DE102009030773A1

DE102009030773A1 - Eingabeeinrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009030773A1
Application number: DE102009030773A
Authority: DE
Inventors: Hermann Künzner; Stefan Kaindl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-06-27
Filing date: 2009-06-27
Publication date: 2010-12-30

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Eingabeeinrichtung mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Drehelement, das im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Drehelementes aus einer Ruheposition auslenkbar ist, mit einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Drehungen des Drehelementes, und mit einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Richtung und des Grades der Auslenkung, mit welcher das Drehelement ausgelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingabeeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Eingabeeinrichtung.
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen zunehmend über eine separat von einer Anzeigeeinrichtung gebildete Bedieneinrichtung oder Eingabeeinrichtung im Bereich der Mittelkonsole. Eine solche Bedieneinrichtung ist beispielsweise aus der EP 0893750 B1 bekannt. Die Bedieneinrichtung verfügt dabei über ein bidirektional um seine Symmetrieachse drehbares Schaltglied, das zudem axial bewegbar (druckbar) und schwenkbar gelagert ist. Damit können durch ein Drehen, Drücken und/oder Schwenken des Schaltgliedes beispielsweise Menüpunkte auf einer Anzeigeeinrichtung markiert und ausgewählt werden oder Parameter eingestellt werden.
Die Navigation innerhalb von hierarchischen Auswahlmenüs gestaltet sich mit einer solchen Bedieneinrichtung einfach, schnell und komfortabel.
Es sind außerdem Kraftfahrzeuge mit eingebauten Navigationssystemen bekannt. Dabei werden auf Anzeigeeinrichtungen Ausschnitte digitaler Straßenkarten angezeigt. Es ist auch bekannt, mit einem Marker bestimmte geografische Positionen innerhalb einer solchen Kartendarstellung zu markieren oder auszuwählen.
Außerdem sind so genannte Trackpoints bekannt. Ein Trackpoint ist eine Art kleiner Stift, der in die Mitte einer Tastatur (üblicherweise zwischen den Tasten b, g und h) eingelassen ist und die Funktion einer Computer-Maus übernimmt. Die Funktionsweise ist ähnlich der eines Joysticks. Je stärker man den Stift in eine Richtung drückt, desto schneller bewegt sich der Mauszeiger in die entsprechende Richtung. Das Funktionsprinzip beruht beispielsweise auf der Eigenschaft von elektrischen Kondensatoren, ihre Kapazität zu ver ändern, wenn mechanischer Druck den Abstand zwischen den Elektroden verändert. Eingesetzt werden Trackpoints zum Beispiel in Notebooks.
Der Erfindung liegt nun auch die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den bekannten Eingabeeinrichtungen verbesserte Eingabeeinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Eingabeeinrichtung umfasst ein um eine Drehachse drehbar gelagertes Drehelement, das im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Drehelementes aus einer Ruheposition auslenkbar ist. Durch eine erste Erfassungseinrichtung werden Drehungen (Drehbewegungen) des Drehelementes erfasst. Durch eine zweite Erfassungseinrichtung werden Richtung und Grad der Auslenkung des Drehelementes erfasst.
Der Grad der Auslenkung kann beispielsweise bestimmt sein durch die Strecke der Auslenkung bezogen auf eine Ruheposition, den Winkel der Auslenkung bezogen auf eine Ruheposition, die Kraft, durch welche die Auslenkung bewirkt wird, die Rückstellkraft, welche der Auslenkung entgegenwirkt, oder eine damit korrelierende Größe. Die Erfassungseinrichtungen basieren auf an sich bekannten Sensoreinrichtungen.
Der Begriff ”Auslenkung” umfasst im Rahmen der Erfindung auch eine minimale (quasi statische) kaum wahrnehmbare Auslenkung, beispielsweise im Rahmen eines an sich bekannten ”Trackpoint-Prinzips”. Dabei wird die Kraft bestimmt, welche auf das Drehelement, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse, wirkt und mit welcher das Drehelement somit ausgelenkt wird. Die Auslenkung muss dabei nur so groß sein, dass die Kraft, welche die Auslenkung bewirken soll, gemessen werden kann. Dies kann bei spielsweise dadurch erfolgen, dass zwei Elektroden eines Kondensators durch die Kraft einander angenähert werden, so dass die Kapazität des Kondensators entsprechend der wirkenden Kraft geändert wird. Aus der Änderung der Kapazität des Kondensators kann dann die wirkende Kraft abgeleitet werden. Die Änderung der Kapazität oder die wirkende Kraft kann dann als Grad der Auslenkung verstanden werden. Durch eine geeignete Vielzahl von geeignet angeordneten Kondensatoren kann in an sich bekannter Weise zudem die Richtung der wirkenden Kraft bestimmt werden.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass durch eine Eingabeeinrichtung, die mit einer Hand, beispielsweise auch während der Fahrt in einem Kraftfahrzeug, bedient werden kann, eine Vielzahl unterschiedlicher Informationsarten eingegeben werden können, die ein komfortables, einfaches, schnelles und zuverlässiges Navigieren beispielsweise sowohl durch eine diskrete hierarchische Menüstruktur als auch innerhalb einer (quasi)kontinuierlichen Straßenkartendarstellung oder Browserseitendarstellung ermöglichen.
Bei einer besonders vorteilhaften Eingabeeinrichtung wird das um eine Drehachse drehbar gelagerte Drehelement durch ein insbesondere stabförmiges oder plattenförmiges Trägerelement getragen. Das Drehelement ist entweder mit dem Trägerelement drehfest verbunden (das Trägerelement dreht sich also mit dem Drehelement mit), oder das Drehelement dreht sich um das oder auf dem an sich nicht drehbar gelagerten Trägerelement, insbesondere um die Längsachse des Trägerelementes.
Vorzugsweise ist das stabförmige Trägerelement, zumindest das obere Ende des Trägerelementes, in der Ruheposition im Wesentlichen senkrecht oder quer zur Drehachse des Drehelementes oder zur Längsachse des Trägerelementes aus einer Ruheposition auslenkbar, insbesondere schwenkbar, kippbar, bewegbar oder seitlich verschiebbar. Die zweite Erfassungseinrichtung erfasst dann vorzugsweise die Richtung und den Grad der Auslenkung, mit welcher das Trägerelement, zumindest das obere Ende des Trägerelementes, und damit das Drehelement insbesondere seitlich ausgelenkt wird. Von der Erfindung umfasst ist auch der Einsatz eines flexiblen Trägerelementes, das an sich nicht aus seiner Ruheposition auslenkbar ist, dessen oberes Ende, das insbesondere das Drehelement trägt, aber – aufgrund der Flexibilität oder Elastizität des Trägerelementes – aus seiner Ruheposition auslenkbar ist. Der Grad der Auslenkung des oberen Endes des flexiblen Trägerelementes kann durch seitlich das stabförmige Trägerelement umgebende Dehnmessstreifen erfasst werden.
Alternativ dazu kann das Drehelement durch eine tellerförmige Trägerplatte (Trägerelement) getragen werden, wobei die seitliche Auslenkung des Drehelementes relativ zur Trägerplatte oder die seitliche Auslenkung der Trägerplatte (und damit mittelbar auch die seitliche Auslenkung des Drehelementes) bestimmt wird. Das Drehelement liegt in der Vertiefung der tellerförmigen Platte, wobei die Vertiefung auch als Ausnehmung ausgebildet sein kann. Die Trägerplatte an sich kann kippbar gelagert sein, um weitere Bedienfreiheitsgrade zu schaffen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Drehelement parallel oder in Richtung der Drehachse drückbar ist. Durch eine dritte Erfassungseinrichtung kann ein Drücken des Drehelementes erfasst werden.
Eine solche Eingabeeinrichtung eröffnet eine Vielzahl von Bedienfreiheitsgraden, die intuitiv und mit einer Hand ohne visuelle Unterstützung genützt werden können.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Kraftfahrzeug mit einer der soeben geschilderten Eingabeeinrichtungen, mit einer Anzeigeeinrichtung und mit einer Steuereinrichtung, die derart eingerichtet und mit der Anzeigeeinrichtung, der ersten Erfassungseinrichtung und der zweiten Erfassungseinrich tung gekoppelt ist, dass die Bewegung eines Markers, insbesondere eines Cursors zur Auswahl einer geografischen Position, in einem ersten Betriebsmodus, insbesondere in Straßenkartenanzeigemodus oder Browsermodus, durch die Erfassung einer seitlichen Auslenkung des Drehelementes bewirkt wird.
Dadurch kann ein Fahrer eines Kraftfahrzeuges während der Fahrt einfach, schnell, komfortabel und zuverlässig innerhalb einer Straßenkartendarstellung navigieren, insbesondere einen Marker an einer beliebigen Stelle der Straßenkartendarstellung frei positionieren, um beispielsweise eine beliebige geografische Position auszuwählen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Bewegung eines Markers, insbesondere eines Cursors oder eines Auswahlrahmens oder eines Auswahlfeldes, zur Auswahl eines Menüpunktes in einem zweiten Betriebsmodus, insbesondere einem Menümodus, durch die Erfassung einer Drehung des Drehelementes bewirkt wird. Dies schließt nicht aus, dass zumindest in besonderen Bediensituationen die Bewegung eines Markers zur Auswahl eines Menüpunktes in dem zweiten Betriebsmodus zudem durch die Erfassung einer Auslenkung des Drehelementes bewirkt werden kann.
Dadurch kann in verschiedenen Betriebsmodi durch dieselbe Eingabeeinrichtung mit verschiedenen Eingaben die Bewegung von verschiedenen Markertypen, insbesondere eines diskret (in Stufen, von Menüpunkt zu Menüpunkt) bewegbaren Markertyps und eines kontinuierlich (an eine beliebige Stelle innerhalb eines Kartenausschnittes) bewegbaren Markertyps, bewirkt werden.
Es ist eine andere Weiterbildung der Erfindung, dass im ersten Betriebsmodus die Richtung der Bewegung des Markers mit der Richtung der erfassten Auslenkung korreliert und die Geschwindigkeit der Bewegung des Markers mit dem Grad der erfassten Auslenkung korreliert.
Dadurch kann, beispielsweise im Straßenkartenanzeigemodus, ein Marker sehr schnell, intuitiv und zielsicher bewegt und schließlich an der gewünschten Position positioniert werden.
Vorzugsweise wird im ersten Betriebsmodus die Änderung der Größe einer Straßenkartendarstellung durch die Erfassung einer Drehung des Drehelementes bewirkt.
Durch dieselbe Bedienaktion (Drehung des Drehelementes) werden dadurch in verschiedenen Betriebsmodi verschiedene Wirkungen erzielt: die Bewegung eines Markers oder die Änderung der Darstellungsgröße einer Straßenkartendarstellung. Dadurch wird die Eingabeeinrichtung und die damit verbundenen Eingabearten oder Bedienaktionen optimal ausgenützt.
Vorzugsweise wird im zweiten Betriebsmodus die Auswahl eines Menüpunktes durch die Erfassung eines Drückens des Drehelementes bewirkt, und dadurch beispielsweise (in bestimmten Bediensituationen) vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus umgeschaltet.
Alternativ oder ergänzend dazu wird vorzugsweise im ersten Betriebsmodus die Auswahl eines Ortes oder eines ”Points of Interest” oder eines Navigationsziels durch die Erfassung eines Drückens des Drehelementes bewirkt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die folgende Figur näher erläutert:
1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines eine Eingabeeinrichtung umfassenden Bediensystems.
Das in 1 in der Seitenansicht dargestellte Bediensystem umfasst eine Eingabeeinrichtung EE, eine Anzeigeeinrichtung ANZ, wie beispielsweise ein Grafikdisplay, und eine Steuereinrichtung STE, wie beispielsweise eine programmgesteuerte Prozessoreinrichtung.
Die Eingabeeinrichtung EE umfasst ein um eine Drehachse DA drehbar gelagertes beispielsweise zylindrisches Drehelement DE.
Das Drehelement DE wird durch ein stabförmiges Trägerelement TE getragen. Das Trägerelement TE und damit das Drehelement DE sind im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse DA des Drehelementes aus einer Ruheposition auslenkbar. Die Figur zeigt das Trägerelement TE und das Drehelement DE in ihrer Ruheposition. Die Pfeile sa deuten exemplarisch die Möglichkeiten der seitlichen Auslenkung an. Die seitliche Auslenkung des Drehelementes ist aber nicht die angedeuteten Richtungen beschränkt. Vorzugsweise sollen mindestens 16, mindestens 32, mindestens 64 oder mindestens 128 verschiedene Richtungen als seitliche Auslenkung sa möglich und erfassbar sein.
Es ist eine erste, an sich bekannte, Erfassungseinrichtung E1 zum Erfassen von Drehungen (Drehrichtung, Drehwinkel) des Drehelementes DE um die Drehachse DA vorgesehen. Je nach Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass sich das Trägerelement TE mit dem Drehelement DE um die Drehachse DA dreht oder nicht.
Es ist eine zweite, an sich bekannte, Erfassungseinrichtung E2 zum Erfassen der Richtung und des Grades der Auslenkung, mit welcher das Trägerelement TE, insbesondere das obere Ende des Trägerelementes TE, und damit das Drehelement DE ausgelenkt wird, vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Trägerelement TE flexibel ausgeführt ist. Die Erfassungseinrichtung E2 kann dann beispielsweise auf Dehnmessstreifen basieren, die parallel zur Längsrichtung des Trägerelementes TE ausgerichtet sind und das Trägerelement TE umgeben. Eine Auslenkung des oberen Endes des flexiblen Trägerelementes TE führt dann zu einer Dehnung eines oder mehrerer Dehnmessstreifen. Diese Dehnungen können in an sich bekannter Weise ermittelt und ausgewertet werden, um die Richtung und den Grad der Auslenkung des Trägerelementes TE, hier insbesondere des oberen Endes des Trägerelementes, zu ermitteln.
Basierend auf den durch die Erfassungseinrichtungen E1, E2 ermittelten Größen kann dann durch die entsprechend eingerichtete Steuereinrichtung STE ein auf der Anzeigeeinrichtung ANZ dargestellter Marker bewegt werden.
In einem Kraftfahrzeug ist dabei die folgende Ausführungsform besonders vorteilhaft:
In einem Straßenkartenanzeigemodus wird die Bewegung des Markers, beispielsweise eines Positionierkreuzes, durch die Erfassung einer Auslenkung des Trägerelementes bewirkt. Die Richtung der Auslenkung des Trägerelementes bestimmt dabei die Richtung der Bewegung des Markers auf der Anzeigeeinrichtung.
Beispielsweise bewirkt eine Auslenkung nach vorne eine Bewegung des Markers nach oben, eine Auslenkung nach hinten eine Bewegung des Markers nach unten, eine Auslenkung nach links eine Bewegung des Markers nach links und/oder eine Auslenkung nach rechts eine Bewegung des Markers nach rechts. Vorteilhaft an der Erfindung ist dabei aber, dass die Bewegung des Barkers gerade nicht auf nur diese vier oder acht Richtungen beschränkt ist Je größer der Grad der Auslenkung des Trägerelementes in eine Richtung, desto größer die Geschwindigkeit der Bewegung des Markers auf der Anzeigeeinrichtung. Hierbei kann zwischen dem Grad der Auslenkung und der Geschwindigkeit der Markerbewegung beispielsweise ein linearer oder quadratischer Zusammenhang bestehen.
In einem Menünavigationsmodus wird die Bewegung des Markers, beispielsweise eines Auswahlfeldes oder eines Auswahlrahmens, durch die Erfassung einer Drehung des Drehelementes bewirkt. Beispielsweise bewirkt eine Drehung um 10 Grad oder um eine Raststellung nach links eine Bewegung des Markers nach oben, beispielsweise zu einem Menüpunkt oberhalb dem aktuell markierten Menüpunkt, und eine Drehung um 10 Grad oder um eine Raststellung nach rechts eine Bewegung des Markers nach unten, beispielsweise zu einem Menüpunkt unterhalb dem aktuell markierten Menüpunkt.
Im ersten Betriebsmodus wird durch die Erfassung einer Drehung des Drehelementes dagegen die Änderung der Größe der Straßenkartendarstellung (Maßstabsänderung) bewirkt.
Im zweiten Betriebsmodus wird die Auswahl eines durch den Marker markierten Menüpunktes durch die Erfassung eines Drückens des Drehelementes bewirkt. Hierzu kann eine entsprechende dritte Erfassungseinrichtung (nicht dargestellt) zum Erfassen eines Drückens bzw. einer Bewegung dr des Drehelementes oder des Trägerelementes nach unten, parallel zur Drehachse DA vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0893750 B1 [0002]

Claims

Eingabeeinrichtung – mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Drehelement, das im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Drehelementes aus einer Ruheposition auslenkbar ist, – mit einer ersten Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Drehungen des Drehelementes, und – mit einer zweiten Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Richtung und des Grades der Auslenkung, mit welcher das Drehelement ausgelenkt wird.
Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1, das parallel zur Drehachse drückbar ist, mit einer dritten Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Drückens des Drehelementes.
Kraftfahrzeug – mit einer Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, – mit einer Anzeigeeinrichtung und – mit einer Steuereinrichtung, die derart eingerichtet und mit der Anzeigeeinrichtung, der ersten Erfassungseinrichtung und der zweiten Erfassungseinrichtung gekoppelt ist, dass die Bewegung eines Markers in einem ersten Betriebsmodus durch die Erfassung einer Auslenkung des Drehelementes bewirkt wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, bei dem die Bewegung eines Markers in einem zweiten Betriebsmodus durch die Erfassung einer Drehung des Drehelementes bewirkt wird.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem im ersten Betriebsmodus die Richtung der Bewegung des Markers mit der Richtung der erfassten Auslenkung korreliert und die Geschwindigkeit der Bewegung des Markers mit dem Grad der erfassten Auslenkung korreliert.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem im ersten Betriebsmodus die Änderung der Größe einer Straßenkartendarstellung durch die Erfassung einer Drehung des Drehelementes bewirkt wird.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem im zweiten Betriebsmodus die Auswahl eines Menüpunktes durch die Erfassung eines Drückens des Drehelementes bewirkt wird.