DE102020105182A1 - Bedienelement mit flexibler Bedienfläche und kapazitiver Berührungs-/Näherungsdetektion - Google Patents

Bedienelement mit flexibler Bedienfläche und kapazitiver Berührungs-/Näherungsdetektion Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (1), aufweisend eine flexible Bedienfläche (2), wenigstens eine Sensorelektrode (3) zur kapazitiven Erfassung einer Berührung und/oder Näherung eines Objekts (4) an die Bedienfläche (2) sowie eine die Sensorelektrode (3) haltende Trägerstruktur (5), wobei die Bedienfläche (2) mittels eines ersten zwischen der Bedienfläche (2) und der Trägerstruktur (5) angeordneten Schaumstoffs (6) beabstandet zur Sensorelektrode (3) angeordnet ist. Der erste Schaumstoff (6) ist transluzent und relativ zu einer Lichtquelle (7) derart angeordnet, dass er von von der Lichtquelle (7) erzeugtem Licht beleuchtbar ist, und die Bedienfläche (2) weist wenigstens ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Symbol (8) auf, das relativ zum transluzenten Schaumstoff (6) derart angeordnet ist, dass dieser das Symbol (8) mit dem von der Lichtquelle (7) erzeugten Licht beleuchtet, wobei der transluzente Schaumstoff (6) zwischen der Trägerstruktur (5) und der Bedienfläche (2) entlang eines das Symbol (8) umfassenden gedachten Perimeters (10) von einem zweiten, lichtundurchlässigen Schaumstoff (11) hohlzylinderförmig umgeben ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einer flexiblen Bedienfläche und kapazitiver Berührungs- und/oder Näherungsdetektion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bedienelemente, die auf der Erfassung einer durch Berührung einer Bedienfläche herbeigeführten Änderung einer elektrischen Kapazität beruhen, sind an sich wohl bekannt, auch in Kombination mit einer biegbaren Bedienfläche.
  • So offenbart die US 2016/0299598 A1 zum Beispiel ein drucksensitives Bedienelement mit einer verformbaren, insbesondere biegbaren, Bedienfläche und zwei Sensorelektroden zur Erfassung einer elektrischen Kapazitätsänderung, die durch eine Berührung mit herbeigeführter Verformung der Bedienfläche, beispielsweise mit einem Finger eines Benutzers, hervorgerufen wird. Zwischen die Bedienfläche und die Elektroden kann ein elastischer Schaumstoff eingefügt sein.
  • Aus der US 2006/0096392 A1 ist des Weiteren ein berührempfindliches Bedienelement mit einer als Membran ausgebildeten flexiblen Oberfläche bekannt, deren Verformung durch die Berührung eines Benutzers erfasst wird. Zwischen der Membran und einer das Bedienelement tragenden Grundplatte ist ein komprimierbarer Schaumstoff eingefügt. Der Schaumstoff ist etwas transluzent. An derselben Innenseite der Membran sind sowohl LEDs als auch Fotodetektoren angebracht. Die LEDs beleuchten den Schaumstoff, und die Fotodetektoren registrieren die Intensität des vom Schaumstoff zurückgestreuten Lichts, die abhängig vom Kompressionsgrad des Schaumstoffs variiert.
  • In beiden vorgenannten Schriften stellen die Bedienflächen der jeweiligen Bedienelemente selbst keine die Bedienung betreffenden Informationen dar. Vielmehr wird stets eine Kombination des jeweiligen drucksensitiven Bedienelements mit einer separaten Anzeigevorrichtung, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, zur Darstellung von Bediensymbolen vorgeschlagen.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bedienelement mit kapazitiver Berührungs- und/oder Näherungsdetektion an eine flexible Bedienfläche zu schaffen, das kompakter und leichter baut sowie insgesamt einen einfacheren Aufbau aufweist. Zudem soll das Bedienelement hinsichtlich seiner Anwendungsmöglichkeiten deutlich erweitert sein und in unterschiedlichsten Bedienumgebungen einsetzbar sein.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
  • Es sei ferner angemerkt, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
  • Außerdem gibt ein hierin verwendeter Begriff „etwa“ einen Toleranzbereich an, den der auf dem vorliegenden Gebiet tätige Fachmann als üblich ansieht. Insbesondere ist unter dem Begriff „etwa“ ein Toleranzbereich der bezogenen Größe von bis maximal +/-20 %, bevorzugt bis maximal +/-10 % zu verstehen.
  • Erfindungsgemäß weist ein Bedienelement eine flexible, insbesondere elastische, biegbare, nachgiebige und dergleichen, Bedienfläche, wenigstens eine Sensorelektrode zur kapazitiven Erfassung einer Berührung und/oder Näherung eines Objekts, z. B. ein Finger eines Bedieners, an die Bedienfläche sowie eine die Sensorelektrode haltende Trägerstruktur auf. Die Bedienfläche ist mittels eines ersten zwischen der Bedienfläche und der Trägerstruktur angeordneten Schaumstoffs beabstandet zur Sensorelektrode angeordnet. Gemäß der Erfindung ist der erste Schaumstoff transluzent, das heißt partiell lichtdurchlässig, nicht jedoch blickdurchlässig oder durchsichtig. Des Weiteren ist der transluzente Schaumstoff relativ zu einer Lichtquelle derart angeordnet, dass er von Licht, das von der Lichtquelle erzeugt wird, beleuchtet werden kann bzw. beleuchtet wird. Die Bedienfläche weist wenigstens ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Symbol zur Darstellung einer Bedieninformation auf. Das Symbol kann beispielsweise ein oder mehrere Piktogramme, Ziffern, Buchstaben, eine Kombination der vorgenannten Elemente und dergleichen sein. Weiter ist das Symbol erfindungsgemäß derart relativ zum transluzenten Schaumstoff angeordnet, dass dieser das Symbol mit dem von der Lichtquelle erzeugten Licht beleuchtet. Mit anderen Worten ist das Symbol mit dem Licht aus der Lichtquelle vermittels des transluzenten Schaumstoffs hinterleuchtet. Da das Symbol wenigstens teilweise lichtdurchlässig ist, ist es durch die Hinterleuchtung auf der Bedienfläche für einen Benutzer sichtbar.
  • Das Symbol kann ohne Hinterleuchtung durch die Lichtquelle auf der Bedienfläche sichtbar sein, das heißt stets sichtbar sein, wobei sich das hinterleuchtete Symbol gegenüber seinem nicht hinterleuchteten Zustand deutlich in seiner Helligkeit und damit Sichtbarkeit unterscheidet. Das Symbol kann aber auch nur in seinem hinterleuchteten Zustand sichtbar sein und ansonsten für einen Bediener auf der Bedienfläche unsichtbar. Das Symbol selbst kann teilweise lichtdurchlässig sein, also transluzent sein. Das Symbol kann aber auch durchsichtig sein, das heißt transparent bzw. durchsichtig sein.
  • Die Erfindung sieht weiter vor, dass der transluzente Schaumstoff zwischen der Trägerstruktur und der Bedienfläche entlang eines das Symbol umfassenden gedachten Perimeters von einem zweiten, lichtundurchlässigen Schaumstoff hohlzylinderförmig umgeben ist.
  • Das erfindungsgemäße Bedienelement vereint die Darstellung von Bedieninformationen mit seiner Bedienfläche und baut daher kompakter. Insgesamt lässt sich sein Aufbau hierdurch deutlich vereinfachen und sein Gewicht reduzieren, da keine zusätzliche Anzeigevorrichtung, z. B. eine Flüssigkristallanzeige (LCD), zur Darstellung von Bedieninformationen für einen Bediener erforderlich ist. Der transluzente Schaumstoff gewährleistet eine homogene, gleichmäßige Hinterleuchtung des Symbols, was die Erkenn- bzw. Lesbarkeit des Symbols auch unter unterschiedlichen Umgebungslichtbedingungen verbessert und insgesamt einen ansprechenden visuellen Eindruck schafft. Der transluzente Schaumstoff dient einerseits als Lichtleiter für das von der Lichtquelle erzeugte Licht, so dass die Lichtquelle nicht in unmittelbarer Nähe zum Symbol angeordnet sein muss, sondern beabstandet zu diesem angeordnet sein kann, was nicht zuletzt einen größeren Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Bedienelements bereitstellt. Andererseits bewirkt der erste Schaumstoff infolge seiner transluzenten Eigenschaft eine gleichmäßige Lichtstreuung. Diese wird jedoch in vorteilhafter Weise durch den zweiten, lichtundurchlässigen Schaumstoff lokal auf das zu hinterleuchtende Symbol begrenzt. Damit lassen sich zum Beispiel unerwünschte Beeinträchtigungen einer Be- und/oder Hinterleuchtung möglicher benachbart angeordneter weiterer (Bedien-)Elemente mit Symbolen wirkungsvoll unterbinden, was wiederum die Erkenn-/Lesbarkeit des erfindungsgemäß hinterleuchteten Symbols deutlich erhöht. Es wird stets gezielt nur das Symbol des Bedienelements be- bzw. hinterleuchtet, während eine störende, ungerichtete Lichtstreuung des Bedienelements unterbleibt. Diese Eigenschaft erhöht die Anwendungsmöglichkeiten des Bedienelements, da es zum Beispiel nun auch in direkter Nachbarschaft zu anderen (beleuchteten) Bedienelementen angeordnet werden kann.
  • Zusätzlich ermöglicht die flexible Bedienfläche den Einsatz des erfindungsgemäßen Bedienelements an Stellen, für die bisherige (insbesondere be-/hinterleuchtete) Bedienelemente nicht geeignet waren, nämlich zum Beispiel unter textilen oder lederartigen Oberflächen, wie sie insbesondere bei gepolsterten Gegenständen, wie beispielsweise Verkleidungen in einem Fahrzeuginnenraum, Fahrzeugsitzen und dergleichen, vorzufinden sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung im Fahrzeugbereich beschränkt, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo derartige flexible Bedienflächen erwünscht oder erforderlich sind.
  • Die hohlzylinderförmige Umschließung des transluzenten Schaumstoffs durch den lichtundurchlässigen Schaumstoff schafft eine Art Lichttunnel und damit eine gezielte, effektive Lichtlenkung des von der Lichtquelle erzeugten Lichts zur Bedienfläche des Bedienelements. Hierbei ist der gedachte Perimeter, entlang dessen sich der lichtundurchlässige Schaumstoff erstreckt, als eine beliebige, das Symbol umgebende, insbesondere vollständig umschließende, Umfangslinie zu verstehen, die bei einer Draufsicht auf das Symbol angegeben werden kann.
  • Bevorzugt sind der erste und zweite Schaumstoff komprimierbare Schaumstoffe, die je nach aufgebrachter Kraft auf die Bedienfläche elastisch nachgeben. Dies schafft eine hinsichtlich der Bedienung des Bedienelements ansprechende Haptik. Außerdem gibt das Bedienelement auf diese Weise ein von Bedienern als besonders vorteilhaft empfundenes haptisches Feedback hinsichtlich einer ausreichenden Betätigungskraft an den Bediener zurück, welches bei Bedienelementen mit harter, starrer Bedienfläche (häufig) nicht gegeben ist.
  • Die Berührung bzw. Annäherung des Objekts (z. B. Finger) an die Bedienfläche kann in an sich bekannter Weise durch die wenigstens eine Sensorelektrode infolge der durch die Bedienung hervorgerufenen Beeinflussung eines elektrischen Feldes in der nahen räumlichen Umgebung um die Sensorelektrode(n) durch Feststellen einer Kapazitätsänderung erfolgen. Da die kapazitive Berührungs-/Näherungsdetektion von Objekten an eine bzw. mehrere entsprechend angeordnete Sensorelektroden wohl bekannt ist, wird hierin nicht näher darauf eingegangen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der lichtundurchlässige Schaumstoff vollständig von der Trägerstruktur bis zur Bedienfläche hohlzylinderförmig erstreckt. Dies ermöglicht einerseits die Stützung der Bedienfläche zusätzlich zum ersten, transluzenten Schaumstoff. Andererseits erreicht der Lichttunnel eine Länge, die bis zur Bedienfläche und zu dem zu beleuchtenden Symbol reicht, ohne eine unerwünschte Lichtstreuung in räumlich benachbarte Bereiche möglicher weiterer Bedienelementen zu verursachen. Zudem wird die Effizienz der Lichtlenkung des ersten, transluzenten Schaumstoffs maximiert, da das Licht nur in der vom Lichttunnel vorgegebenen Richtung ausstrahlen kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der lichtundurchlässige Schaumstoff elektrisch leitfähig ist und elektrisch leitend mit der Sensorelektrode verbunden ist. Hierdurch wird die Näherungs-/Berührungssensorik, das heißt die Sensorelektrode(n), hinsichtlich der Detektionsempfindlichkeit und -genauigkeit näher an die Bedienfläche gebracht. Die durch die Schaumstoffe überbrückte Distanz zwischen der Bedienfläche und der Trägerstruktur/Sensorelektrode(n) wird auf diese Weise elektrisch zumindest zu einem Teil erfolgreich kompensiert.
  • Bevorzugt ist die Sensorelektrode elektrisch leitend mit einer Auswerteelektronik zur kapazitiven Erfassung der Berührung/Näherung des Objekts an die Bedienfläche verbunden, beispielsweise mit einer elektronischen Rechen- und Speichereinheit, wie einem Mikroprozessor, Microcontroller, Signalprozessor und dergleichen, die bereits einen integrierten Speicher aufweisen und/oder mit einem solchen verbunden sind, zum Beispiel RAM, ROM, Flash und dergleichen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Trägerstruktur starr, insbesondere plattenförmig, oder flexibel, insbesondere folienartig, ausgebildet. Je nach Verwendungszweck und Einsatzort des Bedienelements kann eine starre Trägerstruktur gegebenenfalls eine vorteilhafte mechanische Stabilität bereitstellen, wohingegen eine flexible Trägerstruktur eine besonders gute Anpassung an eine sich während der Verwendung geometrisch häufig verändernde Umgebung gewährleistet.
  • Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Trägerstruktur eine Leiterplatte, mit welcher die wenigstens eine Sensorelektrode elektrisch leitend verbunden ist. Somit dient die Trägerstruktur nicht nur der mechanischen Befestigung der Sensorelektrode(n), sondern ermöglicht gleichzeitig auch eine elektrische Kontaktierung, um das von der Elektrode aufgenommene elektrische Signal beispielsweise an eine Auswerteelektronik weiterzuleiten. Es ist anzumerken, dass die Leiterplatte, die neben der/den Sensorelektrode(n) auch weitere elektronische Bauelemente tragen und kontaktieren kann. Ebenfalls ist zu verstehen, dass die Leiterplatte nicht zwingend eine starre Leiterplatte sein muss, sondern ebenfalls als flexible, insbesondere biegbare, Leiterplatte ausgebildet sein kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstands die Sensorelektrode Bestandteil einer berührungsempfindlichen Folie, die auch als so genannte Touchfolie bezeichnet wird. Berührungsempfindlich im vorliegenden, erfindungsgemäßen Zusammenhang bedeutet, dass die Touchfolie die Sensorelektrode(n) in herkömmlicher Weise bereitstellt und anordnet. Die Touchfolie selbst ist in diesem Fall jedoch selbst an der Trägerstruktur, das heißt von der eigentlichen Berührfläche (= Bedienfläche) des Bedienelements beabstandet. Dennoch kann eine solche, standardisierte Touchfolie zum Aufbau des erfindungsgemäßen Bedienelements eingesetzt werden, wodurch sich insgesamt der Aufbau des Bedienelements vereinfacht und die Herstellungskosten gesenkt werden können.
  • In bevorzugter Weise wird der Abstand zwischen der Trägerstruktur und der Bedienfläche zwischen 2 mm und 10 mm gewählt. Dieser Bereich gewährleistet sowohl die bereits oben erwähnten guten haptischen Eigenschaften des Bedienelements als auch eine zuverlässige, genaue Detektion der Berührung und/oder Annäherung des Objekts an die Bedienfläche. Es ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht zwingend auf den vorstehend genannten Bereich beschränkt ist, sondern von diesem gegebenenfalls auch abgewichen werden kann. Allerdings hat sich der vorstehende Bereich sowohl hinsichtlich der Gesamtbauhöhe sowie eines zuverlässigen Betriebs des Bedienelements als ausgesprochen vorteilhaft erwiesen und ist deshalb besonders bevorzugt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquelle an der Trägerstruktur befestigt. Auf eine separate Halterung für die Lichtquelle kann somit verzichtet werden, was einen einfachen und kompakten Aufbau des Bedienelements schafft. Besonders bevorzugt können die Sensorelektrode(n) und die Lichtquelle bei Verwendung einer Leiterplatte als Trägerstruktur zugleich mit entsprechenden weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch kontaktiert werden.
  • Nach einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquelle wenigstens eine LED.
  • Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Symbole benachbart zueinander auf der Bedienfläche angeordnet sind. Es versteht sich, dass in diesem Fall jedes Symbol separat von einer jeweilige Lichtquelle vermittels eines jeweils zugeordneten transluzenten ersten Schaumstoffs hinterleuchtet wird, wobei jeder transluzente, einem Symbol zugeordnete Schaumstoff von dem lichtundurchlässigen zweiten Schaumstoff umschlossen ist, wie hierin ausgeführt ist. Da der lichtundurchlässige Schaumstoff die Lichtlenkung des transluzenten Schaumstoffs lokal auf das jeweilige Symbol begrenzt und somit eine ungerichtete Lichtstreuung von einem Symbol zum anderen unterbindet, können zwei oder noch mehr Symbole mit ihren jeweiligen Bedienflächen auch direkt zueinander benachbart angeordnet sein, was den Aufbau des Bedienelements abermals vereinfacht und kompakter macht.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Bedienfläche eine Außenfläche einer Innenverkleidung eines Fahrzeugs, beispielsweise Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Türverkleidung, ein Dachhimmel, ein Sitz- oder Lehnenpolster eines Fahrzeugsitzes und dergleichen. Das erfindungsgemäße Bedienelement eignet sich besonders für den Einsatz im Fahrzeugbereich aufgrund der dort vorherrschenden unterschiedlichen Anwendungs- und Einsatzszenarien. Zudem ist das Platzangebot in einem Fahrzeug verhältnismäßig eng vorgegeben, so dass die Anbringung des erfindungsgemäßen Bedienelements an bisher für herkömmliche Bedienelemente nicht geeigneten Stellen (wie z. B. den vorgenannten) besondere Vorteile bietet.
  • Die flexible Bedienfläche kann aus einem lederartigen und/oder textilen Material, zum Beispiel Leder, Kunstleder und/oder einem Vlies, einem Gewebe und dergleichen, gebildet sein, wodurch das Bedienelement für eine Vielzahl an unterschiedlichsten Anwendungsfällen geeignet ist.
  • Die flexible Bedienfläche kann alternativ auch als Folie ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Metall-, Kunststoff-, Latex-, und/oder Gummimaterial, wodurch sich noch weitere Einsatzmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Bedienelement erschließen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
    • 1 eine Seitenquerschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Bedienelements gemäß der Erfindung,
    • 2 eine Draufsicht auf das Bedienelement aus 1 und
    • 3 eine perspektivische Explosionsansicht des Bedienelements aus 1.
  • In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
  • 1 stellt schematisch eine Seitenquerschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Bedienelements 1 gemäß der Erfindung dar. Wie zu erkennen ist, weist das Bedienelement 1 eine flexible Bedienfläche 2, wenigstens eine (vorliegend drei) Sensorelektrode/n 3 zur kapazitiven Erfassung einer Berührung und/oder Näherung eines Objekts 4, zum Beispiel ein Finger eines Benutzers, an die Bedienfläche 2 sowie eine die Sensorelektrode 3 haltende Trägerstruktur 5 auf, die vorliegend als Leiterplatte (starr oder flexibel) ausgebildet ist.
  • Weiter ist zu erkennen, dass die Bedienfläche 2 mittels eines ersten zwischen der Bedienfläche 2 und der Trägerstruktur 5 angeordneten Schaumstoffs 6 beabstandet zur Sensorelektrode 3 angeordnet ist. Der erste Schaumstoff 6 ist ein transluzenter Schaumstoff und relativ zu einer Lichtquelle 7 (vorliegend als LED ausgebildet) derart angeordnet, dass er von dem Licht, das von der Lichtquelle 7 erzeugt wird, beleuchtet wird. Die Lichtquelle 7 ist wie die Sensorelektrode 3 an der Trägerstruktur 5 angeordnet und befestigt.
  • Des Weiteren weist die Bedienfläche 2 des Bedienelements 1 aus 1 wenigstens ein (vorliegend drei) teilweise lichtdurchlässige Symbole 8 (2) auf, die vorliegend in Form einer bedruckten Symbolfolie 9 mit gleich mehreren einzelnen Symbolen 8 bereitgestellt sind. Wie 1 deutlich zu entnehmen ist, ist das Symbol 8 relativ zum transluzenten Schaumstoff 6 so angeordnet, dass dieser das jeweilige Symbol 8 mit dem von der jeweiligen Lichtquelle 7 erzeugten Licht beleuchtet.
  • Des Weiteren ist in 1 dargestellt, dass der transluzente Schaumstoff 6 zwischen der Trägerstruktur 5 und der Bedienfläche 2 entlang eines das jeweilige Symbol 8 umfassenden gedachten Perimeters 10 (vgl. 2) von einem zweiten, lichtundurchlässigen Schaumstoff 11 hohlzylinder- oder tunnelförmig umgeben ist. Der lichtundurchlässige Schaumstoff 11 erstreckt sich vorliegend zudem vollständig von der Trägerplatte 5 bis zur Bedienfläche 2 bzw. dem Symbol 8, so dass ein von dem Schaumstoff 11 gebildeter Lichttunnel einenends im Wesentlichen lichtdicht an der Trägerstruktur 5 anliegt und anderenends im Wesentlichen lichtdicht an der Bedienfläche 2 anliegt. Innerhalb dieses Lichttunnels ist der transluzente Schaumstoff 6 angeordnet.
  • 2 stellt eine Draufsicht von oben auf das Bedienelement 1 aus 1 dar. In 2 ist der Übersichtlichkeit halber nur das mittlere Symbol 8, das vorliegend als eine Kombination aus einem Piktogramm und Buchstaben gebildet ist (ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein), dargestellt. Deutlich ist der gedachte Perimeter 10 zu erkennen, der das Symbol 8 umgibt und entlang dessen sich der lichtundurchlässige Schaumstoff 11 erstreckt und somit zwischen der Bedienfläche 2 und der Trägerstruktur 5 einen Lichttunnel für das von der Lichtquelle 7 ausgehende Licht bildet und dieses von der Lichtquelle 7 zum Symbol 8 leitet.
  • Des Weiteren ist bei dem vorliegend dargestellten Bedienelement 1 der lichtundurchlässige Schaumstoff 11 elektrisch leitfähig und zudem elektrisch leitend mit der Sensorelektrode 3 verbunden.
  • 3 stellt eine perspektivische Explosionsansicht des Bedienelements 1 aus 1 dar. Zu erkennen sind zwei der drei in 1 gezeigten Symbole 8.
  • Außerdem ist in 3 zu erkennen, dass jede Sensorelektrode 3 elektrisch leitend mit einer Auswerteelektronik 12 zur kapazitiven Erfassung der Berührung und/oder Näherung des Objekts 4 an die Bedienfläche 2 verbunden ist. In 3 sind zwei Auswerteelektroniken 12 dargestellt, eine für jeweils eine Sensorelektrode 3. Es ist zu verstehen, dass eine Auswerteelektronik 12 für je eine Sensorelektrode 3 vorgesehen sein kann. Ebenso kann jedoch auch eine einzige Auswerteelektronik 12 zur Auswertung mehrerer Sensorelektroden 3 vorgesehen und entsprechend mit diesen mehreren Elektroden 3 verbunden sein.
  • Besonders bevorzugt wird das in den 1-3 dargestellte beispielhafte Bedienelement 1 in einem Innenraum eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) verwendet, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. In diesem Fall kann die Bedienfläche eine Außenfläche einer flexiblen, weichen Innenverkleidung eines Fahrzeugs sein, z. B. eine Türverkleidung, ein Dachhimmel, ein Sitz- oder Lehnenpolster eines Fahrzeugsitzes und dergleichen.
  • Die Bedienfläche kann bei den vorbeschriebenen Beispielen aus einem lederartigen und/oder textilen Material, insbesondere Leder, Kunstleder und/oder Vlies, Gewebe und dergleichen, gebildet sein.
  • Alternativ ist auch die Verwendung des Bedienelements in Kombination mit einer Bedienfläche aus einem Folienmaterial denkbar, zum Beispiel aus einem Metall-, Kunststoff-, Latex-, und/oder Gummimaterial.
  • Das hierin offenbarte erfindungsgemäße Bedienelement ist nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale ergeben. Insbesondere sind die hierin vorstehend in der allgemeinen Beschreibung und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in den jeweils hierin explizit angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • In besonders bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Bedienelement in einem Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs, beispielsweise Kraftfahrzeugs, verwendet, wobei die Bedienfläche eine Außenfläche einer flexiblen Innenverkleidung des Fahrzeugs ist, insbesondere eine Türverkleidung, ein Dachhimmel, ein Sitz- oder Lehnenpolster eines Fahrzeugsitzes.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Bedienelement
    2
    Bedienfläche
    3
    Sensorelektrode
    4
    Objekt
    5
    Trägerstruktur
    6
    Erster, transluzenter Schaumstoff
    7
    Lichtquelle
    8
    Symbol
    9
    Symbolfolie
    10
    Gedachter Perimeter
    11
    Zweiter, lichtundurchlässiger Schaumstoff
    12
    Auswerteelektronik
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2016/0299598 A1 [0003]
    • US 2006/0096392 A1 [0004]

Claims (14)

  1. Bedienelement, aufweisend eine flexible Bedienfläche (2), wenigstens eine Sensorelektrode (3) zur kapazitiven Erfassung einer Berührung und/oder Näherung eines Objekts (4) an die Bedienfläche (2) sowie eine die Sensorelektrode (3) haltende Trägerstruktur (5), wobei die Bedienfläche (2) mittels eines ersten zwischen der Bedienfläche (2) und der Trägerstruktur (5) angeordneten Schaumstoffs (6) beabstandet zur Sensorelektrode (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaumstoff (6) transluzent ist und relativ zu einer Lichtquelle (7) derart angeordnet ist, dass er von von der Lichtquelle (7) erzeugtem Licht beleuchtbar ist, und die Bedienfläche (2) wenigstens ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Symbol (8) aufweist, das relativ zum transluzenten Schaumstoff (6) derart angeordnet ist, dass dieser das Symbol (8) mit dem von der Lichtquelle (7) erzeugten Licht beleuchtet, wobei der transluzente Schaumstoff (6) zwischen der Trägerstruktur (5) und der Bedienfläche (2) entlang eines das Symbol (8) umfassenden gedachten Perimeters (10) von einem zweiten, lichtundurchlässigen Schaumstoff (11) hohlzylinderförmig umgeben ist.
  2. Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der lichtundurchlässige Schaumstoff (11) vollständig von der Trägerstruktur (5) bis zur Bedienfläche (2) hohlzylinderförmig erstreckt.
  3. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtundurchlässige Schaumstoff (11) elektrisch leitfähig ist und elektrisch leitend mit der Sensorelektrode (3) verbunden ist.
  4. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode (3) elektrisch leitend mit einer Auswerteelektronik (12) zur kapazitiven Erfassung der Berührung und/oder Näherung des Objekts (4) an die Bedienfläche (2) verbunden ist.
  5. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (5) starr, insbesondere plattenförmig, oder flexibel, insbesondere folienartig, ausgebildet ist.
  6. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (5) eine Leiterplatte ist, mit welcher die Sensorelektrode (3) elektrisch leitend verbunden ist.
  7. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode (3) Bestandteil einer berührungsempfindlichen Folie ist.
  8. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Trägerstruktur (5) und der Bedienfläche (2) zwischen 2 mm und 10 mm beträgt.
  9. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) an der Trägerstruktur (5) befestigt ist.
  10. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) eine LED ist.
  11. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Symbole (8) benachbart zueinander angeordnet sind.
  12. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfläche (2) eine Außenfläche einer Innenverkleidung eines Fahrzeugs ist, insbesondere eine Türverkleidung, ein Dachhimmel, ein Sitz- oder Lehnenpolster eines Fahrzeugsitzes und dergleichen.
  13. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfläche (2) aus einem lederartigen und/oder textilen Material, insbesondere Leder, Kunstleder und/oder Vlies, Gewebe und dergleichen, gebildet ist.
  14. Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfläche (2) als Folie ausgebildet ist, insbesondere aus einem Metall-, Kunststoff-, Latex-, und/oder Gummimaterial.
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DE102021134440A1 (de) 2021-12-23 2023-06-29 REHAU Industries SE & Co. KG Elektronische Einrichtung mit einem Trägerelement aus einem Isolationsmaterial, wenigstens einem kapazitiven Sensor und wenigstens einer Leuchtdiode und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Einrichtung

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