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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement zum Bedienen eines
elektrischen Verbrauchers in einem Fahrzeug, insbesondere einem
Kraftfahrzeug.
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In
Fahrzeugen, insbesondere aber Kraftfahrzeugen, werden eine Vielzahl
von elektrischen Verbrauchern über Bedienelemente angesteuert.
Unter elektrischen Verbrauchern sind Bauteile zu verstehen, die
auf die eine oder andere Weise elektrische Energie in andere Energieformen
umwandeln. Als Beispiele derartiger elektrischer Verbraucher sind
die elektrischen Fensterheber, das Schiebedach, die Außenspiegel
sowie Heizungen, Klimaanlagen, Lüftungen, Lichtelemente,
Radio-Bordcomputer, Navigationssystem, Telefon und dergleichen zu
nennen.
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Bisher
wurden derartige Bedienelemente in Form von mechanischen Schaltern
oder z. B. Drehrädern ausgeführt. Temperaturschwankungen
können bei solchen Schaltern zum Klemmen oder Klappern der
Schalter führen. Darüber hinaus können über
die notwendigen Spalten Schmutz oder Flüssigkeiten eindringen.
Schließlich wird durch die stark anwachsende Zahl der Funktionen
und elektrischen Verbraucher im Kfz das Cockpit unergonomisch.
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Ferner
ist es insbesondere bei Kraftfahrzeugen notwendig die Schalter bzw.
Bedienelemente zu beleuchten. Dabei ist vor allem eine Suchbeleuchtung
erforderlich, die es ermöglicht die Bedienelemente auch
in der Dunkelheit mühelos aufzufinden. Neben der Suchbeleuchtung
wird oftmals jedoch auch eine Funktionsbeleuchtung vorgesehen, die
zur Anzeige einer Aktivität, d. h. des Betriebszustandes des
elektrischen Verbrauchers, dient, welche auch am Tage erkennbar
sein sollte. Dies wird im Stand der Technik, wie z. B. durch die
DE 10 2004 009 208 gelehrt,
dadurch gelöst, dass auf einem Träger bzw. einer
Platine zwei LEDs vorgesehen sind, die unabhängig voneinander
angesteuert eine Symbolik hinter- bzw. durchleuchten. Eine der LEDs
dient der Suchbeleuchtung und hinterleuchtet bzw. durchleuchtet
eines oder mehrere Symbole, um diese in der Dunkelheit sichtbar
und dadurch die Bedienelemente auffindbar zu gestalten. Die zweite
LED hinter- bzw. durchleuchtet nur ein Symbol und stellt die Funktionsbeleuchtung
dar, d. h. wird bei Aktivierung des entsprechenden elektrischen
Verbrauchers geschaltet. Mit diesem Beleuchtungssystem können
auf einfach Art und Weise sowie kostengünstig eine Such-
sowie Funktionsbeleuchtung sichergestellt werden.
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Um
die eingangs erstgenannten Probleme der mechanischen Schalter und
Drehräder zu beheben, wurde im Stand der Technik bereits
vorgeschlagen piezoelektrische Schalter zu verwenden. Durch den
piezoelektrischen Effekt (hervorgerufen durch die Deformation einer
Piezokeramik) wird ein Spannungsimpuls bzw. eine Ladungsmenge erzeugt.
Dieser Spannungsimpuls kann durch eine daran angeschlossene Elektronik
ausgewertet werden. Die für einen Schaltimpuls notwendige
Deformation ist derart gering, dass der Anwender keinen Schaltweg
verspürt. Derartige piezoelektrische Tasten sind aus dem
Stand der Technik bereits für andere technische Gebiete,
wie beispielsweise Cerankochfelder, Kaffeemaschinen oder sog. „vandalensichere"
Tastaturen (Bankautomaten) aus der
DE 693 04 443 T2 bekannt. Dieser Druckschrift
ist ferner das Herstellungsverfahren einer piezoelektrischen Folie
bzw. Piezofolie zu entnehmen.
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Auch
der Einsatz in Bedienelementen für Fahrzeuge und insbesondere
Kraftfahrzeuge ist im Stand der Technik bekannt, wie es z. B. die
DE 10 2004 052 240
A1 zeigt.
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Problematisch
bei der Verwendung piezoelektrischer Tasten ist jedoch, dass diese
hinter der Dekorschicht angeordnet werden und die Piezokeramiken
nicht lichtdurchlässig sind. Da bei den bekannten Beleuchtungssystemen
die Symbolik meist in der Dekorschicht oder einer unmittelbar darunter
liegenden Schicht angeordnet ist und die Piezokeramik, d. h. die
Taster nicht durchleuchtet werden können, besteht die Problematik,
dass der Bereich der Taste und der Beleuchtung auseinander fallen.
Dies ist sowohl ergonomisch als auch optisch unerwünscht.
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Um
diese Problematik zu beheben, schlägt die
DE 10 2004 023 420 A1 ein
kombinierte Piezo-/Leuchtfolie vor, bei der ein Leuchtmittel in
Form von Leuchtlack und eine piezoelektrische Taste integral in
einer Folie ausgebildet werden. Bei einer Ausführungsform,
wie sie in diesem Dokument beschrieben ist, sind der Leuchtlack
und die Piezokeramik in Überlappung auf jeweils entgegengesetzten
Seiten einer isolierenden Schicht vorgesehen, wobei der Leuchtlack
der Rückseite einer Dekorschicht zugewandt ist und die
Taste darunterliegt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es,
dass die hinterleuchtete Symbolik bzw. deren Bereich mit dem Bereich
der Taste zusammenfällt. Problematisch bei dieser Ausgestaltung
ist jedoch, dass herkömmliche Beleuchtungssysteme, die
sich als vorteilhaft und zuverlässig erwiesen haben (siehe
oben), nicht eingesetzt werden können.
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Angesichts
der obigen Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin ein Bedienelement der eingangs genannten Art zu schaffen,
bei dem unter Verwendung einer piezoelektrischen Taste die herkömmlichen
Beleuchtungssysteme, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind,
zum Einsatz kommen können.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den
unabhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde die Symbolik nicht wie bisher üblich
in die Dekorschicht oder eine extra unter der Dekorschicht vorgesehenen
Schicht einzubringen, sondern stattdessen die Piezokeramik in Form
der Symbolik auszubilden. Wie im Stand der Technik beschrieben (
DE 10 2004 023 420
A1 sowie
DE
693 04 443 T2 ), wird eine Piezotaste aus mehreren übereinander
verklebten Folien hergestellt, wobei die einzelnen Folien im Siebdruckverfahren
mit den aktiven Flächen bedruckt werden. Durch das Siebdruckverfahren
können die aktiven Flächen in jeder Form aufgebracht
werden und der Grundgedanke der Erfindung liegt darin die aktiven
Flächen in Form einer Symbolik vorzusehen. Bezüglich
dieser Lösung bestanden jedoch erhebliche Bedenken, weil
das piezoelektrische Signal (wie oben erwähnt) ohnehin
sehr gering ist. Bei der Verwendung von Piezofolien wird die Piezokeramik
zerrieben und mit Farbe gemischt. Im Gegensatz zu einem einheitlichen
Piezokristall wird das Signal daher noch kleiner. Wird dieses zerriebene
piezoelektrische Material, das mit Farbe gemischt ist, darüber
hinaus in Form einer Symbolik aufgebracht, d. h. noch Material weggenommen,
wird dieses Signal nochmal kleiner. Es wurde daher davon ausgegangen,
dass das entstehende Signal nicht mehr ausreichen würde,
um eine zuverlässige Funktion der Taste zu bewerkstelligen.
Darüber hinaus haben erhebliche Bedenken bestanden, dass
eine scharf konturierte Symbolik überhaupt hergestellt
werden kann, da die piezoelektrischen Schalter aus mehreren verklebten
Folien bestehen, so dass die Symbolik aus mehreren Schichten aufgebaut
sein wird. Ein Versatz der Schichten zueinander würde keine
scharf konturige Symbolik mehr zulassen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen sowie Änderungen
von Temperatur, Feuchtigkeit etc. bei der Herstellung war zu befürchten,
dass diese Lösung die Herstellungskosten in die Höhe
treiben würde. All diese Bedenken haben sich jedoch als überraschenderweise
falsch herausgestellt, so dass die vorliegende Erfindung auf einfachste
und kostengünstigste Art und Weise ein Bedienelement schafft, das
unter Verwendung einer piezoelektrischen Taste die Verwendung herkömmlicher
Beleuchtungssysteme und dadurch eine sehr helle und homogene Beleuchtung
der Symbolik ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
dieser Grundgedanke durch ein Bedienelement zum Bedienen eines elektrischen
Verbrauchers in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug,
umgesetzt, umfassend eine Dekorschicht, die eine Sichtseite des
Bedienelements bildet und zumindest bereichsweise lichtdurchlässig
ist, eine unter der Dekorschicht angeordnete piezoelektrische Taste,
die in Form einer Symbolik ausgestaltet ist und ein die piezoelektrische Taste
derart hinterleuchtendes Leuchtmittel, dass die von der piezoelektrischen
Taste gebildete Symbolik auf der Sichtseite erkennbar ist. Bei der
Dekorschicht kann es sich um eine Schicht aus beliebigem Material handeln.
Derzeit bekannte Materialien sind Leder, Holz, Aluminium, Glas und
Kunststoff. Sollte das Material von Hause aus lichtundurchlässig
sein, so sind im Bereich der Symbolik entsprechende Ausschnitte vorzusehen.
Unter einer Symbolik sind hier sämtliche Symbole zu verstehen,
die auf die eine oder andere Art einen Bezug zu einem elektrischen
Verbraucher oder einer Funktion des gleichen herstellen. Die Symbolik
kann einfache geometrische Formen, wie beispielsweise Kreise, Dreiecke,
Punkte, Striche etc. umfassen, aber auch komplexere bildliche Darstellungen,
wie beispielsweise das Symbol für die Heckscheibenheizung,
oder aber Zahlen und Buchstaben. Darüber hinaus handelt
es sich bei der piezoelektrischen Taste vorzugsweise um eine eingangs
beschriebene Piezofolie. Bezüglich deren Herstellung, die
im Stand der Technik bekannt ist, wird der Fachmann auf die
DE 693 04 443 T2 verwiesen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bedienelement mehrere
piezoelektrische Tasten, die jeweils die Form einer Symbolik aufweisen.
Die mehreren piezoelektrischen Tasten bilden zusammen ein Bedienfeld.
Rein bespielsweise sind die Bedienfelder von Navigationssystemen
oder Telefonen zu nennen oder aber ein Bedienfeld, das mehrere elektrische
Verbraucher zusammenschließt, z. B. Telefon, Navigationssystem,
Klimaanlage, Heck- und Frontscheibenheizung etc.
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Wie
es zuvor erwähnt wurde, ist die Dekorschicht zumindest
bereichsweise lichtdurchlässig. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Dekorschicht
nur im Bereich der Symbolik lichtdurchlässig und vorzugsweise
transluzent. Im übrigen Bereich ist die Dekorschicht lichtundurchlässig.
Durch diese Ausgestaltung wird ein sog. „Verschwindeeffekt",
der auch als „Black-Panel-Effekt" bezeichnet wird, geschaffen.
D. h. die Symbolik wird nur sichtbar, wenn die Beleuchtung unterhalb
der Piezotaste eingeschaltet ist.
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Dies
ist auf einfachste Art und Weise dadurch zu erreichen, dass eine
Seite der Dekorschicht vollständig mit einem tranluzenten
Material beschichtet ist und diese transluzente Materialschicht
später mit Ausnahme der Symbolik mit einem lichtundurchlässigen
Material beschichtet ist. Beispielsweise kann als lichtundurchlässiges
Material ein schwarzer Lack verwendet werden. Bei nicht eingeschalteter Beleuchtung
der Symbolik erscheint die Dekorschicht daher vollständig
schwarz und ist nicht zweifelsfrei als Bedienelement erkennbar.
Sie kann als ein hochwertiges edles Zierteil angesehen werden. Besonders
bevorzugt ist es dabei, dass die Symbolik nur bei eingeschalteter
Zündung sichtbar wird, oder aber durch ein vorangegangenes
Betätigen eines Hauptschalters. Dadurch wird weiter die
Ergonomie verbessert, da ein nur partielles Aktivieren der Beleuchtung
zu einem übersichtlicheren und ergonomischeren Cockpit
führt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn mehrere
piezoelektrische Tasten zusammen ein Bedienfeld bilden. Anstelle
eines Hauptschalters ist es auch denkbar einen Näherungssensor
zu integrieren, so dass durch das Annähern einer Hand die
Beleuchtung aktiviert wird. Auch könnte ein Display integriert
werden. Diese Ausgestaltung führt ferner zu dem Vorteil,
dass eine Funktion eines Kraftfahrzeugs nur durch Änderung
der Software geschaffen werden kann. D. h. die entsprechenden Tasten mit
den entsprechenden Symbolen sind bereits vorhanden, jedoch aufgrund
der Ausgestaltungen (Verschwindeeffekt) nicht sichtbar. Durch Ändern
der Software können diese Schalter und Tasten freigeschaltet
werden. Bei herkömmlichen Schaltern musste bisher der gesamte
Schalterblock oder zumindest einzelne Schalter samt Kappe getauscht
werden. Durch Umwelteinflüsse kann es dadurch zu Farbunterschieden
kommen, d. h. der neue Schalter wird eine abweichende Farbe aufweisen
als der alte Schalter.
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Um
das äußere Erscheinungsbild dieses Bedienelements
weiter zu verbessern, ist es bevorzugt die Sichtseite der Dekorschicht
durch eine Klarlackschicht auszubilden. Dadurch wird ein dreidimensionaler
Effekt bzw. Tiefeneffekt der Symbolik erzielt. Es versteht sich,
dass bei diesen Ausgestaltungen die Dekorschicht vorzugsweise aus
Kunststoff gebildet ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
werden die Beleuchtungssysteme des Standes der Technik verwendet (siehe
DE 10 2004 009 208 ).
Es ist demnach bevorzugt, dass das Leuchtmittel eine LED ist und
dass wenigstens zwei Leuchtmittel zum unabhängigen Hinterleuchten
der Symbolik bzw. des Symbols mit einer Suchbeleuchtung und einer
Funktionsbeleuchtung vorgesehen sind.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass die piezoelektrische Taste und die Dekorschicht
auf einem lichtdurchlässigen, vorzugsweise milchigen Träger
angeordnet sind, um eine homogene Lichtverteilung zu erzielen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
ersichtlich.
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Diese
Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Bedienelements
zeigt; und
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2 einen
schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Bedienelement zeigt.
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In
den Figuren werden gleiche oder ähnliche Elemente stets
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das
in 1 dargestellte Bedienelement umfasst eine Dekorschicht 10,
eine Piezofolie 20, einen Träger 30 sowie
eine Leiterplatte 40.
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Die
Dekorschicht 10 ist aus einem transparenten oder transluzenten
Kunststoff gebildet. Ihre der Piezofolie 20 abgewandte
Seite ist mit einer Klarlackschicht versehen. Für den Fall,
dass die Dekorschicht 10 aus einem transparenten Kunststoff
hergestellt ist, ist die der Piezofolie zugewandte Seite vollständig
mit einem transluzenten, d. h. lichtdurchlässigen, aber
undurchsichtigen Material, beschichtet. Diese transluzente Materialschicht
ist wiederum mit einem lichtundurchlässigen Material, vorzugsweise
einem schwarzen Lack beschichtet, wobei die Symbolik 11 ausgespart
bleibt. Mit anderen Worten ist der Bereich der Symbolik transluzent,
wohingegen die übrigen Bereiche schwarz und lichtundurchlässig sind.
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Die
Piezofolie
20 wird auf herkömmliche Art und Weise
durch Verkleben mehrerer Folien auf die das piezokeramische Material
(Piezolack) in einem Siebdruckverfahren aufgebracht wird, hergestellt.
Da dieses Verfahren im Allgemeinen bekannt ist, wird der Fachmann
hinsichtlich weiterer Informationen auf die
DE 693 04 443 T2 verwiesen.
Die Piezofolie
20 umfasst mehrere piezoelektrische Tasten
21,
die bei der dargestellten Ausführungsform eine im Wesentlichen
runde Form aufweisen. Diese kreisrunden piezoelektrischen Tasten
weisen ferner eine mittels des Siebdruckverfahrens ausgesparte Symbolik
22 auf. Wie
es eingangs bereits erwähnt wurde, ist das piezoelektrische
Material lichtundurchlässig. Die verwendeten Folien hingegen
sind zumindest lichtdurchlässig, können aber auch
transparent sein.
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Der
Träger 30 ist aus einem zur homogenen Lichtverteilung
geeigneten, vorzugsweise milchigen, Material aufgebaut.
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Die
Leiterplatte 40 umfasst als Beleuchtung mehrere LEDs 41 (2)
und ist darüber hinaus über eine elektrische Leitung 42 mit
der Piezofolie 20 (2) verbunden.
Das erfindungsgemäße Bedienelement, wie es in 1 dargestellt
ist, kann in eine Aussparung eines Zierteils 12 (2)
eingebaut werden, so dass die Sichtseite 14 der Dekorschicht 10 mit
der Sichtseite 13 des Zierteils 12 fluchtet.
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Ferner
können in dem Träger 30 Lichtleiter 31 integriert
sein, die das von den LEDs 41 emittierte Licht zu der entsprechenden
Symbolik 22 der Piezofolie führen. Dies kann insbesondere
dann vorteilhaft sein, wenn der Träger aus einem lichtundurchlässigen
Material aufgebaut ist.
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Die
Leiterplatte 14 weist darüber hinaus entweder
selber die Elektronik auf oder aber ist über eine Leitung 43 elektrisch
mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges verbunden.
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Durch
die Ausgestaltung der Dekorschicht 10 mit einer nur transluzenten
Symbolik wird die Symbolik nur bei eingeschalteter Beleuchtung (eingeschalteten
LEDs 41) sichtbar. Ansonsten wirkt die Oberfläche
undurchsichtig schwarz. Daher integriert sich das Bedienelement
in das Zierteil 13 und wirkt selbst als ein solches hochwertiges
und edles Zierteil. Um die Beleuchtung einzuschalten und die Symbolik
sichtbar zu gestalten, können verschiedenartige Ansätze
eingesetzt werden. Z. B. kann die Symbolik nur bei eingeschalteter
Zündung sichtbar werden. Alternativ können auch
Hauptschalter vorgesehen sein, die dann einzelne Bereiche des Bedienelements
bzw. die entsprechende Symbolik sichtbar machen. Z. B. können
mehrere verschiedene Hauptschalter vorgesehen sein für
die Klimabedienung, Telefon etc. Rein beispielhaft werden z. B.
bei Betätigung des Klimabedienungshauptschalters nur die Tasten
der Klimabedienung sichtbar. Werden diese eine gewisse Zeit nicht
verwendet, wird die Beleuchtung wieder ausgeschaltet. Bei Betätigen
des Hauptschalters, des Telefons werden die entsprechend anderen
Tasten beleuchtet.
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Durch
dieses partielle Aktivieren der Beleuchtung wirkt das Bedienelement übersichtlich
und aufgeräumt und damit ergonomisch.
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Alternativ
kann die Symbolik auch durch Annähern der Hand beleuchtet
werden. Zu diesem Zweck wäre ein Näherungsschalter
bzw. -sensor zu integrieren, der eine Annäherung an das
Bedienelement registriert und durch diese Registrierung oder Erfassung
die LEDs 41 einschaltet und damit die Symbolik beleuchtet.
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Schließlich
könnte auch ein nicht dargestelltes Display in das Bedienelement
integriert werden, welches dann ebenfalls nur sichtbar würde,
wenn es aktiviert ist.
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Ein
weiterer großer Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin,
dass zusätzliche Symbole und Tasten bereits vorgesehen
sein können (z. B. Telefon, Freisprecheinrichtung) und
sollte eine Funktionserweiterung gewünscht sein, werden
diese Tasten und Funktionen durch eine bloße Änderung
der Software freigeschaltet.
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Darüber
hinaus verbindet die vorliegende Erfindung die Vorteile von piezoelektrischen
Tasten und den bekannten Beleuchtungssysteme.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004009208 [0004, 0017]
- - DE 69304443 T2 [0005, 0011, 0012, 0026]
- - DE 102004052240 A1 [0006]
- - DE 102004023420 A1 [0008, 0011]