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Die Erfindung betrifft eine Funktionsanzeige zur selektiven Anzeige von Schaltfunktionen und/oder Schaltzuständen repräsentierenden Symbolen. Diese Funktionsanzeigen werden beispielsweise bei einem multifunktionalen Bedienelement zur Visualisierung der mit dem Bedienelement verbundenen Schaltfunktionalitäten und/oder Schaltzuständen benötigt. Dazu werden regelmäßig elektronische Pixelmatrixanzeigen verwendet. Diese sind jedoch vergleichsweise teuer, schränken aufgrund ihrer meist rechteckigen Form die gestalterische Auslegung und Platzierung ein. Darüber hinaus weisen elektronische Pixelmatrixanzeigen bei der Darstellung statischer Anzeigeinhalte oft ein „Einbrennen“ auf, d.h, der Anzeigeinhalt bleibt auch bei ausgeschalteter Anzeige durch optisch wahrnehmbare Schädigungen der bildgebenden Schichten der Anzeige dauerhaft und unerwünscht sichtbar. Darüber hinaus ist der Stromverbrauch derartiger elektronischen Pixelmatrixanzeigen vergleichsweise hoch. Bei gewissen Anwendungen verbietet sich zudem aufgrund der Verletzungsgefahr beispielsweise bei einem Kopfaufprall die Verwendung üblicher elektronischer Pixelmatrixanzeigen. Darüber hinaus sind Funktionsanzeigen erwünscht, die weitgehend transparent sind, damit der dahinter liegende Bereich für den Bediener sichtbar bleibt. Beispielsweise soll der Blick auf die Fahrbahnoberfläche oder ein hinter der Funktionsanzeige liegender Teil des Armaturenbretts, insbesondere die dort befindlichen Anzeigen, für den Fahrer sichtbar bleiben. Aus diesem Grund werden Funktionsanzeigen mit mehreren gestapelten Lichtleitern aus einem transparenten Kunststoff bevorzugt, in die Licht seitlich eingekoppelt wird und bereichsweise, beispielsweise durch streuende Mikrostrukturierung in der Hauptfläche der Lichtleiter zur Sichtbarmachung eines Symbols ausgekoppelt wird. Aufgrund der bevorzugt prominenten Platzierung solcher Funktionsanzeigen im Sichtfeld des Fahrzeugführers sind Lichtaustritte an unerwünschter Stelle unbedingt zu vermeiden. Dies betrifft sowohl Licht der aktivierten Lichtquelle als auch Umgebungslicht oder Fremdlicht, was in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Kanten des Lichtleiters verantwortlich für solche unerwünschten Lichtaustritte oder Lichtreflexionen sind, die hier als Falschlicht bezeichnet werden.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine preiswert herzustellende und das Verletzungsrisiko mindernde Funktionsanzeige bereitzustellen, die hinsichtlich der Anzeigequalität verbessert und insbesondere die Gefahr der Fehlinformation durch unerwünschte Lichtaustritte oder Lichtreflexionen verringert. Diese Aufgabe wird durch eine Funktionsanzeige des Anspruchs 1 gelöst. Ein entsprechend vorteilhaftes Bedienelement sowie ein die Funktionsanzeige betreffendes Herstellungsverfahren sind jeweils Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Funktionsanzeige zur selektiven Anzeige von Schaltfunktionen und/oder Schaltzuständen repräsentierenden Symbolen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Als selektive Anzeige wird die wahlweise Anzeige unterschiedlicher Symbole aus einer Anzahl von vorgegebenen Symbolen verstanden, was bei der vorliegenden Lösung durch selektive Auswahl und elektrische Bestromung einer oder mehrerer Lichtquellen aus einer Vielzahl von Lichtquellen erreicht wird.
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Erfindungsgemäß umfasst die Funktionsanzeige einen Lichtleiterstapel aus mindestens zwei, in einer Stapelrichtung überlagert angeordneten, transparenten oder transluzenten, flächigen Lichtleitern. Die Lichtleiter sind durch eine transparente oder transluzente Schicht aus einem im Vergleich zu dem Material der angrenzenden Lichtleiter optisch dünneren Material voneinander separiert. Bevorzugt ist ein Luftspalt zwischen den Lichtleitern vorgesehen. Die Lichtleiter weisen bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Funktionsanzeige jeweils mindestens eine einem Betrachter zugewandte Hauptfläche auf, die jeweils als Anzeigefläche dient, wobei bei wenigstens einem Lichtleiter die dem Betrachter abgewandte Hauptfläche einem in der Stapelrichtung nächstbenachbarten Lichtleiter zugewandt ist. Die Lichtleiter sind aus einem Kunststoff, bevorzugt Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist pro Lichtleiter mindestens eine Lichtquelle vorgesehen, die angeordnet ist, Licht über einen an einer der Stirnflächen des Lichtleiters angeordneten Lichteintrittsbereich in den jeweiligen Lichtleiter einzukoppeln. Bei der Lichtquelle handelt es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, insbesondere um eine solche in SMD-Bauweise. Zur Verbesserung der Lichteinkopplung und/oder zur Anpassung der Lichtabstrahlungscharakteristik der Lichtquelle an die für den Lichteintritt in den Lichtleiter bestimmten Stirnfläche ist beispielsweise zwischen dem Lichtleiter und der Lichtquelle eine Linse und/oder eine Blende angeordnet. Die Blende ist beispielsweise ferner ausgebildet, den Lichtübertritt zu weiteren Lichtleitern neben dem zugeordneten Lichtleiter zu unterbinden.
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Die erfindungsgemäße Funktionsanzeige umfasst optional eine äußere, transparente oder transluzente Deckschicht, welche eine bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Funktionsanzeige eine dem Betrachter zugewandte äußere Oberfläche der Funktionsanzeige ausbildet. Beispielsweise handelt es sich um eine Deckschicht aus einem Kunststoff, bevorzugt Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) oder aus einem Glaswerkstoff, welche über einen Luftspalt oder eine Schicht aus optisch dünnerem Material beabstandet zum Lichtleiterstapel angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist ferner pro Lichtleiter eine im oder auf dem Lichtleiter vorgesehene lichtbrechende und/oder lichtstreuende Mikrostrukturierung vorgesehen, welche ausgebildet ist, bei aktivierter Lichtquelle ein hinterleuchtetes Symbol für den Betrachter sichtbar jeweils mittels des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtes anzuzeigen. Die Mikrostrukturierung bewirkt durch Lichtbrechung und/oder Lichtstreuung einen Lichtaustritt in Richtung des Betrachters. Beispielsweise wird durch die jeweilige Mikrostruktur der Mikrostrukturierung ein Einfallswinkel des Lichtes auf die dem Betrachter zugewandte Hauptfläche erreicht, der nicht die Totalreflexionsbedingung der Hauptfläche als Grenzfläche erfüllt.
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Durch selektives Aktivieren der Lichtquellen können vergleichsweise einfach unterschiedliche Schaltzustände oder Schaltfunktionen visualisiert werden. Die Funktionsanzeige ist einfach und kostengünstig zu realisieren und gibt dem Gestalter ein großes Maß an Gestaltungsspielraum, was auch die Platzierung der Funktionsanzeige betrifft. Die Funktionsanzeige zeigt so gut wie keine durch die Lichtabstrahlung bewirkte Alterungserscheinung und ist vergleichsweise energiesparend. Die Mikrostrukturierung gibt beispielsweise das Symbol positiv als Bild, als dessen inverse Darstellung oder als dessen Umriss wieder.
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Beispielsweise wird die zuvor erwähne Mikrostrukturierung aus mehreren, gleichförmig ausgebildeten, gleichmäßig beabstandeten Mikrostrukturen ausgebildet, wobei die Mikrostrukturierung lediglich einen Teil der Anzeigefläche, den sogenannten mikrostrukturierten Bereich, für jeden Lichtleiter ausmacht. Beispielsweise beträgt die Anzahldichte der Mikrostrukturen im mikrostrukturierten Bereich 1.000 bis 2.000 pro mm2. Beispielsweise weisen die Mikrostrukturen jeweils einen Maximaldurchmesser auf, der im Bereich von 1 bis 25 µm liegt. Die Mikrostrukturierung kann durch Laserablation in den jeweiligen Lichtleiter eingebracht werden, beispielsweise dreidimensional durch Vitrographie, auch als Laserinnengravur bezeichnet, oder auf einer dessen Hauptflächen aufgebracht werden. Bevorzugt ist die Mikrostrukturierung durch Prägen, beispielsweise beim Herstellen des Lichtleiters im Spritzgussverfahren oder durch nachträgliches Prägen, in einer der Hauptflächen pro Lichtleiter ausgebildet, wodurch die Funktionsanzeige kostengünstig zu realisieren ist.
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Um Bauhöhe einzusparen sind beispielsweise zwei unmittelbar benachbarte Lichtleiter vorgesehen, deren Mikrostrukturierung jeweils ausschließlich auf den sich zugewandten Hauptflächen vorgesehen ist, wobei die mikrostruktureierten Bereiche von Lichtleiter zu Lichtleiter des Lichtleiterstabelstapels versetzt zueinander angeordnet sind.
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Beispielsweise ist die Funktionsanzeige so ausgebildet, dass trotz der mikrostrukturierten Bereiche die Funktionsanzeige im überwiegenden Teil der gestapelten Anzeigeflächen transparent und somit die Durchsicht durch die Funktionsanzeige gewährleistet ist, um dem Betrachter die Möglichkeit zu geben, durch die Funktionsanzeige hindurch andere Anzeigen, Instrumente oder den Straßenverlauf zu verfolgen. Dadurch ist beispielsweise die Platzierung der Funktionsanzeige an einem Lenkrad, beispielsweise im Bereich zwischen Lenkradnabe und Lenkradkranz möglich, ohne die Sicht auf das Armaturenbrett zu beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß weist jeder Lichtleiter des Lichtleiterstapels mindestens eine, bevorzugt mehrere, Kanten auf, die in einer der mehreren Stirnflächen des Lichtleiters angeordnet ist oder an diese angrenzt, die nicht zur Lichteinkopplung über die Lichteintrittsfläche bestimmt sind, die als verbleibende Stirnflächen bezeichnet werden. Die Lichtleiter weisen beispielsweise zwei gegenüberliegende, bevorzugt parallel zueinander verlaufende Hauptflächen auf, die über Stirnflächen, die mit den Hauptflächen des Lichtleiters gemeinsame Kanten ausbilden, beispielsweise an den Schmalseiten und an den Längsseiten des Lichtleiters, verbunden sind. Beispielsweise erstrecken sich die Stirnflächen im Wesentlichen orthogonal zu wenigstens einer Hauptfläche oder beiden Hauptflächen des Lichtleiters.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine die betreffende Kante überdeckende, opake und damit lichtundurchlässige Schicht vorgesehen. Dadurch wird ein unerwünschter Lichtaustritt, hier sogenanntes Falschlicht, an der Kante vermieden. Dies betrifft Licht, welches durch die Lichtquelle erzeugt wird aber auch Fremdlicht, welches beispielsweise als Umgebungslicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird und nach einer Lichtausbreitung im Lichtleiter auf die betreffende Kante trifft. Die Kantenabdeckung sorgt dafür, einerseits dem angestrebten Ziel eines ausschließlichen Lichtaustritts im mikrostrukturierten Bereich bei aktivierter Lichtquelle und andererseits dem Verschwindeeffekt bei ausgeschalteter Lichtquelle näher zu kommen. Die opake Überdeckung der jeweiligen Kante verhindert einen unerwünschten Lichtaustritt, was Fehlinformationen zumindest aber Irritierungen auf Seiten des Betrachters verhindert.
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Bevorzugt ist die opake Schicht den jeweiligen Lichtleiter entlang seiner verbleibenden Stirnflächen umlaufend und dabei die Anzeigefläche der Hauptflächen freigebend aufgebracht, um eine besondere effiziente Abschottung des Lichtleiters zu bewirken.
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Bevorzugt grenzen an der von der opaken Schicht bedeckten Kante jeweils eine der Hauptflächen und eine der verbleibenden Stirnfläche des jeweiligen Lichtleiters aneinander.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die opake Schicht beiderseitig von der verbleibenden Stirnfläche über die jeweilige Kante und über die jeweils angrenzende Hauptfläche des jeweiligen Lichtleiters bis zu dessen Anzeigefläche, umklammert somit den die verbleibende Stirnfläche ausbildenden Rand des jeweiligen Lichtleiters.
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Um eine bessere Benetzung der Kante zu erreichen sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die verbliebenden Stirnflächen jedes Lichtleiters konvex geformt. Die Kanten können ferner abgerundet sein.
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Bevorzugt sind der Lichtleiter und die opake Schicht jeweils stoffschlüssig verbunden. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Lichtleiter samt der damit verbundenen opaken Schicht als Formling in einem 2K-Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Bevorzugt sind der Lichtleiter und die opake Schicht jeweils aus einem Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Noch bevorzugter ist die opake Schicht aus einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet.
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Gemäß einer alternativen, bevorzugten Ausgestaltung ist die opake Schicht eine Druck- oder eine Lackschicht. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird beispielsweise der Lichtleiter zur Aufbringung der opaken Schicht in einem 3D-Digitaldruckverfahren oder einem düsenlosen Digitaldruckverfahren bedruckt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Lichtleiter mit einem die opake Schicht ausbildenden Lack im Sprühauftrag beschichtet. Bevorzugt wird dabei vor der Druck- oder Sprühbeschichtung eine entfernbare und/oder lösbare Maskierungsschicht auf den Lichtleiter aufgebracht, wobei die für die opake Schicht vorgesehenen Bereich, insbesondere die Kante, unbedeckt bleiben. Nachfolgend wird der Lichtleiter jeweils mit dem die opake Schicht ausbildenden Lack vollflächig und gegebenenfalls allseitig beschichtet und danach die Maskierungsschicht entfernt, so dass lediglich die opake Schicht in dem für sie vorgesehenen Bereich auf wenigstens einer Kante des Lichtleiters verbleibt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Bedienelement, welches die Funktionsanzeige in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Das Bedienelement weist beispielsweise einen Fuß zur Festlegung des Bedienelements an einer Fahrzeugkomponente, wie an einem Armaturenbrett, an einer Verkleidung einer Fahrgastzelle oder insbesondere an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs, auf. Das erfindungsgemäße Bedienelement weist beispielsweise ferner ein eine Bedienfläche definierendes Bedienteil auf, das als mindestens ein freitragender Hebelarm ausgebildet ist. Der freitragende Hebelarm ist beispielsweise einseitig mittels eines Festkörpergelenks am Fuß gelagert, um bei Einwirken einer senkrecht auf die Bedienfläche einwirkenden Bedienkraft ein Verschwenken des Bedienteils um eine gedachte Schwenkachse entgegen einer Rückstellkraft relativ zum Fuß zu ermöglichen. Beispielsweise sind ferner Mittel vorgesehen, um ein Verschwenkmaß zwischen Bedienteil und Fuß zu detektieren. Als Festkörpergelenk bezeichnet man allgemein einen Bereich eines Bauteils, welcher ein Verschwenken zwischen zwei Starrkörperbereichen durch Biegung erlaubt. Durch das Festkörpergelenk wird eine spielfreie und damit klapperfreie Lagerung des Bedienteils am Fuß erreicht. Beispielsweise werden Fuß und Bedienteil aus einem Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Das erfindungsgemäße Bedienelement eignet sich insbesondere für solche Ausgestaltungen, bei denen das maximale Verschwenkmaß um die gedachte Schwenkachse aus der unbetätigten Ruhestellung in die betätigte maximale Schwenkstellung weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5° beträgt.
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Bevorzugt ist die Funktionsanzeige unter einem transluzenten oder transparenten Teil einer Bedienfläche eines durch eine Berührung oder eine Betätigung zu bedienenden Bedienteils des Bedienelements angeordnet.
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Beispielsweise ist das Bedienelement an einem Lenkrad angeordnet, welches beispielsweise eine Lenkradnabe, wenigstens eine Lenkradspeiche und einen durch die Lenkradspeiche getragenen Lenkradkranz aufweist. Beispielsweise ist der Fuß des Bedienelements drehfest am Lenkradkranz festgelegt. Bevorzugt ist die Anzeigefläche der Funktionsanzeige zwischen dem Lenkradkranz und der Lenkradnabe bzw. einem die Lenkradnabe bedeckenden Pralltopf des Lenkrades angeordnet.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
- 1 eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Funktionsanzeige 1;
- 2 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Bedienelements 10 mit einer Funktionsanzeige in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Lichtleiters 14 der in 1 gezeigten Ausführungsform der Funktionsanzeige 1;
- 4 eine Schnittansicht eines Lichtleiters 4 einer dritten Ausführungsform der Funktionsanzeige 1;
- 5a-5c Darstellungen zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eines Lichtleiters für eine vierte Ausführungsform der Funktionsanzeige 1;
- 6 eine Schnittansicht eines Lichtleiters 4 einer fünften Ausführungsform der Funktionsanzeige 1.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Funktionsanzeige 1. Die erfindungsgemäße Funktionsanzeige 1 umfasst optional eine äußere, transparente oder transluzente Deckschicht 23, welche eine bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Funktionsanzeige 1 eine dem Betrachter B zugewandte Oberfläche 8 definiert und durch die hindurch die überlagerten Anzeigeflächen 30 mehrerer gestapelter Lichtleiter 13, 14 sichtbar sind. Beispielsweise handelt es sich um eine Deckschicht aus einem Kunststoff, bevorzugt Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) oder aus einem Glaswerkstoff.
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Erfindungsgemäß umfasst die Funktionsanzeige 1 ferner einen Lichtleiterstapel aus mindestens zwei, überlagert angeordneten, transparenten oder transluzenten, flächigen, jeweils aus einer thermoplastischen Kunststoffschicht ausgebildeten Lichtleitern 13, 14. Die Lichtleiter 13, 14 sind durch einen zwischen den Lichtleitern 13, 14 vorgesehenen Luftspalt 24 separiert. Die Lichtleiter 13, 14 bilden jeweils eine dem Betrachter B zugewandte Hauptfläche H und eine dem Betrachter B abgewandte Hauptfläche H' aus, während der obere, dem Betrachter B nähere Lichtleiter 13 eine dem Betrachter B abgewandte Hauptfläche H' aufweist, die dem in Stapelrichtung nächstbenachbarten Lichtleiter 14 zugewandt ist. Den Lichtleitern 13, 14 ist jeweils mindestens eine Lichtquelle 12, nämlich eine oder mehrere Leuchtdioden in SMD-Bauweise, zugeordnet, die so angeordnet sind, dass das von ihnen erzeugte Licht über einen Lichteintrittsbereich 31 einer bezüglich der Stapelrichtung seitlichen Stirnfläche S in den zugeordneten Lichtleiter 13, 14 eingekoppelt wird. Die verbleibenden, also nicht für die Lichteinkopplung vorgesehenen Stirnflächen S' weisen demzufolge keinen Lichteintrittsbereich auf. Um bei der Lichteinkopplung jeweils unerwünschte Lichtstreuung oder Lichtabstrahlung in die benachbarten Lichtleiter 13, 14 zu vermeiden, ist eine Blende 17 vorgesehen. An der der oder den Lichtquellen 12 gegenüberliegenden, verbleibenden Stirnfläche S' ist eine opake Schicht 25 so aufgebracht, dass nicht nur die Kanten K des jeweiligen Lichtleiters 13, 14 überdeckt sind, sondern auch die verbleibenden Stirnfläche S' jeweils vollflächig überdeckt ist. Dabei erstreckt sich die opake Schicht 25 beiderseitig von der verbleibenden Stirnfläche S' über die jeweilige Kante K und über die jeweils angrenzende Hauptfläche H, H' des jeweiligen Lichtleiters 13, 14 bis zu dessen Anzeigefläche 30, so dass der jeweilige Rand des Lichtleiters 13, 14 umklammert ist. Wie aus 1 zu erkennen, betrifft dies einerseits solche Kante K, an denen jeweils eine der Hauptflächen H, H' und die verbleibenden Stirnfläche S' aneinandergrenzen, aber wie 3 zeigt, andererseits auch solche Kanten K, an denen zwei verbleibende Stirnflächen S' aneinandergrenzen, da die opake Schicht 25 den jeweiligen Lichtleiter 13, 14 entlang seiner verbleibenden Stirnflächen S' umlaufend und dabei die Stirnfläche S und die Anzeigefläche 30 der Hauptflächen H, H' freigebend aufgebracht ist.
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Wie aus den 1 und 3 zu erkennen, ist in wenigstens einer der Hauptflächen H, H' der Lichtleiter 13, 14 jeweils eine durch mehrere Mikrostrukturen ausgebildete Mikrostrukturierung 16 durch Prägen eingebracht, die dafür sorgt, dass Licht in Richtung des Betrachters B aus dem jeweiligen Lichtleiter 13, 14 ausgekoppelt wird. Die Mikrostrukturen sind gleichförmig und gleichmäßig beabstandet angeordnet und bilden in ihrer Gesamtheit pro Lichtleiter 13, 14 einen zusammenhängenden mikrostrukturierten Bereich 32 aus, dessen Umriss der Form eines Symbols entspricht, welches bei entsprechender Aktivierung der zugehörigen Lichtquelle 12 für den Betrachter B sichtbar wird. Die Mikrostrukturen der Mikrostrukturierung 16 sind jeweils gleichförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser auf, der im Bereich von 1 bis 25 µm liegt. Um Bauhöhe einzusparen sind bei den zwei unmittelbar benachbarten Lichtleitern 13, 14 die Mikrostrukturen 16 in den sich zugewandten Hauptflächen H, H' vorgesehen.
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Alle Lichtleiter 13, 14 sind außerhalb des mikrostrukturierten Bereichs transparent, so dass ein großer Teil der Anzeigefläche 30 jeweils transparent verbleibt und beispielsweise die Durchsicht durch die Funktionsanzeige 1 gewährleistet ist, um dem Betrachter B die Möglichkeit zu geben, durch die Funktionsanzeige hindurch andere Anzeigen oder den Straßenverlauf zu verfolgen. Dadurch ist beispielsweise die Platzierung der Funktionsanzeige 1 an einem Lenkrad, beispielsweise im Bereich zwischen Lenkradnabe und Lenkradkranz möglich, ohne die Sicht auf das Armaturenbrett zu beeinträchtigen. Bei senkrechter Betrachtung der gestapelten Anzeigeflächen 30 überlappen die mikrostrukturierten Bereiche 32 der Lichtleiter 13, 14 nicht, um die Darstellungsqualität der Symbole nicht zu beeinträchtigen.
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2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 10 in das eine erfindungsgemäße Funktionsanzeige 1 in einer zweiten Ausführungsform integriert ist. Dieses Bedienelement 10 weist einen Fuß 3 zur Festlegung des Bedienelements 10 an einer Fahrzeugkomponente, wie an einem Armaturenbrett, an einer Verkleidung einer Fahrgastzelle oder insbesondere an einem Lenkradkranz 11 eines Kraftfahrzeuglenkrads auf. Das erfindungsgemäße Bedienelement 10 weist ferner ein eine Bedienfläche 9 definierendes Bedienteil 2 auf, das als mindestens ein freitragender Hebelarm ausgebildet ist. Der freitragende Hebelarm ist jeweils einseitig mittels eines Festkörpergelenks 4 am Fuß 3 gelagert, um bei Einwirken einer senkrecht auf die Bedienfläche 9 einwirkenden Betätigungskraft ein Verschwenken des Bedienteils 2 um eine gedachte Schwenkachse A entgegen einer Rückstellkraft relativ zum Fuß 3 zu ermöglichen. Die Rückstellkraft ergibt sich beispielsweise aus der Verformung des Festkörpergelenks 4.
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Erfindungsgemäß sind ferner Mittel 6 vorgesehen, um ein Verschwenkmaß zwischen Bedienteil 2 und Fuß 3 zu detektieren. Das Festkörpergelenk 4 ist lediglich durch eine einstückige Verbindung zwischen dem Fuß 3 und dem Bedienteil 2 ausgebildet. Das erfindungsgemäße Bedienelement 10 eignet sich insbesondere für solche Ausgestaltungen, bei denen das maximale Verschwenkmaß um die gedachte Schwenkachse A aus der in 2 gezeigten unbetätigten Ruhestellung in eine maximal mögliche, betätigte Schwenkstellung weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5° beträgt.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein durch eine nicht dargestellte Ansteuerelektronik mit einem elektrischen Ansteuersignal beaufschlagbarer Aktuator 5 zur Erzeugung eines aktiven haptischen Feedbacks, auch haptisch wahrnehmbare Ausgabe genannt, vorgesehen, wobei der Aktuator 5 bevorzugt ausschließlich am Bedienteil 2 festgelegt ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Aktuator 5 um einen auf Trägheit beruhenden, motorbasierten Aktuator, wie einen Motor auf dessen rotierender Antriebswelle eine bezüglich ihres Schwerpunkts exzentrisch montierte Masse festgelegt ist oder einen Magnetspulen-Aktuator oder einen piezoelektrischen Aktuator oder einen linearen Breitbandaktuator, wie einen Tauchspulenaktuator (englische Bezeichnung; Voice-Coil-Actuator) oder einen linearen Resonanzaktuator. Bevorzugt ist der Aktuator 5 durch kraft- oder stoffschlüssige Verbindung am Bedienteil 2 festgelegt, beispielsweise durch Verschrauben oder Verkleben. Durch die ausschließliche Festlegung am Bedienteil 2 wird eine Körperschalleinkopplung in den Lenkradkranz 11 und damit in die Fahrzeugkomponente unterbunden oder zumindest minimiert.
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Die das Verschwenkmaß detektierenden Mittel 6 sind ausgebildet, eine Relativbewegung, bevorzugt eine Annäherung, zwischen dem Fuß 3 und dem Bedienteil 2 kapazitiv, optisch und/oder induktiv zu detektieren. Aufgrund der durch das Festkörpergelenk 4 realisierten spielfreien Lagerung des Bedienteils 2 in Zusammenwirken mit den das Verschwenkmaß, bevorzugt berührungslos, detektierenden Mittel 6 ergibt sich eine hysteresearme bis hystereselose Detektion der Betätigungskraft, die beispielsweise vorgesehen ist, eine Schalt- oder Steuerfunktion oder zumindest die Ausgabe einer optischen, akustischen oder einer haptisch wahrnehmbaren Ausgabe zu triggern.
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Unter der Bedienfläche 9, die von der Oberfläche der transparenten Deckschicht 23 bereitgestellt wird, sind die gestapelten Anzeigeflächen 30 der Lichtleiter 13, 14, 15 der Funktionsanzeige 1 sichtbar. Die Funktionsanzeige 1 ist auch hier weitgehend transparent ausgebildet, um die ungehinderte Sicht des Betrachters B bzw. Bedieners durch die Funktionsanzeige 1 auf das dahinterliegende Bedienfeld, wie die Instrumente eines Armaturenbretts zu gewährleisten.
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Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funktionsanzeige 1 in 2 weist einen Lichtleiterstapel aus drei, überlagert angeordneten, transparenten oder transluzenten, flächigen, jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgebildeten Lichtleitern 13, 14, 15 auf. Die Lichtleiter 13, 14, 15 sind jeweils durch einen zwischen den Lichtleitern 13, 14, 15 vorgesehenen Luftspalt 24 separiert. Die Lichtleiter 13, 14, 15 bilden jeweils mindestens eine dem Betrachter zugewandte Hauptfläche H aus, während die beiden oberen, dem Betrachter B näheren Lichtleiter 13, 14 jeweils eine dem Betrachter abgewandte Hauptfläche H' aufweisen, die dem in Stapelrichtung nächstbenachbarten Lichtleiter 14 bzw. 15 zugewandt ist. Den Lichtleitern 13, 14, 15 ist jeweils mindestens eine Lichtquelle 12, nämlich eine Leuchtdiode in SMD-Bauweise, zugeordnet, die so angeordnet sind, dass das von ihnen erzeugte Licht über eine bezüglich der Stapelrichtung seitliche Stirnfläche in den zugeordneten Lichtleiter 13, 14, 15 eingekoppelt wird. Um dabei jeweils unerwünschte Lichtstreuung oder Lichtabstrahlung in die benachbarten Lichtleiter 13, 14, 15 zu vermeiden, ist eine Blende 17 vorgesehen. An der der oder den Lichtquellen 12 gegenüberliegenden, verbleibenden Stirnfläche S' ist eine opake Schicht 25 so aufgebracht, dass nicht nur die Kanten K des jeweiligen Lichtleiters 13, 14, 15 überdeckt sind, sondern auch die verbleibenden Stirnfläche S' jeweils vollflächig überdeckt ist. Dabei erstreckt sich die opake Schicht 25 beiderseitig von der verbleibenden Stirnfläche S' über die jeweilige Kante K und über die jeweils angrenzende Hauptfläche H, H' des jeweiligen Lichtleiters 13, 14, 15 bis zu dessen Anzeigefläche 30. Dies betrifft einerseits solche Kante K, an denen jeweils eine der Hauptflächen H, H' und die verbleibende Stirnfläche S' aneinandergrenzen, andererseits auch solche Kanten K an denen zwei verbleibende Stirnflächen S' aneinandergrenzen, da die opake Schicht 25 den jeweiligen Lichtleiter 13, 14, 15 entlang seiner verbleibenden Stirnflächen S' umlaufend und dabei die Anzeigefläche 30 der Hauptflächen H, H' freigebend aufgebracht ist, was hier nicht in der Schnittansicht der 2 jedoch nicht ersichtlich ist.
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In wenigstens einer der Hauptflächen H, H' der Lichtleiter 13, 14, 15 ist jeweils eine durch mehrere Mikrostrukturen ausgebildete Mikrostrukturierung 16 durch Prägen eingebracht, die dafür sorgt, dass Licht in Richtung des Betrachters B aus dem jeweiligen Lichtleiter 13, 14, 15 ausgekoppelt wird. Die Mikrostrukturen sind gleichförmig und gleichmäßig beabstandet angeordnet und bilden in ihrer Gesamtheit pro Lichtleiter 13, 14, 15 einen zusammenhängenden mikrostrukturierten Bereich aus, dessen Umriss der Form eines Symbols entspricht, welches bei entsprechender Aktivierung der zugehörigen Lichtquelle 12 für den Betrachter B sichtbar wird. Die Mikrostrukturen der Mikrostrukturierung 16 sind jeweils gleichförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser auf, der im Bereich von 1 bis 25 µm liegt.
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Alle Lichtleiter 13, 14, 15 sind außerhalb des mikrostrukturierten Bereichs transparent, so dass jeweils ein großer Teil der Anzeigeflächen 30 transparent verbleibt und beispielsweise die Durchsicht durch die Funktionsanzeige 1 gewährleistet ist, um dem Betrachter B die Möglichkeit zu geben, durch die Funktionsanzeige hindurch andere Anzeigen oder den Straßenverlauf zu verfolgen. Dadurch ist beispielsweise die Platzierung der Funktionsanzeige 1 an einem Lenkrad, beispielsweise im Bereich zwischen Lenkradnabe und Lenkradkranz möglich, ohne die Sicht auf das Armaturenbrett zu beeinträchtigen.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Lichtleiters 14, wie er exemplarisch für alle Lichtleiter in einer dritten Ausführungsform der Funktionsanzeige 1 verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform sind der Lichtleiter 14 und die opake Schicht 25 jeweils stoffschlüssig verbunden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Lichtleiter 14 als exemplarisches Beispiel für alle Lichtleiter der dritten Ausführungsform samt der damit verbundenen opaken Schicht 25 als Formling in einem 2K-Spritzgussverfahren hergestellt wird. Durch entsprechende Ausformung des Werkzeugs weist der Lichtleiter 14 mehrere Vorsprünge 34 in seiner Hauptfläche H' als Abstandhalter auf, die bei der Anordnung im Lichtleiterstapel der Funktionsanzeige 1 an dem nächstbenachbarten Lichtleiter anliegen und für die den Luftspalt ausbildenden Beabstandung zu diesem Lichtleiter sorgen. Der Lichtleiter 14 ist aus einem Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet, während die opake Schicht 25 aus einem thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist.
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Die 5a bis 5c zeigen exemplarisch für den Lichtleiter 14 ein mehrstufiges Herstellungsverfahren für eine vierte Ausführungsform der Funktionsanzeige 1. Zuerst wird eine entfernbare und/oder lösbare Maskierungsschicht 33 auf den Lichtleiter 14 aufgebracht, wobei der mit der opaken Schicht 24 zu beschichtende Bereich des Lichtleiters 14, insbesondere mindestens eine seiner Kanten K, frei bleibt. Nachfolgend wird der Lichtleiter 14 jeweils mit dem die opake Schicht 25 ausbildenden Lack im Druck- oder Sprühauftrag vollflächig und gegebenfalls allseitig beschichtet und danach die Maskierungsschicht 33 entfernt, so dass lediglich die opake Schicht 25 in dem für sie vorgesehenen Bereich auf wenigstens einer Kante K des Lichtleiters 14 verbleibt.
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Die 6 zeigt exemplarisch einen Lichtleiter 14, der exemplarisch für alle Lichtleiter einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funktionsanzeige 1 ist. Hierbei wird die opake Schicht 25 im 3D-Tindruckverfahren auf den im Spritzgussverfahren aus einem Thermoplast hergestellten Lichtleiter 14 aufgebracht.
