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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, mit einer Bedienoberfläche und einer Sensorschicht.
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Bedienelemente für Kraftfahrzeuge sind bekannt.
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Diese Bedienelemente sind üblicherweise im Fahrzeuginnenraum angeordnet und stellen dort Anzeige- und Eingabeeinrichtungen für Fahrzeuginsassen bereit. Solche Bedienelemente haben eine dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Bedienoberfläche, über die der Fahrzeuginsasse mit dem Bedienelement manuell interagiert, sowie eine darunterliegende Sensorschicht, die die Eingaben des Fahrzeuginsassen sensorisch erfasst. Die Sensorschicht muss hierbei dicht an der Bedienoberfläche anliegen, um Eingaben zuverlässig und präzise erfassen zu können. Hierzu sind bei bisherigen Lösungen Blattfedern als Metall vorgesehen, die die Sensorschicht an die Bedienoberfläche pressen.
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Aus der
DE 10 2019 109 894 A1 ist ein Bedienelement mit einer Bedienoberfläche und einer Sensorschicht bekannt, die von einem Lichtleiter mittels einer Feder in Richtung der Bedienoberfläche gedrückt wird. Die Feder ist dabei Teil eines elektromechanischen Aktuators, der dazu eingerichtet ist, haptisches Feedback bereitzustellen.
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Die
DE 10 2019 105 285 A1 zeigt ein Bedienelement mit einer Vorderfläche, die über einen Lichtleiter in Kombination mit einem Reflektor beleuchtbar ist.
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In der US 2017 / 0 205 560 A1 ist eine Schalterbaugruppe mit einem Schalter und einem Lichtleiter gezeigt, die über eine Clipverbindung miteinander verbunden sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das kompakt aufgebaut ist und zuverlässig eine dichte Anlage der Sensorschicht an der Bedienoberfläche gewährleistet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1. Im Sinne der Erfindung ist der Lichtleiter hierbei ein Lichtleiter, mittels dem die Bedienoberfläche im Betrieb des Bedienelements beleuchtet werden kann.
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Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass das Bedienelement besonders kompakt ausgebildet sein kann, wenn das zumindest eine Federelement einstückig mit dem Reflektor ausgebildet ist. Ferner weist das zumindest eine Federelement hierdurch eine definierte Lage auf, d.h. es kann relativ zum Reflektor nicht verrutschen. Des Weiteren kann eine besonders dichte Anlage der Sensorschicht an der Bedienoberfläche zuverlässig sichergestellt werden, indem der zumindest eine Lichtleiter als Druckstück verwendet wird, um die Sensorschicht gegen die Bedienoberfläche zu drücken. Der Lichtleiter hat also eine Doppelfunktion. Im Unterschied zu Bedienelementen aus dem Stand der Technik, bei denen die Sensorschicht mittels Blattfedern lediglich benachbart zu den Lichtleitern gegen die Bedienoberfläche gedrückt wird, um das Licht der Lichtleiter nicht durch die Blattfedern zu blockieren, hat das erfindungsgemäße Bedienelement den Vorteil, dass die Sensorschicht unmittelbar in Bereichen gegen die Bedienoberfläche gedrückt wird, die mittels des zumindest einen Lichtleiters beleuchtet werden können. Indem der zumindest eine Lichtleiter mittels des zumindest einen Federelements gegen die Sensorschicht vorgespannt ist, drückt der Lichtleiter ferner zuverlässig mit einer definierten Kraft die Sensorschicht gegen die Bedienoberfläche.
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Insbesondere bildet hierbei eine der Sensorschicht zugewandte Seite des Lichtleiters eine Druckfläche, die die Sensorschicht flächig gegen die Bedienoberfläche vorspannt und somit besonders zuverlässig eine dichte Anlage Sensorschicht an der Bedienoberfläche gewährleistet.
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Die Sensorschicht ist insbesondere eine Sensorfolie.
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Ferner kann die Sensorschicht zwischen der Bedienoberfläche und dem zumindest einen Lichtleiter angeordnet sein, insbesondere wobei die Sensorschicht unmittelbar an der Bedienoberfläche anliegt. Durch diese Anordnung sind die Sensorschicht, die Bedienoberfläche und der zumindest eine Lichtleiter in der Richtung, in der die Vorspannkraft wirkt, hintereinander angeordnet, sodass die Wege besonders kurz sind, über die die Kräfte von einem Bauteil an das nächste übertragen werden.
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In einer Ausführungsform spannt der zumindest eine Lichtleiter die Sensorschicht gegen zumindest einen Ausleuchtbereich und/oder zumindest einen Funktionsbereich der Bedienoberfläche vor. Insbesondere ist hierbei der zumindest eine Lichtleiter gegenüberliegend zum zumindest einen Ausleuchtbereich und/oder zumindest einen Funktionsbereich der Bedienoberfläche angeordnet. Im Sinne der Erfindung ist ein Ausleuchtbereich ein Bereich der Bedienoberfläche, der mit Betrieb ausgeleuchtet werden kann, insbesondere durch zumindest einen der zumindest einen Lichtleiter. Ferner ist ein Funktionsbereich ein Bereich der Bedienoberfläche, der dazu vorgesehen ist, dass ein Fahrzeuginsasse mit diesem interagiert, insbesondere um manuell eine Eingabe zu tätigen. Durch diese Gestaltung wird sichergestellt, dass die Sensorsicht unmittelbar in einem Bereich gegen die Bedienoberfläche gedrückt wird, in dem die Sensorschicht vorgesehen ist, als Sensor zu wirken, insbesondere um manuelle Eingaben zu erfassen, und in dem daher eine dichte Anlage besonders vorteilhaft ist.
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Hierbei kann der Reflektor ein Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff, sein, wodurch das Bedienelement mit geringem Aufwand sowie geringer Masse herstellbar ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann der zumindest eine Lichtleiter zumindest abschnittsweise zwischen dem zumindest einen Federelement und der Sensorschicht angeordnet sein, wodurch das Bedienelement besonders kompakt gestaltet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Sensorschicht eine berührungssensitive, insbesondere lichtdurchlässige, Schicht. Somit können manuelle Eingaben eines Fahrzeuginsassen zuverlässig erfasst werden. Ferner gewährleistet eine lichtdurchlässige Sensorschicht, dass Bereiche der Bedienoberfläche durch die Sensorschicht hindurch wirkungsvoll beleuchtet werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht der zumindest eine Lichtleiter aus einem homogenen Material und/oder ist ohne Licht reflektierende Partikel ausgebildet. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass der Lichtleiter besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Sensorschicht ausschließlich mittels des zumindest einen Lichtleiters gegen die Bedienoberfläche vorgespannt ist, wodurch das Bedienelement besonders einfach und effizient gestaltet sein kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Explosionsdarstellung ein erfindungsgemäßes Bedienelement, und
- - 2 in einer schematischen Schnittdarstellung das Bedienelement aus 1.
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In 1 ist ein Bedienelement 10 mit einer Bedienoberfläche 12, einer Sensorschicht 14 und einem Grundköper 16 gezeigt.
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Das Bedienelement 10 ist als Anzeige- und Eingabeeinrichtungen für Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.
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Die Bedienoberfläche 12 hat eine dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Oberseite 18, eine entgegengesetzt angeordnete Unterseite 20 sowie zwei Bedienbereiche 21, 22, die jeweils einen Ausleuchtbereich 24 und einen Funktionsbereich 26 der Bedienoberfläche 12 bilden.
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Selbstverständlich kann das Bedienelement 10 in einer alternativen Ausführungsform eine Bedienoberfläche 12 mit einer beliebigen Anzahl an Bedienbereichen 21, 22 aufweisen.
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Ferner können die Bedienbereiche 21, 22 in einer alternativen Ausführungsform jeweils als Ausleuchtbereich 24 und/oder als Funktionsbereich 26 ausgebildet bzw. vorgesehen sein.
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Die Sensorschicht 14 hat einen Anschluss 28, mittels dem sie signalübertragend mit einer Steuereinheit 30 gekoppelt ist.
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Die Steuereinheit 30 ist hier Teil des Bedienelements 10 und dazu eingerichtet, Signale der Sensorschicht 14 zu verarbeiten und über ein Bussystem an die Fahrzeugelektronik weiterzuleiten.
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In der dargestellten Ausführungsform weist die Sensorschicht 14 ferner zwei Sensorbereiche 31, 32 auf, die jeweils einem der Bedienbereiche 21, 22 zugeordnet sind.
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Die Sensorschicht 14 ist hierbei eine kapazitive, transparente Folie, die Berührungen eines Fahrzeuginsassen auf der Oberseite 18 der Bedienoberfläche 12 erfassen kann sowie Licht in vertikaler Richtung Z zur Bedienoberfläche 12 durchlässt.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Sensorschicht 14 so empfindlich ausgebildet sein, dass sie auch ohne Berührung der Bedienoberfläche 12 eine manuelle Eingabe erfasst, beispielsweise in Form eines Fingers, der sich so nahe an der Oberseite 18 befindet, dass er die Kapazität eines Kondensators der Sensorschicht 14 messbar verändert.
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Grundsätzlich kann die Sensorschicht 14 eine beliebige Sensorschicht, insbesondere eine beliebige Sensorfolie, sein, die eine manuelle Eingabe eines Fahrzeuginsassen auf der Oberseite 18 und/oder durch die Bedienoberfläche 12 erfassen kann.
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Der Grundkörper 16 weist einen Reflektor 34 sowie einen ersten Lichtleiter 35 und einen zweiten Lichtleiter 36 auf.
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Der Reflektor 34 hat eine der Bedienoberfläche 12 zugewandte reflektierende Seite 38, die dazu eingerichtet ist, Licht in Richtung der Bedienoberfläche 12 zurückzuwerfen.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Reflektor 34 ein Spritzgussteil aus Kunststoff.
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Die Lichtleiter 35, 36 sind jeweils einem der Bedienbereiche 21, 22 zugeordnet und in einer Aufnahme 39, 40 gelagert, die im Reflektor 34 gegenüberliegend zum entsprechenden Bedienbereich 21, 22 angeordnet ist.
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Grundsätzlich kann das Bedienelement 10 eine beliebige Anzahl an Lichtleitern 35, 36 aufweisen.
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Zusätzlich oder alternativ können die Lichtleiter 35, 36 beliebig angeordnet sein, solange sie die Sensorschicht 14 gegen die Bedienoberfläche 12 drücken können, wie später erläutert wird.
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Vorzugsweise ist jedoch gegenüberliegend zu jedem Bedienbereich 21, 22 zumindest ein Lichtleiter 35, 36 angeordnet.
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Die Lichtleiter 35, 36 sind hierbei in vertikaler Richtung Z beweglich in den Aufnahmen 39, 40 aufgenommen.
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Vorzugsweise sind die Lichtleiter 35, 36 in der X-Y-Ebene zumindest abschnittsweise spielfrei gelagert.
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Die Lichtleiter 35, 36 haben jeweils eine der Sensorschicht 14 zugewandte Seite, die eine Druckfläche 41, 42 bildet.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die Druckflächen 41, 42 in Form und Größe komplementär zu dem Bedienbereich 21, 22 ausgebildet, der dem jeweiligen Lichtleiter 35, 36 zugeordnet ist, sowie derart angeordnet, dass die Druckflächen 41, 42 mit dem jeweils zugeordneten Bedienbereich 21, 22, in vertikaler Richtung Z gesehen, deckungsgleich sind. Auf diese Weise kann eine besonders gute Anlage der Sensorschicht 14 an der Bedienoberfläche 12 in den Bedienbereichen 21, 22 sichergestellt werden.
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Selbstverständlich können die Druckflächen 41, 42 in einer alternativen Ausführungsform beliebig gestaltet sein.
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Vorzugsweise beträgt die Fläche der Druckflächen 41, 42 jedoch jeweils mindestens 50%, insbesondere mindestens 90% der Fläche des zugeordneten Bedienbereichs 21, 22.
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Zusätzlich oder alternativ können die Druckflächen 41, 42, in vertikaler Richtung Z gesehen, konzentrisch zu dem jeweils zugeordneten Bedienbereich 21, 22 angeordnet sein.
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Der erste Lichtleiter 35 und der zweite Lichtleiter 36 haben dieselbe Funktion und sind analog gestaltet. Nachfolgend wird daher der weitere Aufbau des Bedienelements 10 exemplarisch anhand der 2 erläutert, die einen Schnitt durch den zweiten Lichtleiter 36 zeigt. Die Erläuterungen gelten in analoger Weise für den ersten Lichtleiter 35.
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Die Sensorschicht 14 ist in vertikaler Richtung Z zwischen der Bedienoberfläche 12 und dem Lichtleiter 36 angeordnet.
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In der vorliegenden Ausführungsform grenzt die Sensorschicht 14 in vertikaler Richtung Z unmittelbar sowie flächig an die Unterseite 20 der Bedienoberfläche 12 an.
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Der Reflektor 34 weist mehrere Federelemente 44 auf, die an entgegengesetzt zur Druckfläche 42 angeordneten Anlageflächen 46 des Lichtleiters 36 am Lichtleiter 36 anliegen und diesen in montiertem Zustand in vertikaler Richtung Z mit einer Kraft F beaufschlagen, die in der 2 durch Pfeile dargestellt ist.
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Der Lichtleiter 36 bildet hierbei ein Druckstück, das über die Druckfläche 42 die Sensorschicht 14 in vertikaler Richtung Z mit der Kraft F flächig gegen die Unterseite 20 der Bedienoberfläche 12 drückt und somit eine dichte, insbesondere spaltfreie Anlage der Sensorschicht 14 an der Bedienoberfläche 12 sicherstellt.
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Im nicht montierten Zustand steht die Druckfläche 42 gegenüber der reflektierenden Seite 38 des Reflektors 34 hervor. Bei der Montage wird der Lichtleiter 36 entgegen der vertikalen Richtung Z in die Aufnahme 40 gegen die Federelemente 44 gedrückt und somit mit der Kraft F gegenüber der Sensorschicht 14 und diese wiederum gegenüber der Bedienoberfläche 12 vorgespannt.
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Die Anlageflächen 46 sind in vertikaler Richtung Z unterhalb der Druckfläche 42 vorgesehen, d.h. die Druckfläche 42 überdeckt, in vertikaler Richtung Z gesehen, die Anlageflächen 46, wodurch der Lichtleiter 36 in horizontaler Richtung Y besonders schmal ist.
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Die Federelemente 44 sind in der vorliegenden Ausführungsform in Form von Blattfedern einstückig mit dem Reflektor 34 ausgebildet.
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Selbstverständlich können die Federelemente 44 in einer alternativen Ausführungsform beliebig gestaltet und/oder an einem beliebigen Bauteil vorgesehen sein, solange sie den Lichtleiter 36 gegenüber der Sensorschicht 14 vorspannen können.
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Ferner können in einer alternativen Ausführungsform eine beliebige Anzahl an Federelementen 44 vorgesehen sein.
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Der Lichtleiter 36 besteht hier aus einem homogenen Material, wodurch über eine entgegengesetzt zur Druckfläche 42 angeordnete Bodenfläche 48 Licht einer Lichtquelle 50 in vertikaler Richtung Z in den Lichtleiter 36 und über diesen zur Bedienoberfläche 12 geleitet werden kann.
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Durch diese Gestaltung ist es nicht erforderlich, Licht seitlich, d.h. in horizontaler Richtung X bzw. Y, in den Lichtleiter 36 einzuleiten, so dass dieser ohne Partikel ausgebildet sein kann, die das Licht in Richtung der Bedienoberfläche 12 reflektieren bzw. ablenken.
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Wie in 1 dargestellt, weist der Grundkörper 16 weitere Federelemente 52 auf, die die Sensorschicht 14 im montierten Zustand direkt, d.h. nicht über die Lichtleiter 35, 36, gegen die Bedienoberfläche 12 drücken.
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Diese weiteren Federelemente 52 sind optional und können somit entfallen.
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Das bedeutete, dass in einer Ausführungsform die Sensorschicht 14 im montierten Zustand ausschließlich über die Lichtleiter 35, 36 gegen die Bedienoberfläche 12 vorgespannt sein kann.
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Auf diese Weise ist ein Bedienelement 10 bereitgestellt, bei dem die Sensorbereiche 31, 32 mittels der Druckflächen 41, 42 der Lichtleiter 35, 36 flächig gegen die Bedienbereiche 21, 22 vorgespannt sind.
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Hierdurch ist sichergestellt, dass die Sensorschicht 14 dicht an der Bedienoberfläche 12 anliegt, insbesondere in den Bedienbereichen 21, 22, die für die Interaktion mit einem Fahrzeuginsassen relevant sind.
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Somit werden manuelle Eingaben von der Sensorschicht 14 zuverlässig erfasst.
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Des Weiteren ist das Bedienelement 10 besonders kompakt und kosteneffizient gestaltet.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
