ausgebildet ist. Auf dem Trägerelement können dann Symbole oder Lichtaustrittsflächen angeordnet werden, die einen Status für den Benutzer anzeigen.
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Das aus einem Elastomer ausgebildete Lagerelement kann auch über den gesamten Lebenszyklus eines Kraftfahrzeugs zuverlässig arbeiten, wenn das Elastomer eine Shore-Härte im Bereich von 60 bis 80 Härteeinheiten aufweist. Wenn die Shore-Härte in diesem zuvor genannten Bereich liegt, reichen die elastischen Eigenschaften des Lagerelements für eine einwandfreie Haptik aus und gleichzeitig wird ein Reißen des Lagerelements auch bei häufigen Betätigungen des berührempfindlichen Bedienelements verhindert.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des berührempfindlichen Bedienelements kann vorgesehen sein, dass das Elastomer ein synthetisches Polymer, insbesondere Silikon umfasst.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des berührempfindlichen Bedienelements in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs und/oder an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen:
- 1 ein schematisch dargestelltes berührempfindliches Bedienelement in einer geschnittenen Ansicht,
- 2 ein Gehäuse und ein Trägerelement eines berührempfindlichen Bedienelements in perspektivischer Ansicht gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 3 einen Eckabschnitt des Gehäuses, in welchem ein Lagerelement mit einem Trägerelement und dem Gehäuse verbunden ist in einer Ansicht von oben gemäß der ersten Ausführungsform,
- 4 den Eckabschnitt des Gehäuses, in welchem das Lagerelement mit dem Trägerelement und dem Gehäuse verbunden ist in einer Ansicht von unten gemäß der ersten Ausführungsform,
- 5 ein Gehäuse und ein Trägerelement eines berührempfindlichen Bedienelements in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 6 ein in dem Gehäuse angeordnetes Lagerelement in einer perspektivischen Ansicht von oben gemäß der zweiten Ausführungsform,
- 7 das in dem Gehäuse angeordnete Lagerelement in einer geschnittenen Queransicht gemäß der zweiten Ausführungsform,
- 8 das in dem Gehäuse und in dem Trägerelement angeordnete Lagerelement in einer geschnittenen Längsansicht gemäß der zweiten Ausführungsform,
- 9 ein Lagerelement gemäß einer ersten Ausgestaltung in einer Ansicht von oben,
- 10 das Lagerelement gemäß der ersten Ausgestaltung in einer perspektivischen Ansicht, und
- 11 ein Lagerelement gemäß einer zweiten Ausgestaltung in einer perspektivischen Ansicht.
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In der 1 ist ein allgemeines erfindungsgemäßes berührempfindliches Bedienelement 1 schematisch dargestellt, welches beispielsweise in einer Mittekonsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Denkbar ist aber auch, dass das berührempfindliche Bedienelement 1 als Lenkradschalter ausgebildet ist, welcher auf einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das berührempfindliche Bedienelement 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in welchem ein Trägerelement 4 angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das berührempfindliche Bedienelement 1 ein als Bedienoberfläche ausgebildetes berührempfindliches Eingabeteil 5, welches als ein Touchpad oder Touchscreen ausgebildet sein kann. Alternativ kann das Trägerelement 4 aber auch selbst als Bedienblende ausgebildet sein. Das Trägerelement 4 ist über vorzugsweise drei oder vier Lagerelemente 6 horizontal bewegend gegenüber dem Gehäuse 3 gelagert. Die Lagerelemente 6 sind jeweils als Elastomer ausgebildet, welche vorzugsweise in den Eckbereichen des Gehäuses 3 angeordnet sind. Das Elastomer weist eine Shore-Härte im Bereich von 60 bis 80 Härteeinheiten auf und umfasst ein synthetisches Polymer, insbesondere Silikon.
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Die Lagerelemente 6 sind dabei sowohl am Trägerelement 4 als auch am Gehäuse 3 befestigt. Dabei können die Lagerelement 6 mit dem Gehäuse 3 stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Des Weiteren können die Lagerelemente 6 mit dem Trägerelement 4 stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein.
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Zur Schwingungsanregung des Trägerelements 4 und des am Trägerelement 4 angeordneten berührempfindlichen Eingabeteils 5 ist ein, insbesondere elektromagnetischer Aktuator 7 vorgesehen, welcher mit dem Trägerelement 4 und/oder dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 gekoppelt ist. Der Aktuator 7 umfasst einen nicht näher gezeigten Anker und einen nicht näher gezeigten Elektromagneten, wobei der Anker vorzugsweise mit dem Trägerelement 4 und/oder vorzugsweise mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 verbunden ist. Der Anker kann L-förmig ausgebildet sein und kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Trägerelement 4 und/oder mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 verbunden sein.
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In den 2 bis 4 sind Bauteile eines teilweise dargestellten berührempfindlichen Bedienelements 1 gemäß einer ersten Ausführungsform visualisiert.
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Der beschriebene Aufbau und Funktion des berührempfindlichen Bedienelements 1 gemäß der ersten Ausführungsform gleicht im Wesentlichen dem in der 1 dargestellten und beschriebenen berührempfindlichen Bedienelement 1. Die Bezugszeichen aus der 1 werden für dieselben Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels übernommen.
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In der 2 ist ein Trägerelement 4 beabstandet zu einem Gehäuse 3 des berührempfindlichen Bedienelements 1 gezeigt. Das Gehäuse 3 umfasst jeweils drei Aufnahmeabschnitte 8 zur Anordnung von jeweils drei Lagerelemente 6. Jeder Aufnahmeanschnitt 8 ist dazu ausgebildet, ein als Elastomer ausgebildetes Lagerelement 6 daran zu befestigen.
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Jedes Lagerelement 6 weist zumindest einen Befestigungsabschnitt 9 auf, welcher zu Verbindung mit dem Gehäuse 3 und/oder dem Trägerelement 4 ausgebildet ist, wobei jeder der Befestigungsabschnitte 9 vorzugsweise als Durchgangsloch ausgebildet ist.
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Jeder der Aufnahmeabschnitte 8 weist mindestens einen Gehäusedom 10, insbesondere einen Gehäusepilzkopf auf, wobei im montierten Zustand der Lagerelemente 6 der Gehäusedom 10 im Eingriff mit dem jeweiligen Befestigungsabschnitt 9 des entsprechenden Lagerelements 6 ist. Des Weiteren sind am Gehäuse 3 drei Befestigungsdome 11 angeordnet, welche im montierten Zustand in runde, insbesondere kreisförmige Öffnungen 12 eingreifen, die wiederum am Trägerelement 4 angeordnet sind. Durch diese Maßnahme gelingt es, das Trägerelement 4 sicher und stabil in dem Gehäuse 3 zu lagern.
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Das Trägerelement weist drei Trägerrastelementpaare auf, wobei jedes Paar jeweils durch ein erstes Trägerrastelement 13 und ein zweites Trägerrastelement 14 gebildet wird. Die Trägerrastelemente 13, 14 dienen zum kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Halten bzw. Befestigen der jeweiligen Lagerelemente 6, wobei im montierten Zustand der Lagerelemente 6 das erste Trägerrastelement 13 und vorzugsweise das zweite Trägerrastelement 14 auf einer unteren Oberfläche 15 des jeweiligen Lagerelements 6 verrasten, wie dies in der 4 dargestellt ist.
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Nachfolgend werden die wesentlichen Montageschritte zum Anordnen des Trägerelements 4 auf dem Gehäuse 3 und die Funktionsweise des berührempfindlichen Bedienelements 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Das in der 11 als Elastomer ausgebildete Lagerelement 6, welches bei dem berührempfindlichen Bedienelement 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, weist den Befestigungsabschnitt 9 auf, welcher zu Verbindung mit dem Gehäuse 3 und/oder dem Trägerelement 4 ausgebildet ist, wobei der Befestigungsabschnitt 9 vorzugsweise als Durchgangsloch ausgebildet ist. Das jeweilige Lagerelement 6 weist mindestens eine erste Verformungskammer 16 und vorzugsweise eine zweite Verformungskammer 17 auf.
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In das Gehäuse 3 werden vorzugsweise die drei Lagerelemente 6 stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig angeordnet, insbesondere befestigt. Dabei wird auf die drei Gehäusedome 10 jeweils ein Lagerelement 6 befestigt und der vorzugsweise als Gehäusepilzkopf ausgebildete Gehäusedom 10 durchdringt die Öffnung des Befestigungsabschnitt 9 des jeweiligen Lagerelements 6. Der Gehäusepilzkopf liegt dann auf einer oberen Oberfläche 28 des Lagerelements 6 auf. Da jedes Lagerelement 6 als Elastomer, insbesondere aus Silikon ausgebildet ist und flexible Eigenschaften aufweist, ist eine Montage der Lagerelemente 6 auf dem jeweiligen Gehäusepilzkopf einfach durchzuführen. Bei der Montage des Trägerelements 4 hintergreifen und verrasten die Trägerrastelemente 13, 14 mit der unteren Oberfläche 15 des Lagerelements 6. Gleichzeitig werden bei der Montage des Trägerelements 4 die Öffnungen 12 des Trägerelements 4 mit den Befestigungsdomen 11 in Eingriff gebracht, um das Trägerelement 4 sicher und stabil auf dem Gehäuse 3 zu lagern. Im Ergebnis ist jedes einzelne Lagerelement 6 sicher und zuverlässig am Gehäuse 3 und am Trägerelement 4 befestigt.
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Wenn nun ein Benutzer auf die in den 2 bis 5 nicht gezeigte Bedienoberfläche drückt, wird eine Funktion des Kraftfahrzeugs ausgelöst, wie beispielsweise das Aktivieren eines Navigationssystems. Beim Drücken der Bedienoberfläche in die negative z-Richtung werden die Lagerelemente 6 geräuschmindernd komprimiert und es wird eine Krafteinwirkung auf der touchsensitiven Bedienoberfläche sensiert. Der Aktuator 7 wird dann aktiviert, um das Trägerelement 4 und die darauf angeordnete Bedienoberfläche und/oder das berührempfindliche Eingabeteil 5 in Schwingung zu versetzen.
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Die Verformungskammern 16, 17 des jeweiligen Lagerelements 6 dämpfen die Bewegung des Trägerelements 4 in negativer und positiver y-Richtung. Die Lagerelemente 6, welche vorzugsweise aus Silikon ausgebildet sind, werden bei der Schwingung in y-Richtung im Wechsel einer Kompression oder einer Expansion ausgesetzt. Im Ergebnis werden durch die Lagerelemente 6 in vorteilhafterweise unerwünschte Auslenkungen des Trägerelements 4 vermieden. Wenn der Benutzer die Betätigung des berührempfindlichen Bedienelements 1 beendet, wird dies sensiert und der Aktuator 7 wird deaktiviert. Während dieser Beendigung expandieren die Lagerelemente 6 in positive z-Richtung. Die Bedienung des berührempfindlichen Bedienelements 1 ist beendet.
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In den 5 bis 8 sind Bauteile eines teilweise dargestellten berührempfindlichen Bedienelements 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform visualisiert.
Der beschriebene Aufbau und Funktion des berührempfindlichen Bedienelements 1 gemäß der zweiten Ausführungsform gleicht im Wesentlichen dem in der 1 dargestellten und beschriebenen berührempfindlichen Bedienelement 1. Die Bezugszeichen aus der 1 werden für dieselben Bauteile des zweiten Ausführungsbeispiels übernommen.
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In den 5 bis 8 ist eine alternative Anordnung und Verbindung des Gehäuses 3, des Trägerelements 4 und der Lagerelemente 6 gezeigt. Ebenfalls können im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel andere Ausgestaltungen von Lagerelementen 6 verwendet werden, die in den 9 und 10 visualisiert sind, denkbar ist aber auch die Verwendung eines Lagerelements 6 gemäß der 11.
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Das in den 9 und 10 als Elastomer ausgebildete Lagerelement 6 gemäß der ersten Ausgestaltung weist einen Befestigungsabschnitt 9 auf, welcher zu Verbindung mit dem Gehäuse 3 und/oder dem Trägerelement 4 ausgebildet ist, wobei der Befestigungsabschnitt 9 vorzugsweise als Durchgangsloch ausgebildet ist. Das jeweilige Lagerelement 6 weist mindestens eine erste Verformungskammer 16 und vorzugsweise eine zweite Verformungskammer 17 auf. Das in den 9 und 10 gezeigte Lagerelement 6 umfasst im Vergleich zu dem in der 11 dargestellten Lagerelement 6 mindestens einen ersten Lagersteg 18 und vorzugsweise eine zweiten Lagersteg 19, wobei der erste Lagersteg 18 und der zweite Lagersteg 19 vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind. Weiter weist das Lagerelement 6 mindestens einen ersten Lagerfortsatz 20 und vorzugsweise einen zweiten Lagerfortsatz 21 auf, wobei der erste Lagerfortsatz 20 und der zweite Lagerfortsatz 21 vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind.
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Damit das jeweilige Lagerelement 6 sicher und zuverlässig in dem Gehäuse 3 des berührungsempfindlichen Bedienelements 1 lagerbar und befestigbar ist, ist am Gehäuse ein Aufnahmeabschnitt 8 zur Anordnung des jeweiligen Lagerelements 6 vorgesehen. Dabei ist der Aufnahmeabschnitt 8 in Form einer Wanne ausgebildet. Der jeweilige Aufnahmeabschnitt 8, insbesondere die Wanne weisen mindestens eine erste Ausnehmungen 22 und vorzugsweise eine zweite Ausnehmung 23 auf, wobei die erste Ausnehmung 22 zur Aufnahme des ersten Lagerstegs 18 und vorzugsweise die zweite Ausnehmung 23 zur Aufnahme des zweiten Lagerstegs 19 ausgebildet ist. Die erste Ausnehmung 22 und die zweite Ausnehmung 23 sind symmetrisch zueinander angeordnet. Des Weiteren weist der Aufnahmeabschnitt 8, insbesondere die Wanne mindestens eine erste Aussparung 24 und vorzugsweise eine zweite Aussparung 25 auf, wobei die erste Aussparung 24 zur Aufnahme des ersten Lagerfortsatzes 20 und vorzugsweise die zweite Aussparung 25 zur Aufnahme des zweiten Lagerfortsatzes 21 ausgebildet ist. Die erste Aussparung 24 und die zweite Aussparung 25 sind symmetrisch zueinander angeordnet.
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Ferner weist der Aufnahmeabschnitt 8 mindestens ein erstes Gehäuserastelement 26 und vorzugsweise ein zweites Gehäuserastelement 27 zum Befestigen des Lagerelements 6 auf, wobei im montierten Zustand des jeweiligen Lagerelements 6 mindestens das erste Gehäuserastelement 26 und vorzugsweise das zweite Gehäuserastelement 27 auf einer oberen Oberfläche 15 des Lagerelements 6 verrasten.
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Das Trägerelement 4 weist einen Trägerdom 29, insbesondere einen Trägerpilzkopf auf, wobei im montierten Zustand des jeweiligen Lagerelements 6 der Trägerdom 29 im Eingriff mit dem Befestigungsabschnitt 9 des jeweiligen Lagerelements 6 ist.
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Nachfolgend werden die wesentlichen Montageschritte zum Anordnen des Trägerelements 4 auf dem Gehäuse 3 und die Funktionsweise des berührempfindlichen Bedienelements 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
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In das Gehäuse 3 werden vorzugsweise die drei Lagerelemente 6 stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig angeordnet, insbesondere befestigt. Im Verglich zum ersten Ausführungsbeispiel werden vorzugsweise die Lagerelemente 6 gemäß der ersten Ausgestaltung, dargestellt in den 9 und 10 verwendet. Das elastisch verformbare als Elastomer ausgebildete Lagerelement 6 wird in den in dem Gehäuse 3 angeordneten Aufnahmeabschnitt 8 befestigt, welcher vorzugsweise als Wanne ausgebildet ist. Beim Einsetzen des jeweiligen Lagerelements 6 in den jeweiligen Aufnahmeabschnitt 8 verrasten die Gehäuserastelemente 26, 27 mit der oberen Oberfläche 28 des jeweiligen Lagerelements 6. Gleichzeitig dienen die Ausnehmungen 22, 23 zur Führung des Lagerelements 6, wobei der Lagerstege 18 in der Ausnehmung 22 und der Lagersteg 19 in der Ausnehmung 23 geführt ist. Des Weiteren wird der erste Lagerfortsatz 20 in die erste Aussparung 24 und der zweite Lagerfortsatz 22 in die zweite Aussparung 25 geführt. Da die Lagerelemente 6 als Elastomer ausgebildet sind und daher elastisch verformbar ausgebildet sind, kann die Montage der Lagerelemente 6 in die entsprechenden Aufnahmeabschnitte 8 einfach durchgeführt werden. Nachdem die Lagerelemente 6 sicher und verliersicher am Gehäuse 4 befestigt sind, wird das Trägerelement 4 montiert. Dabei wird, wie in der 5 gezeigt, der als Trägerpilzkopf ausgebildete Trägerdom 29 durch den Befestigungsabschnitt 9 des Lagerelements 6 geführt und verrastet dabei mit der unteren Oberfläche 15 des Lagerelements 6. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des Lagerelements 6 ist die Einführung und Durchführung des Trägerpilzkopfes in das Lagerelement 6 einfach durchzuführen, ohne das Lagerelement 6 zu beschädigen. Somit können alle Lagerelemente 6 sicher und zuverlässig am Trägerelement 4 befestigt werden.
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Die Funktionsweise des berührempfindlichen Bedienelements 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ist im Wesentlichen dieselbe wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
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Bei dem in den 5 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des berührempfindlichen Bedienelements 1 werden Lagerelemente 6 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet, welche in den 9 und 10 dargestellt sind. Da das jeweilige Lagerelement 6 die Lagerfortsätze 20, 21, welche in den entsprechenden Aussparungen 24, 25 angeordnet sind, und die Lagerstege 18, 19, welche in den Ausnehmungen 22, 23 angeordnet sind, umfasst, kann die Längsbewegung (y-Richtung) des Trägerelements 4 optimiert werden und eine Bewegung quer zu Wirkrichtung des Aktuators 7 vermieden werden. Mit Hilfe dieser Ausbildung des Lagerelements 6 ist auch eine bessere Fixierung der Lagerelemente 6 im Gehäuse 3 möglich.
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Die oben beschriebenen erfindungsgemäßen berührempfindlichen Bedienelemente 1 gemäß den unterschiedlichen Ausführungsformen weisen Lagerelemente 6 auf, die eine elastische Verformbarkeit in alle Richtungen erlaubt. Es sollte darauf geachtet werden, dass nicht zu wenig Material bei der Herstellung der Lagerelemente 6 verwendet wird, um ein Einreißen des Elastomers, insbesondere des Silikons zu verhindern. Um den Herstellungsprozess einfacher zu gestalten, und die Montagetätigkeiten für einen Werker zu verringern, können die Lagerelemente 6 in das Gehäuse 3, insbesondere in den Aufnahmeabschnitt 8 des Gehäuses 3 oder in das Trägerelement 4 mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzguss-Verfahrens eingespritzt werden.
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Das Lagerelement 6 gemäß der ersten Ausgestaltung kann sowohl bei dem berührungsempfindlichen Bedienelement 1 der ersten Ausführungsform, als auch bei dem berührungsempfindlichen Bedienelement 1 der zweiten Ausführungsform verwendet werden.
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Auch das Lagerelement 6 gemäß der zweiten Ausgestaltung kann sowohl bei dem berührungsempfindlichen Bedienelement 1 der ersten Ausführungsform, als auch bei dem berührungsempfindlichen Bedienelement 1 der zweiten Ausführungsform verwendet werden.
