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Die Erfindung betrifft ein Schaltbedienelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Solche Schaltbedienelemente werden in Kraftfahrzeugen zur Bedienung unterschiedlichster Funktionen durch einen Benutzer eingesetzt. Beispielsweise kann das Schaltbedienelement im Lenkrad, im Armaturenbrett, in der Mittelkonsole, in einer Armablage o. dgl. im Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
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Ein derartiges Schaltbedienelement weist eine Betätigungsfläche für die manuelle Einwirkung mittels eines Elements durch den Benutzer auf. Insbesondere kann es sich bei dem Element um den Finger einer menschlichen Hand handeln, mit dessen Hilfe die Betätigung des Schaltbedienelementes erfolgt. Die Betätigungsfläche umfasst einen kapazitiven Sensor, wobei die Betätigungsfläche mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist, derart dass der Sensor bei Annäherung des Elements an die Betätigungsfläche und/oder bei Berührung der Betätigungsfläche mittels des Elements und/oder bei Druckeinwirkung mittels des Elements auf die Betätigungsfläche ein Signal erzeugt. Das Signal dient insbesondere zum Schalten und/oder Auslösen einer Funktion im Kraftfahrzeug in der Art eines Schaltsignals.
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Zur Zuführung der elektrischen Spannung steht die Betätigungsfläche mittels eines elektrischen Leiters in elektrischem Kontakt mit einer Kontaktfläche auf einer Leiterplatte. Es hat sich herausgestellt, dass in manchen Fällen Kontaktierungsprobleme des elektrischen Leiters auftreten, so dass ein Luftspalt zur Betätigungsfläche auftritt. Dieser Luftspalt hat wiederum einen negativen Einfluss auf das an der Betätigungsfläche erzeugte elektrische Feld, so dass Ungenauigkeiten bei der Bedienung des Schaltbedienelementes auftreten, wobei der Bedienungswunsch des Benutzers nicht richtig oder gar nicht erkannt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schaltbedienelement derart weiterzuentwickeln, dass die Genauigkeit der Bedienung verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schaltbedienelement durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Schaltbedienelement ist als elektrischer Leiter ein elektrisch leitfähiges Elastomer vorgesehen. In vorteilhafter Weise besitzt ein solches Elastomer eine gewisse mechanische Vorspannung, so dass auch bei Kompressionseinwirkung dessen Gestalt weitgehend formstabil ist, womit eine zuverlässige elektrische Kontaktierung gewährleistet ist. Das Auftreten von Luftspalten wird folglich verhindert, womit eine präzise Bedienung des Schaltbedienelementes durch den Benutzer gewährleistet ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zwecks weiterer Steigerung der Funktions- und/oder Betriebssicherheit für das Schaltbedienelement kann der elektrische Leiter zwischen der Betätigungsfläche und der Leiterplatte eingespannt sein. In kostengünstiger Art kann es sich bei dem Elastomer um einen elektrisch leitfähigen Gummi handeln. Des Weiteren kann ein Gehäuse für das Schaltbedienelement vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise kann die Betätigungsfläche in der Art einer Blende am Gehäuse ausgestaltet sein. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen kann die Leiterplatte im Inneren des Gehäuses befindlich sein. In kompakter Art und Weise kann eine ein Bestandteil des kapazitiven Sensors bildende Elektronik auf der Leiterplatte angeordnet sein.
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Für die Anordnung und/oder Halterung der Betätigungsfläche kann ein auf der Leiterplatte angeordnetes Trägerelement vorgesehen sein. In kostengünstiger Art kann das Trägerelement aus Kunststoff bestehen. In fertigungstechnisch einfacher Art und Weise kann das elektrisch leitfähige Elastomer in das Trägerelement bei dessen Herstellung mittels Spritzgießen in der Art eines Zwei-Komponenten(2K)-Teils eingespritzt sein, was zudem für die Kompaktheit des Schaltbedienelements förderlich ist.
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Für ein beleuchtbares Schaltbedienelement kann ein Leuchtmittel, bei dem es sich insbesondere um eine Leuchtdiode handelt, vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise ist das Leuchtmittel auf der Leiterplatte befindlich. In funktioneller Erweiterung für das Trägerelement kann dieses in der Art eines Reflektors zur Führung des von dem Leuchtmittel emittierten Lichts ausgebildet sein. Dadurch ist in einfacher Art und Weise die Betätigungsfläche des Schaltbedienelements beleuchtbar.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltbedienelements ist nachfolgendes festzustellen.
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Kapazitive Schaltelemente benötigen ein elektrisch leitfähiges Element zur elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Betätigungsfläche. Die elektrische Kontaktierung in dieser Anordnung muss stets gewährleistet sein, da ein Luftspalt negativen Einfluss auf das kapazitive Feld hat. Als leitfähiges Element ist ein flexibles Element, das mit einer Vorspannung versehen ist und eine flexible Gestalt besitzt, vorgesehen, und zwar eine leitfähige Gummi-Betätigungsfläche. Diese können wie Kunststoffteile spritzgegossen werden. Außerdem sind sie steif genug, um ihre Gestalt beizubehalten und können dennoch gleichzeitig bis zu einem gewissen Grad komprimiert werden. Geschaffen ist somit ein flexibles, elektrisch leitfähiges Betätigungsorgan, das insbesondere für die kapazitive Automotiv-Anwendung geeignet ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Schaltbedienelement kompakt ausgestaltet ist und zuverlässig betreibbar ist. Des Weiteren lässt sich das Schaltbedienelement in kostengünstiger Art herstellen und ist somit auch für die Massenproduktion geeignet. Zudem ist das erfindungsgemäße Schaltbedienelement auch zur Realisierung von kundenspezifischen Gestaltungen in einfacher Art und Weise geeignet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
- 1 schematisch ein Lenkrad mit einer ein Schaltbedienelement umfassenden Bedieneinheit für ein Kraftfahrzeug und
- 2 das Schaltbedienelement aus 1 als aufgeschnittenes Einzelteil.
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In 1 ist ein Lenkrad 1 für ein Kraftfahrzeug zu sehen. Das Lenkrad 1 umfasst einen Lenkradkranz 2 sowie Lenkradspeichen 3 und einen mittigen Lenkradtopf 4, in dem beispielsweise ein Airbag angeordnet sein kann. An zwei der seitlichen Lenkradspeichen 3 ist eine Bedieneinheit 5, 5' in der Art eines Multifunktionsschalters für diverse Geräte im Kraftfahrzeug, beispielsweise für das Autoradio, für das Telefon, für einen Bildschirm eines Navigationssystems o. dgl., angeordnet.
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In der einen Bedieneinheit 5 ist ein Signalgeber 7 in der Art eines Drehradgebers angeordnet. Beispielsweise ist mittels des Signalgebers 7 bei manueller Drehung von dessen Drehrad durch den Bediener ein Blättern durch ein Menü auf einem Bildschirm im Kraftfahrzeug ermöglicht. In der anderen Bedieneinheit 5' sind Schaltbedienelemente 6 zum Auslösen und/oder Schalten von Funktionen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der zu steuernden Geräte im Kraftfahrzeug angeordnet.
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Wie näher in 2 zu sehen ist, besitzt das Schaltbedienelement 6 eine Betätigungsfläche 8 zur manuellen Einwirkung mittels eines Elements 9. Bei dem Element 9 handelt es sich insbesondere um den Finger einer menschlichen Hand. Selbstverständlich kann als Element 9 auch ein Stift o. dgl. Verwendung finden. Die Betätigungsfläche 8 umfasst einen kapazitiven Sensor, wobei die Betätigungsfläche 8 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist. Aufgrund der Kapazitätsänderung durch Änderung des elektrischen Feldes an der Betätigungsfläche 8 bei Annäherung des Elements 9 an die Betätigungsfläche 8 und/oder bei Berührung der Betätigungsfläche 8 mittels des Elements 9 und/oder bei Druckeinwirkung mittels des Elements 9 auf die Betätigungsfläche 8 erzeugt der kapazitive Sensor ein Signal. Das Signal dient dann beispielsweise zum Schalten und/oder Auslösen einer Funktion des Kraftfahrzeugs in der Art eines Schaltsignals.
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Zur Beaufschlagung der Betätigungsfläche 8 mit der elektrischen Spannung steht die Betätigungsfläche 8 mittels eines elektrischen Leiters 11 in elektrischem Kontakt mit einer Kontaktfläche auf einer Leiterplatte 10 zur Zuführung der elektrischen Spannung. Als elektrischer Leiter 11 ist ein elektrisch leitfähiges Elastomer vorgesehen. Bei dem Elastomer 11 handelt es sich bevorzugterweise um einen elektrisch leitfähigen Gummi. Zwecks guter Kontaktierung ist der elektrische Leiter 11 zwischen der Betätigungsfläche 8 und der Leiterplatte 10 eingespannt.
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Das Schaltbedienelement 6 besitzt ein Gehäuse 12. Die Betätigungsfläche 8 ist in der Art einer Blende am Gehäuse 12 ausgestaltet. Die Leiterplatte 10 ist im Inneren des Gehäuses 12 befindlich. Auf der Leiterplatte 10 ist noch eine ein Bestandteil des kapazitiven Sensors bildende Elektronik angeordnet. Weiter ist auf der Leiterplatte 10 ein Trägerelement 13 für die Betätigungsfläche 8 vorgesehen. Das Trägerelement 13 besteht aus Kunststoff. Das elektrisch leitfähige Elastomer 11 ist in das Trägerelement 13 bei dessen Herstellung mittels Spritzgießen in der Art eines Zwei-Komponenten(2K)-Teils eingespritzt. Das Trägerelement 13 ist in der Art eines Reflektors zur Führung von Licht ausgebildet. Dadurch kann Licht, das von einem Leuchtmittel, beispielsweise von einer Leuchtdiode, auf der Leiterplatte 10 emittiert wird, zur Betätigungsfläche 8 geführt werden, derart dass die Betätigungsfläche 8 beleuchtbar ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein erfindungsgemäßes Schaltbedienelement 6 nicht nur für Multifunktionsschalter im Lenkrad sondern auch für sonstige Bedienschalter, Bedienfelder im Automotive- und/oder Consumerbereich o. dgl. Verwendung finden.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Lenkrad
- 2:
- Lenkradkranz
- 3:
- Lenkradspeiche
- 4:
- Lenkradtopf
- 5, 5':
- Bedieneinheit (am Lenkrad)
- 6:
- Schaltbedienelement
- 7:
- Signalgeber
- 8:
- Betätigungsfläche
- 9:
- Element
- 10:
- Leiterplatte
- 11:
- (elektrischer) Leiter / Elastomer
- 12:
- Gehäuse
- 13:
- Trägerelement
