EP1987526A1 - Bedienelement mit einer frei programmierbaren symbolik für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Bedienelement mit einer frei programmierbaren symbolik für ein kraftfahrzeug

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EP1987526A1
EP1987526A1 EP06776278A EP06776278A EP1987526A1 EP 1987526 A1 EP1987526 A1 EP 1987526A1 EP 06776278 A EP06776278 A EP 06776278A EP 06776278 A EP06776278 A EP 06776278A EP 1987526 A1 EP1987526 A1 EP 1987526A1
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EP
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light
light source
display element
operating element
element according
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EP06776278A
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Martin Jeitner
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PrehKeyTec GmbH
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/18—Distinguishing marks on switches, e.g. for indicating switch location in the dark; Adaptation of switches to receive distinguishing marks
    • H01H9/181—Distinguishing marks on switches, e.g. for indicating switch location in the dark; Adaptation of switches to receive distinguishing marks using a programmable display, e.g. LED or LCD
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/10—Input arrangements, i.e. from user to vehicle, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/122—Instrument input devices with reconfigurable control functions, e.g. reconfigurable menus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/83—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by legends, e.g. Braille, liquid crystal displays, light emitting or optical elements
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H2219/002—Legends replaceable; adaptable
    • H01H2219/01—Liquid crystal
    • H01H2219/012—Liquid crystal programmable
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H2219/00—Legends
    • H01H2219/054—Optical elements
    • H01H2219/06—Reflector

Definitions

  • the present invention relates to an operating element, in particular for a motor vehicle, with a freely programmable symbolism.
  • System status assigned a variable meaning In order to indicate to the user the meaning currently assigned to the operating element, it is known to make the symbolism displayed on the operating element freely programmable.
  • the published patent application DE 103 42 142 A1 discloses a control element with freely programmable symbols, in which the light of a light source is parallelized by means of a lens and transmitted through a display. The light then hits the key cap of the control element, where it is perceived by the user.
  • a disadvantage of this solution is the necessary space for parallelizing the light space. It is therefore an object of the present invention to provide a control element with programmable symbolism, which is simple in construction and easy to manufacture and requires only a small space.
  • control element according to the invention with a freely programmable symbolism for a motor vehicle has a movably received in a housing, transparent keycap, a light source disposed in the control element, a means for parallelizing the emitted light from the light source and a soulichtuchtbares from parallelized light, programmable display element, wherein the display element is arranged behind the transparent key cap, that the symbolism represented by the display element is projected onto the transparent key cap, the means for parallelizing the light is designed as a concave mirror and the light source is arranged between the display means and the concave mirror.
  • the light source is preferably arranged in the focal point of the concave mirror.
  • the transparent key cap is preferably made of plastic.
  • the concave mirror consists of a reflective coated carrier material.
  • the support material is concave in the manner of a conventional concave mirror. Alternatively, that represents
  • Support material is a block of any shape with a curved shape.
  • the concave mirror may consist of a light block with integrated or behind the light stone reflection layer.
  • a light stone is a transparent light guide.
  • the beam path can be further optimized, for example, produce a parallel beam with even smaller size.
  • the display element is designed as a liquid crystal display (LCD). LCDs are inexpensive standard components that ensure good image quality at low cost.
  • At least one light-emitting diode is used as the light source.
  • An LED is characterized by a low power consumption and a correspondingly low heat development.
  • LEDs can be realized very compact, so they can be considered approximately as a point source of light. The smaller the spatial extent of the light source, the lower the divergence of the reflected radiation behind the concave mirror. A small divergence, ie a light bundle that is as parallel as possible, increases the imaging quality of the LCD.
  • the light source consists of several LEDs.
  • each LED emits light of a different color, preferably a primary color.
  • any color mixtures can be generated. If a red, a green and a blue LED is used, additive color mixing can cover a wide range of colors.
  • the operating element has a scattering film for scattering the light of the light source transmitted through the display element. Since the light guided through the display element is as parallel as possible, as described above, it usually has to be deflected in order to be visible from different viewing directions. This is done by means of a scattering foil, which scatters the light in a defined angular range. This angular range is preferably kept as large as possible so that, for example, both the driver and the passenger of the motor vehicle can recognize the symbolism. Alternatively, a scattering angle range is possible, which preferably covers the head of the driver of the motor vehicle.
  • the operating element has a light block arranged behind the display element with respect to the beam path.
  • the display element is oriented such that the parallel light beam is not perpendicular to the surface of the display element. This makes it possible to exploit the fact that a display element, in particular an LCD, has different imaging properties depending on the angle of incidence of the incident light, for example with respect to the contrast.
  • This control element 1 has an LED 2, a concave mirror 3 and an LCD 4.
  • the concave mirror 3 is a plastic support with a convex mirrored surface 9.
  • the LED 2 is arranged in a region between the LCD 4 and the concave mirror 3, preferably in the focal point of the concave mirror 3.
  • a divergent beam cone 8 goes out, which strikes the curved surface 9 of the concave mirror 3 and is reflected as a parallel or approximately parallel beam 8 '.
  • the beam 8 ' penetrates the LCD 4, which is controlled by a control device, not shown here, such that it shows a desired symbolism.
  • the symbol displayed on the LCD 4 is projected onto the key cap 7 by the parallel beam.
  • a light block 5 is arranged. This consists of a transparent light guide with a high refractive index, which retains any residual divergence of the beam 8'. decreases.
  • the transmitted through the display 4 and the light brick 5 light radiation strikes a scattering film 6, which scatters the light so that it can be perceived by an operator of the control element 1.
  • the scattering film 6 is arranged either on the light stone 5 or the key cap 7. For the operator of the control element 1 creates the impression as if the symbolism on the key cap 7 is shown. It is particularly advantageous that the darg Congress symbolism by programming the LCD 4 is changeable.
  • an operating element 1 may be any type of control, such as a button, a turntable or a combination of both.
  • the LED 2 and the concave mirror 3 are fixed relative to the operating element 1.
  • the LCD 4, the light stone 5 and the scattering film 6 are firmly connected to the key cap 7 and therefore movable together with the key cap 7 relative to the operating element 1. This is particularly advantageous when it comes to the control element 1 is a button.
  • the LCD 4 and / or the light block 5 and / or the scattering film 6 may be arranged stationarily relative to the operating element 1, which is advantageous in particular when the operating element 1 is a turntable.

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Abstract

Bedienelement mit einer frei programmierbaren Symbolik für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine bewegbar in einem Gehäuse aufgenommene, transparente Tastenkappe, eine im Bedienelement angeordnete Lichtquelle, ein Mittel zur Parallelisierung des von der Lichtquelle emittierten Lichts und ein vom parallelisierten Licht durchleuchtbares, programmierbares Anzeigeelement, wobei das Anzeigeelement derart hinter der Tastenkappe angeordnet ist, dass die vom Anzeigeelement dargestellte Symbolik auf die Tastenkappe projiziert wird, wobei das Mittel zu Parallelisierung des Lichts als Hohlspiegel ausgestaltet ist und dass die Lichtquelle zwischen dem Anzeigemittel und dem Hohlspiegel angeordnet ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Bedienelement mit einer frei programmierbaren Symbolik für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer frei programmierbaren Symbolik.
In vielen Kraftfahrzeugen ist eine komplexe Elektronik anzutreffen, deren Bedienung eine Vielzahl von Ein- und Ausgabeelementen erfordert. Aus Platzgründen und für eine verbesserte Ergonomie sind daher Bedienelemente wünschenswert, denen nicht eine bestimmte Funktion zugeordnet ist, sondern die in Abhängigkeit des
Systemstatus eine variable Bedeutung zugewiesen bekommen. Um dem Nutzer die dem Bedienelement aktuell zugeordnete Bedeutung anzuzeigen, ist es bekannt, die auf dem Bedienelement dargestellte Symbolik frei programmierbar zu gestalten.
So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 103 42 142 A1 ein Bedienelement mit frei programmierbarer Symbolik, bei dem das Licht einer Lichtquelle mittels einer Linse parallelisiert und durch ein Display transmittiert wird. Das Licht trifft dann auf die Tastenkappe des Bedienelementes, wo es vom Benutzer wahrgenommen wird.
Nachteilig an dieser Lösung ist der zur Parallelisierung des Lichtes notwendige Bauraum. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement mit programmierbarer Symbolik bereitzustellen, das einfach aufgebaut sowie leicht herzustellen ist und nur einen geringen Bauraum benötigt.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Das erfindungsgemäße Bedienelement mit einer frei programmierbaren Symbolik für ein Kraftfahrzeug weist eine bewegbar in einem Gehäuse aufgenommene, transparente Tastenkappe, eine im Bedienelement angeordnete Lichtquelle, ein Mittel zur Parallelisierung des von der Lichtquelle emittierten Lichts und ein vom parallelisierten Licht durchleuchtbares, programmierbares Anzeigeelement auf, wobei das Anzeigeelement derart hinter der transparenten Tastenkappe angeordnet ist, dass die vom Anzeigeelement dargestellte Symbolik auf die transparenten Tastenkappe projiziert wird, das Mittel zu Parallelisierung des Lichts als Hohlspiegel ausgestaltet ist und die Lichtquelle zwischen dem Anzeigemittel und dem Hohlspiegel angeordnet ist.
Die Lichtquelle ist dabei bevorzugt im Brennpunkt des Hohlspiegels angeordnet. Die transparente Tastenkappe besteht bevorzugt aus Kunststoff. Durch den Hohlspiegel wird erreicht, dass die Lichtquelle und das Anzeigeelement auf der gleichen Seite des Hohlspiegels angeordnet sind, während bei dem bekannten Bedienelement die Linse zwischen Lichtquelle und Display angeordnet ist. Daraus folgt eine deutlich geringere Einbautiefe des erfindungsgemäßen Bedienelementes.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Hohlspiegel aus einem reflektierend beschichteten Trägermaterial. Dabei ist das Trägermaterial nach Art eines herkömmlichen Hohlspiegels konkav gewölbt. Alternativ stellt das
Trägermaterial einen Block beliebiger Form mit einer gewölbten Ausformung dar. Der
Vorteil dieser Ausgestaltungsform besteht darin, dass durch die Formgebung des
Trägermaterials eine präzise Ausrichtung des Hohlspiegels im Bedienelement erreicht wird. Weiterhin kann der Hohlspiegel aus einem Lichtstein mit integrierter oder hinter dem Lichtstein liegender Reflektionsschicht bestehen. Dabei besteht die
Reflektionsschicht aus einer reflektierenden Folie oder ist mittels eines PVD-
Verfahrens aufgedampft. Bei einem Lichtstein handelt es sich um einen transparenten Lichtleiter. Durch die Kombination einer Reflektionsschicht mit einem Lichtstein lässt sich der Strahlengang weiter optimieren, beispielsweise bei noch geringerer Baugröße ein paralleleres Strahlenbündel erzeugen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Anzeigeelement als Liquid Crystal Display (LCD) ausgestaltet. LCDs sind günstige Standardbauteile, die bei geringen Kosten eine gute Abbildungsqualität gewährleisten.
Bevorzugt wird als Lichtquelle mindestens eine Licht emittierende Diode (LED) verwendet. Eine LED zeichnet sich durch eine geringe Leistungsaufnahme und eine entsprechend geringe Wärmeentwicklung aus. Darüber hinaus können LED sehr kleinbauend realisiert werden, weshalb sie annähernd als Punktlichtquelle betrachtet werden können. Je kleiner die räumliche Ausdehnung der Lichtquelle ist, desto geringer ist die Divergenz der reflektierten Strahlung hinter dem Hohlspiegel. Eine geringe Divergenz, also ein möglichst paralleles Lichtbündel, erhöht die Abbildungsqualität des LCD.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Lichtquelle aus mehreren LED. Vorteilhaft emittiert jede LED Licht einer anderen Farbe, bevorzugt einer Primärfarbe. Durch die Ansteuerung der LED lassen sich beliebige Farbmischungen erzeugen. Wird eine rote, eine grüne und eine blaue LED verwendet, so lässt sich durch additive Farbmischung ein großes Farbspektrum abdecken.
In einer weiteren Ausgestaltungsform weist das Bedienelement eine Streufolie zur Streuung des durch das Anzeigeelement transmittierten Lichts der Lichtquelle auf. Da das durch das Anzeigeelement geführte Licht wie oben beschrieben möglichst parallel ist, muss es üblicherweise, um aus verschiedenen Blickrichtungen sichtbar zu sein, umgelenkt werden. Dies geschieht mittels einer Streufolie, die das Licht in einen definierten Winkelbereich streut. Dieser Winkelbereich ist bevorzugt möglichst groß gehalten, damit beispielsweise sowohl der Fahrer als auch der Beifahrer des Kraftfahrzeugs die Symbolik erkennen können. Alternativ ist ein Streuwinkelbereich möglich, der bevorzugt den Kopf des Fahrers des Kraftfahrzeugs abdeckt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das Bedienelement einen, bezogen auf den Strahlengang, hinter dem Anzeigeelement angeordneten Lichtstein auf. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der Brechung eine möglicherweise vorhandene Divergenz des Lichtbündels im Lichtstein geringer ist als in Luft. Dadurch findet im Lichtstein bei gleicher Weglänge eine geringere Aufweitung des Lichtbündels statt als bei Ausbreitung in Luft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Anzeigeelement derart orientiert, da.ss das parallele Lichtbündel nicht senkrecht auf der Oberfläche des Anzeigeelementes steht. Damit lässt sich die Tatsache ausnutzen, dass ein Anzeigeelement, insbesondere ein LCD, je nach Auftreffwinkel des einfallenden Lichts unterschiedliche Abbildungseigenschaften aufweist, beispielsweise in Bezug auf den Kontrast.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt die einzige Figur eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bedienelementes.
In der Figur dargestellt ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement 1 , wie es beispielsweise in der Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges verwendet wird. Dieses Bedienelement 1 weist eine LED 2, einen Hohlspiegel 3 und ein LCD 4 auf. Bei dem Hohlspiegel 3 handelt es sich um einen Kunststoffträger mit einer gewölbten verspiegelten Oberfläche 9. Die LED 2 ist in einem Bereich zwischen dem LCD 4 und dem Hohlspiegel 3 angeordnet, bevorzugt im Brennpunkt des Hohlspiegels 3.
Von der LED 2 geht ein divergenter Strahlenkegel 8 aus, der auf die gewölbte Oberfläche 9 des Hohlspiegels 3 trifft und als ein paralleles oder annähernd paralleles Strahlenbündel 8' reflektiert wird. Das Strahlenbündel 8' durchdringt das LCD 4, welches von einer hier nicht dargestellten Kontrolleinrichtung derart angesteuert wird, dass es eine gewünschte Symbolik zeigt. Somit wird das auf dem LCD 4 angezeigte Symbol durch das parallele Strahlenbündel auf die Tastenkappe 7 projiziert.
Bezogen auf den Strahlengang des Lichts 8 beziehungsweise 8' hinter dem LCD 4, also zwischen dem LCD 4 und der Tastenkappe 7, angeordnet ist ein Lichtstein 5. Dieser besteht aus einem transparenten Lichtleiter mit hohem Brechungsindex, der eine eventuell verbliebene Restdivergenz des Strahlenbündels 8' mindert. Die durch das Display 4 und den Lichtstein 5 transmittierte Lichtstrahlung trifft auf eine Streufolie 6, die das Licht derart streut, dass es von einem Bediener des Bedienelementes 1 wahrgenommen werden kann. Die Streufolie 6 ist entweder auf dem Lichtstein 5 oder der Tastenkappe 7 angeordnet. Für den Bediener des Bedienelements 1 entsteht der Eindruck, als wäre die Symbolik auf der Tastenkappe 7 dargestellt. Besonders vorteilhaft ist, dass die dargstellte Symbolik durch Programmierung des LCD 4 veränderbar ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Bedienelement 1 kann es sich um eine beliebige Art von Bedienelement handeln, beispielsweise einen Taster, einen Drehsteller oder eine Kombination aus beidem.
Bevorzugt sind die LED 2 und der Hohlspiegel 3 bezogen auf das Bedienelement 1 fest angeordnet. Beim Betätigen der Tastenkappe 7 wird diese relativ zum Bedienelement 1 bewegt. Bevorzugt sind das LCD 4, der Lichtstein 5 und die Streufolie 6 fest mit der Tastenkappe 7 verbunden und daher zusammen mit der Tastenkappe 7 relativ zum Bedienelement 1 beweglich. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Bedienelement 1 um einen Taster handelt. Alternativ kann das LCD 4 und / oder der Lichtstein 5 und / oder die Streufolie 6 bezogen auf das Bedienelement 1 ortsfest angeordnet sein, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn es sich bei dem Bedienelement 1 um einen Drehsteller handelt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.
Bedienelement mit einer frei programmierbaren Symbolik für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine bewegbar in einem Gehäuse aufgenommene, transparente Tastenkappe, eine im
Bedienelement angeordnete Lichtquelle, ein Mittel zur Parallelisierung des von der Lichtquelle emittierten Lichts und ein vom parallelisierten Licht durchleuchtbares, programmierbares Anzeigeelement, wobei das Anzeigeelement derart hinter der
Tastenkappe angeordnet ist, dass die vom Anzeigeelement dargestellte Symbolik auf die
Tastenkappe projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zu Parallelisierung des Lichts als Hohlspiegel ausgestaltet ist und dass die Lichtquelle zwischen dem Anzeigemittel und dem Hohlspiegel angeordnet ist.
2.
Bedienelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle im Brennpunkt des Hohlspiegels angeordnet ist.
3.
Bedienelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlspiegel aus einem reflektierend beschichteten Trägermaterial besteht.
4.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein LCD als Anzeigeelement.
5. Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine oder mehrere LED als Lichtquelle.
6.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Streufolie zur Streuung des durch das Anzeigeelement transmittierten Lichtes der Lichtquelle. Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen bezogen auf den Strahlengang hinter dem Anzeigeelement angeordneten Lichtstein.
8.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement derart orientiert ist, dass das parallele Lichtbündel nicht senkrecht oder leicht geneigt auf der Oberfläche des Anzeigeelementes steht.
9.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel von einem Lichtstein mit integrierter oder hinter dem Lichtstein liegender Reflexionsschicht gebildet wird.
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