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Es wird eine Bedieneinrichtung mit mindestens einem Bedienelement beschrieben, mindestens aufweisend eine Oberflächenschicht und eine Schalterschicht, die unter der Oberflächenschicht angeordnet ist und mindestens ein Schaltelement aufweist. Die Bedieneinrichtung dient zur Befehlseingabe über das mindestens eine Bedienelement. Die Betätigung des mindestens einen Bedienelementes bewirkt die Auslösung einer Aktion und/oder verändert Betriebszustände einer Einrichtung. Hierzu werden über die Schalterschicht Steuerbefehle an die Einrichtung oder eine weitere Steuereinheit übertragen.
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Bedieneinrichtungen können zur Ansteuerung verschiedener Systeme oder Geräte verwendet werden. Beispielsweise sind solche Bedieneinrichtungen in Fahrzeugen vorgesehen. Fahrzeuge können beispielsweise Kraftfahrzeuge, wie Pkw, Lkw oder Busse, Züge, Flugzeuge oder Schiffe sein. Über die Bedieneinrichtung können beispielsweise äußere und innere Beleuchtungseinrichtungen an- und ausgeschaltet werden. Über die Bedieneinrichtung mit dem mindestens einen Bedienelement können auch andere Geräte und Systeme in einem Fahrzeug angesteuert werden.
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Stand der Technik
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Bedieneinrichtungen mit mindestens einem Bedienelement, welches elektronisch eine Signalübertragung bereitstellt, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Klassische Bedieneinrichtungen umfassen einen mechanischen Schalter, der beispielsweise eingedrückt wird und in einer eingedrückten Stellung eine Kontaktierung bereitstellt. Zudem sind berührungsempfindliche Oberflächen bekannt, die mit Schaltelementen verbunden sind. Solche Bedieneinrichtungen sind unter anderem für smarte elektronische Geräte (Tablets, Smartphones) bekannt.
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Zur Ansteuerung verschiedener Systeme oder Geräte sind in Kraftfahrzeugen auch Kunststoffoberflächen mit einer darunter befindlichen Sensorik bekannt, wobei über eine Kapazitätsänderung Bedienbefehle erfasst werden können. Solche Einrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine Bedieneingabe nicht möglich ist, wenn die Bedienperson einen Handschuh trägt. Auch ist es oftmals nicht möglich mit Gegenständen eine Betätigung durchzuführen, da der Gegenstand aus einem Material besteht, welches keine Kapazitätsänderung zur Erfassung über die Sensorik ermöglicht.
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Um beide Funktionen bereitzustellen sind sogenannte „Click-Touch“-Systeme bekannt. Eine Oberflächenschicht ist hierzu zumindest partiell verformbar ausgebildet und weist eine Elektrode auf oder ist selbst als Elektrode ausgebildet. Dieser Schicht liegt eine weitere Schicht unterhalb der Oberflächenschicht gegenüber, die ebenso Elektroden aufweist. Zwischen diesen beiden Schichten ist eine Abstandsschicht angeordnet, die im Bereich der Elektroden und damit der Schaltbereiche, eine Ausnehmung aufweist. Daher kann sowohl eine kapazitive Änderung allein durch Annährung des Fingers einer Bedienperson als auch ein Eindrücken der Oberflächenschicht in diesem Bereich erfolgen, was unabhängig von dem Material oder der Ausgestaltung des Betätigungselements zu einer Bedieneingabe führt.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weisen verschiedene Nachteile auf. Einerseits sind diese teilweise sehr komplex ausgebildet und daher sehr teuer in der Herstellung. Weiterhin ermöglichen nicht alle Bedieneinrichtungen eine Aktivierung über verschiedene Gegenstände und eine Bedienperson (mit und ohne Handschuh). Ein weiterer Nachteil vor allem bei sogenannten „Click-Touch“-Bedieneinrichtungen liegt darin, dass der Abstand zwischen den beiden Elektroden in der Regel sehr gering ist. Ein Eindrücken eines Bedienfeldes ist daher nur in einem Bereich von wenigen Millimetern möglich.
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Für eine Bedienperson ist es jedoch einfacher zu erfassen, ob eine Betätigung erfolgt, wenn ein Bedienknopf oder ein Bedienfeld um ein starkes Maß verformt bzw. eingedrückt werden kann. Bei mechanischen Einrichtungen kann ein Bedienknopf über einen größeren Weg hineingedrückt werden. Selbst bei Ausführungen, wobei der Bedienknopf nicht in dieser Position verbleibt, sondern wieder zurückspringt, wird die Betätigung von einer Bedienperson sehr einfach wahrgenommen.
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Mechanische Bedienknöpfe oder Schalter sind jedoch sehr störungsanfällig. Insbesondere die dafür erforderliche Mechanik kann bei häufiger Betätigung Schaden nehmen. Die Mechanik ist jedoch auch ausschlagend für die elektrische Kontaktierung, sodass eine Beschädigung der Mechanik auch zu einem Versagen des Bedienelementes führt.
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Aufgabe
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Es besteht daher die Aufgabe darin eine Bedieneinrichtung anzugeben, die einfach aufgebaut ist und eine wahrnehmbare Betätigung für eine Bedienperson bereitstellt. Zudem soll eine alternative Bedieneinrichtung zu den aus dem Stand der Technik bekannten Bedieneinrichtungen angegeben werden.
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Lösung
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Bedieneinrichtung mit mindestens einem Bedienelement gelöst, mindestens aufweisend eine Oberflächenschicht und eine Schalterschicht, die unter der Oberflächenschicht angeordnet ist und mindestens ein Schaltelement aufweist, wobei
- - die Oberflächenschicht mindestens eine Öffnung aufweist, welche mindestens einem Schaltelement zugeordnet ist,
- - zwischen der Oberflächenschicht und der Schalterschicht mindestens ein verformbares Element angeordnet ist,
- - das verformbare Element auf dem Schaltelement aufliegt und über die Öffnung in der Oberflächenschicht zugänglich ist, und
- - das verformbare Element aus einem elastischen Material besteht.
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Das mindestens eine Bedienelement setzt sich mindestens aus dem verformbaren Element und dem darunter angeordneten Schaltelement zusammen. Das Bedienelement dient als Schalter und kann durch die Ausbildung des verformbaren Elementes eingedrückt werden. Durch das Eindrücken des verformbaren Elementes entsteht ein Schalterweg wie bei einem mechanischen Schalter. Zudem ist das Bedienelement fühlbar, was einen zusätzlichen Vorteil gegenüber harten technischen Oberflächen, wie beispielsweise bei Touch-Bedienfeldern, bereitstellt.
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Das verformbare Element kann von der Oberflächenschicht abstehen oder bündig mit der Oberflächenschicht abschließen, wobei hierzu die Oberflächenschicht entsprechend ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Oberflächenschicht eine „Mulde“ für das verformbare Element aufweisen.
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Ein Druck auf das verformbare Element bewirkt nach dem Zurücklegen einer einstellbaren Wegstrecke ebenfalls einen Druck auf das Schaltelement, das hierüber aktiviert bzw. betätigt wird. Das Schaltelement selbst erfasst diese Bewegung und leitet diese als Steuersignal an eine Steuereinrichtung oder an Geräte und weitere Einrichtungen weiter.
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Das verformbare Element besteht aus einem elastischen Material und kann daher nach der Betätigung wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren. Es ist deshalb nicht notwendig aufwendige mechanische Anordnungen vorzusehen, um das Bedienelement nach Betätigung wieder in den ursprünglichen Zustand zurückzubringen.
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Die Bedieneinrichtung kann zusätzlich eine Schicht aus einem elastischen Material aufweisen, die zwischen der Oberflächenschicht und der Schalterschicht angeordnet ist, wobei die Schicht mehrere verformbare Elemente aufweist. Die Schicht kann beispielsweise eine Schaumstoffschicht sein, die kostengünstig herstellbar ist. Die verformbaren Elemente sind dabei als Erhebungen in der Schicht mit dieser zusammen ausgebildet. Die Schicht wird dann zwischen die Schalterschicht und die Oberflächenschicht eingelegt und die Schichten miteinander verbunden. Im Bereich der verformbaren Elemente weist die Oberflächenschicht Öffnungen auf, sodass nur die verformbaren Elemente zugänglich sind und verformt werden können.
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In einer alternativen Ausführungsform weist die Bedieneinrichtung eine Schicht aus einem mindestens partiell elastischen Material auf, die zwischen der Oberflächenschicht und der Schalterschicht angeordnet ist, wobei die Schicht mindestens eine Aufnahme aufweist, in der ein verformbares Element aufgenommen ist. Das oder die verformbaren Elemente können ebenfalls wieder aus Schaumstoff bestehen und sind deshalb leicht zusammenzudrücken, um einen Schalterweg zu simulieren. Die mindestens partiell elastische Schicht kann beispielsweise ein Stoff sein. Der Stoff überspannt auch das mindestens eine verformbare Element, sodass der Stoff von außen über die Öffnung in der Oberflächenschicht sichtbar ist. Die Ausbildung der Aufnahmen kann unterschiedlich erfolgen. So kann der Stoff in diesem Bereich elastisch oder allgemein dehnbar sein. Der Zusammenbau der Bedieneinrichtung kann derart erfolgen, dass beispielsweise die verformbaren Elemente auf die Schaltelemente der Schalterschicht aufgesetzt werden. Anschließend wird die Stoffschicht auf die Schalterschicht aufgesetzt, wobei die verformbaren Elemente im Bereich der Aufnahmen in der Schicht angeordnet werden.
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Die verformbaren Elemente und die zumindest partiell elastische Schicht können im Bereich der Aufnahmen miteinander verbunden sein. Eine Verbindung kann beispielsweise durch Verkleben erfolgen. So wird sichergestellt, dass der Stoff beim Eindrücken des verformbaren Elementes dessen Oberflächenkontur folgt.
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In weiteren alternativen Herstellungsverfahren kann die Stoffschicht mit der Rückseite der Oberflächenschicht verbunden werden (zum Beispiel durch Verkleben) und anschließend werden die verformbaren Elemente in die Aufnahmen eingesetzt und mit diesen verbunden (zum Beispiel durch Verkleben). In noch weiteren Ausführungsformen können erst die verformbaren Elemente mit den Aufnahmen verbunden (zum Beispiel durch Verkleben) und anschließend die Schicht aus dem mindestens partiell elastischen Material auf die Schalterschicht und/oder die Rückseite der Oberflächenschicht aufgebracht werden.
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Das mindestens eine Schaltelement kann ein berührungsempfindliches Schaltelement sein. Das berührungsempfindliche Schaltelement muss so ausgebildet sein, dass eine Erfassung einer Bedieneingabe durch das Eindrücken des verformbaren Elementes erfassbar ist. Bei der hierin beschriebenen Bedieneinrichtung können verschiedene Schaltelemente verwendet werden. Zum einen wäre es möglich rein kapazitive Schaltelemente vorzusehen, die allein durch Annährung des Fingers einer Bedienperson durch das Zusammendrücken des verformbaren Elementes aktivierbar sind. In solchen Ausführungen kann, in Abhängigkeit der Ausbildung des Schaltelementes, kein Erfassen einer Bedieneingabe möglich sein, wenn eine Bedienperson einen Handschuh trägt.
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Es muss jedoch ein Weg zurückgelegt werden, bis es zu einer erfolgreichen Betätigung kommt, sodass eine Bedienperson eine Rückmeldung über die Betätigung des Bedienelements erfährt.
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In weiteren Ausführungsformen kann das berührungsempfindliche Schaltelement beispielsweise ein Piezoschalter sein, der eine mechanische Aktivierung ermöglicht. Das Eindrücken des verformbaren Elementes erfolgt so lange, bis der Druck auf das verformbare Element die Aktivierung des Piezoschalters bewirkt. Der Piezoschalter kann anschließend zusätzlich eine Rückmeldung über die erfolgreiche Betätigung liefern, indem beispielsweise eine Vibration erzeugt wird. Für eine Bedienperson bedeutet dies, dass sie sowohl eine Rückmeldung über die Betätigung durch die Vibration erhält als auch zur Betätigung ein Weg durch Eindrücken des Bedienelementes zurückgelegt werden muss.
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In Ausführungen mit einer Stoffschicht, welche die verformbaren Elemente oder mindestens ein verformbares Element umgibt, kann auch eine fühlbare Rückmeldung über die Position der Bedienelemente gegeben werden, wenn die Oberflächenschicht in ihrer Oberfläche beispielsweise aus Kunststoff oder einer glatten, harten Oberfläche besteht. Die Position der Bedienelemente ist durch den Stoff leicht erfühlbar, sodass eine Betätigung auch blind erfolgen kann.
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Bei einem Piezoschalter kann darüber hinaus ein „Click“-Geräusch erzeugt werden, dass ebenfalls zusätzlich zu dem Eindrücken des verformbaren Elementes eine zusätzliche Rückmeldung über die erfolgreiche Betätigung liefert. Der Piezoschalter kann auch um einen bestimmten Weg zusammendrückbar sein, sodass erst nach dem Eindrücken des verformbaren Elementes das Eindrücken des Piezoschalters erfolgt. In der Regel ist jedoch der Weg, um welchen die Elemente des Piezoschalters zusammengedrückt werden, relativ gering. Durch den zusätzlichen Weg beim Zusammendrücken des verformbaren Elementes wird ein größerer Schaltweg zur Verfügung gestellt, was die Wahrnehmung bei einer Bedienperson verbessert. Damit der Piezoschalter oder ein anderes Schaltelement durch ein Eindrücken verformt werden können, weist die Schalterschicht Öffnungen im Bereich der Schaltelemente auf. Die Oberfläche der Schalterschicht kann dadurch sehr flach gehalten werden.
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In weiteren Ausführungsformen können auch andere berührungsempfindliche Schaltelemente vorgesehen sein. Die Schaltelemente sind auf der Schalterschicht angeordnet. Die Schalterschicht kann beispielsweise eine Leiterplatte sein, auf der die Komponenten wie die Schaltelemente und andere elektronische Bauteile angeordnet sind. Die Leiterplatte kann über einen Anschluss mit einem Steuerbus, beispielsweise eines Fahrzeuges, verbindbar sein. Eine dezentrale Steuereinheit zur Erfassung und Auswertung von Eingaben sowie zur Ansteuerung weiterer Komponenten kann ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet sein. Beispielsweise können die Komponenten an der der Oberflächenschicht abgewandten Rückseite der Leiterplatte angeordnet sein. Lediglich die Schaltelemente sind an der Oberseite bzw. der der Oberflächenschicht zugewandten Seite angeordnet, damit eine Betätigung der Schaltelemente über das Eindrücken der verformbaren Elemente möglich ist.
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Die Oberflächenschicht kann mindestens einen durchleuchtbaren Bereich und die Oberflächenschicht oder eine unterhalb der Oberflächenschicht angeordnete Schicht mindestens ein Symbol und/oder Zeichen aufweisen, wobei die unterhalb der Oberflächenschicht angeordnete Schicht mindestens eine Öffnung aufweist, die sich unter der mindestens einen Öffnung in der Oberflächenschicht befindet. Der durchleuchtbare Bereich dient zur Anzeige der Symbole, die entweder in der Oberflächenschicht oder einer unterhalb der Oberflächenschicht angeordneten Schicht eingebracht sind. Die Symbole können insbesondere als durchleuchtbare Zeichen und Symbole ausgebildet sein. Der restliche Bereich der Oberflächenschicht und der anderen Schicht sind daher nicht durchleuchtbar. Die unterhalb der Oberflächenschicht angeordnete Schicht wird direkt an die Rückseite der Oberflächenschicht angebracht, sodass eine zusätzliche elastische Schicht oder Stoffschicht dann an die Schicht mit den Symbolen und/oder Zeichen angebracht wird.
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Die Schicht mit den Symbolen und/oder Zeichen kann durch eine dünne Folie gebildet sein. Die Folie ist nicht transparent oder weist eine nicht transparente Beschichtung auf, wobei die Beschichtung im Bereich der Symbole und/oder Zeichen freigelassen oder die Folie im Bereich der Symbole und/oder Zeichen entsprechend deren Form ausgeschnitten ist.
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Die Schalterschicht kann mindestens ein Leuchtmittel zur Beleuchtung des mindestens einen durchleuchtbaren Bereichs aufweisen. Das Leuchtmittel kann dann aktiviert werden, wenn eine Betätigung des zugehörigen Bedienelementes erfolgt ist. Das Leuchtmittel kann auch zwei verschiedene Farben ausgeben, wobei eine erste Beleuchtung zur Anzeige des entsprechenden Symbols und/oder Zeichen dient und eine zweite Farbe einen aktivierten Zustand nach Betätigung des Bedienelementes darstellt. Anstelle verschiedener Farben können auch verschiedene Helligkeiten durch das Leuchtmittel erreicht werden. Als Leuchtmittel können vorzugsweise lichtemittierende Dioden vorgesehen sein. Anstelle von derartigen Leuchtmitteln können auch Lichtleiter und durchleuchtbare Kunststoffe als Leuchtmittel dienen, wobei die Kunststoffe Bereiche mit einem Diffusor aufweisen können, der eine Lichtstreuung bewirkt, was zur Verbesserung der Ausleuchtung führt.
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In weiteren Ausführungsformen kann eine Beleuchtungsschicht vorgesehen sein, die als Kunststoffschicht beleuchtbare Strukturen aufweist. Die beleuchtbaren Strukturen können sich durch die Ausgestaltung der Folie oder einer Schicht ergeben. Am Rand der Beleuchtungsschicht können Einrichtungen zum Einbringen von Licht vorgesehen sein, die dann die Beleuchtungsschicht entsprechend der Ausgestaltung illuminieren.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Leuchtmittel an der der Oberflächenschicht abgewandten Seite im Bereich mindestens einer Öffnung in der Schalterschicht angeordnet, wobei sich die mindestens eine Öffnung unterhalb des mindestens einen durchleuchtbaren Bereichs befindet, und mindestens eine Reflektoranordnung vorgesehen ist, welche die mindestens eine Öffnung und das Leuchtmittel umgibt. Die Anordnung des Leuchtmittels an der Unterseite der Schalterschicht bietet den Vorteil, dass der Aufbau in Richtung der Oberflächenschicht sehr gering gehalten werden kann. Zudem kann die Anordnung der einzelnen darüber liegenden Schichten direkt auf der Schalterschicht erfolgen. Über die Reflektoranordnung wird das von den Leuchtmitteln abgegebene Licht reflektiert und durch die mindestens eine Öffnung in der Schalterschicht nach oben geleitet, sodass es zu einer Durchleuchtung der Symbole und/oder Zeichen im Bereich des durchleuchtbaren Bereichs der Oberflächenschicht kommt.
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Die Reflektoranordnung kann als Reflektorplatte ausgebildet sein und eine der Anzahl an Leuchtmitteln entsprechende Anzahl an Reflektorschalen aufweisen. Die Reflektorschalen sind so ausgebildet, dass eine gewünschte Reflexion der eingebracht Lichtstrahlen in Richtung der durchleuchtbaren Bereiche erfolgt. Die Reflektorschalen sind an der Reflektorplatte angeordnet oder als Teil der Reflektorplatte durch Tiefziehen oder eine andere Verformung gebildet. Die Reflektorschalen selbst können innenliegend zur Reflexion eine Beschichtung aufweisen, welche die Reflexion unterstützt oder erst ermöglicht. So kann die Reflektorplatte durch eine Kunststofffolie gebildet werden, die verformt wird. Im Bereich der Reflektorschalen wird dann eine Beschichtung aufgebracht, sodass sich eine kostengünstige und leicht in hoher Stückzahl herstellbare Reflektorplatte ergibt.
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Die Schicht aus elastischem Material kann mindestens eine Öffnung aufweisen, die sich unterhalb des mindestens einen durchleuchtbaren Bereichs der Oberflächenschicht und über der mindestens einen Öffnung in der Schalterschicht befindet. Hierdurch wird sichergestellt, dass das von den Leuchtmitteln ausgegebene Licht über die Reflektoranordnung nach oben zu den durchleuchtbaren Bereichen gelangt.
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Das elastische Material der verformbaren Elemente kann Schaumstoff aufweisen oder aus Schaumstoff bestehen.
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Schaumstoff lässt sich in beliebige Formen bringen und eignet sich daher für die Ausbildung von verformbaren Elementen für die Bedienelemente. Zudem kann der Schaumstoff in Abhängigkeit seiner Zusammensetzung sehr leicht eindrückbar sein oder einen Widerstand gegen ein Eindrücken bereitstellen, wobei der Widerstand entsprechend der gewünschten Betätigungskraft gewählt werden muss. Zudem sind die Dicke der verformbaren Elemente und damit der Schaumstoff entsprechend der zu erzielenden Funktion und im Hinblick auf den gewünschten Betätigungsweg festzulegen. Der Weg, um welchen der Schaumstoff verformt werden muss, sowie die Dicke des Schaumstoffs, sind auch in Abhängigkeit des verwendeten Materials aufeinander abzustimmen.
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Weitere Vorteile, Merkmale sowie Ausgestaltungmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Bedieneinrichtung;
- 2 eine Explosionszeichnung der Bedieneinrichtung von 1;
- 3 eine Draufsicht auf eine Oberflächenschicht der Bedieneinrichtung von 1;
- 4 eine Draufsicht auf eine Folie der Bedieneinrichtung von 1;
- 5 a-d verschiedene Ansichten einer Stoffschicht der Bedieneinrichtung von 1;
- 6 a-d verschiedene Ansichten einer Leiterplatte der Bedieneinrichtung von 1;
- 7 a und b verschiedene Ansichten einer Reflektorplatte der Bedieneinrichtung von 1;
- 8 schematische Ansichten der Bedieneinrichtung von 1; und
- 9 eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A-A der Bedieneinrichtung von 8.
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In den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehene Komponenten entsprechen im Wesentlichen einander, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus wird darauf verzichtet Bestandteile zu beschreiben und zu zeigen, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Bedieneinrichtung 10. Die Bedieneinrichtung 10 weist die Form einer Leiste auf. Die Bedieneinrichtung 10 weist drei Bedienelemente 12 auf. Die Bedienelemente 12 dienen zum Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen. Über die Bedieneinheiten 12 werden eine Beleuchtung eines Fahrzeugs, eine Nebenschlussleuchte und Nebelscheinwerfer geschaltet. Die Bedieneinrichtung 10 befindet sich an einem Fahrzeugarmaturenbrett in einem für einen Fahrzeugführer zugänglichen Bereich.
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Die Bedieneinrichtung 10 weist eine Oberflächenschicht 20 auf. Die Oberflächenschicht 20 besteht aus Kunststoff und wird in einem Spritzgussprozess hergestellt. Die Oberfläche der Oberflächenschicht 20 kann eine Oberflächenbeschichtung und Oberflächengestalt aufweisen, die beispielsweise dem Erscheinungsbild des Fahrzeugarmaturenbretts angepasst ist. Die Oberfläche der Oberflächenschicht 20 ist jedoch hart ausgebildet und kann nicht elastisch verformt werden.
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Im Bereich der Oberflächenschicht 20 sind durchleuchtbare Bereiche 14 ausgebildet. Die durchleuchtbaren Bereiche 14 dienen zur Darstellung von Symbolen 34. Die Oberflächenschicht 20 kann so ausgebildet sein, dass Symbole durch die Oberflächenschicht 20 ausgebildet werden, wobei die Schicht nicht durchleuchtbare Bereiche aufweist, welche die Symbole umgeben. Lediglich die Symbole sind durchleuchtbar, sodass bei einer Hinterleuchtung der Oberflächenschicht 20 entsprechend die Symbole im durchleuchtbaren Bereich 14 erscheinen.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Oberflächenschicht 20 vollständig durchleuchtbar, wobei die durchleuchtbaren Bereiche 14 den Bereich angeben, über den die Symbole 34 sichtbar sind. Die Oberflächenschicht 20 kann beispielsweise aus einem schwarzen, durchleuchtbaren Kunststoff bestehen, wobei ohne Beleuchtung die sich unterhalb der Oberflächenschicht 20 befindlichen Komponenten nicht durchscheinen.
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Die Bedienelemente 12 weisen an ihrer Oberseite Symbole 46 auf. Die Symbole 46 repräsentieren die jeweiligen Einrichtungen und Zustände, die angesteuert werden können. Die Symbole 46 können durch Aufdrucken oder Aufbringen von Strukturen ausgebildet und sichtbar sein. Die Strukturen oder der Druck können auch reflektierend ausgebildet sein. Dadurch lassen sich die Bedienelemente 12 auch bei schlechter Beleuchtung leicht finden.
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2 zeigt eine Explosionszeichnung der Bedieneinrichtung 10 von 1. Die Bedieneinrichtung 10 weist mindestens die Oberflächenschicht 20, eine darunter befindliche Folie 30, eine weiter darunter befindliche Stoffschicht 40 und eine unterhalb der Stoffschicht 40 angeordnete Leiterplatte 60 sowie eine ebenfalls darunter angeordnete Reflektorplatte 90 auf. Die einzelnen Bestandteile der Bedieneinrichtung 10 werden in den folgenden Figuren näher erläutert.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die Oberflächenschicht 20 der Bedieneinrichtung 10. In Verbindung mit 2 ist ersichtlich, dass die Öffnungen 24 über den Rand 22 sich in die Struktur der Oberflächenschicht 20 hineinergeben. Über die Öffnungen 24 sind die Bedienelemente 12 zugänglich. Die Oberflächenschicht 20 weist zudem einen umlaufenden Rand auf, über den die einzelnen weiteren Schichten im zusammengebauten Zustand teilweise umgeben sind.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die Folie 30 der Bedieneinrichtung 10 von 1. Die Folie 30 selbst ist nicht transparent, sodass eine Beleuchtung von unten nur ein Durchscheinen der Symbole 34 ermöglicht. Die Symbole 34 sind hierzu in der nicht transparenten Folie 30 durch ein Ausschneiden eingebracht. Anstelle eines Ausschneidens kann auch ein Freilegen der Symbole 34 durch Laserabtrag erfolgen. Die Folie 30 weist eine sehr geringe Höhe auf. Der Aufbau der Bedieneinrichtung 10 wird durch die Folie 30 daher nur unwesentlich erhöht. In alternativen Ausführungen kann die Folie 30 selbst transparent sein. Die Bereiche, in welchen die Symbole 34 angeordnet werden, werden anschließend bedeckt und dann wird die Folie 30 mit einer nicht transparenten Schicht versehen. Nach dem Aufbringen der nicht transparenten Schicht werden die Abdeckungen bzw. eine Maskierung abgenommen.
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Die Folie 30 weist weiterhin Öffnungen 32 auf. Die Öffnungen 32 befinden sich an der Position der Öffnungen 24 und sind dafür vorgesehen, dass die Bedienelemente 12 hindurchtreten können.
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Das Bedienelement 12, welches sich im Bereich der linken Öffnung 32 von 4 der Folie 30 befindet ist so ausgebildet, dass eine mehrfache Betätigung die entsprechenden Schaltzustände, die über die Symbole 34 auf der linken Seite gezeigt sind, einnimmt. So kann das einmalige Betätigen einen Betriebszustand auslösen, in dem die Außenbeleuchtung des Fahrzeugs automatisch über Sensoren geregelt wird. Ein weiteres Betätigen kann ein Abblendlicht und eine nochmalige Betätigung ein Standlicht für die Außenlichteinheiten schalten. Eine noch weitere Betätigung des Bedienelementes 12 kann dann ein Ausschalten der Außenlichteinheiten bewirken.
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Die anderen beiden Symbole 34 stellen einen Nebelscheinwerfer und eine Nebelschlussleuchte dar. Eine Betätigung der in den entsprechenden Positionen der Öffnungen 32 angeordneten Bedienelemente 12 dient daher zum Ein- und Ausschalten der entsprechenden Scheinwerfer.
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Die 5a - d zeigen verschiedene Ansichten der Stoffschicht 40 der Bedieneinrichtung 10. Die Stoffschicht 40 weist Öffnungen 42 auf. Die Öffnungen 42 befinden sich im Bereich der durchleuchtbaren Bereiche 14. Die Symbole 34 der Folie 30 können daher von unten über die Öffnungen 42 beleuchtet werden.
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Die Stoffschicht 40 weist zusätzlich Aufnahmen 44 auf. In die Aufnahmen 44 werden Schaumstoffelemente 50 aufgenommen. Im Bereich der Aufnahmen 44 sind zudem die Symbole 46 aufgedruckt.
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Die Symbole 46 können auch reflektierende Elemente aufweisen, sodass diese bei schlechter Beleuchtung dennoch sichtbar sind.
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Die Stoffschicht 40 besteht aus einem Stoff, der im Bereich der Ausnehmungen 44 verformt ist oder eine entsprechende Elastizität aufweist. Der Stoff im Bereich der Aufnahme 44 ist bei den Bedienelementen 12 von außen sichtbar. Daher können sich die Bedienelemente 12 von der Oberfläche der Oberflächenschicht 29 hierüber abgrenzen. Zudem weisen die Bedienelemente 12 eine gegenüber der Oberfläche der Oberflächenschicht 20 andere Haptik auf. Auch dies dient zum leichten Erfassen der Bedienelemente 12. Daher können die Bedienelemente 12 auch blind bedient werden. Weiterhin wird eine Bedienung der Bedienelemente 12 auch dadurch unterstützt, dass der Abstand der Bedienelemente 12 zueinander unterschiedlich ist. Hierüber erhält ein Benutzer eine Rückmeldung über die entsprechenden Funktionen, die mit den Bedienelementen 12 verknüpft sind.
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Im Weiteren ist es auch denkbar, verschiedene Stoffe im Bereich der Aufnahmen 44 zu verwenden, wobei diese eine unterschiedliche Haptik aufweisen. Dementsprechend können auch die verschiedenen Bedienelemente 12 über ihre verschiedene Haptik eindeutig zugeordnet werden. Die Bedienung der Bedieneinrichtung 12 wird daher wesentlich verbessert.
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Die 5c) und 5d) zeigen verschiedene Ansichten der Schaumstoffelemente 50. Die Schaumstoffelemente 50 weisen eine Höhe auf, die im Wesentlichen der Höhe der Oberflächenschicht 20 entspricht. Daher ragen die Schaumstoffelemente 50 bzw. die Bedienelemente 12 nicht von der Oberfläche der Oberflächenschicht 20 ab. Die Schaumstoffelemente 50 sind so ausgebildet, dass diese zusammengedrückt werden können. Die Schaumstoffelemente 50 sind in den Aufnahmen 44 aufgenommen und beispielsweise über ein Verkleben dauerhaft mit diesen verbunden.
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Wird ein Druck auf die Bedienelemente 12 aufgebracht, so führt dies zu einer Verformung der Schaumstoffelemente 50, die zusammengedrückt werden. Der Stoff im Bereich der Aufnahmen 44 wird entsprechend zusammen mit dem Schaumstoffelement 50 zusammengedrückt. Bei einer vollflächigen Verklebung des Schaumstoffelementes 50 mit der Aufnahme 44 an den Kontaktstellen wird verhindert, dass sich beim Eindrücken der Schaumstoffelemente 50 Faltenwürfe ergeben.
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Die 6a) - d) zeigen verschiedene Ansichten der Leiterplatte 60 der Bedieneinrichtung 10 von 1. 6a) zeigt den Blick auf die Leiterplatte 60 von oben. Die dargestellte obere Seite der Leiterplatte 60 befindet sich im zusammengebauten Zustand der Bedieneinrichtung 10 unterhalb der Stoffschicht 40. Die Leiterplatte 60 weist Öffnungen 62 auf. Die Öffnungen 62 befinden sich an der Stelle der Symbole 34. Die Öffnungen 64 befinden sich im Bereich der Bedienelemente 12. Die Leiterplatte 60 umfasst eine Trägerschicht aus Kunststoff, in welche die Öffnungen 62 und 64 eingebracht sind.
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6b) zeigt einen Blick auf die Leiterplatte 60 mit Schaltelementen 70, die auf die Öffnungen 64 aufgesetzt sind. Die Bedienelemente 12 bestehen in der gezeigten Ausführung aus den Schaumstoffelementen 50, die in den Aufnahmen 44 aufgenommen sind, und den dazugehörigen Schaltelementen 70. Die Schaltelemente 70 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als flache Piezoschalter ausgebildet. Die Schalter weisen eine sehr geringe Höhe auf und eignen sich daher besonders für die Bereitstellung einer Bedieneinrichtung 10 mit einer geringen Bauhöhe. Über die Öffnungen 64 können zusätzlich oder alternativ zum Herausführen von elektrischen Verbindungen der Schaltelemente 70 die Piezoschalter eingedrückt werden. Wird ein Druck auf die Bedienelemente 12 ausgeübt, so erfolgt eine Übertragung des Drucks durch das zusammengedrückte Schaumstoffelement 50 hindurch, bis dieses einen Druck auf das Schaltelement 70 ausübt, welches partiell in die Öffnung 64 gedrückt wird.
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Die Ausbildung solcher Piezoschalter ermöglicht sowohl eine mechanische Betätigung der Bedienelemente 12, als auch eine Auslösung ohne Verformung, wenn beispielsweise am Rand der Öffnung 64 eine erste Elektrode gebildet wird und die zweite Elektrode sich im Bereich der Öffnung 64 befindet. Eine Verlagerung der beiden Elektroden durch die Öffnung 64 hindurch kann als Schalteingabe erfasst werden. Zudem kann eine Annäherung des Fingers einer Bedienperson an die Elektroden erfasst werden.
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6c) zeigt einen Blick auf die Leiterplatte 60 von unten. An der Unterseite befinden sich im Bereich der Öffnungen 62 Leuchtmittel 80. Die Leuchtmittel 80 werden durch LEDs gebildet, die zur Beleuchtung der Symbole 34 dienen.
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6d) zeigt eine Seitenansicht der Leiterplatte 60. Durch die Anordnung der Leuchtmittel 80 an der Unterseite ragen diese nicht von oben weg, sodass die Leiterplatte 60 in Anlage mit den darüber angeordneten Schichten kommen kann. Die Höhe der Bedieneinrichtung 10 wird daher reduziert. Zudem wird der Abstand der einzelnen Schichten zueinander auf ein Minimum begrenzt.
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Damit es zu einer Beleuchtung der Symbole 34 kommen kann, ist eine Reflektorplatte 90 vorgesehen. Die 7a) und b) zeigen verschiedene Ansichten der Reflektorplatte 90 der Bedieneinrichtung 10. 7a) zeigt den Blick von oben auf die Reflektorplatte 90. 7b) zeigt eine Seitenansicht der Reflektorplatte 90. Die Reflektorplatte 90 weist eine Vielzahl an Reflektorschalen 92 auf. Die Anzahl der Reflektorschalen 92 entspricht der Anzahl der Öffnungen 62 und der Leuchtmittel 80. Die Reflektorschalen 92 sind so angeordnet, dass jede Reflektorschale 92 jeweils eine Öffnung 82 und ein zugeordnetes Leuchtmittel 80 umgibt. Die Reflektorschalen 92 sind ferner so ausgebildet, dass von den Leuchtmitteln 80 abgestrahltes Licht reflektiert und durch die Öffnungen 62 nach oben abgelenkt wird. Das Licht tritt weiter durch die Öffnungen 42 der Stoffschicht 40 und gelangt in den Bereich der Symbole 34 in der Folie 30, sodass die Symbole 34 beleuchtet werden. Durch die semitransparente oder transparente Ausbildung der Oberflächenschicht 20 scheinen dann die Symbole 34 im durchleuchtbaren Bereich 14 durch. Durch Ansteuern der jeweiligen Leuchtmittel 80 können daher alle oder nur einzelne Symbole 34 beleuchtet und über die Oberflächenschicht 20 dargestellt werden.
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Die Leuchtmittel 80 können durch eine entsprechende Ansteuerung Licht in verschiedenen Farben und/oder Licht in verschiedenen Helligkeitsstufen ausgeben. Hierüber lassen sich aktive und inaktive Zustände der angesteuerten Geräte und Einrichtungen (z.B. Außenlichteinheiten) darstellen.
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Die Reflektorplatte 90 kann durch eine verformte Kunststofffolie gebildet werden. Die Folie selbst kann reflektierende Eigenschaften aufweisen. Anstelle einer solchen Ausführungsform können auch die Reflektorschalen 92 mit einer reflektierenden Beschichtung versehen werden. Die Ausbildung der Reflektorschalen 92 ist insbesondere an die Anordnung der Leuchtmittel 80 sowie die Größe und Position der entsprechenden Symbole 34 angepasst.
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8 zeigt schematische Ansichten der Bedieneinrichtung 10 von 1. Die rechte Darstellung zeigt einen Schnitt entlang der Ebene B-B der Bedieneinrichtung 10. 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A-A der Bedieneinrichtung 10 von 8.
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Im zusammengesetzten Zustand der Bedieneinrichtung 10 ragen die Aufnahmen 44 mit den darin aufgenommenen Schaumstoffelementen 50 durch die Öffnungen 24 in der Oberflächenschicht 20 nach außen. Die Oberflächenschicht 20 ist so ausgebildet, dass diese bündig mit den Bedienelementen 12, gebildet durch die Aufnahmen 44 und die Schaumstoffelemente 50, abschließt.
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Zwischen der Unterseite der Oberflächenschicht 20 und der Stoffschicht 40 befindet sich die Folie 30. Die Aufnahmen 44 und die Schaumstoffelemente 50 erstrecken sich durch die Öffnungen 32 der Folie 30. Die Symbole 34 der Folie 30 befinden sich unterhalb der beleuchtbaren Bereiche 14 in der Oberflächenschicht 20. Unterhalb der Stoffschicht 40 befindet sich die Leiterplatte 60, wobei die Öffnungen 64 und die Schaltelemente 70 sich unterhalb der Schaumstoffelemente 50 befinden.
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Die Öffnungen 62 der Leiterplatte 60 befinden sich unterhalb der durchleuchtbaren Bereiche sowie der Öffnungen 42 in der Stoffschicht 40 sowie den Bereichen der Folie 30 mit den Symbolen 34. Unterhalb der Leiterplatte 60 ist schließlich die Reflektorplatte 90 mit den Reflektorschalen 92 angeordnet.
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Die einzelnen Schichten können miteinander verklebt und/oder mittels Wärmeeintrag miteinander verbunden sein. Dadurch wird ein fester Verbund bereitgestellt.
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Die Schnittansicht in 9 zeigt insbesondere die Anordnung und Ausbildung der einzelnen Elemente. Die Leuchtmittel 80 befinden sich innerhalb der Schalen 92. Die Schalen 92 weisen innenliegend eine Beschichtung aus reflektierendem Material auf oder sind reflektierend ausgebildet, sodass das abgegebene Licht durch die Öffnungen 62 und 42 zu den Symbolen 34 gelangt.
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Eine Bedieneingabe über die Bedienelemente 12 erfolgt durch ein Zusammendrücken der Schaumstoffelemente 50. Nach Zurücklegen einer bestimmten Wegstrecke gelangt der Druck auf die Schaltelemente 70. Die Schalelemente 70 werden zumindest partiell in die Öffnungen 64 hineingedrückt. Dadurch ergeben sich beispielsweise „Klick“-Geräusche und es kommt zu einer elektronischen Erfassung der Bedieneingabe. Zusätzlich kann eine Rückmeldung durch eine Vibration und/oder eine Veränderung der Beleuchtung des zugehörigen Symbols 34 als Rückmeldung erfolgen.
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Die vorgestellte Bedieneinrichtung 10 ermöglicht eine Bedieneingabe durch ein Eindrücken der Schaumstoffelemente 50. Der dadurch wahrgenommene Schalterweg vermittelt einer Bedienperson eine Rückmeldung über die Betätigung der Bedienelemente 12. Zusätzlich kann über Geräusche eine zusätzliche Rückmeldung gegeben werden. Gegenüber harten technischen Oberflächen bei Touch-Bedienfeldern sind die Bedienelemente 12 fühlbar und eindrückbar. Die Ansteuerung von Komponenten oder Geräten ist dadurch wesentlich leichter wahrnehmbar und bietet eine alternative und kostengünstige Ausführung zu den aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bedieneinrichtung
- 12
- Bedienelement
- 14
- Bereich
- 20
- Oberflächenschicht
- 22
- Rand
- 24
- Öffnung
- 30
- Folie
- 32
- Öffnung
- 34
- Symbol
- 40
- Stoffschicht
- 42
- Öffnung
- 44
- Aufnahme
- 46
- Symbol
- 50
- Schaumstoffelement
- 60
- Leiterplatte
- 62
- Öffnung
- 64
- Öffnung
- 70
- Schaltelement
- 80
- Leuchtmittel
- 90
- Reflektorplatte
- 92
- Reflektorschale
