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Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Bedienvorrichtung ein zumindest bereichsweise transparentes Gehäuse und eine Beleuchtungseinrichtung aufweist. Das Gehäuse kann damit von Innen ausgeleuchtet werden, sodass ein transparenter Bereich des Gehäuses von außen als Leuchtsymbol erscheint. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst dazu einen Schichtverbund aus zumindest einer lichtleitenden Schicht zum Leiten eines durch ein Leuchtmittel erzeugten Lichts und einer lichtauskoppelnden Schicht. Die lichtauskoppelnde Schicht ist dazu ausgebildet, mittels Lichtauskoppelelementen das von der lichtleitenden Schicht geleitete Licht über die Gesamtfläche des Schichtverbunds verteilt auszukoppeln.
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In Kraftfahrzeugen befinden sich in der Regel mehrere Bedienvorrichtungen. Eine solche Bedienvorrichtung kann beispielsweise im Bereich eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs als Fahrtrichtungsanzeigehebel oder Lenkstockhebel montiert sein. Eine Bedienvorrichtung kann auch ein Schalter für eine Lichteinstellung oder für einen Scheibenwischer sein. Eine Bedienvorrichtung kann bevorzugt als eine Kombibedienvorrichtung ausgestaltet sein, also eine Bedienvorrichtung, die eine Vielzahl an Bedienelementen aufweist. Eine solche Kombibedienvorrichtung ist besonders vorteilhaft, da dadurch die Bedienung mehrerer Fahrzeugfunktionen auf einer Bedienvorrichtung zusammengefasst und somit Bauraum eingespart werden kann. Ein solches Beispiel ist ein Lenkstockhebel mit mehreren Bedienflächen. Aufgrund der Vielzahl an Bedienflächen, die auf einer Bedienvorrichtung angeordnet sein können, kann die Bedienung allerdings unübersichtlich werden. Um einzelne Bedienflächen deutlich anzeigen zu können, können die Bedienflächen einzeln hinterleuchtet sein, um z.B. mittels eines Leuchtsymbols die zugeordnete Funktion anzuzeigen. Die einzelne oder individuelle Hinterleuchtung kann beispielsweise mittels einer LED-Lichtquelle (LED - light emitting diode) realisiert sein. Eine weitere Möglichkeit ist es, eine solche Bedienfläche mit einem punktuell bedruckten Lichtleiter zu versehen, der das von ihm geleitete Licht an einer bestimmten Stelle, nämlich der bedruckten Stelle, auskoppelt. Durch die Art der Bedruckung kann die Lichtmenge des ausgekoppelten Lichts und die Form des Leuchtmusters gesteuert werden. Eine vorbestimmte Anzahl an Symbolen oder Bedienflächen an festgelegten Stellen kann so hinterleuchtet werden.
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Eine über eine größere Fläche verteilte Lichtauskopplung kann mittels schichtförmig aufgebauter Lichtleiter erzielt werden. Ein solcher Lichtleiter umfasst in der Regel eine Schicht aus einem optisch leitenden Material. Innerhalb dieser Schicht kann Licht mittels totaler interner Reflexion über eine beliebig große Fläche verteilt werden. Um Licht aus der optisch leitenden Schicht auszukoppeln, kommen in der Regel Auskoppelelemente zur Anwendung, welche in verschiedenen Mustern oder Anordnungen auf einer Auskoppeloberfläche angeordnet sein können.
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Die
WO 2010/005655 A2 beschreibt eine Vielzahl möglicher Lichtleiteraufbauten. Ebenso befasst sich die
US 8033706 B1 mit schichtförmig aufgebauten Lichtleitern. Weitere Beschreibungen schichtförmig aufgebauter Lichtleiter können der
US 9 466 246 B1 , der
WO 2011/053804 A2 sowie der
WO 2010/005810 A2 entnommen werden. Bekannte Einsatzbeispiele der beschriebenen Lichtleiter umfassen die Darstellung von Symbolen, realisiert durch die Auskopplung von Licht unterschiedlicher Intensitäten. Demnach unterscheiden sich Bereiche, in denen Licht mit einer höheren Intensität ausgekoppelt wird von solchen, in denen Licht mit einer geringeren Intensität ausgekoppelt wird durch ihre jeweilige Helligkeit. Nachteilig bei einer solchen Realisierung der Darstellung von Symbolen anhand von Lichtleitern ist es, dass die Lichtleiter aufwendig behandelt werden müssen. Außerdem müssen die unterschiedlichen Auskoppelbereiche bereits bei der Fertigung des jeweiligen Lichtleiters feststehen. Mit anderen Worten lassen die beschriebenen Lichtleiter im Nachhinein keine flexible Anordnungen von Bereichen unterschiedlicher Helligkeit mehr zu.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche die flexible Anordnung unterschiedlicher Symbole ermöglichen soll.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung ist eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die bereitgestellte Bedienvorrichtung weist ein zumindest bereichsweise transparentes Gehäuse und eine Beleuchtungseinrichtung auf. Die Beleuchtungseinrichtung ist als Schichtverbund aus zumindest einer lichtleitenden Schicht zum Leiten eines durch ein Leuchtmittel erzeugten Lichts und einer lichtauskoppelnden Schicht ausgebildet. Die lichtauskoppelnde Schicht ist dabei dazu ausgebildet, mittels Lichtauskoppelelementen das von der lichtleitenden Schicht geleitete Licht über die gesamte Fläche des Schichtverbunds verteilt auszukoppeln. Lichtauskoppelelemente können beispielsweise Linsen und/oder Prismen und/oder reflektierende Streuelemente und/oder auf der lichtauskoppelnden Schicht verteilte Einkerbungen und/oder Erhebungen sein. Die Lichtauskoppelelemente sind derart über die gesamte lichtauskoppelnde Schicht verteilt, dass sich ein über die gesamte Schicht verteiltes Auskoppeln des Lichts ergibt. Mit anderen Worten wird über die gesamte Fläche des Schichtverbunds das Licht bevorzugt mit einer im Wesentlichen gleichbleibenden Intensität ausgekoppelt. Die Intensität des ausgekoppelten Lichts kann über die gesamte Fläche des Schichtverbunds Schwankungen im Bereich von 5% bis 15%, insbesondere von 10%, aufweisen (bezogen auf die maximale Helligkeit). Die minimale Lichtintensität kann dabei einen Wert zwischen 70% und 80% einer durch das Leuchtmittel maximal zu erreichenden Intensität aufweisen. Das Leuchtmittel kann beispielsweise als LED-Lichtquelle realisiert sein. Das Leuchtmittel kann insbesondere Licht im Infrarot-Wellenlängenbereich abstrahlen.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die als Schichtverbund ausgebildete Beleuchtungseinrichtung in der Form mit einer Innenseite des Gehäuses der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung korrespondierend ausgebildet ist und das Gehäuse zumindest teilweise auskleidet. Mit anderen Worten ist die Beleuchtungseinrichtung so gebogen und/oder geknickt und/oder gekrümmt geformt ausgebildet, dass sie einer durch die Innenseite des Gehäuses vorgegebenen Form folgt. Mit anderen Worten ist die Beleuchtungseinrichtung in der Art eines Bezugs oder Überzugs oder einer Innenverkleidung an der Innenseite des Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse wird so zumindest teilweise durch die Beleuchtungseinrichtung ausgekleidet. Damit wird das Licht in der Beleuchtungseinrichtung an der Innenseite des Gehäuses entlang verteilt.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die transparenten Bereiche des Gehäuses der Bedienvorrichtung unabhängig von ihrer Anordnung alle mit der gleichen Intensität hinterleuchtet sind. Mit anderen Worten strahlt jeder transparente Bereich des Gehäuses für einen Betrachter in der gleichen Helligkeit (in den oben genannten Grenzen der Intensitätsschwankung). Durch die in der Form mit der Innenseite des Gehäuses korrespondierende Auskleidung ergibt sich der weitere Vorteil, dass ein Hohlraum im Inneren des Gehäuses nicht durch die Beleuchtungseinrichtung in Anspruch genommen wird. Ein solcher Hohlraum kann also in vorteilhafter Weise für weitere Bauteile, beispielsweise eine Schalterelektronik, verwendet werden, ohne dass eine Abschattung in einem transparenten Bereich des Gehäuses droht. Die Positionen der transparenten Bereiche können bei der Konstruktion des Gehäuses ohne Einschränkung geändert oder festgelegt werden.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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So ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass ein transparenter Bereich des Gehäuses die Form eines Symbols oder eines Piktogramms aufweist. Mit anderen Worten kann ein transparenter Bereich des Gehäuses beispielsweise einen Fahrtrichtungsanzeigerpfeil oder eine Anzeige zur Lautstärkeregelung oder eine Anzeige zur Einstellung eines Tempomaten oder weitere beliebige Symbole oder Zeichen umfassen. Mehrere Symbole oder Piktogramme können nebeneinander in vorteilhafter Weise auf der Oberfläche des Gehäuses angezeigt werden. So kann beispielsweise eine Tastenkappenbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug realisiert sein.
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Im Folgenden werden verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen beschrieben, die sich mit dem Aufbau und/oder den Eigenschaften des Schichtverbunds befassen.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Schichtverbund als lichtleitende Schicht eine Schicht aus transparentem Klebstoff aufweist. Der transparente Klebstoff oder OCA-Kleber (OCAoptical clear adhesive) bietet den Vorteil, dass er nicht nur als lichtleitendes Material verwendet werden kann, sondern zugleich als verbindendes Mittel oder Befestigungsmittel. Zudem bietet der transparente Kleber verschiedene Vorteile in der Herstellung der beschriebenen Bedienvorrichtung, die im Detail im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind.
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Es kann alternativ vorgesehen sein, dass der Schichtverbund als lichtleitende Schicht eine Schicht aus transparentem Klebstoff mit darin angeordneten Glaselementen aufweist. Glaselemente können beispielsweise Glaskugeln sein, die einen Durchmesser zwischen 500 µm und 100 µm, insbesondere von 200 µm, aufweisen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht effektiv in die Tiefe der lichtleitenden Schicht eingekoppelt werden und somit noch weiter innerhalb des Lichtleiters geleitet werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Schichtverbund als lichtauskoppelnde Schicht eine Folie und/oder eine Lackschicht und/oder eine Mikrolinsenschicht oder Mikrolinsenfolie und/oder eine Glaselementeschicht aufweist. Eine Folienschicht bietet genau wie eine Lackschicht den Vorteil, dass sie bei einer nachträglichen Warmverformung des Schichtverbunds nicht beschädigt wird und somit nicht die Lichtauskopplung negativ beeinträchtigt. Eine Glaselementschicht kann mittels eines Granulats aus Glas-Mikrokugeln erzeugt werden. Die Glaselementeschicht kann in der Art einer Panade auf die lichtleitende Schicht aufgetragen werden. Die genannten Materialien zur Ausbildung der lichtauskoppelnden Schicht bieten allesamt den Vorteil einer über die gesamte Fläche des Schichtverbunds gleichmäßig verteilten Lichtauskopplung.
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Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die lichtleitende Schicht eine Zwischenfolie aufweist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Schicht aus lichtleitendem transparentem Klebstoff eine Zwischenfolie aufweist. Die Zwischenfolie trennt also die Schicht transparenten Klebstoffs in zwei übereinander liegende Teilschichten transparenten Klebstoffs. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Größe des lichteinkoppelnden Leuchtmittels klein ausgestaltet werden, insbesondere in der Mächtigkeit einer Teilschicht. Eingekoppeltes Licht wird durch die Zwischenfolie gebrochen, so dass ein größerer Anteil des eingekoppelten Lichts direkt ausgelenkt wird. Besonders vorteilhaft ist die Einbringung der Zwischenfolie in dem Bereich, in dem sich das zu hinterleuchtende Symbol befindet, da dann dort gezielt der Anteil des ausgekoppelten Lichts erhöht wird. Unerwünschtes Streulicht wird so vermieden. Die Zwischenfolie kann in vorteilhafter Weise zusätzlich mit einer Mikrostruktur und/oder Kratzern versehen sein, um die Auskopplung weiter zu erhöhen (vgl. Tindal-Effekt).
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass an einem von dem leuchtmittelfernen Ende eines von dem Lichtmittel ausgehenden Lichtpfads eine Spiegelfolie angeordnet ist. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass an einem Ende des Schichtverbunds Licht eingekoppelt wird, und an dem diesem Ende gegenüberliegenden anderen Ende des Schichtverbunds eine Spiegelfolie angeordnet ist. Die Spiegelfolie kann in vorteilhafter Weise das eingekoppelte Licht reflektieren, sodass eine erhöhte Lichtausbeute möglich wird.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass die lichtleitende Schicht und/oder die lichtauskoppelnde Schicht einen farbselektiven Bereich aufweist. Mit anderen Worten kann die lichtleitende Schicht und/oder die lichtauskoppelnde Schicht Bereiche aufweisen, die wellenlängensensitiv sind. Ein solcher Bereich kann beispielsweise durch eine Einfärbung der jeweiligen Schicht in dem Bereich realisiert sein. Die Einfärbung führt zu einem der Farbe entsprechenden Filtereffekt innerhalb des eingefärbten Bereichs. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine partielle Beleuchtung von einzelnen transparenten Bereichen des Gehäuses der Bedienvorrichtung erzielt werden. In einer extremen Form des beschriebenen Filters kann es vorgesehen sein, opake Körper in die Schicht aus transparentem Klebstoff einzubringen, um so die Lichtdurchleitung komplett zu verhindern. Die partielle Einfärbung kann auch dazu genutzt werden, um unterschiedliche Farbeffekte bei der Hinterleuchtung zu erzeugen. Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, Körper in die lichtleitende Schicht einzubringen, die nur bei bestimmten Wellenlängen reflektierend wirken und eine entsprechende Lichtquelle für diese Wellenlänge bereitzustellen. Dies kann in einem gemeinsamen Bereich auch für mehrere Wellenlängen getrennt vorgesehen werden. Dadurch kann erzielt werden, dass an derselben Stelle oder im selben Bereich beispielsweise beim Einkoppeln von rotem Licht ein O sichtbar ist, beim Einkoppeln von blauem Licht ein X. Eine solche farbselektive Schicht kann mittels eines holographisch-optischen Elements bereitgestellt werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Schichtverbund an einer Außenseite eines Grundkörpers angeordnet ist und hierdurch eine Ausleuchteinheit gebildet ist. Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ist gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform auf der Ausleuchteinheit aufgesteckt. Das Gehäuse kann beispielsweise an oder auf den Grundkörper geklippt oder geklebt oder geklemmt sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse reversibel und zerstörungsfrei an dem Grundkörper befestigt ist. Hierdurch ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen kann ein modularer Aufbau der beschriebenen Bedienvorrichtung realisiert werden. Dies erlaubt eine standardisierte Fertigung und somit eine Kostenersparnis. Zum anderen ergibt sich der Vorteil, dass unterschiedlich geformte Gehäuse auf ein jeweiliges Ausleuchtelement aufgesteckt und/oder ausgewechselt werden können. Durch den beschriebenen modularen Aufbau kann dieselbe Ausleuchteinheit oder können einander gleichende Ausleuchteinheiten mit unterschiedlichen Gehäusen verwendet werden. Dies flexibilisiert die Produktion von Kraftfahrzeugen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Bedienvorrichtung eine Berührungssensorik und/oder Näherungssensorik auf. Die Berührungssensorik und/oder Näherungssensorik ist dabei dazu eingerichtet, eine Berührung durch einen Benutzer an einer äußeren Fläche des Gehäuses der Bedienvorrichtung zu erfassen. Eine Steuereinrichtung der Bedienvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, anhand der Berührung einen mittels der Bedienvorrichtung einzugebenden Befehl zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich weist die Bedienvorrichtung eine elektrische Rückmeldeeinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, an der äußeren Fläche des Gehäuses ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches eine Haut des Benutzers elektrostatisch auflädt und damit zur Fläche hinzieht. Dadurch ergibt sich bei dem Benutzer während der Berührung der Effekt der Elektroadhäsion und/oder Elektrovibration. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Bedienvorrichtung auch „blind“ bedient werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Bedienvorrichtung eine mechanische Rückmeldeeinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, mittels eines Stellelements dem Benutzer während der Berührung eine haptische Rückmeldung zu vermitteln. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Benutzer bei der Bedienung der hinterleuchteten Symbole auf der Bedienvorrichtung eine mit der Bedienung korrespondierende haptische Rückmeldung erfährt. Eine Kombination mit weiteren Berührungssensoren und/oder Kraftsensoren ist ebenfalls denkbar. Ein Kraftsensor kann beispielsweise durch ein federnd gelagertes Stellelement auf einer Rückseite des Gehäuses realisiert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass durch eine Krafteinwirkung auf das Gehäuse ein im Inneren des Gehäuses angeordneter magnetischer Körper in eine stromleitende Spule hineinbewegt wird. In bekannter Weise wird durch den beschriebenen Vorgang eine Spannungsänderung in der Spule bewirkt, welche als Eingangssignal für die genannte Steuereinrichtung der Bedienvorrichtung genutzt werden kann.
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In vorteilhafter Weise erlaubt der hier beschriebene Schichtaufbau der Beleuchtungseinrichtung eine Kraftübertragung von einer Außenseite des Gehäuses der Bedienvorrichtung auf eine im Inneren des Gehäuses angeordnete Kraftsensoranordnung.
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In einer Ausführungsform weist das Material des Grundkörpers zumindest eine reflektierende Komponente auf. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass der Grundkörper Licht schluckt.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Bedienvorrichtung ein zumindest bereichsweise transparentes Gehäuse und eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, wobei die Beleuchtungseinrichtung als Schichtverbund aus zumindest einer lichtleitenden Schicht zum Leiten eines durch ein Leuchtmittel erzeugten Lichts und einer lichtauskoppelnden Schicht ausgebildet ist, wobei die lichtauskoppelnde Schicht dazu ausgebildet ist, mittels Lichtauskoppelementen das von der lichtleitenden Schicht geleitete Licht über die gesamte Fläche des Schichtverbunds verteilt auszukoppeln.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Form (Spritzgussform) mit einem zumindest teilweise fertiggestellten Schichtverbund versehen wird und ein Grundkörper der Bedienvorrichtung in die Form eingespritzt wird. Eine Form ist beispielsweise eine Kavität einer Spritzgussmaschine. Es kann sich hierbei um eine Spritzgussmaschine mit Wechselkavität, insbesondere mit zwei Kavitäten, handeln, wobei jeweils eine der Kavitäten zur Durchführung eines der beschriebenen Fertigungsschritte genutzt werden kann. Der zumindest teilweise fertiggestellte Schichtverbund kann die lichtleitende Schicht und/oder die lichtauskoppelnde Schicht umfassen. In einem konkreten Beispiel kann es vorgesehen sein, eine lichtauskoppelnde Folie in die Kavität einzuspannen. In der Art des IMD-Verfahrens (IMD - in mould decoration) kann dann der Grundkörper, der gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform zumindest eine reflektierende Komponente aufweist, in die Kavität eingespritzt werden. Das beschriebene Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise eine schnelle und standardisierte Fertigung des beschriebenen Bauteils. Durch den Zusatz einer reflektierenden Komponente zu dem Material des Grundkörpers kann auf eine weitere reflektierende Schicht verzichtet werden.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu kann im grundsätzlich bekannten Verfahren der Folienhinterspritzung der transparente Klebstoff hinter die in die Form eingespannte lichtauskoppelnde Folie eingespritzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des beschriebenen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die beschriebene Form innen mit der lichtleitenden Schicht ausgekleidet wird und der Grundkörper in die Form eingespritzt wird. Mit anderen Worten kann die beschriebene Kavität der Spritzgussmaschine innen mit einer Schicht aus transparentem Klebstoff ausgekleidet werden und der Grundkörper in die so präparierte Kavität eingespritzt werden. Es ist weiterhin vorgesehen, dass der Grundkörper beim Aushärten in der Form mit der lichtleitenden Schicht zu einem Rohling verbunden wird, und der Rohling anschließend mit der lichtauskoppelnden Schicht versehen wird. Als lichtauskoppelnde Schicht kann beispielsweise eine Lackschicht auf den Rohling aufgebracht werden. Auf die so gefertigte Ausleuchteinheit kann danach das Gehäuse der Bedienvorrichtung aufgesteckt werden.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Form mit dem fertig gestellten Schichtverbund versehen wird und der Grundkörper in die Form eingespritzt wird. Die fertiggestellte Schichtverbundanordnung umfasst die lichtleitende Schicht und die lichtauskoppelnde Schicht. Beim Aushärten in der Form wird der Grundkörper dann mit dem Schichtverbund zu einer Ausleuchteinheit verbunden. Die beschriebene Variante ermöglicht in besonders vorteilhafter Art und Weise eine wenig zeitaufwändige Fertigung des beschriebenen Bauteils.
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In vorteilhafter Weise wird bei allen beschriebenen Herstellungsverfahren die Eigenschaft der Hitzbeständigkeit des OCA-Klebers genutzt.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung. Wie bereits erwähnt, kann eine solche Bedienvorrichtung in einem Kraftfahrzeug beispielsweise als Kombiinstrument in Form eines Bedienhebels im Bereich eines Kraftfahrzeuglenkrads ausgebildet sein. Es ist darüber hinaus denkbar, dass eine Bedienvorrichtung im Bereich der Schalttafel und/oder im Bereich des Armaturenbretts und/oder an einem beliebigen anderen Interieurverkleidungsteil des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung;
- 2 einen möglichen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Schichtverbunds aus lichtleitender und lichtauskoppelnder Schicht;
- 3 einen weiteren möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schichtverbunds;
- 4 einen weiteren möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schichtverbunds;
- 5 eine Lichtintensitätsverteilung über eine Fläche eines erfindungsgemäßen Schichtverbunds;
- 6 eine erfindungsgemäße Ausleuchteinheit umfassend einen Grundkörper und einen Schichtverbund;
- 7 eine hinterleuchtete erfindungsgemäße Ausleuchteinheit mit gleichmäßigem Halo (Leuchtschimmer)
- 8 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug;
- 9 eine weitere mögliche Ausführungsform einer Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als den gezeigten Kombinationen als Bestandteile der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Bedienvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 12, einer Beleuchtungseinrichtung 14 und einem Grundkörper 16. An einem Ende der Beleuchtungseinrichtung 14 ist ein Leuchtmittel 18 angeordnet. An einem gegenüberliegenden Ende der Beleuchtungseinrichtung 14 ist eine Spiegelfolie 20 angeordnet. In der hier gezeigten Ausführungsform weist die Bedienvorrichtung 10 eine elektromechanische Rückmeldeeinrichtung 22 auf. Die Rückmeldeeinrichtung 22 ist mit einer Steuereinrichtung 24 der Bedienvorrichtung 10 gekoppelt.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Schichtverbund aus lichtleitender Schicht 26 und lichtauskoppelnder Schicht 28 an einer Außenseite des Grundkörpers 16 angeordnet. Das Gehäuse 12 der Bedienvorrichtung 10 ist auf die aus Grundkörper 16 und Schichtverbund 30 gebildeten Ausleuchteinheit 32 aufgesteckt. In der hier gezeigten Ausführungsform weist das Gehäuse 12 einen transparenten Bereich 34 auf.
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Dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann folgende Situation beispielhaft zugrunde liegen. Ein Benutzer bedient die Bedienvorrichtung 10 durch eine Druckausübung auf das Gehäuse 12. Die Druckausübung führt dazu, dass die Bedienvorrichtung in Richtung des Bewegungspfeils 36 eingedrückt oder heruntergedrückt wird. Hierdurch wird wie oben beschrieben ein Magnet 33 in die stromleitende Spule S hinein bewegt. Die Bewegung erzeugt in grundsätzlich bekannter Art und Weise eine Änderung einer elektrischen Spannung an der Spule S. Die Spannungsänderung dient als Eingangssignal für die Steuereinrichtung 24, wodurch diese ein haptisches Feedback generiert.
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2 zeigt schematisch einen möglichen Aufbau der Bedienvorrichtung 10 mit einer Trägerschicht 38, die beispielsweise aus Polykarbon bestehen kann, einem Schichtverbund 30 mit einer Schicht aus transparentem Klebstoff als lichtleitende Schicht 26 und einer lichtauskoppelnden Schicht 28. Die lichtauskoppelnde Schicht 28 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel als eine lichtauskoppelnde Folie realisiert. Eine solche Folie kann beispielsweise eine Polykarbonfolie oder eine Mikrolinsenfolie sein. Die lichtauskoppelnde Schicht 28 kann auch als Glasperlenschicht realisiert sein. Darüber hinaus weist der hier gezeigte Aufbau ein Leuchtmittel 18 sowie eine dem Leuchtmittel 18 gegenüberliegend angeordnete Spiegelfolie 20 auf. Das hier gezeigte Gehäuse 12 kann beispielsweise als eine Tastenkappe oder eine Blende ausgestaltet sein.
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3 zeigt einen weiteren möglichen Aufbau der beschriebenen Bedienvorrichtung 10. Unter Bezugnahme auf die im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Komponenten zeigt 3 eine weitere mögliche Anordnung von Gehäuse 12, Leuchtmittel 18, Spiegelfolie 20, lichtleitender Schicht 26 sowie lichtauskoppelnder Schicht 28.
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In 4 ist eine weitere mögliche Anordnung der unter 2 und 3 beschriebenen Komponenten dargestellt. Als eine mögliche Weiterentwicklung zeigt 4 die Anordnung einer Folie 40 zwischen zwei Schichten OCA-Klebers als lichtleitendem Material 26.
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5 zeigt im oberen Bereich eine Messkurve M, welche veranschaulicht, dass die Intensität des über die gesamte Fläche des Schichtverbunds 30 ausgekoppelten Lichts im Wesentlichen konstant ist. Der untere Bereich der 5 zeigt eine mittels des Schichtverbunds 30 und mehrerer Leuchtmittel 18 hinterleuchtete Fläche in Draufsicht. Der gestrichelt umrandete Bereich 41 zeigt dabei den Anteil der hinterleuchteten Fläche an, innerhalb dessen sich Abweichungen der Intensitätswerte zwischen 5% und 15%, insbesondere 10%, ergeben. Die Lichteinkopplung durch die Leuchtmittel 18 findet dabei in dem hier gezeigten Messaufbau bei 180 mm von rechts nach links statt und ist durch die gestrichelte Linie T gekennzeichnet.
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6 zeigt eine Ausleuchteinheit 32, bestehend aus Grundkörper 16 und Schichtverbund 30.
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7 zeigt unter Bezugnahme auf die im Zusammenhang mit 6 genannten Komponenten und die im Zusammenhang mit 5 beschriebene Intensitätsabweichung eine Ausleuchteinheit 32 in beleuchtetem Zustand. Die gestrichelten Linien veranschaulichen dabei einen gleichmäßigen Halo oder Leuchtschimmer der Ausleuchteinheit 32 in beleuchtetem Zustand. Die Pfeile P veranschaulichen die bevorzugten Abstrahlrichtungen der leuchtenden Ausleuchteinheit 32.
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8 und 9 zeigen beispielhafte Anwendungen der beschriebenen Komponenten für Bedieneinrichtungen 10 für Kraftfahrzeuge. Hierbei sind verschiedene Symbole 42 und/oder Piktogramme 44 dargestellt. Die Symbole 42 und/oder Piktogramme 44 können dabei beliebig auf den gezeigten Gehäusen 12 angeordnet sein. Unabhängig von ihrer Anordnung sind die Symbole 42 und/oder Piktogramme 44 gleichmäßig hinterleuchtet.
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In einem konkreten Anwendungsbeispiel findet die Flächenhinterleuchtung mittels eines Schichtverbunds aus OCA-Kleber mit Folien- und/oder Lackschicht statt. Ein solcher Schichtverbund ist günstig in der Herstellung und wenig bauraumintensiv. Die bisher verwendete Lichtleiterfolie wird hierzu durch einen OCA-Kleber (OCA - Optical Clear Adhesive) Klebstoff ersetzt und dieser ist mit Folien und/oder einer Lackschicht versehen, die für eine gleichmäßige Lichtauskopplung sorgen.
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Die zur Lichtauskopplung notwendige Mikrostruktur wird durch Folien und/oder eine Lackschicht ersetzt. Diese haben den Vorteil, dass sie bei einer nachträglichen Warmverformung nicht beschädigt werden und somit nicht die Lichtauskopplung negativ beeinträchtigen. Folien und/oder Lackschichten sorgen durch eine Veränderung des Lichtbrechungswinkels für eine gleichmäßige Lichtauskopplung.
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Mögliche Aufbauten des Schichtverbunds umfassen die folgenden Kombinationen. Hierbei ist der jeweilige Kunststoff austauschbar und nicht auf PET (PET - Polyethylenterephthalat) beschränkt. Die Abstrahlrichtung der jeweiligen Prismenfolie kann sowohl auf die Oberseite des Schichtverbunds, als auch auf die Unterseite gerichtet sein.
OCA ohne Beschichtung (liner)
OCA mit PET (PET - Polyethylenterephthalat) Beschichtung auf Unterseite
OCA mit PET Beschichtung auf Oberseite
OCA mit beidseitiger PET Beschichtung
OCA mit diffuser auf Unterseite
OCA mit diffuser auf Oberseite
OCA mit beidseitigem diffuser
OCA mit Prismenfolie (prism) auf der Unterseite und PET Beschichtung auf der Oberseite 1 mm OCA mit Prismenfolie auf der Oberseite und PET Beschichtung auf der Unterseite
OCA mit beidseitiger Prismenfolie
OCA mit Prismenfolie auf der Unterseite auf der Oberseite
OCA mit Prismenfolie auf der Oberseite und PET Beschichtung auf der Unterseite
OCA mit beidseitiger Prismenfolie
OCA mit Spiegel auf der Unterseite
OCA mit Spiegel auf der Unterseite und PET Beschichtung auf der Oberseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, diffuser auf der Oberseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, Prismenfolie auf der Oberseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, Prismenfolie auf der Oberseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, PET Beschichtung und diffuser auf der Oberseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, PET Beschichtung und Prismenfolie auf der Oberseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, PET Beschichtung und diffuser und Prismenfolie auf der Oberseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, PET Beschichtung und diffuser und Prismenfolie auf der Oberseite
OCA mit 200 µm Glasperlen auf der Unterseite
OCA mit 200 µm Glasperlen auf der Oberseite
OCA mit beidseitig 200 µm Glasperlen
OCA mit Spiegel auf der Unterseite und 200 µm Glasperlen auf der Oberseite
OCA mit Spiegel auf der Unterseite und 200 µm Glasperlen auf der Unterseite
OCA mit Spiegel auf der Unterseite und beidseitig 200 µm Glasperlen
OCA, Spiegel auf der Unterseite, 200 µm Glasperlen auf der Oberseite, PET auf der Unterseite
OCA, Spiegel auf der Unterseite, 200 µm Glasperlen auf der Unterseite, PET auf der Oberseite
Matt Schwarz Beschichtung (bspw. Lack, Bedampfung)
Grau (bspw. Lack, Bedampfung)
Metallic (bspw. Lack, Bedampfung)
Weiß (bspw. Lack, Bedampfung)
Hochreflektiv weiß (bspw. Lack, Bedampfung)
Glasperlen mit hochreflektiv weiß (bspw. Lack, Bedampfung)
Glasperlen mit hochreflektiv weiß Lack und PET auf der Oberseite
Glasperlen mit hochreflektiv weiß Lack und PET und diffuser auf der Oberseite
Glasperlen mit hochreflektiv weiß Lack und PET und diffuser und Prismenfolie auf der Oberseite
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Durch die Erfindung besteht die Möglichkeit, dass sich die unterschiedlichen Aufbauten möglicher Bedienvorrichtungen und/oder Ausleuchteinheiten je nach Größe der zu hinterleuchtenden Oberfläche unterschiedlich verhalten können und unterschiedliche Formen aufweisen können. Vorteile des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus oder Schichtverbunds sind zum Beispiel, dass er eine sehr viel preiswertere Herstellung hinterleuchteter Bedienvorrichtungen erlaubt, da Werkzeugkosten und Zusammenbaukosten eingespart werden können. Es besteht zudem die Möglichkeit, 3D geformte Oberflächen mit dem Lichtleiter zu versehen. Es besteht nun auch die Möglichkeit, die Beschichtung oder den zumindest teilweise fertiggestellten Schichtverbund innerhalb einer Kavität einer Spritzgießmaschine aufzubringen und auszuhärten. (+ IMD (in-Mould-Decoration), +IML (in-Mould-Labelling), +OMD (out-Mould-Decoration) - Verfahren) oder dann nachträglich zu lackieren.
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Es besteht außerdem die Möglichkeit, das lichtleitende Material partiell einzufärben und somit eine partielle Beleuchtung von einzelnen Tastenfeldern der Bedienvorrichtung zu ermöglichen. Sei es durch das Einbringen von opaken Körpern oder durch partielles Durchfärben des OCA-Klebers, um Lichtdurchleitung zu verhindern. Auch könnte das Material partiell eingefärbt werden, um unterschiedliche Farbeffekte beim Hinterleuchten zu erzeugen.
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Zusätzlich oder alternativ besteht die Möglichkeit, Körper in den Schichtenverbund einzubringen, die nur bei bestimmten Wellenlängen reflektierend wirken, z.B. beim Einkoppeln von rotem Licht würde ein „O“ sichtbar, beim Einkoppeln von blauem Licht, ein „X“.
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Die Erfindung ist für die Beleuchtung von Bedienvorrichtungen, wie beispielsweise Schaltern und/oder Tastern perfekt geeignet, aber auch für die Hinterleuchtung anderer Bauteile. Die Flächenhinterleuchtung kann in allen Bereichen, wo man etwas möglichst platzsparend hinterleuchten möchte, Anwendung finden (z. B. Werbetafeln, Wegbeschreibung-Notausgang, Wohnraum-Schalter-Beleuchtung, etc.).
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Der bekannte Stand der Technik beschreibt, wie bislang ein Lichtleiter mit einer Bedruckung versehen wurde, um das Licht an einer vorbestimmten Stelle auszukoppeln. Man war in der Lage, eine bestimmte Anzahl an Symbolen an einer festgelegten Stelle mit einigen wenigen LEDs (LED - light emitting diode) zu beleuchten. Man war in der Lage, durch die Art der Bedruckung mehr oder weniger Licht an einer Stelle auszukoppeln, abhängig von der Position der LED zur Position der zu beleuchtenden Fläche und Anzahl bedruckter Punkte. Eine Leuchtdichte von 200-300 cd/m2 war möglich.
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Mit dem beschriebenen, neuartig bearbeiteten Lichtleitermaterial, einem speziellen Aufbau verschiedener Folien und den darauf abgestimmten Gehäusen, ergibt sich die Möglichkeit, Tastenkappen gleichmäßig zu beleuchten und einen modularen Aufbau zu realisieren. Positionen der Symbole können ohne Einschränkung geändert werden. Eine Beleuchtungsdichte >1250 cd/m2 eines Symbols ist möglich. Eine Kombination mit Touchsensoren und Kraftsensoren ist möglich. Integration eines haptischen Feedbacks auch.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden kann, wobei die Bedienvorrichtung eine gleichmäßig verteilte Hinterleuchtung aufweist, und wobei an der Bedienvorrichtung angeordnete Symbole und/oder Piktogramme unabhängig von ihrer Position eine gleichmäßige Hinterleuchtung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Gehäuse
- 14
- Beleuchtungseinrichtung
- 16
- Grundkörper
- 18
- Leuchtmittel
- 20
- Spiegelfolie
- 22
- Rückmeldeeinrichtung
- 24
- Steuereinrichtung
- 26
- lichtleitende Schicht
- 28
- lichtauskoppelnde Schicht
- 30
- Schichtverbund
- 32
- Ausleuchteinheit
- 33
- Magnet
- 34
- transparenter Bereich
- 36
- Bewegungspfeil
- 38
- Trägerschicht
- 40
- Zwischenfolie
- 41
- hinterleuchteter Bereich
- 42
- Symbol
- 44
- Piktogramm
- KFZ
- Kraftfahrzeug
- M
- Messkurve
- P
- Bevorzugte Abstrahlrichtung
- S
- Spule
- T
- Startpunkt der Lichteinkopplung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/005655 A2 [0004]
- US 8033706 B1 [0004]
- US 9466246 B1 [0004]
- WO 2011/053804 A2 [0004]
- WO 2010/005810 A2 [0004]
