DE102007017509A1

DE102007017509A1 - Steuersystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007017509A1
Application number: DE102007017509A
Authority: DE
Inventors: Ludger Dr. Laufenberg
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-16
Also published as: WO2008125640A1

Abstract

Beschrieben wird ein Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem mobilen Gerät, welches ein ringförmiges berührungsempfindliches Bedienelement aufweist und über eine Schnittstelle funktionell mit Einrichtungen des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, wobei das Kraftfahrzeug ein Lenkrad mit einer berührungsempfindlichen Lenkradaußenfläche aufweist, welches Berührungen des Lenkrads zur Steuerung wenigstens einer Vorrichtung erfassen kann, und wobei nach Anschluss des mobilen Geräts an die Schnittstelle Steuerungsfunktionen des mobilen Geräts durch Berührungen des Lenkrads analog zur Funktionsweise des Bedienelements auslösbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad, welches Fingerbewegungen an einer berührungsempfindlichen Lenkradaußenfläche zur Steuerung wenigstens einer Vorrichtung erfassen kann.
Derzeit sind mobile Geräte, insbesondere zum Speichern und Abspielen von Musik, weit verbreitet, die über ein ringförmiges berührungsempfindliches Bedienelement gesteuert werden. Die Bedienung dieser Geräte erfolgt in der Weise, dass ein Streichen über eine ringförmige berührungsempfindliche Fläche eine richtungsabhängige Verschiebung eines Positionsanzeigers, beispielsweise in einer Auswahlliste, verursacht. Darüber hinaus können durch das Antippen markierter Bereiche der ringförmigen Fläche festgelegte Funktionen umgesetzt werden. Diese Art der Bedienung gilt bei dieser Art von mobilen Geräten als angenehm.
Es zeichnet sich der Trend ab, derartige mobile Geräte auch im Kraftfahrzeug zu nutzen. So sind derzeit Lösungen auf dem Markt, bei denen diese in einem Fahrzeug angeschlossen werden können, wobei die Bedienung weiterhin über das mobile Gerät erfolgt. Das Bedienelement ist aufgrund seiner Eigenschaften, z. B. seiner Größe und der erforderlichen Bedienkräfte, jedoch kaum dazu geeignet von Fahrer während der Fahrt sicher bedient zu werden.
Des weiteren sind Lösungen bekannt, bei denen die Bedienung des mobilen Geräts über im Fahrzeug integrierte Bedienelemente erfolgt. Diese sind in der Regel durch Tasten oder auch durch Drehräder realisiert. Die besondere Art der Bedienung des mobilen Endgerätes geht jedoch hierbei verloren.
Es erscheint also vorteilhaft ein Bedienelement im Fahrzeug zu realisieren, welches die gleiche Bedienart wie das Bedienelement des mobilen Geräts bietet, jedoch an die besonderen Bedingungen des Fahrerplatzes angepasst ist. Dies soll durch die Erfindung erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kraftfahrzeug ein Lenkrad mit einer berührungsempfindlichen Lenkradaußenfläche aufweist, welches Berührungen des Lenkrads zur Steuerung wenigstens einer Vorrichtung erfassen kann und dass nach Anschluss des mobilen Geräts an die Schnittstelle Steuerungsfunktionen des mobilen Geräts durch Berührungen des Lenkrads analog zur Funktionsweise des Bedienelements auslösbar sind.
Die Erfindung sieht vor, ein Lenkrad mit einer berührungs- bzw. kraftempfindlichen Lenkradkranzoberfläche zu nutzen, um das in dem mobilen Gerät integrierte ringförmige berührungsempfindliche Bedienelement nachzubilden und zu ersetzen. Wird also ein derartiges mobiles Gerät mit dem Fahrzeug verbunden, so wird ein Streichen der Finger über die Oberfläche des Lenkradkranzes so als Signal an das mobile Gerät weitergegeben, dass es von diesem wie ein Streichen über das integrierte Bedienelement interpretiert wird. Gleiches gilt für eine Betätigung an einem festgelegten Bereich des Lenkrades, was von dem mobilen Gerät schließlich als Antippen eines bestimmten Bereiches ausgelegt wird.
Diese Umsetzung bietet den Vorteil, dass der Fahrer das mobile Gerät in gleicher Art und Weise im Fahrzeug bedient, wie er es auch direkt am mobilen Gerät bedienen würde. Da der Fahrer jedoch die Hände nicht vom Lenkrad nehmen muss, kann er gleichzeitig das Fahrzeug weiterhin sicher führen. Durch die Abmessungen des Lenkrades, die im Vergleich zu dem ringförmigen Bedienelement des mobilen Geräts sehr groß sind, wird die exakte Bedienung im sich ständig bewegenden Fahrzeug erleichtert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüche und der nachfolgenden Figurenbeschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden. Es zeigen:
1 den Aufbau eines Steuersystems,
2 ein mobiles Gerät mit einem ringförmigem berührungsempfindlichem Bedienelement,
3 die Bedienung des mobilen Geräts durch Streichen über das Bedienelement,
4 die Betätigung des mobilen Geräts durch Antippen in definierten Bereichen des Bedienelements,
5 die Bedienung des mobilen Geräts durch Streichen über den Lenkradkranz,
6 die Bedienung des mobilen Geräts durch einen Kraftimpuls auf dem Lenkradkranz,
7 eine Ausführungsvariante des Steuersystems,
8 eine weitere Ausführungsvariante des Steuersystems.
In der 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Steuersystems in einer Prinzipskizze dargestellt. Sämtliche Komponenten sind fest in ein Kraftfahrzeug eingebaut, bis auf ein mobiles Gerät (1), welches über eine Schnittstelle (5) an die fahrzeuginternen Komponenten ankoppelbar ist.
Das mobile Gerät (1), deutlicher dargestellt in der 2, kann eine Vielzahl von Funktionen aufweisen, durch die es vielseitig verwendbar ist. Zu diesen Funktionen können beispielsweise Aufnahme- und Anzeigefunktionen für Bilddateien, Telekommunikationsfunktionen und ähnliches gehören. Vorrangig sind solche Geräte häufig zum Abspielen von Audiodateien vorgesehen. Besonders die zuletzt genannte Funktion macht solche Geräte auch für den vorübergehend stationären Einsatz in einem Kraftfahrzeug interessant.
Intern weist das mobile Gerät (1) neben einer Steuerungsvorrichtung einen Chip oder eine kleinbauende Festplatte mit einen relativ großen Speichervermögen auf. Zur Darstellung einer Inhaltsübersicht über den gespeicherten Datenbestand oder über Statusinformationen zur aktuellen Funktionsweise besitzt das Gerät ein Display (2), welches Textinformationen oder auch grafisch aufbereitete Informationen anzeigen kann.
Um aus dem Datenbestand eine Auswahl zu treffen, ist ein ringförmiges Bedienelement (3) vorgesehen, welches durch kreisförmiges Überstreichen eine Bewegung eines Zeigers („Scrollen") durch eine im Display (2) darstellbare Auswahlliste ermöglicht. Durch Überstreichen des ringförmigen Bedienelements (3) im bzw. gegen den Uhrzeigersinn ist ein Vorwärts- und Rückwärtsscrollen möglich. Die Scrollgeschwindigkeit kann entsprechend durch die Geschwindigkeit des Überstreichens des ringförmigen Bedienelements (3) beeinflusst werden.
Darüber hinaus ermöglicht das Bedienelement (3) auch die Steuerung von Abspielfunktionen. Hierzu sind mehrere Bereiche auf dem Bedienelement (3) definiert, die auf eine Druckbetätigung hin jeweils eine Schaltfunktion ausführen. Symbolisch dargestellt sind hier drei Schaltflächen (4), etwa für die Funktionen Start, Stop und Pause.
Selbstverständlich sind auch weitere Funktionen (schneller Vorlauf, schneller Rücklauf usw.) realisierbar. Verschiedene Funktionen können dabei auch in Kombination zwischen einer Schaltfunktion und einer Scrollfunktion realisiert sein, wie beispielsweise die Auswahl der Lautstärkeeinstellfunktion und einer nachfolgenden quasianalogen Einstellung der Lautstärke über das Bedienelement.
Diese sehr komfortablen Bedienfunktionen sind bei einer Verwendung des mobilen Geräts (1) in einem Kraftfahrzeug, besonders während der Fahrt, praktisch nicht am Gerät (1) ausführbar, da hierzu zuviel Aufmerksamkeit auf das Gerät (1) zu lenken wäre.
Wie in der 1 skizziert, ist daher vorgesehen, bei einem in einem Kraftfahrzeug genutzten mobilen Gerät (1), die durch das ringförmige Bedienelement (3) realisierten Bedienfunktionen möglichst exakt auf das Lenkrad (9) zu übertragen.
Hierzu ist der Lenkradkranz (11) vollständig oder abschnittsweise mit einer berührungsempfindlichen Außenfläche versehen, mittels derer ein Überstreichen des Lenkradskranzes (11) erfasst und gegebenenfalls der Ort der Lenkradberührung lokalisiert werden kann. Die hierzu geeigneten Funktionsprinzipien sind grundsätzlich vorbekannt. Verwendet werden können insbesondere nach einem kapazitiven Prinzip funktionierende, ortsauflösende Sensoren, die Lenkradberührungen auch ohne eine Krafteinwirkung erkennen. Ergänzend können auch Sensoren in das Lenkrad (9) integriert sein, die die Einwirkung einer Griffkraft auf das Lenkrad (9) erfassen können. Solche Griffkraftsensoren können beispielsweise durch Lichtleitfasern realisiert sein, die in eine flexible Lenkradumhüllung integriert sind. Das Funktionsprinzip beruht darauf, dass sich die optischen Eigenschaften von Lichtleitfasern unter einer Krafteinwirkung ändern, was durch eine geeignet ausgebildete Elektronik erfasst werden kann.
Die Signale der in das Lenkrad (9) integrierten Berührungs- und Griffkraftsensorik werden durch eine Auswerteschaltung (7) erfasst und aufbereitet und an eine Steuereinheit (6) weitergeleitet.
Ebenfalls mit der Steuereinheit (6) verbunden ist eine Schnittstelle (5). Der Begriff Schnittstelle (5) bezeichnet hier eine Vorrichtung, die das mobile Gerät (1) mit anderen Einrichtungen des Kraftfahrzeugs signaltechnisch verbindet. Die Schnittstelle (5) ist dabei vorzugsweise als eine Halterung ausgebildet, welche eine Aufnahme für das mobile Gerät (1) besitzt. Beim Einsetzen des mobilen Geräts (1) in die Halterung kontaktiert der Steckverbinder (10) des mobilen Geräts (1) einen Gegensteckverbinder der Schnittstelle (5) und ist damit elektrisch an die Steuereinheit (6) angekoppelt.
Die Schnittstelle (5) ist an das anzuschließende mobile Gerät (1) hinsichtlich der Abmessungen der Aufnahmevorrichtung und der Steckverbindung, angepasst. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle (5) keine weiteren Komponenten enthält und somit besonders kostengünstig herstellbar ist. Zur Anpassung an unterschiedliche anzuschließende Gerät (1) kann vorgesehen sein, die Schnittstelle (5) in mehreren optional erhältlichen Varianten herzustellen, die auf einfache Weise gegeneinander austauschbar sind.
Nach dem Einsetzen des mobilen Geräts (1) in die Schnittstelle (5), sind die am Bedienelement (3) vorgesehenen Steuerungsfunktionen des mobilen Geräts (1) sofort am Lenkradkranz (11) ausführbar.
Vorteilhafterweise ist mit der Steuereinheit (6) ein Anzeigeelement (8) verbunden. Dadurch muss der Fahrer des Kraftfahrzeugs zum Treffen einer Auswahl seine Aufmerksamkeit nicht dem Display (2) des mobilen Geräts (1) zuwenden, sondern erhält die entsprechende Anzeige auf dem Anzeigeelement (8), welches im Bereich des Armaturenbretts oder des Lenkrads (9) angeordnet ist.
Die auf dem Anzeigeelement (8) dargestellte Information wird von der Steuereinheit (6) generiert. Diese geschieht aufgrund von Daten, die die Steuereinheit (6) über die Schnittstelle (5) vom mobilen Gerät (1) erhält, sowie aufgrund von Daten der Auswerteschaltung (7).
Es kann vorgesehen sein, dass das Anzeigeelement (8) eine vollständig eigenständig gestaltete Bedienoberfläche anzeigt oder aber eine Bedienoberfläche, die der üblichen Anzeige auf dem Display (2) des mobilen Geräts (1) weitgehend entspricht. Bei der Gestaltung der durch das Anzeigeelement (8) dargestellten Bedienoberfläche können dabei ergonomische Gesichtspunkte, z. B. keine Darstellung von unwesentlichen und damit ablenkend wirkenden Zusatzinformationen, Berücksichtigung finden.
Am Bedienelement (3) des mobilen Geräts sind Bedienfunktionen durch ein Überstreichen des ringförmigen Bedienelements (3) (skizziert in der 3) oder durch ein Drücken auf Bereiche des Bedienelementes (3), welche Drucktastenfunktionen zur Verfügung stellen (4), auslösbar.
Wie die 5 und 6 zeigen, sind entsprechende Bedienweisen in gleicher Weise am Lenkrad (9) realisiert. Beispielsweise durch ortsauflösende kapazitive Sensoren im Lenkradkranz (11) können sowohl die Bewegungsrichtung, also ein Überstreichen im oder entgegen dem Uhrzeigersinn, als auch die Bewegungsweite, also der Betrag des überstrichenen Winkelbereichs, auf einfache Weise erfasst werden.
Außerdem können durch druckempfindliche Bereiche am Lenkradkranz (11) Drucktastenfunktionen an einem Bedienelement (3) nachgebildet sein, die durch einfaches oder mehrfaches Tippen auf die druckempfindlichen Bereiche des Lenkradkranzes (11) auslösbar sind (6).
Alternativ oder zusätzlich kann eine Drucktastenbetätigung auch durch ein festes Zugreifen am Lenkrad (9), erfassbar durch einen in den Lenkradkranz (11) integrierten Griffkraftsensor, emuliert werden. Diese Funktion kann beispielsweise als Eingabebestätigung für eine zuvor durch eine Überstreichbewegung getroffene Auswahl, vorgesehen sein.
Zwei vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den 7 und 8 dargestellt. Die 7 zeigt ein Steuersystem, bei dem die am Lenkradkranz (11) angeordnete berührungsempfindliche Sensorik, im folgenden kurz als Lenkradsensorik bezeichnet, über eine Funkverbindung (14) Daten zu einer Komponente (12) des Steuersystems überträgt. Die Komponente (12) übernimmt hierbei, neben der Funktion einer HF-Empfangseinheit, zugleich auch die Funktion einer Steuereinheit, und gegebenenfalls die Funktion der Signalauswerteschaltung. Alternativ kann die Signalauswertung auch in die Lenkradsensorik integriert sein.
Eine noch höher integrierte Ausführung eines Steuersystems ist in 8 skizziert. Hierbei sind alle zuvor beschriebenen Elektronikkomponenten des Steuersystems nun auf die Lenkradsensorik oder das mobile Gerät (1) aufgeteilt. Damit kommuniziert die Lenkradsensorik nun über eine Funkverbindung (14), beispielsweise über ein Bluetooth-Protokoll, direkt mit dem mobilen Gerät (1).
Das Anschließen des mobilen Geräts (1) an eine Schnittstelle entspricht in diesem Ausführungsbeispiel dem Einbringen des mobilen Geräts (1) in den Sendebereich der zur Lenkradsensorik gehörenden Sendeeinheit. Hat das mobile Gerät (1) die Funkverbindung (14) erkannt, ermöglicht es eine Steuerung über die Lenkradsensorik.
Die in den 7 und 8 dargestellten Ausführungen sind besonders vorteilhaft, da durch die Funkverbindung (14) eine aufwendige Verkabelung des Lenkrads (9) mit Signalleitungen nicht erforderlich ist.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Lenkradsensorik auch keine Verkabelung mit Energieversorgungsleitungen benötigt. Eine solche energieautarke Lenkradsensorik kann dadurch realisiert sein, dass die benötigte Energie durch Griff- und Betätigungskräfte, etwa durch integrierte Piezoelemente, direkt am Lenkrad (9) erzeugt wird. Alternativ kann die Lenkradsensorik auch mit einem eigenen Energiespeicher, etwa einer Knopfzelle versorgt werden.
Da eine direkte Verbindung der Lenkradsensorik mit der Fahrzeugelektrik und -elektronik nicht erforderlich ist, kann die Lenkradsensorik vorteilhaft in eine nachrüstbare Lenkradumhüllung integriert sein, die auf montagetechnisch einfache Weise, etwa durch einfaches Überstülpen oder Aufknöpfen, mit dem Lenkrad (9) des Fahrzeugs verbunden werden kann.
Der Montageaufwand, der wesentlich zu den Kosten eines derartigen Steuersystems beiträgt, kann so sehr gering gehalten werden.

1: (mobiles) Gerät
2: Display
3: Bedienelement
4: Schaltflächen
5: Schnittstelle
6: Steuereinheit
7: Auswerteschaltung
8: Anzeigeelement
9: Lenkrad
10: Steckverbinder
11: Lenkradkranz
12: Komponente
13: elektrische Verbindung
14: Funkverbindung

Claims

Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem mobilen Gerät, welches ein ringförmiges berührungsempfindliches Bedienelement aufweist und über eine Schnittstelle funktionell mit Einrichtungen des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Lenkrad (9) mit einer berührungsempfindlichen Lenkradaußenfläche aufweist, welches Berührungen des Lenkrads (9) zur Steuerung wenigstens einer Vorrichtung erfassen kann und dass nach Anschluss des mobilen Geräts (1) an die Schnittstelle (5) Steuerungsfunktionen des mobilen Geräts (1) durch Berührungen des Lenkrads (9) analog zur Funktionsweise des Bedienelements (3) auslösbar sind.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Gerät (1) ein Musikabspielgerät ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt eines Display (2) des mobilen Geräts (1) auf ein im Sichtbereich des Fahrers angeordnetes Anzeigeelement (8) übertragen wird oder auf dem Anzeigeelement (8) nachgebildet wird.
Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement (8) am Lenkrad (9) angeordnet ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (5) zumindest eine mechanische Halterung und ein elektrisches Kontaktierungselement aufweist.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung der Schnittstelle (5) zum Anschluss eines vorgegebenen mobilen Geräts (1) ausgelegt ist.
Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Steuereinheit (6) wahlweise eine von mehreren verschieden gestalteten Schnittstellen (5) anschließbar ist, wobei jede anschließbare Schnittstelle (5) für den Anschluss speziell eines vorgegebenen Geräts (1) vorgesehen ist.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an die Schnittstelle mehrere verschiedene mobile Geräte (1) anschließbar sind und dass die Steuereinheit (6) den Typ des jeweils angeschlossenen mobilen Geräts (1) automatisch erkennt.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Lenkrad (9) angeordneter Griffkraftsensor vorgesehen ist, der die auf das Lenkrad (9) einwirkende Zugriffskraft erfasst.
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Lenkrad (9) ein Energiewandler vorgesehen ist, der die elektrische Energie, die zum Betrieb der am Lenkrad (9) angeordneten Komponenten des Steuersystems erforderlich ist, aus der auf das Lenkrad (9) einwirkenden Zugriffskraft erzeugt.
Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler ist ein piezoelektrischer Wandler ist.
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Lenkrad (9) ein Energiespeicher angeordnet ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Signalverbindung zwischen Komponenten des Steuersystems als drahtlose Verbindung vorgesehen ist.
Steuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die am Lenkrad (9) angeordnete Sensorik über eine Funkverbindung mit einer Komponente (12) des Steuersystems verbunden ist.
Steuersystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Lenkradaußenfläche sowie gegebenenfalls der Griffkraftsensor, durch eine Lenkradhülle ausgebildet ist, die mit dem Lenkrad (9) verbunden werden kann.