Mit
derartigen Schaltern werden Funktionen von beliebigen elektrischen,
elektronischen, hydraulischen oder pneumatischen Vorrichtungen gesteuert bzw.
aktiviert oder desaktiviert. Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden
mit Schaltern die unterschiedlichsten Bedienfunktionen gesteuert
oder geregelt. So können
mit Dreh- oder Wippschaltern die verschiedenen Funktionen eines
Scheibenwischers angesteuert werden, mit Druck- oder Tastschaltern unter
anderem Nebellichter oder eine Innenraumbeleuchtung ein- und ausgeschaltet
oder mit einem Stellrad die Scheinwerferneigung verstellt werden, ein
Radiosender gesucht oder bei einer Klimaanlage die Temperatur erhöht oder
erniedrigt werden.
Dazu
werden die Schalter üblicherweise
von dem Nutzer des Kraftfahrzeuges mit einem oder mehreren Fingern
betätigt,
um die gewünschte
Funktion zu aktivieren. Der Schalter ist so ausgelegt, dass durch
das Drücken,
Drehen, Wippen etc. vom Schalter ein entsprechendes Steu ersignal
an die zu steuernde Funktion oder an ein zentrales Steuergerät zur Steuerung
aller vorhandenen Funktionen geleitet wird.
Dabei
ist es für
das sichere Führen
eines Kraftfahrzeuges im Straßenverkehr
wichtig, dass der Nutzer oder Lenker des Kraftfahrzeuges durch das Betätigen der
Schalter nicht vom Verkehrsgeschehen abgelenkt ist. Insbesondere
ist es zu vermeiden, dass der Nutzer zur Kontrolle, ob der entsprechende Schalter
auch tatsächlich
in der gewünschten
Stellung ist und die entsprechende Funktion ausgeführt wird,
seinen Blick vom Verkehrsgeschehen ab- und dem Schalter zuwendet.
Zur
Information, ob der Schalter aktiviert ist und/oder ob die gewünschte Funktion
auch tatsächlich
ausgeführt
wird, zum Beispiel das Einschalten einer Nebelleuchte oder das Betätigen einer
Zentralverriegelung per Fernbedienung, dient eine dem Schalter zugeordnete
Informationseinheit. Diese kann zum Beispiel ein optisches Anzeigemittel
sein, das in den Schalter integriert ist und anzeigen kann, dass
mit einem Druckschalter das Nebellicht eingeschaltet ist. Dies erfordert
aber eine optische Kontrolle. Auch akustische Informationen, wie
ein Schaltgeräusch
oder eine elektronisch generierte Sprachmeldung, können von
einer Informationseinheit abgegeben werden. Diese akustische Information
kann aber durch die Verkehrsgeräusche überlagert
werden, wodurch beim Nutzer Unklarheiten über den Schaltzustand des Schalters
entstehen können.
Aus
der Praxis sind Schalter bekannt, die durch ihre Form oder ihr Schaltgefühl Informationen an
den Bediener zurückgeben.
So können
zum Beispiel Stellräder
mit einer Rastung versehen sein, die das Drehen des Stellrades nur
rast- oder schrittweise jeweils entgegen einem deutlich spürbaren Rastwiderstand
zulassen. Somit kann der Nutzer das Betätigen des Stellrades unmittelbar
erfühlen.
Schalter können
auch an verschiedenen Schaltflächen
verschiedene Oberflächengestaltungen
aufweisen, die ertastbar sind.
Darüber hinaus
offenbart die
DE 44
41 988 A1 eine Fernbedienung, insbesondere für eine Schalteinrichtung
in einem Kraftfahrzeug, bei der über
eine Informationseinheit in der Fernbedienung eine haptisch erfassbare
Information an den Nutzer über
den Schaltzustand der Fernbedienung und/oder den Schaltzustand der
mit der Fernbedienung gesteuerten Schalteinrichtung vermittelt wird.
Diese haptische Information kann zum Beispiel durch Änderungen
in der Beschaffenheit der von der Fingerspitze des Nutzers berührten Schaltflächen oder
Taster bestehen oder in mechanischen Oszillationen, die auf den
Taster oder die Schaltfläche übertragen
und vom Nutzer gefühlt
werden.
Des
Weiteren ist es aus der
DE
197 30 297 A1 bekannt, dass bei einer Bedienvorrichtung
in Form eines Drehschalters dieser je nach Position des Drehschalters
unterschiedlich ausgestaltete haptische Informationen an den Nutzer
zurückgibt.
Die
bekannten haptischen Informationseinheiten sind insofern nachteilig,
als der Nutzer die vom Schalter abgegebenen Informationen mit dem
Tastsinn in seinen Fingern oder Fingerspitzen wahrnehmen muss. Das
bedeutet, dass die Fingerspitzen zumindest so lange auf oder an
der Informationseinheit verbleiben müssen, bis die entsprechende
Information abgegeben ist. Dabei muss der Druck des Fingers auf
die Informationseinheit über
diesen Zeitraum im Wesentlichen konstant bleiben, da ein unterschiedlicher
Druck der Fingerspitze zu unterschiedlichen haptischen Wahrnehmungen
und damit zu falschen Informationen führen kann. Dies ist im dichten
Straßenverkehr
oder bei Kurvenfahrten praktisch nicht möglich.
Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Schalter mit haptischer Informationseinheit
der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine zuverlässige Informationsübertragung
an den Nutzer gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die haptische Informationseinheit ein Thermoelement umfasst.
Ein
Thermoelement ist dazu in der Lage, seine Temperatur zu verändern. Diese
Temperaturänderung
wird dazu verwendet, eine Information über den Schaltzustand des Schalters
und/oder der gesteuerten Funktion an den Nutzer über seine Fingerspitzen zurückzuleiten.
Das bedeutet, dass bei einer Änderung
des Schaltzustandes des Schalters, zum Beispiel von „AUS" auf „EIN", die Temperatur
des Thermoelements geändert
wird, um so dem Nutzer diese Änderung
des Schaltzustandes unmittelbar zurückzumelden. Dabei kann die
dem Schalter zugeordnete Informationseinheit in beliebiger Weise
ausgeführt sein.
Zum Beispiel kann der gesamte Schalter bzw. eine Schalttaste von
dem Thermoelement in seiner bzw. ihrer Temperatur geändert werden.
Es ist auch möglich,
dass nur eine Berührungsfläche, die
von der Fingerspitze des Nutzers zum Betätigen des Schalters unmittelbar
berührt
wird, in ihrer Temperatur verändert
wird. Dabei ist vorher festgelegt, dass eine bestimmte Temperaturänderung,
zum Beispiel von „kalt" nach „warm", eine bestimmte Änderung
des Schaltzustandes des Schalters bzw. der damit gesteuerten Funktion
anzeigt.
Die
Ausgestaltung des Thermoelements kann in beliebiger Weise oder wie
im Folgenden beschrieben erfolgen. Eine entsprechende elektronische
Schaltung, die das Thermoelement in der Informationseinheit in gewünschter
Weise in Abhängigkeit von
der jeweiligen Schalterstellung und/oder der angesteuerten Funktion
aktiviert, kann vom Fachmann erstellt werden. Es versteht sich,
dass bei einem Ausfall oder einer Störung der Funktion, obwohl der
zugehörige
Schalter entsprechend betätigt
ist, keine Information über
die ordnungsgemäße Ausführung der Funktion
vom Thermoelement abgegeben wird.
Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Änderung der Temperatur von
den Fingerspitzen eines Menschen sehr schnell erfassbar ist und somit
die Zeit, die die Fingerspitze auf dem Schalter verbleiben muss
bis die Information zurückgegeben wurde,
erheblich verkürzt
ist. Sonach ist der Nutzer praktisch nicht vom Verkehrsgeschehen
abgelenkt und die Fahrsicherheit ist erhöht. Auch stellt dies eine Komfortverbesserung
dar, da der Nutzer schnell mit Informationen versorgt wird.
Zweckmäßigerweise
ist das Thermoelement eine Wärmequelle.
Damit ist es möglich,
durch eine Erwärmung
der Informationseinheit eine Änderung des
Schaltzustandes des betätigten
Schalters darzustellen. So kann die Wärmequelle in der Stellung Schalter „AUS" deaktiviert sein
und der Schalter bzw. die Informationseinheit hat im Wesentlichen
Umgebungstemperatur. Wird der Schalter in die Stellung „EIN" geschaltet, so wird
die Wärmequelle
in der Informationseinheit aktiviert und erwärmt den Schalter bzw. eine
Tast- oder Schaltfläche.
Dies wird von der Fingerspitze unmittelbar wahrgenommen. In gleicher Weise
kann das Thermoelement eine Kältequelle sein,
die der Umgebung Wärme
entzieht.
Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wärmequelle ein Ohmscher Widerstand,
der durch das Hindurchfließen
eines elektrischen Gleichstroms, vorzugsweise aus dem in Kraftfahrzeugen üblicherweise
vorhandenen Bordnetz, erwärmt
wird. Die Anordnung des Widerstands in der dem Schalter zugeordneten
Informationseinheit kann vom Fachmann in beliebiger Weise ausgeführt werden.
Der Widerstand erwärmt
den Schalter oder eine Schalt- oder Tastfläche, die von der Fingerspitze
des Nutzers zur Betätigung
des Schalters berührt
wird. Der Widerstand bietet den Vorteil, dass er sich nahezu verzögerungsfrei
durch das Hindurchfließen
eines Gleichstroms erwärmt
und so die Information schnell an den Nutzer zurückgegeben werden kann.
Um
eine größere Anzahl
unterschiedlicher Informationen an den Nutzer zurückzugeben,
ist das Thermoelement eine Wärme-
und Kältequelle
zugleich. Das bedeutet, dass sich das Thermoelement zum einen über die
Umgebungstemperatur erwärmen
und zum anderen demgegenüber
abkühlen kann.
Somit können
Informationen von Schaltern mit drei Schaltstellungen über die
Temperaturstufen „kalt-normal-warm" an den Nutzer zurückgegeben werden.
Vorzugsweise
ist das Thermoelement zu diesem Zweck ein an sich bekanntes Peltier-Element, das
im Wesentlichen aus einer Kontaktstelle zweier Metalle mit unterschiedlichen
Potentialen besteht. Je nach Durchflussrichtung des elektrischen
Gleichstroms erwärmt
sich die Kontaktstelle oder sie kühlt sich ab.
Um
mehrere Schaltzustände
eines Schalters, zum Beispiel die unterschiedlichen Temperaturstufen
bei einem Regler der Klimaanlage, an den Nutzer zurückzumelden,
sind mit dem Thermoelement verschiedene Temperaturen erzeugbar.
Das bedeutet, dass das Thermoelement voneinander abgestufte Temperaturen
einnehmen kann, die vom Nutzer erfühlt werden und ihm dementsprechend eine
Rückmeldung über zum
Beispiel die gewählte Temperatur
der Klimaanlage geboten wird.
Des
Weiteren ist zweckmäßigerweise
das Thermoelement gepulst. Das bedeutet, dass mit zum Beispiel einem
ohmschen Widerstand Temperaturstöße abgegeben
werden, die vom Nutzer mit seinen Fingerspitzen wahrgenommen werden.
Die Pulse können
hinsichtlich Frequenz und Dauer variieren. Mit diesen Pulsen können ebenfalls
mehr Informationen über
die Schaltzustände
insbesondere von Multifunktionsschaltern wie bei Bordcomputern an
den Nutzer übermittelt
werden.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist dem Thermoelement ein Wärmeleitelement
mit definierter Wärmeleitfähigkeit
zugeordnet. Das bedeutet, dass zur Übertragung der Information
an den Nutzer dieser das Wärmeleitelement
mit einer oder mehreren seiner Fingerspitzen berührt. Erwärmt sich das Thermoelement
oder kühlt
es sich ab, so wird dies durch das Wärmeleitelement mit definierter
Wärmeleitfähigkeit
gleichmäßig weitergeleitet
und kann so vom Nutzer gefühlt
werden. Durch das Wärmeleitelement
ist verhindert, dass der Nutzer das Thermoelement unmittelbar berührt und
sich daran bei dessen Erwärmung
verbrennt. Besonders bei kleinen Thermoelementen ist außerdem gewährleistet,
dass die Änderung
der Temperatur auf einer vergrößerten Fläche des
Wärmeleitelements
gleichmäßig spürbar ist. Die
Auswahl eines hierfür
geeigneten Materials ist dem Fachmann möglich, zum Beispiel ein Wärmeleitelement
aus Kupfer.
Um
mit der Fingerspitze die Informationseinheit bzw. das Wärmeleitelement
berühren
zu können ist
in einem oberen Gehäuseteil
des Schalters eine Aussparung ausge bildet, durch die hindurch die
Fingerspitze mit dem Wärmeleitelement
in Kontakt treten kann. Dabei ist das obere Gehäuseteil mit der Aussparung
als beweglicher Taster oder Betätigungsvorrichtung
des Schalters ausgebildet. Das bedeutet, dass das obere Gehäuseteil
mit dem Finger zum Beispiel gedrückt
wird, um eine Funktion zu aktivieren. Ist die Funktion aktiviert
so wird dies von der Informationseinheit an die Fingerspitze zurückgemeldet.
Dies erfolgt dadurch, dass das Thermoelement sich erwärmt und
die Wärme über das
Wärmeleitelement über eine
große
Fläche
gleichmäßig an die
Fingerspitze übertragen
wird, die im gedrückten
Zustand des Schalters durch die Aussparung des oberen Gehäuseteils
hindurch das Wärmeleitelement
berührt.
Es
ist offensichtlich, dass mit dem Schalter nach der Erfindung beliebige
Arten von Maschinen, Vorrichtungen und dergleichen gesteuert oder
geregelt werden können.
Bevorzugt wird jedoch dieser Schalter in einem Kraftfahrzeug verwendet,
um Informationen über
den Schaltzustand eines Schalters und/oder der damit gesteuerten
Funktion an den Nutzer zurückzuleiten.
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in
anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden
Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
So
ist bei der Stellung „AUS", also Schalter 1 nicht
gedrückt,
das Thermoelement 3 nicht aktiviert und der gesamte Schalter 1 hat
im Wesentlichen Umgebungstemperatur. Wird der Schalter 1 gedrückt, Stellung „EIN", so wird das Thermoelement 3 erwärmt. Um
dies haptisch wahrzunehmen, ist in dem oberen Gehäuseteil 5 des
Schalters 1 eine Aussparung 6 vorgesehen, durch
die hindurch mindestens im gedrückten
Zustand des Schalters 1 ein Wärmeleitelement 4 mit
definierter Wärmeleitfähigkeit
von der Fingerspitze des Nutzers erfühlt werden kann. Das Wärmeleitelement 4 dient
dazu, die vom Thermoelement 3 abgegebene Wärme über eine
größere Fläche gleichmäßig zu verteilen,
so dass die Information einfacher an den Nutzer zurückgegeben
werden kann. Das obere Gehäuseteil 5 kann
auch derart ausgebildet sein, dass das Wärmeleitelement 4 auch
im ausgeschalteten Zustand des Schalters 1 ertastbar ist,
um durch eine Prüfung
der Temperatur des Wärmeleitelements 4 mit
einer Fingerspitze zu kontrollieren, ob die Funktion tatsächlich ausgeschaltet
ist.