DE102016203520A1

DE102016203520A1 - Gehäuse, beispielsweise für eine Funkfernbedienung oder einen Fahrzeugschlüssel und Funkfernbedienung

Info

Publication number: DE102016203520A1
Application number: DE102016203520.7A
Authority: DE
Inventors: Dino Fontana
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (10), beispielsweise für eine Fernbedienung (11) oder einen Fahrzeugschlüssel. Das Gehäuse (10) ist zumindest abschnittsweise elastisch verformbar. Ferner umfasst das Gehäuse (10) einen Energiewandler, der ausgebildet ist, um bei einer zumindest abschnittsweisen elastischen Verformung des Gehäuses (10) eine Verformungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, um einem in und/oder an dem Gehäuse (10) angeordneten Verbraucher mit Energie zu versorgen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse, beispielsweise für eine Fernbedienung oder einen Fahrzeugschlüssel und eine Fernbedienung mit dem Gehäuse.
Gehäuse werden bei einer Vielzahl von Vorrichtungen eingesetzt, beispielsweise bei tragbaren Vorrichtungen, wie Fernbedienungen, Telefonen, Fahrzeugschlüsseln oder dergleichen. Manche dieser Vorrichtungen weisen Energiewandler auf, beispielsweise piezoelektrische Elemente, die ausgebildet sind, um einen Verbraucher mit Energie zu versorgen. Beispielsweise offenbart die DE 10 2012 220 697 A eine Baugruppe zur Wandlung von mechanischer Arbeit in elektrische Energie. Dazu umfasst die Baugruppe einen Biegewandler mit einer piezoelektrischen Schicht. Ein Betätigungsmechanismus ist derart vorgesehen, dass wenn eine mechanische Kraft in eine Trägerlängsrichtung auf einen Träger ausgeübt wird, der das piezoelektrische Material umfasst, dies zur Bereitstellung von elektrischer Energie führt. Um den Träger zu betätigen, kann beispielsweise ein Stempel in ein Gehäuse, in dem der Wandler angeordnet ist, gedrückt werden. Es ist also eine gezielte und aktive Bewegung durch einen Nutzer notwendig, um mechanische Energie auf den Wandler auszuüben. Unter Umständen wird dabei nur sehr wenig elektrische Energie bereitgestellt.
Bei anderen konventionellen Vorrichtungen wird über Energy Harvesting ein ultra-low-power Funkmodul mit Energie versorgt. Damit kann jedoch lediglich ein ultra-low-power Funkmodul und keine Versorgung von anderen Verbrauchern gewährleistet werden. Viele Vorrichtungen weisen jedoch Verbraucher auf, die einen höheren Energiebedarf haben. Beispielsweise sind Funkfernbedienungen (FFB) manchmal mit einer Anzeigevorrichtung ausgestattet, beispielsweise einem Display. Für diese kann unter ungünstigen Umständen die elektrische Energie, die aus einer gezielten mechanischen Betätigung eines Schalters bereitgestellt wird, nicht ausreichend sein. Bei einer Vorrichtung mit einem Display und einer durchschnittlichen Nutzung kann eine intern verbaute Batterie und/oder ein Akku schnell entladen sein. Dies ist unerwünscht. Bisher wird versucht, durch größere Batterien und Akkus sowie besserer Effizienz eine länger Batterie- oder Akkulaufzeit zu erreichen. Dadurch können die Vorrichtungen jedoch schwer und unhandlich werden. Eventuell kann ein zeitlicher Nutzen auch begrenzt sein. Das Problem, dass sich eine Batterie zu schnell entlädt und/oder aus mechanischer Arbeit nicht ausreichend elektrische Energie bereitgestellt werden kann, kann natürlich auch bei einer Vielzahl von anderen Vorrichtungen auftreten.
Es besteht daher ein Bedarf daran, ein verbessertes Konzept zur Energieversorgung, insbesondere von tragbaren Vorrichtungen bereitzustellen. Diesem Bedarf tragen die unabhängigen Ansprüche Rechnung.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse, beispielsweise für eine Fernbedienung oder einen Fahrzeugschlüssel. Das Gehäuse ist zumindest abschnittsweise elastisch verformbar. Ferner umfasst das Gehäuse einen Energiewandler. Der Energiewandler ist ausgebildet, um bei einer zumindest abschnittsweisen elastischen Verformung des Gehäuses eine Verformungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, um einem in oder an dem Gehäuse angeordneten Verbraucher mit Energie zu versorgen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann durch das elastisch verformbare Gehäuse erreicht werden, dass auch Verformungen, die sich beiläufig ergeben, wenn ein Benutzer das Gehäuse nicht aktiv und gezielt bedient, sondern beispielsweise nur in einer Tasche oder seiner Hand mit sich trägt, in elektrische Energie umgewandelt werden können. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass eine höhere Menge an elektrischer Energie bereitgestellt werden kann.
Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um jedwedes Bauteil handeln, das ausgebildet ist, um einen Innenraum, einen Aufnahmeraum oder dergleichen von einer Umgebung ganz oder teilweise abzugrenzen. Das Gehäuse kann alle möglichen Formen aufweisen, beispielsweise einen Würfel, einen Quader oder dergleichen. Eventuell kann das Gehäuse auch abgerundete Kanten und/oder Ecken aufweisen, um besser in der Hand zu liegen.
Ergänzend kann das Gehäuse wenigstens eine und/oder mehrere Tasten aufweisen, um wenigstens einen Verbraucher zu betätigen. Ein Betätigen der wenigstens einen Taste und/oder der Tasten ist dabei entkoppelt von einer Umwandlung von Verformungsenergie in elektrische Energie bei einer elastischen Verformung des Gehäuses. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass eben nicht die mechanische Energie, die aus der Tastenbewegung resultiert, in elektrische Energie umgewandelt wird, sondern über einen langen Zeitraum, in dem das Gehäuse von dem Benutze mitgeführt wird oder auch Vibrationen ausgesetzt ist, beispielsweise in einem Fahrzeug, elektrische Energie bereitgestellt und/oder gespeichert werden kann. Mit anderen Worten sollen Tastenbewegungen nicht als elastische Verformung eines Gehäuses verstanden werden. Bei einer Taste kann es sich zum Beispiel um ein Bauteil handeln, das ausgebildet ist, um einen Verbraucher zu betätigen. Dazu kann die Taste gegenüber dem Gehäuse bewegt werden.
Bei dem Energiewandler kann es sich beispielsweise um ein elastisches Bauteil handeln. Beispielsweise kann der Energiewandler auch in mehr als eine Raumrichtung biegbar sein. Der Energiewandler kann beispielsweise hochstretchfähig sein. Beispielsweise kann der Energiewandler wenigstens in eine Richtung seine Ausdehnung unter einer Belastung um wenigsten 50%, 100%, 150%, 200% oder 230% vergrößern. Solche stretchfähigen Energiewandler sind beispielsweise genannt in der Veröffentlichung – Chang Kyu Jeong, Jinhwan Lee, Seungyong Han, Jungho Ryu, Geon-Tae Hwang, Dae Yong Park, Jung Hwan Park, Seung Seob Lee, Myunghwan Byun, Seung Hwan Ko, Keon Jae Lee: A Hyper-Stretchable Elastic-Composite Energy Harvester; Advanced Materials, 2015; DOI: 10.1002/adma.201500367 – genannt.
Des Weiteren kann der Energiewandler beispielsweise im Vergleich zu seiner Länge und/oder Breite eine sehr geringe Dicke aufweisen. Die Dicke des Energiewandlers kann beispielsweise maximal 1%, 5%, 8% oder 10% seiner Länge und/oder Breite betragen. Ergänzend oder alternativ kann der Energiewandler eine Dicke aufweisen, die maximal einer Dicke des Gehäuses entspricht. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass der Energiewandler vollständig in einem Material des Gehäuses integriert ist. Eventuell kann dann vermieden werden, dass der Energiewandler nach außen und/oder nach innen aus dem Material des Gehäuses heraus steht. Bei der Dicke des Gehäuses kann es sich beispielsweise um eine Wandstärke des Gehäuses handeln. Die Dicke des Energiewandlers kann beispielsweise eine kleinste Ausdehnung des Energiewandlers sein.
Ergänzend oder alternativ können wenigstens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 99% einer Fläche oder des Volumens des Gehäuses den Energiewandler aufweisen und/oder mit diesem bedeckt sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass ausreichend elektrische Energie bereitgestellt werden kann.
Bei der elastischen Verformung des Gehäuses kann es sich beispielsweise um eine Veränderung einer Form des Gehäuses handeln, die durch von außen angreifende Kräfte verursacht wird. Bei den Kräften kann es sich beispielsweise um Zug-, Druck-, Torsionskräfte oder dergleichen handeln. Bei dem elastischen Verformen kann es sich dann beispielsweise um ein Biegen, ein Drücken, ein Ziehen und/oder ein Tordieren des Gehäuses handeln. Die Verformung des Gehäuses, die Verformungsenergie und/oder die Kräfte können beispielsweise aus Vibrationen, einer Beschleunigung und/oder einer Bewegung eines Benutzers, der das Gehäuse bei sich trägt, resultieren. Die Verformung des Gehäuses kann beispielsweise nur einzelne Abschnitte betreffen. Die verformbaren Abschnitte des Gehäuses können jedoch beispielsweise wenigstens 30%, 40%, 50%, 60, 70%, 80% oder 90% einer Oberfläche oder eines Volumens des Gehäuses entsprechen.
Um bei einer zumindest abschnittsweisen, elastischen Verformung des Gehäuses eine Verformungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, kann der Energiewandler auf alle möglichen Wege mit dem Gehäuse gekoppelt sein. Beispielsweise kann der Energiewandler form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sein. Die Befestigung kann beispielsweise durch Kleben, Schrauben, Nieten, Schweißen, Rasten und/oder dergleichen erfolgen. Eventuell kann der Energiewandler auch in das Material des Gehäuses eingebettet sein. Ein piezoelektrisches Material und/oder der Energiewandler kann beispielsweise in einem festen Verbund mit einer Außenhülle des Gehäuses oder der Fernbedienung sein. Die Außenhülle kann beispielsweise gummiartig sein. Dazu kann der Energiewandler beispielsweise mit dem Material des Gehäuses umspritzt und/oder umgossen sein. Eventuell können ein Material des Gehäuses und ein Material der Energiewandler eine ähnliche Elastizität aufweisen und/oder eine gleiche und/oder ähnliche Fähigkeit aufweisen, sich zu verformen. Beispielsweise können ein Elastizitätsmodul, ein Kompressionsmodul und/oder ein Schubmodul des Werkstoffs des Gehäuses maximal um 10%, 5% oder 2% von einem Elastizitätsmodul, einen Kompressionsmodul und/oder einen Schubmodul des Energiewandlers abweichen.
Ergänzend oder alternativ kann das Gehäuse ausgebildet sein, um reversibel verformt zu werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass das Gehäuse, wenn eine äußere Belastung wegfällt, wieder in seine Ausgangsform zurückgeht. Dazu kann das Gehäuse beispielsweise als Werkstoff Kunststoff, Elastomer, Gummi, Formgedächtnispolymer oder dergleichen umfassen. Eventuell kann der Energiewandler in den Werkstoff eingelagert sein. Beispielsweise können auch andere Bauteile, beispielsweise der Verbraucher und dergleichen von dem Material des Gehäuses umschlossen sein. Unter Umständen kann es sich bei dem Gehäuse um einen massiven Block handeln, der frei von einem Hohlraum ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse entlang seiner Längsachse gebogen werden. Bei der Längsachse kann es sich beispielsweise um eine Mittelachse des Gehäuses handeln, die parallel zu einer größten Ausdehnung des Gehäuses angeordnet ist. Eventuell kann das Gehäuse wenigstens in zwei Raumrichtungen gebogen und/oder verformt werden. Beispielsweise kann das Gehäuse ergänzend oder alternativ auch entlang einer Achse gebogen werden, die in einem Winkel oder senkrecht zu der Längsachse angeordnet ist. Mit anderen Worten kann bei manchen Ausführungsbeispielen das Gehäuse ausgebildet sein, um wie ein Radiergummi verformt zu werden. Eventuell kann dies auch der Fall sein, wenn das Gehäuse in seinem Inneren einen Hohlraum aufweist. Mit anderen Worten kann ein Träger und der Energiewandler, beispielsweise ein piezoelektrisches Element das Gehäuse bzw. eine Hülle der Vorrichtung selbst sein. Das Gehäuse kann beispielsweise ausgebildet sein, um von einer mechanischen Kraft in alle Raumrichtungen belastet zu werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse wenigstens einen Abschnitt aufweisen, der leichter elastisch verformbar ist, als ein zweiter Abschnitt des Gehäuses. Der Energiewandler kann zumindest in dem ersten Abschnitt angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse eine stützende Struktur aufweist, die ein zu starkes Verformen des Gehäuses verhindert oder zumindest reduziert.
Unter Umständen kann das Gehäuse in dem zweiten Abschnitt einen Träger umfassen, an dem der Energiewandler befestigt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, dass das Gehäuse eine ausreichende Stabilität aufweist und der Energiewandler trotzdem durch Bewegung oder wenigstens eine Kraft aus der Umgebung ausreichend mechanisch verformt werden kann. Beispielsweis kann der Träger als Werkstoff einen Kunststoff umfassen. Der Träger kann beispielsweise Außenkonturen des Gehäuses aufweisen, wobei in den Seitenflächen Öffnungen eingebracht sind. Ergänzend oder alternativ kann der Träger auch ein Gerüst umfasst, das Verstrebungen aufweist. Die Verstrebungen können beispielsweise die Kanten des Gehäuses definieren. Diese Verstrebungen können eventuell mit weiteren Verstrebungen verbunden sein. Ergänzend oder alternativ kann der wenigstens eine Abschnitt, der leichter verformbar ist und/oder auch das ganze Gehäuse mit einer schützenden Hülle bedeckt sein, die leichter verformbar ist als der Träger. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Gummi, eine Folie oder dergleichen handeln. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Träger Scharniere oder Gelenke aufweisen, die eine bestimmte Beweglichkeit des Trägers zulassen.
Ergänzend oder alternativ kann der Energiewandler ein Piezoelement umfasst. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ein besonders robuster Energiewandler eingesetzt sein. Ergänzend oder alternativ können aber auch alle möglichen Wandler, die ausgebildet sind, um Energie aus der Umgebung, insbesondere mechanisch Energie in elektrische Energie zu wandeln, beispielsweise thermoelektrische Wandler oder dergleichen eingesetzt werden. Ergänzend oder alternativ können auch triboelektrische Hybrid-Generatoren eingesetzt werden. Bei diesen kann ein piezoelektrischer Generator in einen triboelektrischen Generator integriert sein. Solche Generatoren werden beispielsweise in der Veröffentlichung – Woo-Suk Jung, Min-Gyu Kang, Hi Gyu Moon, Seung-Hyub Baek, Seok-Jin Yoon, Zhong-Lin Wang, Sang-Woo Kim & Chong-Yun Kang: High Output Piezo/Triboelectric Hybrid Generator; Scientific Reports 5, Article number: 9309 (2015) doi:10.1038/srep09309 – beschrieben.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Gehäuse einen Verbraucher, wobei der Verbraucher eine Anzeigevorrichtung ist oder aufweist, beispielsweise ein hinterleuchtetes Display. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dann ermöglicht werden, dass ausreichend Energie zum Betrieb der Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden kann. Bei dem Verbraucher kann es sich aber auch um andere elektrische Verbraucher handeln, beispielsweise eine Sendeeinrichtung, eine Empfangseinrichtung, eine Beleuchtungseinrichtung, ein Mikrophon, einen Lausprecher oder dergleichen. Der Verbraucher kann beispielsweise vollständig oder teilweise in dem Gehäuse und/oder einem Hohlraum des Gehäuses angeordnet sein. Ergänzend oder alternativ kann der Verbrauch auch in das Gehäuse integriert sein oder einen Teil einer Oberfläche des Gehäuses bilden, beispielsweise als Anzeigefläche. Der Verbraucher kann dann auch elastisch verformbar sein oder in einem nichtverformbaren Abschnitt des Gehäuses angeordnet sein. Bei dem Verbraucher kann es sich beispielsweise um ein elastisches bzw. verformbares Display handeln. Der Verbraucher kann mit dem Energiewandler elektrisch gekoppelt sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Fernbedienung mit dem Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Die Fernbedienung weist wenigstens eine erste Sendeeinrichtung auf, die ausgebildet ist, um mit einer zweiten Sende-/Empfangseinrichtung, die außerhalb der angeordnet ist, drahtlos zu kommunizieren. Beispielsweise kann es sich bei der Fernbedienung um eine Funkfernbedienung handeln. Natürlich können auch andere drahtlose Signalübertragungsverfahren genutzt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen können dadurch Funktionen aus einer Entfernung und kontaktfrei angesteuert werden. Beispielsweise kann die Fernbedienung zum Öffnen oder Verschließen eines Fahrzeugs bzw. dessen Türen und/oder Heckklappe dienen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Energiewandler auch die Sendeeinrichtung mit elektrischer Energie versorgen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welche Ausführungsbeispiele generell jedoch nicht insgesamt beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
1 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer Funkfernbedienung mit einem Gehäuse;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Gehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem verformten Zustand; und
3 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Gehäuses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer Funkfernbedienung 1 mit einem Gehäuse 2. Die Fernbedienung 1 ist mit wenigstens einem oder mehreren piezoelektrischen Bauteilen bestückt, von denen ein piezoelektrisches Bauteil 3 dargestellt ist. Das piezoelektrische Bauteil 3 erzeugt eine nutzbare Spannung und ist entweder mit einer mechanischen Taste 4 verbunden oder ist selbst die mechanische Taste. Eventuell kann auch eine Mehrzahl von Tasten mit einem piezoelektrischen Bauteil verbunden sein. Drückt ein Nutzer nun auf die Taste 4, welche mit dem piezoelektrischen Bauteil 3 versehen ist, erzeugt dieses eine nutzbare Spannung, welche wiederum zum Beispiel für eine Hintergrundbeleuchtung einer Anzeigevorrichtung 5 verwendet werden kann. Bei der Anzeigevorrichtung 5 kann es sich beispielsweise um ein Display mit einer Hintergrundbeleuchtung handeln.
Der Nutzer kann die Funkfernbedienung 1 in der Hand halten. Wenn er eine Funktion ausführen möchte, wie beispielsweise eine Tür öffnen oder entriegeln oder auch einen Fahrzeugstatus auf dem Display 5 prüfen, drückt er auf die Taste 4, welche mit dem piezoelektrischen Material 3 verbunden ist. Dadurch wird eine Spannung initiiert. Diese Spannung kann nun dazu verwendet werden, das Display 5 für eine gewisse Zeit zu beleuchten. Auch ohne Display kann die Fernbedienung oder ein Schlüssel zum Teil oder komplett mit Spannung versorgt werden, sodass eventuell auch Fernbedienungen ohne Batterie und/oder Akku funktionieren können. Mit anderen Worten kann die Variante „unerschöpflich“ sein und auf einen Batteriewechsel verzichten, solange der Nutzer die Taste 4 drückt. Andere Varianten, bei denen größere und/oder effektivere Batterien oder Akkus verwendet werden, können weiterhin erschöpflich sein und einen Batteriewechsel notwendig machen.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Gehäuses 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem verformten Zustand. Das Gehäuse 10 ist zumindest abschnittsweise elastisch verformbar und umfasst einen Energiewandler 12, der ausgebildet ist, um bei einer zumindest abschnittsweisen elastischen Verformung des Gehäuses 10 eine Verformungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Mit der elektrischen Energie wird ein in und/oder an dem Gehäuse 10 angeordneter Verbraucher 13 mit Energie versorgt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ist das Gehäuse 10 bei einer Fernbedienung 11 eingesetzt. Die Fernbedienung 11 kann beispielsweise genutzt werden, um ein Fahrzeug zu verschließen und/oder zu öffnen. Eventuell kann die Fernbedienung 11 auch als Fahrzeugschlüssel dienen. Natürlich kann die Fernbedienung 11 auch dazu dienen, um eine Vielzahl von anderen Anwendungen drahtlos anzusteuern. Dazu weist die Fernbedienung 11 eine erste Sendeeinrichtung 14 auf, die ausgebildet ist, um mit einer zweiten Sende-/Empfangseinrichtung 15, die außerhalb der Fernbedienung 11 angeordnet ist, zu kommunizieren. Bei der Sendeeinrichtung 14 kann es sich beispielsweise auch um einen Verbraucher handeln, der von dem Energiewandler 12 mit elektrischer Energie versorg wird. Optional kann die Fernbedienung 11 auch eine Batterie oder einen Akku zur Versorgung der Sendeeinrichtung 14 und/oder anderer Verbraucher aufweisen.
Selbstverständlich kann das Gehäuse 10 bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen auch in einer anderen Anwendung als bei einer Fernbedienung oder einem Fahrzeugschlüssel eingesetzt sein, beispielsweise bei einer Vorrichtung, die ein Nutzer mit sich trägt, zum Beispiel ein Mobiltelefon, ein Tor- und/oder Türöffner für ein Gebäude, ein Schrittzähler, eine Uhr, ein Pulsmesser oder dergleichen.
Das Gehäuse 10 hat in einem unverformten Zustand die Form eines Quaders. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse in einem unbelasteten Zustand eine andere Form, beispielsweise mit abgerundeten Kanten und/oder Ecken, eine ergonomische Griffform oder dergleichen aufweisen. Um im Folgenden die Verformung des Gehäuses 10 besser zu beschreiben, wird ein Koordinatensystem 24 eingeführt, wobei eine Längsachse m des Gehäuses 10 parallel zu einer x-Achse des Koordinatensystems 24 angeordnet ist. Das Gehäuse 10 ist derart verformbar, dass sich das Gehäuse 10 biegt, wenn von außen Kräfte 16 angreifen, beispielsweise sogenannte Verformungskräfte. Dabei wird auch eine Längsachse m des Gehäuses 10, die in einem unbelasteten und/oder unverformten Zustand eine gerade Linie ist, mitverformt. Bei der Längsachse m handelt es sich um eine Achse des Gehäuses 10, die parallel zu einer größten Ausdehnung des Gehäuses 10, nämlich seiner Länge, angeordnet ist.
Zu der in der 1 dargestellten Verformung können beispielsweise zwei Druckkräfte 16-a und 16-b führen, die jeweils an entgegengesetzten Enden 17 und 18, im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse m und einer Seite 23 des Gehäuses 10 auf das Gehäuse 10 einwirken und eine weitere Kraft 16-c. Die weitere Kraft 16-a greift dabei, entlang der Längsachse m zwischen den Kräften 16-a und 16-b an und wirkt entgegengesetzt zu einer Richtung der Kräfte 16-a und 16-b. Natürlich handelt es sich dabei nur um eine beispielhafte Verformung. Selbstverständlich kann sich das Gehäuse 10 auch in alle anderen Richtungen entlang der Längsachse m biegen. Ergänzend oder alternativ kann eine Biegung beispielsweise auch entlang einer Querachse q erfolgen. Dabei kann die Querachse q beispielsweise senkrecht zu der Längsachse m angeordnet sein. Die Querachse q ist bei dem Ausführungsbeispiel der 2 mittig und symmetrisch in dem Gehäuse 10 angeordnet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Querachse q auch außermittig angeordnet sein, beispielsweise biegt oder verformt sich das Gehäuse dann nicht symmetrisch. Denkbar kann beispielsweise auch eine Biegung entlang einer Diagonale sein, die sich beispielsweise von einer Ecke 19 zu einer dieser gegenüberliegenden Ecke 20 erstreckt. Optional kann die Biegung auch entlang einer anderen Diagonale des Gehäuses 10 erfolgen. Eine Verformung des Gehäuses 10 kann beispielsweise auch eine Torsion des Gehäuses 10 um eine der beschrieben Achsen umfassen. Grundsätzlich kann eine Verformung des Gehäuses 10 auch in einem kleineren Bereich stattfinden. Unter Umständen können nur einzelne Bereiche einer Oberfläche des Gehäuses 10 verformt werden, beispielsweise eingedrückt werden. Mit anderen Worten kann das Gehäuse 10 wie ein Radiergummi verformt werden. Die Verformung kann unter Umständen dann bewirkt werden, wenn das Gehäuse 10 bewegt wird. Dies kann eventuell der Fall sein, wenn es in einer Tasche, einer Hosentasche, einer Hemdtasche oder einer Handtasche von einem Benutzer mitgetragen wird. Die Verformung kann jedoch beispielsweise auch bewirkt werden, wenn das Gehäuse 10 Vibrationen ausgesetzt ist, beispielsweise in einem Fahrzeug mit einem Motor. Unter Umständen kann auch ein Kneten des Gehäuses oder Spielen mit dem Gehäuse, beispielsweise wie mit einem Handschmeichler oder einem Knetball zu einer Verformung des Gehäuses 10 führen. Wenn die von außen aufgebrachten Kräfte nicht mehr wirken, geht das Gehäuse 10 wieder in seine Grundform zurück.
Das Gehäuse 10 umfasst ein elastisches Material, beispielsweise Kunststoff, Elastomer, Gummi, Formgedächtnispolymer oder dergleichen. Bei dem Gehäuse 10 der 2 ist der Energiewandler 12 in Form eines piezoelektrischen Materials in das Material des Gehäuses 10 eingebettet. Der Energiewandler 12 oder ein piezoelektrisches Bauteil kann beispielsweise direkt in eine Kunststoffhülle des Gehäuses 10 integriert sein. Auch des Energiewandler 12 bzw. das piezoelastische Material kann elastisch ausgebildet sein. Das Gehäuse 10 ist durchgängig mit derselben Elastizität ausgebildet und ist frei von einer Trägerstruktur oder Verstärkungsbereichen. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse aber auch Abschnitte aufweisen, die unterschiedlich steif und/oder leicht verformbar sind. Ergänzend oder alternativ können auch Energiewandler, die auf einem triboelektrischen Effekt basieren und oder diesen Nutzen, eingesetzt werden.
Das Gehäuse 10 umfasst als Verbraucher 13 eine Anzeigevorrichtung. Die Anzeigevorrichtung 13 ist ein Bildschirm, beispielsweise ein Display, ein Touchscreen oder dergleichen. Die Anzeigevorrichtung 13 ist an einer Oberfläche der Seite 23 des Gehäuses 10 angeordnet. Die Anzeigevorrichtung 13 ist an einer Seite, die die Anzeigefläche aufweist, frei von dem Material des Gehäuses 10 bzw. dem Energiewandler 12. Die Anzeigevorrichtung 13 ist flexibel, also ebenfalls elastisch und reversibel verformbar. Es kann also beispielsweise ein flexibles Display mit einer Hintergrundbeleuchtung als Verbraucher 13 eingesetzt werden. Die Anzeigevorrichtung 13 kann senkrecht zu ihrer Anzeigefläche mit Kraft beaufschlagt werden. Dann kann die Anzeigevorrichtung 13 um die z-Achse, die Querachse q oder eine Parallele dazu gebogen werden. Unter Umständen kann die Anzeigevorrichtung 13 auch ausgebildet sein, um um die x-Achse, die Längsachse m oder eine Parallele dazu und/oder um die y-Achse oder eine Parallele dazu, gebogen zu werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann auch das Gehäuse 10 so ausgelegt sein, dass eine Biegung der Anzeigevorrichtung 13 nur um eine Querachse q zu ihrer Längsrichtung, also um eine Parallele der z-Achse, wie bei dem in der 2 dargestellten Fall, zugelassen wird. Bei einigen weitern, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse auch eine Anzeigevorrichtung aufweisen, die sich nicht oder zumindest weniger stark verbiegen und/oder verformen lässt als das Gehäuse. Dann kann beispielsweise nur eine Verformung des Gehäuses ausreichend zur Bereitstellung der elektrischen Energie sein.
Des Weiteren umfasst das Gehäuse 10 zwei Tasten 21 und 22. Über die Tasten 21 und/oder 22 kann beispielsweise die Anzeigeeinrichtung 13, die Sendeeinrichtung 14 und/oder ein anderer Verbraucher betätigt werden. Ein Betätigen der Tasten 21 und 22 kann beispielsweise entkoppelt von einer Verformung des Gehäuses 10 sein, die dazu führt, dass der Energiewandler 12 mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Eine Betätigung der Tasten 21 und 22 kann sich beispielsweise von einem elastischen Verformen des Gehäuses 10 und/oder einem Biegen des Gehäuses 10 unterscheiden.
Mit anderen Worten kann bei dem Gehäuse 10 oder bei manchen Ausführungsbeispielen des Gehäuses, wenn ein elastisches piezoelektrisches Material in das Gehäuse der Fernbedienung 11 direkt eingearbeitet ist, eine ungewollte und/oder unbeabsichtigte Bewegungsenergie einer Person ebenfalls genutzt werden, um den Verbraucher 13 mit Energie zu versorgen. Dafür wird das Gehäuse 10 bzw. die Fernbedienung 11 zum Beispiel in einer Hosentasche, Hemdtasche, Jackentasche eines Benutzers platziert. Durch Bewegungen des Benutzers verformt sich das Gehäuse 10. Diese Verformungsenergie kann mit Hilfe des elastischen piezoelektrischen Materials gewonnen bzw. umgewandelt werden und einem System bzw. dem oder den Verbrauchern der Fernbedienung 11 zugeführt werden. Es wirken also die Verformungskräfte 16 auf das Gehäuse 10. Das piezoelektronische Bauteil, das in das Gehäuse 10 integriert ist, erzeugt aufgrund der einwirkenden Zug- und Druckkräfte 16 elektrische Energie. Aufgrund oder mittels der dadurch bereitgestellten elektrischen Energie kann der Verbraucher 13 versorgt werden, beispielsweise kann die Hintergrundbeleuchtung der Anzeigevorrichtung 13 aktiviert werden. Das Gehäuse 10 der Fernbedienung 11 besteht aus dem piezoelektrischen verformbaren Material. Während der Nutzer sich mit der Fernbedienung 11 bewegt, beispielsweise in der Hosentasche, wirken Verformungskräfte auf die Fernbedienung 11. Durch die an dem piezoelektrischen Gehäuse 10 anliegenden Kräfte wird Energie für die Fernbedienung 11 gewonnen und gespeichert. Dazu kann dem Gehäuse 10 eventuell ein nicht dargestellter Speicher zugeordnet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse, das auch als gummiartiger piezoelektrischer Träger oder Hülle der Fernbedienung bezeichnet werden kann, mit einer mechanischen Kraft in alle Raumrichtungen belastet werden, sich dabei elastisch verformen und mechanische Verformung in elektrische Energie umwandeln.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Gehäuses 30 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Gehäuse 30 ist ähnlich zu dem Gehäuse 10. Gleiche und/oder ähnliche Komponenten werden deshalb mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Auch das Gehäuse 30 ist zumindest abschnittweise verformbar. Das Gehäuse 30 weist dazu einen ersten Abschnitt 31 auf, der leichter elastisch verformbar ist, als ein zweiter Abschnitt 32, wobei der Energiewandler 12 zumindest in dem ersten Abschnitt 31 angeordnet ist. Bei dem Energiewandler 12 kann es sich um ein elastisches, reversibel verformbares oder hochstretchfähiges Piezoelement handeln.
Bei dem zweiten Abschnitt 32 handelt es sich um ein Gerüst, das eine Mehrzahl von Ausschnitten bzw. Öffnungen aufweist. Das Gerüst bzw. der zweite Abschnitt 32 ist an den Kanten des Gehäuses 30 angeordnet. Jeweils eine Öffnung dient zur Anordnung wenigstens oder genau eines Energiewandlers 12, sodass dieser, beispielsweise bei einem Benutzer in einer Tasche, mechanisch verformt werden kann.
Der Wandler 12 ist an dem zweiten Abschnitt 32 befestigt. Die mechanische Verformung des Gehäuses 30, die von dem Energiewandler 12 in elektrische Energie umgewandelt wird, findet nur oder zumindest zum Großteil, beispielsweise mehr als 80% in dem ersten Abschnitt 31 statt. Das Gerüst bzw. der steifere Abschnitt 32 dient dazu, einen Innenraum des Gehäuses 30 zu schützen und eine Struktur zur Anordnung des oder der Energiewandler 12 zu bieten. Optional kann das Gehäuse bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen nur einen Energiewandler aufweisen, der sich über eine Mehrzahl von Öffnungen oder leichter verformbaren Bereichen erstreckt. Alternativ kann das Gehäuse auch nur genau eine Öffnung oder einen leichter verformbaren Bereich aufweisen, die oder der beispielsweise an einer Seite angeordnet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist an fünf Seitenflächen des Quaders jeweils eine Öffnung für einen Energiewandler 12 und damit ein leichter elastisch verformbare Bereiche 31 vorgesehen. Davon sind in der 3 die ersten Bereiche 31, 31-a, 31-b, 31-c erkennbar. Die Seitenfläche 23, die die Anzeigevorrichtung 13 aufweist, ist frei von einem ersten Abschnitt 31 bzw. einem Energiewandler 12. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann auch an dieser Seite ein erster Abschnitt vorgesehen sein. Der erste Abschnitt 31 oder die ersten Abschnitte bedecken mehr als 30%, 40%, 50%, 60% oder 70% einer Fläche des Gehäuses 30. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse mit einer schützenden elastischen Hülle versehen sein.
Manche Ausführungsbeispiele betreffen also eine alternative Energieversorgung für Fernbedienungen durch piezoelektrische Materialien. Ein Gehäuse kann bei manchen Ausführungsbeispielen durch ein zusätzliches piezoelektrisches Bauteil eine Fernbedienung zusätzlich mit Spannung versorgen, beispielsweise wenn diese einen besonders hohen Verbrauch aufweist oder sogar eine Batterie und/oder einen Akku komplett ersetzen wenn es sich bei der Fernbedienung um eine stromsparende Variante handelt, beispielsweise ohne Anzeigevorrichtung und/oder Display.
Das Gehäuse gemäß Ausführungsbeispielen kann in allen möglichen Fernbedienungen und auch allen autark beleuchteten Systemen eines Autos, welche Verformungskräften ausgesetzt sind, eingesetzt werden. Darauf ist ein Einsatzzweck jedoch nicht beschränkt. Das Gehäuse gemäß Ausführungsbeispielen kann beispielsweise bei allen möglichen tragbaren Vorrichtungen und/oder kleinen Vorrichtungen, beispielsweise bis zu 30 cm eingesetzt werden, die in irgendeiner Weise einem Druck und/oder Kräften ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Schalter.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Funkfernbedienung
2: Gehäuse
3: piezoelektrisches Bauelement
4: Taste
5: Anzeigevorrichtung
10: Gehäuse
11: Funkfernbedienung
12: Energiewandler
13: Verbraucher/Anzeigevorrichtung
14: Sendeeinrichtung
15: Empfangseinrichtung
16: Kraft
17: Ende
18: Ende
19: Ecke
20: Ecke
21: Taste
22: Taste
23: Seite
24: Koordinatensystem
30: Gehäuse
31: erster Abschnitt
32: zweiter Abschnitt
m: Längsachse
q: Querachse....

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012220697 A [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Chang Kyu Jeong, Jinhwan Lee, Seungyong Han, Jungho Ryu, Geon-Tae Hwang, Dae Yong Park, Jung Hwan Park, Seung Seob Lee, Myunghwan Byun, Seung Hwan Ko, Keon Jae Lee: A Hyper-Stretchable Elastic-Composite Energy Harvester; Advanced Materials, 2015; DOI: 10.1002/adma.201500367 [0008]
Woo-Suk Jung, Min-Gyu Kang, Hi Gyu Moon, Seung-Hyub Baek, Seok-Jin Yoon, Zhong-Lin Wang, Sang-Woo Kim & Chong-Yun Kang: High Output Piezo/Triboelectric Hybrid Generator; Scientific Reports 5, Article number: 9309 (2015) doi:10.1038/srep09309 [0016]

Claims

Gehäuse (10), beispielsweise für eine Fernbedienung (11) oder einen Fahrzeugschlüssel, mit folgenden Merkmalen: wobei das Gehäuse (10) zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ist; einem Energiewandler, der ausgebildet ist, um bei einer zumindest abschnittsweisen elastischen Verformung des Gehäuses (10) eine Verformungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, um einem in und/oder an dem Gehäuse (10) angeordneten Verbraucher mit Energie zu versorgen.
Gehäuse nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (10) wenigstens eine Taste (21) und/oder mehrere Tasten (21, 22) aufweist, um wenigstens einen Verbraucher zu betätigen, wobei ein Betätigen der wenigstens einen Taste und/oder der Tasten entkoppelt von einer Umwandlung von Verformungsenergie in elektrische Energie bei einer elastischen Verformung des Gehäuse (10) ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiewandler (12) eine Dicke aufweist, die maximal einer Wandstärke des Gehäuses (10) entspricht.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehr als 30% einer Fläche des Gehäuses (10) den Energiewandler (12) aufweisen und/oder mit diesem bedeckt sind.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (10) ausgebildet ist, um reversibel verformt zu werden.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (10) wenigstens einen ersten Abschnitt (31) aufweist, der leichter elastisch verformbar ist, als ein zweiter Abschnitt (32), wobei der Energiewandler (12) zumindest in dem ersten Abschnitt (32) angeordnet ist.
Gehäuse nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (10) in dem zweiten Abschnitt (32) einen Träger umfasst, an dem der Energiewandler (12) befestigt ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiewandler (12) ein Piezoelement umfasst.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbraucher (13) eine Anzeigevorrichtung ist.
Fernbedienung (11) mit dem Gehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fernbedienung (11) eine Sendeeinrichtung (14) aufweist, die ausgebildet ist, um mit einer Empfangseinrichtung (15), die außerhalb der Fernbedienung (11) angeordnet ist, zu kommunizieren.