DE102021107395A1

DE102021107395A1 - Schaltelement und Bauteil

Info

Publication number: DE102021107395A1
Application number: DE102021107395.2A
Authority: DE
Inventors: Carsten Brockmann; Marco Läufle
Original assignee: KUNSTSTOFFTECHNIK BERNT GmbH
Current assignee: KUNSTSTOFFTECHNIK BERNT GmbH
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2022-02-03
Also published as: DE202021003982U1; DE202021003957U1; DE102021107658A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltelement (1) mit einem Kunststoffkörper (4), wobei das Schaltelement (1) eine Tastfläche bildet, wobei das Schaltelement (1) eine Metallbeschichtung (3) aufweist, mit der eine Oberfläche des Kunststoffkörpers (4) beschichtet ist, und wobei die Metallbeschichtung (3) zumindest teilweise galvanotechnisch erzeugt ist. Erfindungsgemäß ist die Oberfläche von der Tastfläche des Schaltelements (1) abgewandt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil (9) vorgeschlagen, umfassend das vorangehend genannte Schaltelement (1), umfassend ferner eine Schalteinrichtung, wobei die Schalteinrichtung mit einer Zuleitung (7) des Schaltelements (1) gekoppelt ist, und wobei die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Kapazität zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität Steuersignale auszugeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltelement mit einem Kunststoffkörper, wobei das Schaltelement eine Tastfläche bildet, wobei das Schaltelement eine Metallbeschichtung aufweist, mit der eine Oberfläche des Kunststoffkörpers beschichtet ist, und wobei die Metallbeschichtung zumindest teilweise galvanotechnisch erzeugt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, das mit dem vorangehend beschriebenen Schaltelement ausgestattet ist.
Aus dem Stand der Technik sind galvanisch beschichtete Schaltelemente bekannt. Die Druckschrift DE 20 2019 103 960 U beschreibt ein Bedienelement aus Kunststoff mit hinterleuchtbarer Symbolik. Dieses weist vorderseitig eine galvanotechnisch aufgebrachte Metallbeschichtung auf. Solche Bedienelemente können beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Sie weisen aufgrund der galvanotechnisch aufgebrachten Metallbeschichtung eine angenehme Haptik auf und sind darüber hinaus abriebfest und korrosionsbeständig. Die Metallbeschichtung kann aus einer oder mehreren Schichten aus Metall bestehen. Metalle lassen sich physikalisch, chemisch oder elektrochemisch auf Oberflächen abscheiden. Unter einem galvanotechnischen Abscheideprozess versteht man einen Beschichtungsvorgang, bei dem eine Materialabscheidung auf elektrochemischem Wege erfolgt.
Ferner kennt der Stand der Technik kapazitive Schalter. Bei kapazitiven Schaltern wird eine veränderliche Kapazität eines Sensorelements ausgewertet. So zeigt die Druckschrift EP 2 388 920 A einen kapazitiven Schalter mit einer Metallbeschichtung und einer Abdeckplatte. Die Metallbeschichtung und die Abdeckplatte bilden gemeinsam einen Kondensator. Die Abdeckplatte ist von der Metallbeschichtung mittels eines Abstandhalters beabstandet. Durch Ausübung einer Kraft auf die Abdeckplatte kann diese verformt werden, was zu einer Veränderung eines Kapazitätsfelds zwischen der Metallplatte und der Abdeckplatte führt. Diese Veränderung kann mittels eines Schaltkreises ermittelt werden, sodass der Schalter ein Steuersignal ausgeben kann.
Im Zusammenhang mit Tastfeldern sind galvanisierte Bauteile bisher zum Beispiel als Rahmenelemente bekannt, so beispielsweise in der Druckschrift TW 200951546 A beschrieben. Hier wird ein Touchscreen angegeben, der von einem galvanisierten Rahmen eingefasst ist. Die Druckschrift DE 25 45 371 B1 beschreibt einen galvanisierten Schalter. Bei diesem Schalter wird ein Schaltvorgang dadurch erzeugt, dass ein Benutzer zwei galvanisierte Elektrodenteile berührt, wodurch ein Schaltstrom zwischen den beiden Elektrodenteilen fließen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltelement bereitzustellen, das bei Berührung und/oder Annäherung aktivierbar und besonders robust ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil bereitzustellen, das ein Schaltelement aufweist, das bei Berührung und/oder Annäherung aktivierbar und besonders robust ist. Die Aufgaben werden gelöst durch die Bereitstellung eines Schaltelements gemäß Anspruch 1 sowie eines Bauteils gemäß Anspruch 16. Die Unteransprüche betreffen verschiedene voneinander unabhängige, vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren Merkmale vom Fachmann im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombiniert werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Schaltelement mit einem Kunststoffkörper vorgeschlagen, wobei das Schaltelement eine Tastfläche bildet, wobei das Schaltelement eine Metallbeschichtung aufweist, mit der eine Oberfläche des Kunststoffkörpers beschichtet ist, und wobei die Metallbeschichtung zumindest teilweise galvanotechnisch erzeugt ist. Erfindungsgemäß ist die Oberfläche von der Tastfläche des Schaltelements abgewandt. Mittels der Metallbeschichtung kann eine Veränderung einer Kapazität ermittelt werden, die sich bei Annäherung eines Fingers ändert. Somit kann das Schaltelement betätigt werden, indem die Tastfläche berührt wird oder man beispielsweise einen Finger der Tastfläche auch nur nähert.
Da die Metallbeschichtung entgegengesetzt zu der Tastfläche angeordnet ist und nicht die Tastfläche bildet, wird die Metallbeschichtung bei Betätigung des Schaltelements nicht unmittelbar berührt. Dies vermeidet Probleme, die bei Berührung aufgrund elektrostatischer Entladungen auftreten können. Ferner ist die potenziell empfindliche Metallbeschichtung nicht Berührungen unmittelbar ausgesetzt, sodass das Schaltelement robuster ist. Wenn die Metallbeschichtung keinen Berührungen ausgesetzt ist, dann muss diese nicht besonders beständig ausgeführt sein. Zum Beispiel kann auf eine schützende Deckschicht verzichtet werden, was die Herstellung der Metallbeschichtung vereinfacht. Darunter, dass die Metallbeschichtung zumindest teilweise galvanotechnisch erzeugt ist, ist zu verstehen, dass die Metallbeschichtung zumindest teilweise mittels eines galvanischen, d.h. elektrochemischen Abscheideverfahrens erzeugt ist, und dass, falls die Metallbeschichtung durch mehrere übereinanderliegende Metalllagen gebildet wird, mindestens eine der Metalllagen mittels eines galvanischen, d.h. elektrochemischen Abscheideverfahrens erzeugt ist. Es ist beispielsweise möglich, dass die Metallbeschichtung eine Kupferschicht und eine Nickelschicht aufweist. Der Kunststoffkörper kann gemäß möglichen Ausführungsformen der Erfindung sehr dünn ausgebildet sein, so kann er erfindungsgemäß zum Beispiel durch eine Kunststofffolie geringen Durchmessers gebildet sein, auf welche die Metallbeschichtung aufgebracht ist.
Es ist vorteilhaft, wenn der Kunststoffkörper aus einem Material umfassend ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer und/oder ein Polycarbonat gebildet ist. Besonders vorteilhaft besteht der Kunststoffkörper ausschließlich aus einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer und/oder aus einem Polycarbonat. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere sind Kunststoffe aus Terpolymeren und/oder Mischungen von aus Acrylnitril, Butadien und Styrol hergestellten Polymeren und Copolymeren. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere sind sehr robust und eignen sich gut zum Galvanisieren. Polycarbonate sind thermoplastische Kunststoffe und ebenfalls sehr robust. Bevorzugt wird eine Mischung aus einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer und einem Polycarbonat eingesetzt. Eine solche Mischung kann die Festigkeit und Temperaturbeständigkeit von Polycarbonaten und die Flexibilität von Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren aufweisen.
Der Kunststoffkörper ist vorzugsweise durch ein transparentes oder ein halbtransparentes Kunststoffmaterial gebildet. Unter Transparenz ist eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit zu verstehen. Ist der Kunststoffkörper hingegen halbtransparent beziehungsweise transluzent, dann lässt er zwar Licht hindurch, ist aber nicht blickdurchlässig. Ein transparentes oder ein halbtransparentes Kunststoffmaterial kann zum Beispiel hinterleuchtet werden, sodass die Tastfläche aufleuchtet. Als Ausgangsmaterialien für den Kunststoffkörper eignen sich zum Beispiel Polycarbonate, welche transparent oder halbtransparent sind. Es können aber auch andere geeignete Kunststoffmaterialien eingesetzt werden.
Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Tastfläche durch eine eingefärbte Kunststoffdeckplatte, durch eine transparente Kunststoffdeckplatte oder durch eine Lackbeschichtung gebildet ist. Bevorzugt wird ein Klarlack verwendet. Auf diese Weise kann der Kunststoffkörper vor direktem Kontakt geschützt werden und gleichzeitig eine optisch und/oder haptisch ansprechende Tastfläche geschaffen werden. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung wird die Tastfläche unmittelbar durch den Kunststoffkörper gebildet.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung bildet die Metallbeschichtung auf dem Kunststoffkörper einen Sensorfunktionsabschnitt, der gegenüber sonstigen Abschnitten der Metallbeschichtung elektrisch isoliert ist, wobei der Sensorfunktionsabschnitt eine Elektrodenfläche aufweist und wobei das Schaltelement eine Zuleitung aufweist, die elektrisch leitfähig mit der Elektrodenfläche verbunden ist. Es versteht sich, dass die Zuleitung ebenfalls elektrisch leitfähig ist. Der Sensorfunktionsabschnitt ist gegenüber allen sonstigen Abschnitten der Metallbeschichtung elektrisch isoliert. Der Sensorfunktionsabschnitt bildet sozusagen eine elektrisch isolierte Insel innerhalb der Metallbeschichtung. Die Elektrodenfläche kann als eine Elektrode eines kapazitiven Sensors dienen.
Die elektrisch leitfähig mit der Elektrodenfläche verbundene Zuleitung ermöglicht es, ein elektrisches Potenzial der Elektrodenfläche auch von einer entfernten Stelle aus zu erfassen. Dies gelingt durch den Kunststoffkörper hindurch, sodass eine Berührung der Tastfläche oder auch nur eine Annäherung eines Fingers an die Tastfläche festgestellt werden kann. Die Zuleitung wird vorzugsweise durch den Sensorfunktionsabschnitt gebildet. Die elektrisch leitfähige Zuleitung ist in diesem Fall ebenso wie die Elektrodenfläche auf den Kunststoffkörper aufgalvanisiert.
Vorzugsweise ist der Sensorfunktionsabschnitt gegenüber den sonstigen Abschnitten der Metallbeschichtung durch einen Isolierungsabschnitt der Oberfläche des Kunststoffkörpers elektrisch isoliert. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass die Metallbeschichtung durch den Isolierungsabschnitt unterbrochen ist, das heißt im Isolierungsabschnitt ist die Metallbeschichtung nicht vorhanden. Es können beispielsweise linienförmige oder flächige Isolierungsabschnitte auf dem Kunststoffkörper vorhanden sein. Die sonstigen Abschnitte der Metallbeschichtung können erfindungsgemäß weitere Sensorfunktionsabschnitte bilden und/oder nichtfunktionale Abschnitte bilden.
Die Elektrodenfläche weist bevorzugt einen Flächeninhalt von mindestens 0,2 cm² auf. Dies ermöglicht die Funktion der Elektrodenfläche als Teil eines kapazitiven Sensors. In Abhängigkeit von einer Schichtdicke der Metallbeschichtung und eines Aufbaus der Metallbeschichtung, insbesondere in Abhängigkeit der hierfür verwendeten Materialien, kann die Elektrodenfläche jedoch auch einen geringeren Flächeninhalt aufweisen. Die Elektrodenfläche kann im Hinblick auf ihre Länge und ihre Breite sowie einen Verlauf ihrer Außenkontur relativ frei gestaltet werden. Hat der Kunststoffkörper hingegen einen vergleichsweise großen Durchmesser, dann kann es notwendig sein, auch den Flächeninhalt der Elektrodenfläche entsprechend zu erhöhen.
Bei der Zuleitung kann es sich erfindungsgemäß um eine relativ zu der Elektrodenfläche schmal dimensionierte Leiterbahn handeln. Diese kann erfindungsgemäß eine Breite von 0,5 mm bis 3 mm aufweisen. Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Breite der Zuleitung 0,01 % bis 100 % eines maximalen Durchmessers des Sensorfunktionsabschnitts. Ganz besonders vorteilhaft beträgt die Breite der Zuleitung 0,02 % bis 0,1 % des maximalen Durchmessers des Sensorfunktionsabschnitts. Die Zuleitung kann aber auch abweichend davon dimensioniert sein. Es können gemäß möglichen Ausführungsformen der Erfindung auch mehrere Zuleitungen vorgesehen sein, sodass ein elektrisches Potenzial der Elektrodenfläche in unterschiedlichen Bereichen abgegriffen werden kann. Außerdem kann der Sensorfunktionsabschnitt gemäß vorteilhaften Ausführungsformen mehrere Elektrodenflächen aufweisen, sodass der Sensorfunktionsabschnitt in unterschiedlichen Bereichen betätigt werden kann.
Es kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass das Schaltelement in oder auf der Tastfläche eine Markierung aufweist, die fluchtend zu der Elektrodenfläche angeordnet ist. Auf diese Weise kann außenseitig darauf hingewiesen werden, wo sich die Elektrodenfläche befindet. Die Markierung ist vorzugsweise eine optische Markierung, gebildet durch einen Aufdruck auf der Tastfläche, durch einen transparenten oder halbtransparenten Abschnitt der Tastfläche und/oder durch eine Aussparung in der Tastfläche. Die optische Markierung kann zum Beispiel als ein Symbol, ein Buchstabe oder dergleichen gestaltet sein. Wenn die Tastfläche durch den Kunststoffkörper selbst gebildet wird, dann kann dieser beispielsweise nachträglich bedruckt oder anderweitig bearbeitet werden. In eine die Tastfläche bildende Lackbeschichtung können beispielsweise nachträglich Aussparungen eingebracht werden. Wird vor den Kunststoffkörper eine halbtransparente Kunststoffdeckplatte gesetzt, welche die Tastfläche bildet, dann wird die Kunststoffdeckplatte bevorzugt nur abschnittsweise transparent ausgebildet, um auf die Position der Elektrodenfläche hinzuweisen. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung kann es sich bei der Markierung um eine haptische Markierung handeln, wie zum Beispiel eine Erhebung auf der Tastfläche.
Es ist bevorzugt, wenn die Metallbeschichtung mindestens ein Sichtfenster aufweist. Das Sichtfenster kann erfindungsgemäß durch eine Aussparung in der Metallbeschichtung gebildet sein. Durch diese kann Licht hindurchtreten, wenn das Schaltelement hinterleuchtet wird, zum Beispiel bei Nutzung des Schaltelements als Teil eines Bauteils, wobei das Bauteil zum Beispiel ein illuminierter Schalter sein kann oder ein durch Berührung konfigurierbares, illuminiertes Karosserieteil eines Fahrzeugs. In diesem Fall sollte der Kunststoffkörper bevorzugt transparent oder halbtransparent sein. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Metallbeschichtung mindestens ein Sichtfenster aufweist, das in der Elektrodenfläche angeordnet ist. Auf diese Weise kann bei einer Hinterleuchtung des Bauteils auf der Seite der Tastfläche erkennbar werden, wo sich die Elektrodenfläche befindet. Dies ist besonders dann von Vorteil, falls das Schaltelement mehrere Sensorfunktionsabschnitte aufweist, mit denen sich unterschiedliche Funktionen auslösen lassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil vorgeschlagen, umfassend das vorangehend beschriebene Schaltelement, umfassend ferner eine Schalteinrichtung, wobei die Schalteinrichtung mit der Zuleitung des Schaltelements gekoppelt ist, und wobei die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Kapazität zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität Steuersignale auszugeben. Ein solches Bauteil eignet sich als ein beständiges Bedienelement, das durch Berührung und sogar nur bei Annäherung eines Fingers zur Auslösung von Schaltfunktionen verwendet werden kann. Das Bauteil kann zum Beispiel einen Schalter, einen Teil eines Bedienelements oder einen Teil eines schaltbaren Beleuchtungselements bilden. Viele weitere Anwendungsgebiete sind denkbar.
Darunter, dass die Schalteinrichtung mit der Zuleitung des Bauteils gekoppelt ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die Schalteinrichtung mit der Zuleitung elektrisch leitfähig verbunden ist, zum Beispiel über ein oder mehrere Kabel. Es ist sind aber auch andere Kopplungsvarianten denkbar.
Mittels der Steuersignale kann beispielsweise ein Beleuchtungsmittel aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden. Bei der Schalteinrichtung kann es sich gemäß Ausführungsformen der Erfindung um eine Rechnereinheit handeln, zum Beispiel einen Mikrocontroller. Es kann sich bei der Schalteinrichtung alternativ um eine Kombination aus einer elektrischen Schaltung und einer Rechnereinheit handeln. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Schalteinrichtung durch mehrere verteilte Rechnereinheiten und/oder elektrische Schaltungen gebildet werden, welche gemeinsam die vorangehend beschriebene Funktionsweise der Schalteinrichtung umsetzen. Der Schalteinrichtung oder Komponenten der Schalteinrichtung können erfindungsgemäß darüber hinaus sonstige Aufgaben wie beispielsweise Steuer-, Regelungs- und/oder Überwachungsfunktionen zugeordnet sein.
Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ist die Schalteinrichtung dazu eingerichtet, eine Eigenkapazität der Elektrodenfläche zu ermitteln. Die Eigenkapazität der Elektrodenfläche berechnet sich in Abhängigkeit von einer elektrischen Spannung, mit der die Elektrodenfläche beaufschlagt wird und einer Menge von Ladungsträgern, die die Elektrodenfläche unter Beaufschlagung mit dieser Spannung aufnimmt. Die Eigenkapazität der Elektrodenfläche ändert sich, wenn beispielsweise ein Finger in ihre Nähe bewegt wird. Die Eigenkapazität der Elektrodenfläche kann beispielsweise ermittelt werden, indem die Schalteinrichtung die Elektrodenfläche alternierend mit einer hohen und einer niedrigen elektrischen Spannung beaufschlagt. Dies führt dazu, dass die Elektrode abwechselnd geladen und entladen wird. Dies erfolgt mit einer gewissen Taktfrequenz. An der Schalteinrichtung können erfindungsgemäß ein Ausgangspin und ein Eingangspin vorgesehen sein. Über den Ausgangspin beaufschlagt die Schalteinrichtung die Elektrodenfläche mit der alternierenden Spannung. Über den Eingangspin misst die Schalteinrichtung, wie schnell sich die Elektrodenfläche auflädt bzw. entlädt. Aus einer Lade- bzw. einer Entladegeschwindigkeit der Elektrodenfläche lässt sich die Eigenkapazität der Elektrodenfläche ermitteln.
Gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann jedoch anstatt der Eigenkapazität eine Kapazität eines Kondensators durch die Schalteinrichtung ermittelt werden, den die Elektrodenfläche gemeinsam mit einer flächigen Zusatzelektrode des Bauteils bildet, wobei die flächige Zusatzelektrode von der Elektrodenfläche beabstandet und von der Elektrodenfläche elektrisch isoliert ist. Es wird also eine Kondensatorkapazität gemessen. Die Kapazität des Kondensators ändert sich, wenn ein Finger in die Nähe der Elektrodenfläche bewegt wird. Die Messung der Kapazität erfolgt in ähnlicher Weise wie die Messung der Eigenkapazität der Elektrodenfläche. Erfindungsgemäß kann die flächige Zusatzelektrode des Bauteils durch ein separates Metallelement gebildet werden.
Die Kapazität beziehungsweise die Eigenkapazität wird bevorzugt über mehrere Auflade- und Entladezyklen hinweg ermittelt. Hierbei ist es möglich, aus Kapazitäts-Messwerten mehrerer Auflade- und Entladezyklen einen Mittelwert zu ermittein. Auf diese Weise kann eine Fehlerkorrektur der Kapazitätsmessung erfolgen. Bevorzugt ist die Taktfrequenz des Auf- und Entladens an eine typische Betätigungsdauer der Elektrodenfläche angepasst.
Das Bauteil isoliert bevorzugt die Tastfläche gegenüber der Metallbeschichtung elektrisch. Auf diese Weise lässt es sich vermeiden, dass es zu elektrostatischen Entladungen kommt, wenn die Tastfläche berührt wird. Dies kann beispielsweise baulich erreicht werden. Das Bauteil kann hierzu erfindungsgemäß ein Gehäuse aufweisen, in das das Schaltelement eingefasst ist, sodass die Metallbeschichtung von dem Tastbereich elektrisch isoliert ist. Das Gehäuse wird bevorzugt durch ein nicht elektrisch leitfähiges Material wie einen Kunststoff gebildet. Auf diese Weise kann eine bauliche Trennung zwischen der Tastfläche und der Metallbeschichtung bewirkt werden. Somit können elektrostatische Entladungen von der Tastfläche auf die Metallbeschichtung verhindert werden.
Vorzugsweise weist das Bauteil ein Leuchtmittel auf. Bei dem Leuchtmittel kann es sich beispielsweise um ein bzw. mehrere LED-Leuchtmittel oder Halogen-Leuchtmittel handeln. Das Leuchtmittel ist bevorzugt auf einer Seite des Schaltelements angeordnet, die von der Tastfläche des Schaltelements abgewandt ist. Somit lässt sich das Schaltelement des Bauteils hinterleuchten. Erfindungsgemäß kann beispielsweise das Bauteil einen Hohlraum bilden, in dem das Leuchtmittel angeordnet ist und dem die Metallbeschichtung zugewandt ist.
Es ist vorteilhaft, wenn die Schalteinrichtung mit dem Leuchtmittel gekoppelt ist, wobei die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität das Leuchtmittel anzusteuern. Eine Ansteuerung durch von dem Bauteil entfernte Steuerungselemente ist somit nicht notwendig. So kann beispielsweise eine Beleuchtungsintensität einer Beleuchtungskomponente einer Automobilkarosserie durch deren Berührung verändert werden. Es ist aber auch möglich, dass die Schalteinrichtung mit sonstigen Funktionseinheiten wie Leuchtmitteln, Aktoren oder dergleichen gekoppelt ist, welche mittels des Bauteils angesteuert werden können.
Das Bauteil weist bevorzugt zusätzlich zu dem Leuchtmittel mindestens ein weiteres Leuchtmittel auf, wobei das Leuchtmittel und das mindestens eine weitere Leuchtmittel in unterschiedlichen Bereichen des Bauteils positioniert sind, und wobei das Schaltelement zusätzlich zu dem Sensorfunktionsabschnitt mindestens einen weiteren Sensorfunktionsabschnitt aufweist. Somit wird ein Bauteil bereitgestellt, das mehrere Leuchtmittel und mehrere Sensorfunktionsabschnitte aufweist und dessen Beleuchtungsmuster einfach konfiguriert werden kann, indem die Sensorfunktionsabschnitte berührt werden. Jeder Sensorfunktionsabschnitt kann dabei einem oder mehreren Leuchtmitteln zugeordnet sein. Bei Betätigung eines Sensorfunktionsabschnitts wird der beziehungsweise werden die dem Sensorfunktionsabschnitt zugeordneten Leuchtmittel angesteuert, sodass diese Leuchtmittel beispielsweise angeschaltet, ausgeschaltet, ihre Farbe wechseln oder gedimmt werden können. Unter einer Dimmung soll vorliegend ein Verändern einer Helligkeit eines Leuchtmittels verstanden werden. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann es ferner vorgesehen sein, dass mehrere Sensorfunktionsabschnitte gleichzeitig und/oder für bestimmte Zeitdauern betätigt werden müssen, um bestimmte Beleuchtungskonfigurationen der Beleuchtungsanordnung zu aktivieren. Die Schalteinrichtung kann zur Implementierung der vorangehend beschriebenen Funktionalität mit den mehreren Sensorfunktionsabschnitten gekoppelt sein.
Bevorzugt ist die Schalteinrichtung dazu eingerichtet, das Leuchtmittel dann, wenn ein Finger in einen Nahbereich der Elektrodenfläche eintritt, einzuschalten. Eine variable Ansteuerung des Leuchtmittels ist möglich. Dies wird bevorzugt so umgesetzt, dass die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, das Leuchtmittel temporär einzuschalten, wenn der Finger in den Nahbereich der Elektrodenfläche bewegt wird, und das Leuchtmittel dauerhaft einzuschalten, wenn der Finger die Tastfläche berührt. Bei dem Nahbereich handelt es sich erfindungsgemäß um einen Bereich vordefinierter Größe in der Nähe der Elektrodenfläche.
Die Schalteinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Leuchtmittel auszuschalten, wenn der Finger den Nahbereich der Elektrodenfläche verlässt. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung wird das Leuchtmittel bei Berührung der Tastfläche durch den Finger dauerhaft eingeschaltet, sodass es auch bei Entfernung des Fingers eingeschaltet bleibt. Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel erst durch eine erneute Berührung der Tastfläche wieder ausgeschaltet wird.
Unter dem Nahbereich der Elektrodenfläche wird gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ein an die Elektrodenfläche angrenzender Bereich verstanden, der einen maximalen Durchmesser von kleiner 5 cm, bevorzugt einen maximalen Durchmesser von kleiner 4 cm und besonders bevorzugt einen maximalen Durchmesser von kleiner 3 cm aufweist. Eine Form des Nahbereichs ist von einer Dimensionierung der Elektrodenfläche abhängig und erstreckt sich in der Regel hauptsächlich unmittelbar vorder- und rückseitig, aber nur in geringfügigem Maße seitlich von der Elektrodenfläche.
In Abhängigkeit davon, ob ein Finger in den Nahbereich der Elektrodenfläche bewegt wird und insbesondere so nah an die Elektrodenfläche herangeführt wird, dass er die Tastfläche berührt, sind jedoch auch andere Verfahren zur Ansteuerung des Leuchtmittels erfindungsgemäß möglich. Die Schalteinrichtung kann etwa so konfiguriert sein, dass durch die Bewegung des Fingers in den Nahbereich das Leuchtmittel gedimmt und/oder eine Farbe des Leuchtmittels geändert wird und bei Berührung der Elektrodenfläche durch den Finger das Leuchtmittel an- beziehungsweise ausgeschaltet wird. Umgekehrt ist es möglich, dass durch die Bewegung des Fingers in den Nahbereich das Leuchtmittel an- beziehungsweise ausgeschaltet wird und bei Berührung der Tastfläche durch den Finger das Leuchtmittel gedimmt wird.
Es ist vorteilhaft, wenn die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Funktionseinheit anzusteuern, wenn ein Finger so nah an die Elektrodenfläche heranbewegt wird, dass er die Tastfläche berührt. Bei Berührung der Tastfläche kann folglich eine Funktionseinheit wie ein Aktor oder eine beliebige andere Funktionseinheit angesteuert werden. Darunter, dass die Funktionseinheit angesteuert wird, ist zu verstehen, dass diese beispielsweise aktiviert, deaktiviert, oder auf eine beliebige andere Weise durch die Ansteuerung beeinflusst wird. Die Funktionseinheit kann, muss aber nicht Teil des Bauteils sein. Vorausgehend kann selbstverständlich auch das Leuchtmittel bei Näherung des Fingers aktiviert werden, wie vorangehend erläutert.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements mit einem Sensorfunktionsabschnitt in einer Draufsicht,
2 eine schematische Darstellung des Schaltelements gemäß 1 in einer Seitenansicht,
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils,
4 ein Zeit-Spannungs-Diagramm zur Erläuterung einer Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bauteils und
5 ein Zustandsdiagramm des erfindungsgemäßen Bauteils.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements 1 mit einem Sensorfunktionsabschnitt 2 in einer Draufsicht. Der Sensorfunktionsabschnitt 2 wird durch eine Metallbeschichtung 3 gebildet. Die Metallbeschichtung 3 ist auf einen Kunststoffkörper 4 des Bauteils 1 flächig aufgebracht. Eine Oberfläche des Kunststoffkörpers 4 weist einen Isolierungsabschnitt 5 auf. Der Isolierungsabschnitt 5 ist nicht durch die Metallbeschichtung 3 bedeckt. Somit ist der Sensorfunktionsabschnitt 2 von sonstigen Abschnitten der Metallbeschichtung 3 isoliert. Der Sensorfunktionsabschnitt 2 bildet eine Elektrodenfläche 6 und eine mit der Elektrodenfläche 6 elektrisch leitfähig verbundene Zuleitung 7. Die Elektrodenfläche 6 eignet sich als ein kapazitiver Sensor. Ein elektrisches Potenzial der Elektrodenfläche 6 kann über die Zuleitung 7 abgegriffen werden. Die Metallbeschichtung 3 ist galvanotechnisch auf den Kunststoffkörper 4 aufgebracht worden.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Schaltelements 1 gemäß 1 in einer Seitenansicht. An dem Kunststoffkörper 4 des Schaltelements 1 ist eine eingefärbte Kunststoffdeckplatte 8 befestigt, die eine dekorative Tastfläche des Schaltelements 1 bildet. Die Metallbeschichtung 3 ist zu der Tastfläche entgegengesetzt auf den Kunststoffkörper 4 aufgebracht.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils 9. Ein Schaltelement 1 des Bauteils 9 weist einen Kunststoffkörper 4 und eine Metallbeschichtung 3 auf. Eine außenseitige Tastfläche des Schaltelements 1 wird unmittelbar durch den Kunststoffkörper 4 gebildet. Der Kunststoffkörper 4 besteht aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff. Durch die rückseitig auf dem Kunststoffkörper 4 angeordnete Metallbeschichtung 3 wird ein in 3 nicht sichtbarer Sensorfunktionsabschnitt mit einer Elektrodenfläche gebildet. Der Metallbeschichtung 3 zugewandt ist ein Leuchtmittel 10 positioniert, bei dem es sich um einen LED-Strahler handelt.
Eine Gehäuse 11 des Bauteils 9 trägt sowohl das Schaltelement 1 als auch das Leuchtmittel 10. An dem Gehäuse 11 ist innenseitig ferner eine Schalteinrichtung 12 angebracht, die über nicht dargestellte Leitungen mit dem Sensorfunktionsabschnitt und mit dem Leuchtmittel 10 verbunden ist. Wenn ein Finger von außen in Richtung der durch den Kunststoffkörper 4 gebildeten Tastfläche bewegt wird, dann ändert sich eine Kapazität der Elektrodenfläche. Die Schalteinrichtung 12 detektiert dies und schaltet daraufhin das Leuchtmittel 10 ein. Das dargestellte Bauteil 9 kann zum Beispiel einen Teil einer Karosserie eines Fahrzeugs bilden.
4 zeigt ein Zeit-Spannungs-Diagramm 13 zur Erläuterung einer Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bauteils. Das Zeit-Spannungs-Diagramm 13 weist eine Spannungsachse 14 und eine Zeitachse 15 auf. Eine Schalteinrichtung des Bauteils beaufschlagt eine Elektrodenfläche eines Schaltelements des Bauteils mit einer Spannung. In dem Zeit-Spannungs-Diagramm 13 stellt eine erste Spannungskurve 16 diese Spannung dar. Gleichzeitig führt die Schalteinrichtung eine Spannungsmessung an der Elektrodenfläche durch. Eine dabei gemessene Spannung wird durch eine zweite Spannungskurve 17 dargestellt. An der zweiten Spannungskurve 17 lässt sich eine Aufladezeit 18 der Elektrodenfläche ablesen. Die Aufladezeit 18 ist von einer Eigenkapazität der Elektrodenfläche abhängig. Die Eigenkapazität der Elektrodenfläche ändert sich, wenn sich der Elektrodenfläche ein Finger nähert. Somit kann die Schalteinrichtung die Eigenkapazität der Elektrodenfläche bestimmen, also aus einem Kapazitätswert und/oder einer Veränderung der Eigenkapazität ermitteln, ob und wie das Schaltelement betätigt wird. In Reaktion darauf kann die Schalteinrichtung Steuersignale ausgeben.
5 zeigt ein Zustandsdiagramm des erfindungsgemäßen Bauteils. In einem Aus-Zustand 19 ist das Leuchtmittel des Bauteils ausgeschaltet. Ein Benutzer nähert nun seinen Finger der Tastfläche. Zu einem Zeitpunkt, zu dem der Finger des Benutzers die Tastfläche noch nicht berührt, wird bereits eine Kapazitätsänderung durch die Schalteinrichtung festgestellt. Es wird nun in einen Beleuchtungs-Zustand 20 gewechselt, in dem die Schalteinrichtung das Leuchtmittel aktiviert. Das Schaltelement wird hinterleuchtet. Aufgrund einer Aussparung in der Elektrodenfläche leuchtet ein Bereich der Tastfläche nun auf. Der Benutzer kann somit erkennen, dass sich sein Finger über einem Bereich der Tastfläche befindet, in dem das Schaltelement betätigt werden kann. Der Benutzer bewegt seinen Finger nun noch näher an die Tastfläche heran und berührt diese. Die Kapazität ändert sich dabei noch weiter, sodass die Schalteinrichtung des Bauteils einen Aktor ansteuert, der an das Bauteil angeschlossen ist. Das Bauteil befindet sich nun in einem Aktivierungs-Zustand 21. Alternativ könnte sich der Benutzer in dem Beleuchtungs-Zustand 20 dazu entscheiden, seinen Finger wieder zurückzuziehen, sodass das Bauteil in den Aus-Zustand 19 zurückkehrt und das Leuchtmittel wieder deaktiviert wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Schaltelement
2: Sensorfunktionsabschnitt
3: Metallbeschichtung
4: Kunststoffkörper
5: Isolierungsabschnitt
6: Elektrodenfläche
7: Zuleitung
8: Kunststoffdeckplatte
9: Bauteil
10: Leuchtmittel
11: Gehäuse
12: Schalteinrichtung
13: Zeit-Spannungs-Diagramm
14: Spannungsachse
15: Zeitachse
16: Erste Spannungskurve
17: Zweite Spannungskurve
18: Aufladezeit
19: Aus-Zustand
20: Beleuchtungs-Zustand
21: Aktivierungs-Zustand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202019103960 U [0002]
EP 2388920 A [0003]
TW 200951546 A [0004]
DE 2545371 B1 [0004]

Claims

Schaltelement (1) mit einem Kunststoffkörper (4), wobei das Schaltelement (1) eine Tastfläche bildet, wobei das Schaltelement (1) eine Metallbeschichtung (3) aufweist, mit der eine Oberfläche des Kunststoffkörpers (4) beschichtet ist, und wobei die Metallbeschichtung (3) zumindest teilweise galvanotechnisch erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche von der Tastfläche des Schaltelements (1) abgewandt ist.
Schaltelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper (4) aus einem Material umfassend ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer und/oder ein Polycarbonat gebildet ist.
Schaltelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper (4) durch ein transparentes oder ein halbtransparentes Kunststoffmaterial gebildet ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastfläche durch eine eingefärbte Kunststoffdeckplatte (8), durch eine transparente Kunststoffdeckplatte (8) oder durch eine Lackbeschichtung gebildet ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (3) auf dem Kunststoffkörper (4) einen Sensorfunktionsabschnitt (2) bildet, der gegenüber sonstigen Abschnitten der Metallbeschichtung (3) elektrisch isoliert ist, wobei der Sensorfunktionsabschnitt (2) eine Elektrodenfläche (6) aufweist, und wobei das Schaltelement (1) eine Zuleitung (7) aufweist, die elektrisch leitfähig mit der Elektrodenfläche (6) verbunden ist.
Schaltelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (7) durch den Sensorfunktionsabschnitt (2) gebildet wird.
Schaltelement (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorfunktionsabschnitt (2) gegenüber den sonstigen Abschnitten der Metallbeschichtung (3) durch einen Isolierungsabschnitt (5) der Oberfläche des Kunststoffkörpers (4) elektrisch isoliert ist.
Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenfläche (6) einen Flächeninhalt von mindestens 0,2 cm² aufweist.
Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (7) eine relativ zu der Elektrodenfläche (6) schmal dimensionierte Leiterbahn ist.
Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (7) eine Breite von 0,5 mm bis 3 mm aufweist.
Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das die Zuleitung (7) eine Breite aufweist, die 0,01 % bis 100 % eines maximalen Durchmessers des Sensorfunktionsabschnitts (2) beträgt.
Schaltelement (1) nach der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (1) in oder auf der Tastfläche eine Markierung aufweist, die fluchtend zu der Elektrodenfläche (6) angeordnet ist.
Schaltelement (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung eine optische Markierung ist, die durch einen Aufdruck auf der Tastfläche, durch einen transparenten oder halbtransparenten Abschnitt der Tastfläche und/oder durch eine Aussparung in der Tastfläche gebildet ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (3) mindestens ein Sichtfenster aufweist.
Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (3) mindestens ein Sichtfenster aufweist, das in der Elektrodenfläche (6) angeordnet ist.
Bauteil (9) umfassend das Schaltelement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 13 oder nach Anspruch 15, umfassend ferner eine Schalteinrichtung (12), wobei die Schalteinrichtung (12) mit der Zuleitung (7) des Schaltelements (1) gekoppelt ist, und wobei die Schalteinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, eine Kapazität zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität Steuersignale auszugeben.
Bauteil (9) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) die Tastfläche gegenüber der Metallbeschichtung (3) elektrisch isoliert.
Bauteil (9) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) ein Gehäuse (11) aufweist, in das das Schaltelement (1) eingefasst ist, sodass die Metallbeschichtung (3) von dem Tastbereich elektrisch isoliert ist.
Bauteil (9) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) ein Leuchtmittel (10) aufweist.
Bauteil (9) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (10) auf einer Seite des Schaltelements (1) angeordnet ist, die von der Tastfläche des Schaltelements (1) abgewandt ist.
Bauteil (9) nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12) mit dem Leuchtmittel (10) gekoppelt ist, wobei die Schalteinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität das Leuchtmittel (10) anzusteuern.
Bauteil (9) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, das Leuchtmittel (10) dann, wenn ein Finger in einen Nahbereich der Elektrodenfläche (6) eintritt, einzuschalten.
Bauteil (9) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, das Leuchtmittel (10) auszuschalten, wenn der Finger den Nahbereich der Elektrodenfläche (6) verlässt.
Bauteil (9) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12) dazu eingerichtet ist, eine Funktionseinheit anzusteuern, wenn ein Finger so nah an die Elektrodenfläche (6) heranbewegt wird, dass er die Tastfläche berührt.