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Die vorliegende Erfindung betrifft ein multifunktionales, berührsensitives Bedienelement, mit dem mehrere Funktionen gesteuert und/oder geregelt werden können. Es ist bekannt, auf sogenannten Touchpads unterschiedliche Funktionsflächen durch visuelle Anzeige oder mechanische Separierung zu definieren und diesen Funktionsflächen unterschiedliche Funktionen zuzuordnen. Die dabei konstruktiv vorgesehene koplanare Anordnung aller Funktionsflächen schränkt die gestalterische Freiheit stark ein. So ist es mittels eines einzelnen Touchpads nicht möglich, eine ergonomisch günstige Anordnung zu wählen oder beispielsweise die Funktionsflächen so in ihrer Anordnung, Ausgestaltung zu platzieren oder bezüglich ihrer Oberflächenbeschaffenheit so zu gestalten, dass dadurch eine haptische Wiedererkennung möglich ist. Dies ist insbesondere in einem Kraftfahrzeug wünschenswert, wo es darauf ankommt, dass der Fahrer eine Funktion möglichst nur haptisch oder zumindest nur bei kurzer visueller Überprüfung durchführen kann, um möglichst nicht vom Fahrbahngeschehen abgelenkt zu werden. Ein weiterer Nachteil ist die Empfindlichkeit der Oberfläche bekannter Touchpads.
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Aus der
US 2008/0202824 A1 ist ein multifunktionales, berührsensitives Bedienelement mit einem Betätigungsteil bekannt, wobei das Betätigungsteil zwischen einer Ruhestellung und einer maximalen Verschiebestellung verschiebbar gelagert ist und das Bedienelement ferner Folgendes aufweist: Mittel zur Rückstellung des Betätigungsteils in die Ruhestellung, eine unterhalb des Betätigungsteils oder darin angeordnete Ortserfassungseinrichtung zur ortsauflösenden Erfassung der Annäherung an das Betätigungsteil durch den Bediener und einen Kraftaufnehmer, um eine Betätigung des Betätigungsteils durch den Bediener zu detektieren; wobei auf der dem Bediener zugewandten Oberseite des Betätigungsteils mehrere örtlich getrennte Funktionsflächen vorgegeben sind.
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Vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Bedienelement bereitzustellen, mit dem die technischen Einschränkungen des Standes der Technik hinsichtlich der Gestaltungsfreiheit verringert werden und/oder das robuster ist. Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine entsprechend vorteilhafte Verwendung in einem Kraftfahrzeug oder einem Haushaltsgerät ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der 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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Das erfindungsgemäße multifunktionale und berührsensitive Bedienelement weist ein Betätigungsteil auf, das zwischen einer Ruhestellung und einer maximalen Verschiebestellung verschiebbar gelagert ist. Die Erfindung ist hinsichtlich der Ausgestaltung des Betätigungsteils nicht eingeschränkt, beispielsweise weist es eine gekrümmte oder facettierte, dem Bediener zugewandte Betätigungsoberfläche auf. Erfindungsgemäß ist das Betätigungsteil im Bereich des Randes seiner dem Bediener zugewandten Betätigungsfläche mehrfach verschiebbar gelagert und damit parallel geführt. Ferner sind Mittel zur Rückstellung des Betätigungsteils in die Ruhestellung vorgesehen. Beispielsweise wird die Rückstellung mittels einer oder mehrerer Federn erreicht. Bevorzugt sind sie mehreren Federn im Bereich der verschiebbaren Lagerung angeordnet, um bei der Rückstellung eine gleichmäßige Rückstellung ohne Verkanten des Betätigungsteils in den Führungen zu bewirken.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine unterhalb des Betätigungsteils oder darin angeordnete Ortserfassungseinrichtung zur ortsauflösenden Erfassung der Annäherung an das Betätigungsteil durch den Bediener vorgesehen. Mittels der Ortserfassungseinrichtung kann der Ort, an dem die Annäherung eines Fingers an die dem Bediener zugewandte Oberfläche des Betätigungsteils erfolgt, ermittelt werden. Es sind ferner Mittel zur Detektion der Verschiebung des Betätigungsteils und/oder ein Kraftaufnehmer vorgesehen, um die Berührung oder Betätigung des Betätigungsteils durch den Bediener zu detektieren. Darüber können diese bzw. deren Signal verwendet werden, eine Schaltfunktion oder Regelfunktion mit dem erfindungsgemäßen Bedienelement übernehmen zu können, beispielsweise wird das Signal des Drucksensors mit einer vorgegebenen Schaltschwelle in einer zugehörigen Auswerteinheit verglichen.
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Erfindungsgemäß sind auf der dem Bediener zugewandten Oberseite des Betätigungsteils mehrere örtlich getrennte Funktionsflächen vorgegeben. Daher weist das erfindungsgemäße Betätigungsteil eine dem Bediener zugewandte Bedienoberfläche auf, die im Allgemeinen eine Ausdehnung auf, die einem Mehrfachen einer als Standard anzusehenden Fingerkuppenabmessung entspricht.
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Dadurch, dass die Ortserfassungs- und die Schalt- bzw. Regelfunktion übernehmenden Bauteile örtlich auseinanderfallen, kann die Oberfläche des Betätigungsteils beliebig ausgestaltet sein. Bevorzugt sind die Funktionsflächen beabstandet zur Ortserfassungseinrichtung, beispielsweise einem Folienschichtaufbau mit kapazitiver Annäherungselektrode, angeordnet. Die berührintensiven Funktionsflächen können aus widerstandsfähigen Materialien gebildet oder hergestellt sein.
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Um ergonomische Gesichtspunkte bei der Bedienung berücksichtigen zu können und/oder ein haptisches Wiederfinden der Funktionsflächen zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß die Funktionsflächen in ihrer Gesamtheit nicht koplanar ausgestaltet und angeordnet.
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Bevorzugt werden die Mittel zur Detektion der Verschiebung des Betätigungsteils oder der Kraftaufnehmer nur dazu verwendet, die Berührung des Betätigungsteils zu detektieren, und es wird für die Schaltfunktion ein mechanischer Schalter verwendet, um bei einem vorgegebenen Verschiebeweg einen Schaltvorgang auszulösen. Beispielsweise handelt es sich um eine Kontaktmatte. Durch den mechanischen Schalter kann dem Verschiebvorgang konstruktiv einfach eine haptisch merkbare Schaltschwelle aufgeprägt werden.
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In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist der Kraftaufnehmer zwischen dem Schalter, beispielsweise dessen Stößel bzw. dem Kontaktmattendom, und dem Betätigungsteil angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist die Ortserfassung für die kapazitive Erfassung der Annäherung ausgelegt. Beispielsweise ist in dem Betätigungsteil oder auf der dem Bediener abgewandten Oberfläche des Betätigungsteils eine ein Annäherungsfeld erzeugende Elektrode vorgesehen. Ein dieses Messprinzip verwendender kapazitiver Näherungssensor nutzt die sich ändernde elektrische Kapazität einer Messelektrode zur Umgebung oder einer Referenzelektrode aus, die bei Annäherung eines leitenden oder nicht leitenden Gegenstandes, aber auch von Flüssigkeiten und insbesondere bei Annäherung eines menschlichen Fingers auftritt.
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Beispielsweise handelt es sich um eine im oder am Betätigungsteil angeordnete flache Elektrode. Bevorzugt ist die Elektrodenanordnung durch eine leitende Folie oder eine leitende Schicht eines Folienschichtaufbaus ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Kraftaufnehmer durch eine resistive Folie oder einen resistiven Folienschichtaufbau bereitgestellt. Ein derartiger Schichtaufbau ist beispielsweise aus der
WO 2004/061401 A1 bekannt, die hiermit durch Bezugnahme umfasst ist.
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Bevorzugt ist ferner eine zugehörige Auswerteinheit vorgesehen, um wenigstens einem Berührort auf der Oberfläche des Betätigungsteils eine der Funktionsflächen zuzuordnen, so dass mittels einem verschiebbaren Betätigungsteil selektiv, d.h. durch Berührauswahl wenigstens einer der Funktionsflächen, eine der mehreren dem Bedienelement zugeordneten Funktionen gesteuert werden können und damit den diversen Funktionsflächen unterschiedliche Funktionalitäten zugeordnet sind.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Bedienelements in einem Kraftfahrzeug oder einem Haushaltsgerät.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
- 1: eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1;
- 2: eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 10;
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Das erfindungsgemäße Bedienelement 1 der ersten Ausführungsform weist ein verschiebbar gelagertes Betätigungsteil 2 mit gewölbter Bedienoberfläche 4 auf, auf der mehrere sich über die Oberfläche 4 verteilende Funktionsflächen vorgesehen sind. Zur ortsauflösenden Erfassung, an welchem Ort und somit an welche Funktionsfläche die Annäherung eines Fingers eines Bedieners erfolgt, ist eine flache folienartige Elektrode 3 im Innern des Betätigungsteils 2 sowie eine nicht dargestellte Auswerteinheit vorgesehen, die in leitender Verbindung mit der Elektrode 3 steht. Das im Rahmen 10 gehaltene Betätigungsteil 2 ist in Führungsstempeln 8 am Rande des Betätigungsteils 2 verschiebbar gelagert, wobei die Rückstellung in die gezeigte Ruhestellung mittels mehrerer Spiralfedern 9 erfolgt, die um die Führungsstempel 8 angeordnet sind. Um zu detektieren, dass eine Berührung der Oberfläche 4 erfolgt, ist ein Drucksensor 6 vorgesehen, der mittels der elektrischen Leitung 12 mit einer zugehörigen Auswerteinheit verbunden ist, die bei Überschreiten einer Signalschwelle ein Berührungsereignis voraussetzt. Der Drucksensor 6 ist zwischen dem Betätigungsteil 2 und einem Schalter 5, genauer dessen Schaltstößel 11, vorgesehen. Während die kapazitive Ortserfassungseinrichtung, d.h. u.a. die Elektrode 3, für die Ermittlung der selektiven Auswahl der Funktionsfläche zuständig ist und der Drucksensor 6 die Berührung des Betätigungsteils gegebenenfalls bestätigt, übernimmt der Schalter 5 die eigentliche Schaltfunktion, der dann aufgrund der Berührauswahl der Funktionsfläche die zugehörige Funktionalität zugeordnet wird.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform 10 des erfindungsgemäßen Bedienelements. Dieses weist ein verschiebbar gelagertes Betätigungsteil 20 mit facettierter Bedienoberfläche 40 auf, wobei die Facetten sich über die Oberfläche 4 verteilende Funktionsflächen mit unterschiedlicher Funktionalität definieren. Zur ortsauflösenden Erfassung, an welchem Ort und somit an welche Funktionsfläche die Annäherung eines Fingers eines Bedieners erfolgt, ist eine Folienschichtaufbau mit einer dem Bediener zugewandten, flachen folienartigen Elektrode 3 aus einer folienartigen oberen, leitfähigen Schicht auf der dem Bediener abgewandten Unterseite des Betätigungsteils 20 vorgesehen. Das über die Stützen 80 verschiebbar gelagerte Betätigungsteil 20 wird bei Verschieben aus der gezeigten Ruhestellung in diese mittels mehrerer vorgespannter Spiralfedern 90 zurückgedrängt, die um die Führungsstempel 80 angeordnet sind. Um zu detektieren, dass eine Berührung der Oberfläche 40 erfolgt, ist ein Drucksensor 60 vorgesehen, der mittels der elektrischen Leitung 120 mit einer zugehörigen Auswerteinheit verbunden ist, die bei Überschreiten einer Signalschwelle ein Berührungsereignis voraussetzt. Der Drucksensor 60 wird durch einen resistiven Schichtaufbau gebildet, dessen hochleitfähige Schicht gleichzeitig als Elektrode 30 für die kapazitiv arbeitende Ortserfassungseinrichtung dient. Der Drucksensor 60 ist zwischen dem Betätigungsteil 20 und einem Schalter 50, genauer dessen Schaltstößel 110, vorgesehen. Während die kapazitive Ortserfassungseinrichtung, d.h. u.a. die Elektrode 30, für die Ermittlung der selektiven Auswahl der Funktionsfläche zuständig ist und der folienartige Drucksensor 60 die Berührung des Betätigungsteils 20 gegebenenfalls bestätigt, übernimmt der Schalter 50 die eigentliche Schaltfunktion, der dann aufgrund der Berührauswahl der Funktionsfläche die zugehörige Funktionalität zugeordnet wird.
