DE102007002257A1

DE102007002257A1 - Fensterscheibenanordnung, Verfahren zum Erfassen von mechanischen Einflüssen auf eine Fensterscheibe und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007002257A1
Application number: DE102007002257A
Authority: DE
Inventors: Peter G. Diehl; Torsten Kanning; Stefan Dr. Poppe; Dirk Dr. Serries
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-17

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Fensterscheibenanordnung zum Erfassen mechanischer Einflüsse auf die Fensterscheibe. Um dies zu bewerkstelligen, weist die Fensterscheibenanordnung eine Fensterscheibe mit zumindest einer großflächigen drucksensitiven Schicht auf, wobei in der drucksensitiven Schicht eine Vielzahl einzelner Drucksensoren arraymäßig angeordnet ist. Ferner weist die Fensterscheibenanordnung eine Erfassungseinrichtung auf, wobei die Drucksensoren mit der Erfassungseinrichtung gekoppelt sind und im Falle eines mechanischen Einflusses auf zumindest einen dieser Drucksensoren an einer beliebigen Position der drucksensitiven Schicht die Erfassungseinrichtung die exakte Position dieses mechanischen Einflusses erfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen mechanischer Einflüsse auf eine Kraftfahrzeug-Fensterscheibe sowie ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fensterscheibenanordnung und ein Verfahren zum Erfassen mechanischer Einflüsse auf eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges sowie ein Kraftfahrzeug.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 99/58795 ist ein an einer seitlichen Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges anbringbares Bedieneingabefeld mit einer Tastatur bekannt. Durch dieses Bedieneingabefeld ist es möglich, einen Tür- oder Kofferraumöffenmechanismus auszulösen. Die Tastatur ist zum Beispiel auf die Oberfläche der Fensterscheibe aufgedruckt oder eingeätzt.
Nachteilig ist bei einem solchen Bedieneingabefeld, dass aufgrund der permanent sichtbaren aufgedruckten oder eingeätzten Symbole das äußere Erscheinungsbild der Fensterscheibe negativ beeinflusst wird. Ist das Bedieneingabefeld darüber hinaus z. B. auf einer Seitenscheibe des Kraftfahrzeuges angebracht kann sich die Markierungen der Tastatur durch mehrmaliges Öffnen und Schließen dieser Scheibe, z. B. durch Kontakt des Bedieneingabefeldes mit innerhalb der Tür angebrachten Dichtelementen oder dergleichen, abnutzen. Eine zuverlässige Bedieneingabe durch den Fahrzeugnutzer ist dann nicht mehr gewährleistet. Ferner kann der Kontakt der Dichtelemente mit der Tastatur eine Beschädigung dieser und einen daraus resultierenden Wassereintritt in die Tür bedingen. Darüber hinaus wird die Sicht des Fahrzeugnutzers auf das Verkehrsgeschehen durch das Bedieneingabefeld eingeschränkt. Man könnte das Bedieneingabefeld zwar auf der Frontscheibe anbringen, dies wurde bislang jedoch nicht in Erwägung gezogen, da die Sicht des Fahrzeugnutzer auf das wesentliche Verkehrsgeschehen vor dem Kraftfahrzeug beeinträchtigt werden würde. Ferner wäre eine Bedienung auf der Frontscheibe umständlicher zu bewerkstelligen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bessere und vorzugsweise unauffälligere Anordnung zum Erfassen mechanischer Einflüsse bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fensterscheibenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 und/oder durch ein Kraftfahrzeug des Patentanspruches 21 gelöst.
Demgemäß ist eine Fensterscheibenanordnung für oder in einem Kraftfahrzeug zum Erfassen von mechanischen Einflüssen vorgesehen. Die Fensterscheibenanordnung weist eine Fensterscheibe mit einer großflächigen drucksensitiven Schicht auf. In dieser Schicht sind eine Vielzahl einzelner Drucksensoren arraymäßig angeordnet. Ferner weist die Fensterscheibenanordnung eine Erfassungseinrichtung auf, wobei die Drucksensoren mit der Erfassungseinrichtung gekoppelt sind und im Falle eines mechanischen Einflusses auf einen der Drucksensoren an beliebiger Position der drucksensitiven Schicht die Erfassungs einrichtung die exakte Position dieses mechanischen Einflusses erfasst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wird ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Fensterscheibe bereitgestellt, wobei die Fensterscheibe zumindest eine großflächige drucksensitive Schicht mit einer Vielzahl einzelner arraymäßig angeordneter Drucksensoren aufweist. Die exakte Position eines mechanischen Einflusses auf die Drucksensoren der drucksensitiven Schicht wird erfasst, wenn dieser mechanische Einfluss auf einen Drucksensor an beliebiger Position der drucksensitiven Schicht ausgeübt wird.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Frontscheibe, Heckscheibe und/oder Seitenscheibe auf, wobei die drucksensitive Schicht auf der Innen- und/oder Außenfläche dieser Fensterscheiben angeordnet ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist somit einen mechanischen Einfluss auf eine beliebige Position einer Fensterscheibe für oder in einem Kraftfahrzeug zu erfassen. Dadurch, dass der mechanische Einfluss an beliebiger Position erfolgen kann, ist ein Fahrzeugnutzer nicht mehr gezwungen, eine Bedieneingabe an vorher festgelegten oder fest vorgegebenen Stellen der Fensterscheibe durchzuführen. Somit wird zum Beispiel auf die Physionomie eines beliebigen Fahrzeugnutzers eingegangen. Auch ist der Fahrzeugnutzer nicht an vorgegebene Symbole gebunden, sondern kann je nach Auslegung des Systems beliebige Symbole in beliebiger Ausprägung aufbringen, um eine gewünschte Funktion auszulösen. Diese Art der Eingabe ist möglich durch die arraymäßige Anordnung einer Vielzahl von Drucksensoren in der drucksensitiven Schicht. Unter einer arraymäßigen Anordnung ist zu verstehen, dass die Drucksensoren Matrixförmig angeordnet und jedem Einzelnen eindeutige Koordinaten zugeordnet sind. Somit kann zum Einen die absolute Position eines mechanischen Einflusses auf der Fensterscheibe erfasst werden, sowie zum Anderen mechanische Einflüsse auf unterschiedliche Drucksensoren relativ zueinander. Den Drucksensoren werden dabei nicht bestimmte Symbole, Ziffern und/oder Buchstaben zugeordnet, sondern es kann von einem Fahrzeugnutzer großflächig z. B. ein Wort auf der Fensterscheibe aufgezeichnet werden und durch die Erfassung der relativ zueinander betätigten Drucksensoren wird das Wort als ein solches und zusätzlich dessen Ausprägung erfasst. Durch diese Interaktion können vielerlei Fahrzeugfunktionen ausgelöst werden. Aufgrund des beschriebenen Aufbaus der drucksensitiven Schicht ist die Erfindung jedoch nicht auf Bedieneingaben begrenzt, sondern es kann vielmehr auf vielerlei Umwelteinflüsse reagiert werden.
Bevorzugt ist die drucksensitive Schicht auf einer gesamten Oberfläche der Fensterscheibe angeordnet. Dadurch kann ein zu erfassender mechanischer Einfluss nicht nur lokal begrenzt in einem definierten Abschnitt der Fensterscheibe, sondern an beliebiger Stelle der Fensterscheibe erfasst werden. Dies beinhaltet jedoch auch, dass in begrenzten Abschnitten der Fensterscheibe, z. B. an deren Rändern oder im Randbereich, möglicherweise keine drucksensitive Schicht vorgesehen ist. Diese Randbereiche können mehr oder weniger groß ausgeführt sein. Vorzugsweise sind die betroffenen Randbereiche jedoch dermaßen klein, dass die Funktion der großflächigen Erfassung mechanischer Einflüsse an einer beliebigen Position der Fensterscheibe nur unmerklich eingeschränkt ist.
Ferner bevorzugt ist die drucksensitive Schicht auf einer Außenfläche und/oder auf einer Innenfläche der Fensterscheibe angeordnet. Dadurch ist es möglich, sowohl Funktionen auf der Außenseite und zusätzlich oder alter nativ auch auf der Innenseite des Kraftfahrzeuges auszulösen. Dabei können sich die auslösbaren Funktionen dahingehend unterscheiden, dass eine gewisse Anzahl von Funktionen nur in der Fahrgastzelle und andere oder auch zum Teil gleiche Funktionen nur im Außenbereich des Kraftfahrzeuges verfügbar sind oder umgekehrt.
Des Weiteren bevorzugt wird eine mit der Erfassungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung bereitgestellt. Diese Steuereinrichtung kann aus dem erfassten mechanischen Einfluss Auswerteinformationen, insbesondere bezüglich der durch den mechanischen Einfluss beeinflussten Oberfläche, dem Beginn, der Dauer und/oder dem Endzeitpunkt des mechanischen Einflusses ableiten. Die Drucksensoren als solche sind in erster Linie dazu ausgelegt, die exakte Position des mechanischen Einflusses aufzunehmen. Jedoch ist nicht nur die exakte Position relevant, sondern ebenfalls wichtig, ob die Innen- und/oder Außenfläche der Fensterscheibe beeinflusst wird. Ferner wesentlich ist, zu welchem Zeitpunkt der mechanische Einfluss beginnt, wie lange dieser andauert und/oder wann dieser endet. Werden diese Informationen für eine Vielzahl betroffener Drucksensoren analysiert, verglichen und ausgewertet, kann anschließend eindeutig eine mit diesen Informationen verknüpfte Funktion aufgerufen werden.
Ferner bevorzugt ist die Fensterscheibe als Front- und/oder Heckscheibe ausgeführt. Durch diese Fensterscheiben beobachtet der Fahrzeugnutzer maßgeblich das Verkehrsgeschehen. Umwelteinflüsse, insbesondere auf diese Fensterscheiben können somit die Aufnahme des Verkehrsgeschehens durch den Fahrzeugnutzer beeinträchtigen. Entsprechend ist es zweckmäßig auf mechanische Einflüsse die diese Fensterscheiben betreffen in geeigneter Weise zu reagieren. Relevante Einflüsse sind insbesondere Um welteinflüsse, welche die Front- und Heckscheibe betreffen.
Der mechanische Einfluss auf die Außenfläche der Fensterscheibe kann bevorzugt ein Gegenwind, ein Fahrtwind, ein Seitenwind, eine auftreffende Flüssigkeit, ein Flüssigkeitstropfen und/oder ein Schmutzpartikel sein. Denkbar wären selbstverständlich auch andere mechanische Einflüsse. Abhängig von der erfassten exakten Position dieses mechanischen Einflusses und/oder den daraus abgeleiteten Auswerteinformationen ist es über die Steuereinrichtung möglich, die Spritzdüsen einer Scheibenwischeranlage anzusteuern. So kann die Scheibenwischeranlage in geeigneter Weise auf diesen mechanischen Einfluss reagieren. Es ist z. B. denkbar, dass die ausgestoßene Spritzwassermenge oder die Position an der das Spritzwasser die Fensterscheibe trifft, nicht die Optimale ist. Dies ist insbesondere aufgrund von Fahrt-, Seiten- und/oder Gegenwind möglich. Werden diese Umgebungseinflüsse erfasst, kann die Spritzwassermenge und/oder die Ausrichtung der Spritzdüse angepasst werden. Durch eine geeignete Justage trifft der Spritzwasserstrahl in geeigneter Menge immer an der optimalen Position auf die Fensterscheibe. Berücksichtigt werden kann dabei auch die exakte Position an der das Spritzwasser auf die Fensterscheibe auftrifft, da dieses Auftreffen ebenfalls als mechanischer Einfluss erfasst wird.
Zudem kann abhängig von der Anzahl der Flüssigkeitstropfen, der Menge der auftreffenden Flüssigkeit und/oder der exakten Position und Menge auftreffender Schmutzpartikel ein Scheibenwischerblatt der Scheibenwischeranlage aktiviert werden. Durch Auswertung oben genannter Einflüsse und Ansteuerung der Scheibenwischeranlage ist zusätzlich eine Anpassung der Geschwindigkeit des Wischerblattes möglich. Auch das Zeitintervall zwischen zwei Wi scherblattbewegungen ist einstellbar. Ferner kann durch die erfindungsgemäße Fensterscheibenanordnung auch erfasst werden, ob die Wischerblätter z. B. kurzzeitig von der Fensterscheibe abheben. Wird dies detektiert, ist es möglich, die Kraft, mit welcher die Wischerblätter auf die Fensterscheibe gedrückt werden, anzupassen. Eine zusätzliche Berücksichtigung der bereits diskutierten Umwelteinflüsse, wie Wind und auftreffende Flüssigkeit, ist auch an dieser Stelle möglich. Eine geeignete Auswertung der mechanischen Einflüsse, sowohl bedingt durch die Umwelt als auch durch die Scheibenwischeranlage selbst, gewährleistet das Ansteuern und Einstellen der optimalen Parameter der Scheibenwischeranlage, um eine gute Sicht des Fahrzeugnutzers auf das Verkehrsgeschehen zu ermöglichen. Somit kann wesentlich zu einer höheren Verkehrssicherheit beigetragen werden.
Ebenfalls bevorzugt ist der mechanische Einfluss eine von einem Kraftfahrzeugnutzer vorgenommene Betätigung auf der Fensterscheibe. Abhängig von dieser Betätigung steuert die Steuereinrichtung ein Zugangs- und Fahrberechtigungssystem, eine Fensterhebereinrichtung, ein Scheinwerfer- und/oder Beleuchtungseinrichtung, eine Alarmeinrichtung, ein Infotainmentsystem, ein Sonnenschild und/oder eine Einrichtung zur Änderung der Transparenz der Fensterscheibe, an. Ausgewertet wird dazu z. B. eine Zahlen- und/oder Buchstabenkombination die per Hand auf der Frontscheibe aufgezeichnet wird. Abhängig von der Erfassung und Auswertung der besagten Zeichen werden Kraftfahrzeugsysteme angesteuert. Durch das Ansteuern z. B. eines Zugangs- und Fahrberechtigungssystem ist eine Fahrzeugnutzung selbst bei einem vergessenem Fahrzeugschlüssel möglich. Wird eine Scheinwerfereinrichtung angesteuert, kann z. B. ein Bereich vor dem Kraftfahrzeug zu Ein- oder Ausladezwecken beleuchtet werden. Ferner möglich ist es, z. B. ein Schlüsselloch zu be leuchten. Durch das Ansteuern eines Sonnenschildes wird die Erhitzung der Fahrgastzelle bei starker Sonneneinstrahlung verringert. Ist es gewünscht, im Rahmen einer Veranstaltung Musik zu hören, kann ein Infotainmentsystem von außerhalb des Kraftfahrzeuges angesteuert werden. So ist z. B. eine Regulierung der Musiklautstärke möglich. Ferner kann eine Alarmeinrichtung beim Verlassen des Kraftfahrzeuges aktiviert werden. Es ist offensichtlich, dass dies nur eine beispielhafte Auswahl möglicher Funktionalitäten ist und eine Vielzahl Weiterer möglich sind.
Ferner ist bevorzugt ein mit der Steuereinrichtung gekoppelte Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Informationen auf der Fensterscheibe und/oder in der Fahrgastzelle vorgesehen. Die angezeigten Informationen können z. B. Zustandsinformationen des Kraftfahrzeuges sein. Auch möglich ist es, dass eine Menüstruktur dargestellt wird. Ferner bevorzugt wird bei einer Betätigung der drucksensitiven Schicht der Fensterscheibe durch einen Fahrzeugnutzer die Position der vorgenommenen Interaktion unmittelbar auf der Fensterscheibe, z. B. durch eine dunkelfarbige Hervorhebung, angezeigt. Dadurch sieht der Fahrzeugnutzer direkt in welcher Form er die Fensterscheibenanordnung betätigt und kann z. B. bei fehlerhafter Eingabe Korrekturen vornehmen. Eine solche Anzeige erleichtert somit die Handhabung der Fensterscheibenanordnung.
Im Falle, dass der erfasste mechanische Einfluss ein Umwelteinfluss ist, kann eine Anzeigeeinrichtung innerhalb der Fahrgastzelle angeordnet sein, die bevorzugt Informationen bezüglich des jeweiligen Umwelteinflusses darstellt. Dies kann z. B. bei Regen die auftreffende Flüssigkeitsmenge und/oder bei einem starken Wind die Windgeschwindigkeit sein.
Die Anzeigeeinrichtung ist bevorzugt als ein in die Fensterscheibe integrierter großflächiger Bildschirm, insbesondere ein LCD-Display oder ein Plasmabildschirm ausgeführt. Ferner bevorzugt wird die Anzeigeeinrichtung durch eine Projektionseinrichtung realisiert. Insbesondere Head-up-Displays sind für diese Aufgabe geeignet. Die Anzeigeeinrichtung innerhalb der Fahrgastzelle kann analog oder digital ausgeführt sein.
Ferner bevorzugt weist die Fensterscheibe eine schmutzabweisende Schicht auf. Es ist ersichtlich, dass solch eine schmutzabweisende Schicht sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Fensterscheibe angeordnet sein kann. Durch diese schmutzabweisende Schicht wird insbesondere die drucksensitive Schicht vor Beschädigungen durch Schmutzpartikeln geschützt. Ferner gewährleistet diese Schicht, dass keine Verfälschungen des erfassten mechanischen Einflusses durch Fremdkörper auftritt. Befinden sich größere Schmutzpartikel auf der drucksensitiven Schicht so könnte zum Beispiel statt der Betätigung nur eines Drucksensors ebenfalls benachbarte Drucksensoren beeinflusst und das eigentliche Ergebnis verfälscht werden. Eine exakte Bestimmung der Position des mechanischen Einflusses wäre dann nicht mehr gewährleistet.
Ferner bevorzugt weist die drucksensitive Schicht kapazitive und/oder piezoresistive Drucksensoren auf. Durch Drucksensoren dieser Art wird der auf die Drucksensoren einwirkende Druck in eine proportionale elektrische Ausgangsgröße umgewandelt, die von einer Steuereinrichtung einfach ausgewertet werden kann.
Des Weiteren bevorzugt wird ein Verfahren zum Erfassen mechanischer Einflüsse auf einer Kraftfahrzeugfensterscheibe, insbesondere mittels der bereits dargestell ten Fensterscheibenanordnung, zur Verfügung gestellt. Dazu wird ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Fensterscheibe, welche zumindest eine großflächige drucksensitive Schicht mit einer Vielzahl einzelner arraymäßig angeordneter Sensoren aufweist, bereitgestellt. Anschließend wird die exakte Position eines mechanischen Einflusses auf die Drucksensoren der drucksensitiven Schicht erfasst, wenn dieser mechanischer Einfluss auf einen Drucksensor an beliebiger Position der drucksensitiven Schicht ausgeübt wird. Erst durch dieses Verfahren ist es möglich, die auf die Fensterscheibe wirkenden Einflüsse zu erfassen.
Ferner bevorzugt wird zusätzlich der Betrag und/oder die Größe des mechanischen Einflusses erfasst. Erfolgt dies zusätzlich zu der Erfassung der exakten Position des mechanischen Einflusses, sind weitere Auswertemöglichkeiten gegeben. So kann z. B. hinsichtlich der Umwelteinflüsse zwischen Regen, Hagel und Schnee differenziert werden, da diese Niederschläge mit einer unterschiedlichen Intensität auf die Fensterscheibe auftreffen und somit einen unterschiedlich starken, mechanischen Einfluss ausüben.
Zusätzlich bevorzugt wird, dass ein von einem Fahrzeugnutzer auf der Fensterscheibe aufgebrachter Schriftzug, insbesondere einer Zahlen- und/oder Buchstabenkombination, als mechanischer Einfluss erfasst wird. Durch dieses Verfahrensmerkmal ist es möglich, dass z. B. durch eine definierte Zahlen- und/oder Buchstabenkombination die nur einem berechtigten Fahrzeugnutzer bekannt ist, eine Interaktion mit der Fensterscheibenanordnung und somit dem Kraftfahrzeug, möglich ist. Ferner ist es denkbar, dass der Fahrzeugnutzer, mit seinem Namen auf der Windschutzscheibe unterschreibt, und zum einen die Buchstabenkombination als solche und zum anderen die Ausprä gung der Buchstabenkombination erfasst und eine Fahrzeug eigene Funktion, wie z. B. ein Zugangs- und Fahrberechtigungssystem, ausgeführt wird. Jeder Funktion kann eine andere spezifische Zahlen- und/oder Buchstabenkombination zugeordnet werden. Dies lässt sich auch dahingehend personalisieren, dass ein oder mehrere Fahrzeugnutzer Schriftproben abgeben und diese in Verbindung mit auszulösenden Funktionen hinterlegt werden. Dadurch wird von dem Kraftfahrzeug nicht nur eine gewünschte Funktion sondern darüber hinaus auch der jeweilige Fahrzeugnutzer erkannt.
Ferner bevorzugt wird von den Drucksensoren der drucksensitiven Schicht im Falle eines mechanischen Einflusses ein Sensorsignal generiert, welches eine Positionsinformation mit der exakten Position und/oder den Betrag und/oder der Größe des mechanischen Einflusses beinhaltet. Ein solches Sensorsignal lässt sich von einer Steuereinrichtung einfach auswerten.
Darüber hinaus bevorzugt werden aus dem Sensorsignal weitere Auswerteinformationen, insbesondere bezüglich der durch den mechanischen Einfluss beeinflussten Fläche der Fensterscheibe, dem Beginn, der Dauer und/oder dem Endzeitpunkt des mechanischen Einflusses abgeleitet.
Ebenfalls bevorzugt wird bei der Auswertung des Sensorsignals zusätzlich eine Information über einen Krafteinwirkungs-Mittelwert abhängig von weiteren Kraftfahrzeugparametern, insbesondere der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, verwendet. Durch die Verwendung eines solchen Wertes werden Fehlinterpretationen des mechanischen Einflusses vermindert. So kann z. B. bei gleichzeitigen Geschwindigkeitsänderungen und/oder unterschiedlichen Regenintensitäten der auf die Drucksensoren ausgeübte Druck stark variieren. Wird bei der Auswertung die Geschwindig keit des Kraftfahrzeuges mit berücksichtigt, kann ein durch den Fahrwind bedingter mechanischer Einfluss aus dem Gesamteinfluss heraus gerechnet werden und es verbleibt lediglich der mechanische Einfluss bedingt durch den Regen.
Ferner bevorzugt wird abhängig von den Auswerteinformationen der erfassten, exakten Position und/oder dem Betrag und/oder der Größe des mechanischen Einflusses weitere Einrichtungen im Kraftfahrzeug, wie z. B. eine Scheibenwischeranlage, ein Zugangs- und Fahrberechtigungssystem, eine Fensterhebereinrichtung, eine Scheinwerfer- und/oder Beleuchtungseinrichtung, ein Sonnenschild, eine Einrichtung zur Änderung der Transparenz der Fensterscheibe, eine Alarmeinrichtung und/oder ein Infotainmentsystem angesteuert werden.
Ferner bevorzugt wird ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung bereitgestellt. Die drucksensitive Schicht kann vorteilhafterweise auf der Innen- und/oder Außenfläche der Frontscheibe, Heckscheibe und/oder einer der Seitenscheiben aufgebracht sein. Dadurch ist das Erfassen von Betätigungen durch einen Fahrzeugnutzer oder das Erfassen von Umwelteinflüssen an jeder Fensterscheibe möglich. Jede der Fensterscheiben können unterschiedliche zu bewirkende Funktionen zugeordnet sein. So kann z. B. beim Aufbringen eines Schriftzuges auf die Heckscheibe sich der Kofferraumdeckel öffnen wohingegen bei dem Aufbringen eines Schriftzuges auf der Seitenscheibe sich das Fenster automatisch öffnet oder schließt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Von den Figuren zeigen:
1a eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Fensterscheibenanordnung;
1b eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung aus 1a;
2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
3a eine isometrische Ansicht der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung mit einer Scheibenwischeranlage;
3b eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung mit einer Scheibenwischeranlage gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus 3a;
4 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung mit den wesentlichen Informationsflüssen und Verfahrensschritten;
5a–5b Kraftverlauf über die Zeit bei verschiedenen mechanischen Einflüssen.
1a zeigt die erfindungsgemäße Fensterscheibenanordnung 1 in einer Draufsicht, 1b zeigt die selbe erfindungsgemäße Fensterscheibenanordnung in einer Schnittansicht. Dargestellt ist eine Fensterscheibe 2, auf der eine drucksensitive Schicht 3 mit einer Vielzahl von Drucksensoren 4 angeordnet ist. Ferner dargestellt ist ein mechanischer Einfluss 6 der senkrecht auf einen der Drucksensoren 4 einwirkt. Jeder der Drucksensoren 4 der drucksensitiven Schicht 3 ist mit einer Erfassungseinrichtung 5 gekoppelt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur eine begrenzte Anzahl von Drucksensoren 4 mit der Erfassungseinrichtung 5 gekoppelt dargestellt. Es ist jedoch klar, dass jeder einzelne Drucksensor 4 mit der Erfassungseinrichtung 5 gekoppelt ist.
Wird nun einer der Drucksensoren 4 mit einem mechanischen Einfluss 6 beaufschlagt, wird die exakte Position dieses Drucksensors 4 von der Erfassungseinrichtung 5 erfasst. Den arraymäßig angeordneten Drucksensoren 4 wird dazu jeweils eine eindeutige Positionsbezeichnung zugeordnet. So kann der in 1a mit einem mechanischen Einfluss 6 beaufschlagte Drucksensor 4 z. B. die Bezeichnung "A1" zugeordnet sein. Entsprechend einem Schachbrett wird jeder Drucksensor exakt vertikal über die Zeile und horizontal über die Spalte definiert in welcher dieser angeordnet ist.
Es ist offensichtlich, dass mit einer höheren Anzahl von Drucksensoren die Auflösung der drucksensitiven Schicht zunimmt. Somit können sowohl hoch als auch niedrig auflösende drucksensitive Schichten realisiert werden. Darüber hinaus ist es ersichtlich, dass die einzelnen Drucksensoren des Arrays nicht nur horizontal oder vertikal angeordnet sein müssen, sondern ebenfalls eine schräge Anordnung möglich ist.
2 zeigt die erfindungsgemäße Fensterscheibenanordnung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Fensterscheibe 2 trennt einen Außenbereich 10 von einem Innenbereich 11. Auf der Außenfläche der Fensterscheibe 2 ist eine drucksensitive Schicht 3a mit einer Vielzahl einzelner Drucksensoren 4a aufgebracht. Auf den Drucksensoren 4a befindet sich eine schmutzabweisende Schicht 9a. Entsprechend sind auf der Innenfläche der Fensterscheibe 2, Drucksensoren 4b der drucksensitiven Schicht 3b auf der sich eine schmutzabweisende Schicht 9b befindet. Gekoppelt sind sowohl die Drucksensoren 4a als auch 4b mit der Erfassungseinrichtung 5. Diese wiederum ist verbunden mit einer Steuereinrichtung 7. Gekoppelt mit der Steuereinrichtung 7 sind weitere Einrichtungen 12 wie z. B. ein Türschließsystem, eine Alarmeinrichtung, eine Scheibenwischeranlage etc. die von der Steuereinrichtung 7 ansteuerbar sind. Des Weiteren ist die Steuereinrichtung 7 mit einer Anzeigeeinrichtung 8 verbunden. Es ist offensichtlich, dass die angesteuerte Einrichtung eine beliebige Einrichtung im Kraftfahrzeug sein kann und nicht auf die vorgestellten Beispiele beschränkt ist.
Wird nun beispielsweise auf die drucksensitive Schicht 3a der Außenfläche der Fensterscheibe 2 eine Zahlen- und/oder Buchstabenkombination und/oder ein Zeichen durch die Hand eines Fahrzeugnutzer aufgezeichnet, kann z. B. ein Zugangs- und Fahrberechtigungssystem eine Fahrzeugtür ent- oder verriegeln. Wird dahingegen auf der drucksensitiven Schicht 3b auf der Innenseite der Fensterscheibe 2 z. B. ein "↑" aufgezeichnet, so kann z. B. die Lautstärke eines Infotainmentsystems erhöht werden. Es ist offensichtlich, dass diese zwei Ausführungen lediglich beispielhaft sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionalitäten lassen sich unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung realisieren.
3a zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung, wobei die angesteuerte Einrichtung in diesem Beispiel eine Scheibenwischeranlage 13 ist. Die Fensterscheibe 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Frontscheibe ausgeführt. Der mechanische Einfluss 16 ist eine auf die Fensterscheibe 2 treffende Flüssigkeit, ein Flüssigkeitstropfen und/oder ein Schmutzpartikel, ein Gegenwind, ein Fahrtwind und/oder ein Seitenwind. Die Drucksensoren 4 sind mit der Erfassungseinrichtung 5 gekoppelt, die wiederum mit der Steuereinrichtung 7 verbunden ist. Abhängig von den bereits genannten Umwelteinflüssen und Fahrparametern wie z. B. der Kraftfahrzeug-Geschwindigkeit, ändert sich der mechanische Einfluss auf die Drucksensoren 4. Insbesondere variabel ist dabei die Position an welcher z. B. Flüssigkeitstropfen die Fensterscheibe 2 treffen sowie der Betrag und/oder die Größe dieses Einflusses. Informationen bezüglich dieser Parameter werden von der Erfassungseinrichtung 5 erfasst und an die Steuereinrichtung 7 weitergegeben. Abhängig von diesen erfassten Informationen können von der Steuereinrichtung 7 nun Steuerbefehle an die Scheibenwischeranlage 13, die zumindest ein Scheibenwischerblatt 14 und eine Spritzdüse 15 aufweist, weitergegeben werden. Abhängig von der Regenintensität, der Regenverteilung und/oder dem auftretenden Wind, wird die Scheibenwischeranlage nun optimal eingestellt. Diese Einstellungen können sowohl die Geschwindigkeit und das Intervall eines Scheibenwischerblattes und/oder die Ausrichtung der Spritzdüse sowie die Menge des von der Spritzdüse ausgestoßenen Spritzwassers sein.
Der Einfluss von auftreffenden Schmutzpartikeln soll anhand 3b erläutert werden, welche die Fensterscheibenanordnung mit einer Scheibenwischeranlage aus 3a in einer Schnittansicht zeigt. Treffen vereinzelte Schmutzpartikel 16 die Fensterscheibe 2, kann die exakte Auftreffposition dieser Schmutzpartikel 16 über die Drucksensoren 4 und die Erfassungseinrichtung 5 erfasst werden. Abhängig von dieser Information wird ein Winkel der Spritzdüse 15 dergestalt eingestellt, so dass insbesondere die von den Schmutzpartikeln betroffenen Abschnitte der Fensterscheibe 2 ausgespritzt werden. Dar über hinaus wird ein Scheibenwischerblatt 14 betätigt und der Schmutzpartikel entfernt.
4 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen mechanischer Einflüsse auf eine Kraftfahrzeugfensterscheibe, insbesondere mittels einer Fensterscheibenanordnung. In einem ersten Schritt S1 wird eine Information I0 über die exakte Position, den Betrag und/oder die Größe des mechanischen Einflusses 6 erfasst. Diese Einflussinformation I0 wird als erfasste Information I1 weitergegeben und davon in einem Verfahrensschritt S2 weiteren Informationen abgeleitet. Diese abgeleiteten Informationen besagen z. B. ob die Innen- oder Außenfläche der Fensterscheibe beeinflusst wird, wann der mechanische Einfluss beginnt, wie lange dieser dauert und/oder wann dieser endet. In einem weiteren Schritt S3 werden die Informationen I1, die Informationen I2 und die Informationen I3, die eine Information z. B. über eine Fahrzeuggeschwindigkeit beinhaltet, ausgewertet. Abhängig von den ausgewerteten Informationen wird ein Steuerbefehl B1 ausgegeben, mit dem eine Funktion einer Kraftfahrzeugeinrichtung ausgelöst wird.
Die 5a und 5b zeigen Fallbeispiele mechanischer Einflüsse.
In 5a ist die Kraft F über die Zeit t dargestellt. Das dargestellte Diagramm gilt beispielhaft für einen Drucksensor der auf der Außenseite der Frontscheibe angeordnet ist. t0 bezeichnet den Zeitpunkt an dem das Kraftfahrzeug beginnt sich zu bewegen.
Zwischen t0 und t1 wird das Kraftfahrzeug beschleunigt, d. h. der Fahrtwind nimmt beständig zu. Entsprechend erhöht sich auch der Druck auf die Drucksensoren. Zwischen t1 und t2 wird eine definierte Geschwindigkeit gehalten und der Druck auf die Drucksensoren bleibt gleich. Zum Zeitpunkt t2 beginnt es zu regnen. Einzelne Regentropfen treffen die Frontscheibe und erzeugen Druckspitzen, die einen Kraftschwellwert F_s überschreiten. Als Reaktion auf diese Druckspitzen kann z. B. eine Scheibenwischeranlage angesteuert werden. Zum Zeitpunkt t3 hört der Regen auf.
Zwischen t3 und t4 trifft ein einzelner größerer Schmutzpartikel die Frontscheibe und durch dessen Erfassung kann ebenfalls z. B. die Scheibenwischanlage angesteuert werden. Es ist offensichtlich, dass der Schwellwert F_s, abhängig z. B. von der Geschwindigkeit, anpassbar ist.
5b zeigt eine wirkende Kraft F über eine Vielzahl von Drucksensoren in x-Richtung in einem ersten Zustand 1 und einem zweiten Zustand 2. Der auf die Fensterscheibe wirkende Druck p wird bedingt durch ein Scheibenwischerblatt, das mit einer definierten Kraft auf die Scheibe aufgepresst wird. In einem ersten Zustand 1 nimmt die Anpresskraft währen der Wischbewegung ab. Der Wischer „hüpft". Dies wird von den Drucksensoren der Fensterscheibenanordnung erfasst und die Kraft mit der der Wischer auf die Frontscheibe gepresst wird lokal erhöht. Dadurch wird, wie im Zustand 2 dargestellt, von dem Scheibenwischerblatt ein beständiger Druck auf die Frontscheibe ausgeübt und die Fensterscheibe gleichmäßig gereinigt.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. So ist es zum Beispiel denkbar, dass die Steuereinrichtung einen Speicher aufweist, in dem Schriftproben unterschiedlicher Fahrzeugnutzer hin terlegt sind. Diese Schriftproben werden dann mit auszuführenden Funktionen verknüpft. Auch ist es möglich, dass aufgrund von Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel Wind, die Stelle an welcher der Spritzwasserstrahl die Fensterscheibe trifft nicht die optimale ist. Wird sowohl der Wind und der Spritzwasserstrahl von der erfindungsgemäßen Fensterscheibenanordnung als mechanischer Einfluss erfasst kann die Spritzdüse in ihrer Ausrichtung angepasst werden. Ferner sollte die Erfassung mechanischer Einflüsse aktivierbar und deaktivierbar sein.

1: Fensterscheibenanordnung
2: Fensterscheibe
3: drucksensitive Schicht
3a: drucksensitive Schicht Außen
3b: drucksensitive Schicht Innen
4: Drucksensoren
4a: Drucksensoren Außen
4b: Drucksensoren Innen
5: Erfassungseinrichtung
6: mechanischer Einfluss
7: Steuereinrichtung
8: Anzeigeeinrichtung
9: schmutzabweisende Schicht
9a: schmutzabweisende Schicht Außen
9b: schmutzabweisende Schicht Innen
10: Außenseite
11: Innenseite
12: angesteuerte Einrichtung
13: angesteuerte Einrichtung: Scheibenwischeranlage
14: Scheibenwischerblatt
15: Spritzdüse
16: mechanischer Einfluss: auftreffendes Objekt
31: Ansteuerbefehle
I1: Information: Betrag und/oder Größe und/oder exakte Position des mechanischen Einflusses
I2: Information: Informationen I1 und Informationen bezüglich der beeinflussen Fläche, dem Beginn, der Dauer und/oder dem Endzeitpunkt des mechanischen Einflusses
I3: Fahrzeuginformation
S1: Verfahrensschritt: Erfassen
S2: Verfahrensschritt: Ableiten von Informationen
S3: Verfahrensschritt: Auswerten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 99/58795 [0002]

Claims

Fensterscheibenanordnung (1) für oder in einem Kraftfahrzeug zum Erfassen von mechanischen Einflüssen, mit: – einer Fensterscheibe (2), welche zumindest eine großflächige drucksensitive Schicht (3) mit einer Vielzahl einzelner arraymäßig angeordneter Drucksensoren (4) aufweist; und – mit einer Erfassungseinrichtung (5), wobei die Drucksensoren (4) mit der Erfassungseinrichtung (5) gekoppelt sind und im Falle eines mechanischen Einflusses (6) auf zumindest einen dieser Drucksensoren (4) an einer beliebigen Position der drucksensitiven Schicht (3) die Erfassungseinrichtung (5) die exakte Position dieses mechanischen Einflusses (6) erfasst.
Fensterscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drucksensitive Schicht (3) auf einer gesamten Oberfläche der Fensterscheibe (2) angeordnet ist.
Fensterscheibenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drucksensitive Schicht (3) auf einer Außenfläche und/oder auf einer Innenfläche der Fensterscheibe angeordnet ist.
Fensterscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Erfassungseinrichtung (5) verbundene Steuereinrichtung (7) vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtung (7) aus dem erfassten mechanischen Einfluss Auswerteinformationen, insbesondere bezüglich der durch den mechanischen Einfluss beeinflussten Ober fläche, dem Beginn, der Dauer und/oder dem Endzeitpunkt des mechanischen Einflusses ableitet.
Fensterscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterscheibe (2) eine Front- und/oder eine Heckscheibe ist.
Fensterscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Einfluss auf die Außenfläche der Front- und/oder Heckscheibe eine Gegenwind, ein Fahrtwind, ein Seitenwind, eine auftreffende Flüssigkeit, ein Flüssigkeitstropfen und/oder ein Schmutzpartikel ist und die Steuereinrichtung (7) abhängig von der erfassten exakten Position dieses mechanischen Einflusses und/oder den daraus abgeleiteten Auswerteinformationen eine Scheibenwischeranlage (13) ansteuert.
Fensterscheibenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibewischeranlage (13) zumindest ein Scheibenwischerblatt (14) und zumindest eine Spritzdüse (15) aufweist und abhängig von der Ansteuerung die Scheibenwischeranlage (13) eine Geschwindigkeit des Scheibenwischerblattes (14), ein Intervall des Scheibenwischerblattes (14), eine Kraft, die das Scheibenwischerblatt (14) auf die Fensterscheibe (2) ausübt, eine Spritzdüsenausrichtung der Spritzdüse (15) und/oder eine ausgestoßene Spritzwassermenge der Spritzdüse (15) einstellt.
Fensterscheibenanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Einfluss eine von einem Kraftfahrzeugnutzer vorgenommenen Betätigung auf der Fensterscheibe (2) ist und dass abhängig von dieser Betätigung die Steuereinrichtung (7) ein Zugangs- und Fahrberechtigungssystem, eine Fensterhebereinrichtung, eine Scheinwerfer- und oder Beleuchtungseinrichtung, eine Einrichtung zur Transparenzänderung der Fensterscheibe (2), ein Sonnenschild, eine Alarmeinrichtung und/oder ein Infotainmentsystem ansteuert.
Fensterscheibenanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuereinrichtung (7) gekoppelte Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen von Informationen auf der Fensterscheibe (2) und/oder in der Fahrgastzelle vorgesehen ist.
Fensterscheibenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (8) ein in die Fensterscheibe (2) integrierter großflächiger Bildschirm, insbesondere ein LCD-Display oder ein Plasma-Bildschirm, ist.
Fensterscheibenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (8) eine Projektionseinrichtung, insbesondere ein Head-Up Display, ist.
Fensterscheibenanordnung nach wenigsten einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterscheibe (2) eine schmutzabweisende Schicht (9) aufweist.
Fensterscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drucksensitive Schicht (3) kapazitive und/oder piezoresistive Drucksensoren (4) aufweist.
Verfahren zum Erfassen (I1) mechanischer Einflüsse auf eine Kraftfahrzeug-Fensterscheibe, insbesondere mittels einer Fensterscheibenanordnung mit den Schritten: – Bereitstellen eines Kraftfahrzeuges mit zumindest einer Fensterscheibe (2), welche zumindest eine großflächige drucksensitive Schicht (3) mit einer Vielzahl einzelner, arraymäßig angeordneter Drucksensoren (4) aufweist; – Erfassen der exakten Position zumindest eines mechanischen Einflusses auf die Drucksensoren der drucksensitiven Schicht wenn dieser mechanische Einfluss auf einen Drucksensor an beliebiger Position der drucksensitiven Schicht ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Betrag und/oder die Größe des mechanischen Einflusses erfasst wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem Fahrzeugnutzer auf der Fensterscheibe (2) aufgebrachter Schriftzug, insbesondere eine Zahlen- und/oder Buchstabenkombination, als mechanischer Einfluss erfasst wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den Drucksensoren (4) der drucksensitiven Schicht (3) im Falle eines mechanischen Einflusses ein Sensorsignal generiert wird, welches eine Positionsinformation mit der exakten Position und/oder den Betrags und/oder der Größe des mechanischen Einflusses beinhaltet.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sensorsignal weitere Auswerteinformationen, insbesondere bezüglich der durch den mechanischen Einfluss beeinflussten Fläche der Fensterscheibe, dem Beginn, der Dauer und/oder dem Endzeitpunkt des mechanischen Einflusses, abgeleitet (S2) werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung des Sensorsignals zusätzlich eine Information (I3) über einen Krafteinwirkungs-Mittelwert abhängig von weiteren Kraftfahrzeugparametern, insbesondere der Kraftfahrzeug-Geschwindigkeit, verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von den Auswerteinformation, der erfassten exakten Position und/oder dem Betrag und/oder der Größe des mechanischen Einflusses weitere Einrichtungen im Kraftfahrzeug wie eine Scheibenwischeranlage, ein Zugangs- und Fahrberechtigungssystem, eine Fensterhebereinrichtung, eine Scheinwerfer- und oder Beleuchtungseinrichtung, eine Alarmeinrichtung, ein Sonnenschild, eine Einrichtung zur Transparenzänderung der Fensterscheibe und/oder ein Infotainmentsystem angesteuert (B1) werden.
Kraftfahrzeug mit einer Fensterscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die drucksensitive Schicht (3) auf der Innen- und/oder Außenfläche der Frontscheibe, Heckscheibe und/oder einer der Seitenscheiben aufgebracht ist.