DE102011106786B4 - Operating element, in particular for an automatic transmission of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Bedienelement mit einem Tastenbedienfeld mit mehreren jeweils wenigstens ein Schaltelement aufweisenden Tasten, wobei das Bedienelement wenigstens einen Näherungssensor (12) aufweist, dessen Sensorsignal zum Erkennen eines Tastendefekts zusammen mit wenigstens einem von einem Schaltelement (10, 11) erzeugten Schaltsignal in einer Auswerteeinheit (13) auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Näherungssensor (12) zwischen zwei einer Taste (3, 14) zugeordneten Schaltelementen (10, 11) angeordnet ist, wobei mittels des Sensorsignals des Näherungssensors (12) die Plausibilität der Schaltsignale der Schaltelemente (10, 11) überprüfbar ist.Operating element with a key panel with a plurality of keys each having at least one switching element, the operating element having at least one proximity sensor (12) whose sensor signal is used to detect a key defect together with at least one switching signal generated by a switching element (10, 11) in an evaluation unit (13) can be evaluated, characterized in that a proximity sensor (12) is arranged between two switching elements (10, 11) assigned to a button (3, 14), the plausibility of the switching signals of the switching elements (10, 11 ) is verifiable.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, insbesondere für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem Tastenbedienfeld mit mehreren jeweils wenigstens ein Schaltelement aufweisenden Tasten, wobei das Bedienelement wenigstens einen Näherungssensor aufweist, dessen Sensorsignal zum Erkennen eines Tastendefekts zusammen mit wenigstens einem von einem Schaltelement erzeugten Schaltsignal in einer Auswerteeinheit auswertbar ist.The invention relates to a control element, in particular for an automatic transmission of a motor vehicle, with a key control panel with a plurality of keys each having at least one switching element, the control element having at least one proximity sensor whose sensor signal for detecting a key defect together with at least one switching signal generated by a switching element in one Evaluation unit can be evaluated.
Derartige Bedienelemente werden bei Kraftfahrzeugen für die Eingabe von Schaltwünschen bei Shift-by-wire-Schaltbetätigungen verwendet, wodurch herkömmliche Bedienelemente wie Schalthebel ersetzt werden. Die Näherungssensorik der Tasten kann redundant ausgeführt sein, indem mehrere Digitalsensoren, z. B. Mikroschalter, eingesetzt werden.Control elements of this type are used in motor vehicles for inputting shift requests in the case of shift-by-wire switching operations, as a result of which conventional control elements such as shift levers are replaced. The proximity sensors of the keys can be implemented redundantly by several digital sensors, e.g. B. microswitches are used.
Aus der
Es sind auch elektrische Eingabetasten bekannt, bei denen mehrere z. B. drei oder vier digitale Schalter verwendet werden. Ein bestimmter Schaltzustand bzw. ein Zustandswechsel wird anhand der Schaltsignale von zwei der drei bzw. drei der vier digitalen Schalter detektiert, so dass die Fehlfunktion eines einzelnen Digitalschalters ohne Auswirkungen bleibt. Derartige herkömmliche elektrische Eingabetasten mit mehrfachen redundanten digitalen Näherungssensoren weisen jedoch auch Nachteile auf. Aufgrund unvermeidlicher mechanischer Toleranzen weisen die in einer Eingabetaste oder einer Schalteingabeeinheit verbauten Näherungssensoren unterschiedliche Schaltpunkte auf. Wenn die Eingabetaste nur soweit bewegt wird, dass nicht alle Näherungssensoren schalten, wird der noch nicht geschaltete Näherungssensor fälschlicherweise als defekt diagnostiziert. Während der Lebensdauer kann es durch Verschleiß der mechanischen Komponenten zu Verschiebungen der Schaltpunkte der Näherungssensoren kommen, die zu einer Vergrößerung der Schaltpunktdifferenzen zwischen den einzelnen Sensoren führen können. Dadurch kann es zu einer Zunahme der beschriebenen Fehldiagnosen einzelner Näherungssensoren kommen.There are also electrical input keys are known in which several z. B. three or four digital switches can be used. A specific switching state or a state change is detected based on the switching signals of two of the three or three of the four digital switches, so that the malfunction of an individual digital switch has no effect. However, such conventional electrical input keys with multiple redundant digital proximity sensors also have disadvantages. Due to unavoidable mechanical tolerances, the proximity sensors installed in an input key or a switch input unit have different switching points. If the enter button is moved just far enough that not all of the proximity sensors trigger, the proximity sensor that has not yet triggered will be incorrectly diagnosed as defective. During the service life, wear and tear on the mechanical components can lead to shifts in the switching points of the proximity sensors, which can lead to an increase in the switching point differences between the individual sensors. This can lead to an increase in the number of incorrect diagnoses described for individual proximity sensors.
Herkömmliche Bedienelemente, die z. B. intern vier Mikroschalter verwenden, sind aufgrund der hohen Zahl der Bauelemente vergleichsweise kostenintensiv, zudem steigt die Ausfallwahrscheinlichkeit mit der Anzahl der Schalter. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass eine defekte „hängende“ Taste, die ein permanentes konstantes Signal liefert, nicht durch eine Auswertung erkannt werden kann.Conventional controls z. B. internally use four microswitches are comparatively expensive due to the high number of components, and the probability of failure increases with the number of switches. Another disadvantage can be seen in the fact that a defective "stuck" button, which supplies a permanent, constant signal, cannot be detected by an evaluation.
Aus dem Handbuch „Allison Transmissions: Shift Selector, Operation and Code Manual“, Indianapolis, Indiana 46206-0894, USA, 2010 - Firmenschrift (URL: http://www.libertus.eu/download.php?id=1574&op=open) ist ein elektronischer Gangwähler mit Drucktasten für Mittel- und Schwerlast-Getriebe bekannt.From "Allison Transmissions: Shift Selector, Operation and Code Manual", Indianapolis, Indiana 46206-0894, USA, 2010 - Company publication (URL: http://www.libertus.eu/download.php?id=1574&op=open ) is an electronic gear selector with push buttons for medium and heavy duty transmissions.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bedienelement anzugeben, das die Erkennung eines einzelnen ausgefallenen Schaltelements ermöglicht und das gleichzeitig eine verringerte Anzahl an Komponenten aufweist.The invention is therefore based on the object of specifying an operating element which enables a single failed switching element to be identified and which at the same time has a reduced number of components.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Bedienelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Näherungssensor zwischen zwei einer Taste zugeordneten Schaltelementen angeordnet ist, wobei mittels des Sensorsignals des Näherungssensors die Plausibilität der Schaltsignale der Schaltelemente überprüfbar ist.To solve this problem, the invention provides for a control element of the type mentioned that a proximity sensor is arranged between two switching elements assigned to a button, the plausibility of the switching signals of the switching elements being able to be checked using the sensor signal of the proximity sensor.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Defekt eines einzelnen Schaltelements, gegebenenfalls auch ein Defekt mehrerer Schaltelemente, zuverlässig erkannt werden kann, wenn das Bedienelement einen Näherungssensor aufweist. Der Näherungssensor liefert nur dann ein Signal, wenn ein Benutzer einen Bedienvorgang vornimmt, z. B. wenn der Benutzer mit einem Finger das Tastenbedienfeld antippt. Dieses vom Näherungssensor gelieferte Sensorsignal wird in einer Auswerteeinheit gemeinsam mit wenigstens einem von einem Schaltelement erzeugten Schaltsignal ausgewertet, um einen gegebenenfalls vorhandenen Tastendefekt zu diagnostizieren. Die Auswertung entspricht grundsätzlich einem Vergleichsvorgang, das heißt wenn das wenigstens eine Schaltelement und der Näherungssensor übereinstimmende Signale liefern, kann daraus geschlossen werden, dass kein Tastendefekt vorhanden ist. Wenn jedoch das Schaltelement und der Näherungssensor unterschiedliche Signale liefern, könnte ein Tastendefekt vorliegen. Ein Defekt kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Näherungssensor eine Betätigung eines Benutzers erkannt hat, wodurch das Sensorsignal geändert wird. Wenn gleichzeitig das Schaltelement des Tastenbedienfelds kein Schaltsignal bzw. ein unverändertes Schaltsignal liefert, liegt ein Tastendefekt vor. Umgekehrt könnte sich ein Tastendefekt dadurch äußern, dass das Schaltelement permanent eine Betätigung signalisiert, z. B. indem das Signal „Tastenbedienfeld betätigt“ andauert, während durch das Sensorsignal des Näherungssensors jedoch keine Tastenbetätigung eines Benutzers erfasst worden ist. In diesem Fall könnte das Schaltelement „hängen“, so dass es dauerhaft ein falsches Schaltsignal liefert.The invention is based on the finding that a defect in an individual switching element, possibly also a defect in a number of switching elements, can be reliably detected if the operating element has a proximity sensor. The proximity sensor only provides a signal when a user performs an operation, e.g. B. when the user taps the button panel with a finger. This sensor signal supplied by the proximity sensor is evaluated in an evaluation unit together with at least one switching signal generated by a switching element in order to diagnose a button defect that may be present. The evaluation basically corresponds to a comparison process, i.e. if the at least one switching element and the proximity sensor deliver matching signals, it can be concluded that there is no key defect. However, if the switching element and the proximity sensor provide different signals, the button could be defective. A defect can exist, for example, when the proximity sensor has detected an actuation by a user, as a result of which the sensor signal is changed. If, at the same time, the switching element of the key control panel does not supply a switching signal or an unchanged switching signal, the key is defective. Conversely, a defective button could manifest itself in that the switching element permanently signals an actuation, e.g. B. by the signal "key panel pressed" persists, while no key actuation of a user has been detected by the sensor signal of the proximity sensor. In this case, the switching element could "hang" so that it permanently delivers an incorrect switching signal.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass jeder Taste ein Näherungssensor zugeordnet ist. Beispielsweise könnte jede Taste ein herkömmliches, mechanisches Schaltelement und zusätzlich einen Näherungssensor aufweisen. Bei dieser Variante kann ein Bedienvorgang eines Benutzers mit hoher Ortsauflösung erkannt werden.According to a development of the invention, it can be provided that each key is assigned a proximity sensor. For example, each key could have a conventional, mechanical switching element and, in addition, a proximity sensor. In this variant, an operating process by a user can be recognized with a high spatial resolution.
Bei dem erfindungsgemäßen Bedienelement wird es besonders bevorzugt, dass ein Schaltelement als Mikroschalter oder als Schaltmatte oder als berührungsloser Schalter ausgebildet ist. Ein berührungsloser Schalter kann beispielsweise als digitaler Schalter mit einem Hallsensor ausgebildet sein.In the operating element according to the invention, it is particularly preferred that a switching element is designed as a microswitch or as a safety mat or as a non-contact switch. A non-contact switch can be designed, for example, as a digital switch with a Hall sensor.
Eine besonders zuverlässige Information des erfindungsgemäßen Bedienelements ergibt sich, wenn der Näherungssensor ein induktiver oder kapazitiver Näherungssensor ist. Beide Ausgestaltungen erlauben eine zuverlässige Detektion eines Bedienvorgangs durch einen Benutzer, indem ein sich nähernder Finger oder die Hand erkannt werden kann.Particularly reliable information from the control element according to the invention results when the proximity sensor is an inductive or capacitive proximity sensor. Both configurations allow reliable detection of an operating process by a user, in that an approaching finger or hand can be recognized.
Um einen sicheren Betrieb des Bedienelements und des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit bei einem erkannten Tastendefekt zum Ausgeben eines Fehlersignals ausgebildet ist, das vorzugsweise in einem Fehlerspeicher speicherbar ist. Der Fehlerspeicher kann im Rahmen einer Wartung ausgelesen werden, so dass das defekte Schaltelement oder das Tastenbedienfeld ausgetauscht werden kann. Der Fehlerspeicher kann auch dazu dienen, diesen Fehler anderen Systemen oder Komponenten des Kraftfahrzeugs zugänglich zu machen, so dass deren Funktionen nicht von einem vorhandenen Defekt eines Schaltelements beeinflusst werden. Wenn ein Tastenbedienfeld beispielsweise zwei Schaltelemente sowie den Näherungssensor aufweist, kann die Auswerteeinheit in dem Fehlerspeicher z. B. die Information ablegen, dass ein bestimmtes Schaltelement einen Defekt aufweist.In order to ensure reliable operation of the control element and the motor vehicle, it can be provided that the evaluation unit is designed to output an error signal when a button defect is detected, which error signal can preferably be stored in an error memory. The error memory can be read out during maintenance so that the defective switching element or the button panel can be replaced. The error memory can also be used to make this error accessible to other systems or components of the motor vehicle, so that their functions are not influenced by an existing defect in a switching element. If a key panel has, for example, two switching elements and the proximity sensor, the evaluation unit in the error memory z. B. store the information that a specific switching element has a defect.
Bei dem erfindungsgemäßen Bedienelement wird es besonders bevorzugt, dass das von dem Näherungssensor erzeugte Sensorsignal ein analoges Signal ist. Dadurch kann die Annäherung des Fingers eines Benutzers stufenlos erkannt werden, so dass in Abhängigkeit einer erkannten Annäherung eine bestimmte Aktion ausgelöst werden kann.In the operating element according to the invention, it is particularly preferred that the sensor signal generated by the proximity sensor is an analog signal. As a result, the approach of a user's finger can be continuously detected, so that a specific action can be triggered depending on a detected proximity.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Bedienelement ein Beleuchtungselement aufweist, das in Abhängigkeit des Sensorsignals steuerbar ist. Die Stärke der Beleuchtung, also die Helligkeit, kann dabei in Abhängigkeit der Größe des Sensorsignals gesteuert werden. Beispielsweise kann die Helligkeit bei zunehmender Annäherung an das Tastenbedienfeld erhöht werden.According to a development of the invention, it can be provided that the control element according to the invention has an illumination element that can be controlled as a function of the sensor signal. The intensity of the lighting, i.e. the brightness, can be controlled depending on the size of the sensor signal. For example, the brightness can be increased as you get closer to the button panel.
Daneben betrifft die Erfindung ein Automatikgetriebe. Das erfindungsgemäße Automatikgetriebe umfasst ein Bedienelement der beschriebenen Art.In addition, the invention relates to an automatic transmission. The automatic transmission according to the invention includes a control element of the type described.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst ein Automatikgetriebe mit einem Bedienelement der beschriebenen Art.In addition, the invention relates to a motor vehicle. The motor vehicle according to the invention includes an automatic transmission with an operating element of the type described.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Bedienelement; -
2 einen Schnitt durch das in1 gezeigte Bedienelement entlang der Linie II - II; und -
3A -3C eine Taste des Bedienfelds während der Betätigung.
-
1 a control element according to the invention; -
2 a cut through the in1 control shown along the line II - II; and -
3A -3C a button on the control panel during operation.
Das in
Im Inneren der Taste 3 befinden sich Schaltelemente 10, 11, die eine bestimmte Haptik aufweisen. Dem Benutzer wird somit eine bestimmte haptische Wahrnehmung vermittelt, die er durch seinen Tastsinn erfassen kann. In ähnlicher Weise weisen die Schaltelemente 10, 11 ein bestimmtes akustisches Verhalten auf, so dass der Benutzer einen Schaltvorgang erkennen kann. Von den als Mikroschalter ausgebildeten Schaltelementen 10, 11 wird somit ein bestimmtes akustisches Schaltgeräusch erzeugt.Inside the
Die Taste 3 umfasst zusätzlich einen Näherungssensor 12, der als induktiver Näherungssensor ausgebildet ist und erkennt, ob sich in dem Bereich oberhalb der Tastenabdeckung 4 ein Objekt befindet, insbesondere ein Finger oder eine Hand eines Benutzers. Der Näherungssensor 12 erzeugt ein analoges Sensorsignal, das somit ein Maß für den Abstand zwischen dem Objekt und dem Näherungssensor 12 ist. Die Schaltelemente 10, 11 erzeugen digitale Schaltsignale, das heißt das Signal „Ein“ wird erzeugt, wenn die Tastenabdeckung 4 durch den Benutzer heruntergedrückt wird und das Signal „Aus“ wird erzeugt, nachdem die Tastenabdeckung 4 wieder losgelassen wurde. Beim Loslassen wird die Tastenabdeckung 4 durch die in der Druckfeder 5 gespeicherte Energie wieder in den in
Die beiden digitalen Schaltsignale der Schaltelemente 10, 11 und das analoge Signal des Näherungssensors 12 werden einer schematisch dargestellten Auswerteeinheit 13 zugeführt, die mit den Mikroschaltern und dem Näherungssensor 12 über nicht dargestellte Leitungen verbunden ist. Die Auswerteeinheit 13 wertet die Schaltsignale und das Signal des Näherungssensors 12 aus. Wenn beide Schaltelemente 10, 11 das Signal „Ein“ liefern und gleichzeitig der Näherungssensor 12 ein Objekt in der Nähe der Tastenabdeckung 4 erfasst hat, wird davon ausgegangen, dass eine Betätigung durch einen Benutzer stattfindet. In diesem Fall wird eine der Taste 3 zugeordnete Funktion ausgelöst, beispielsweise wird eine bestimmte Fahrstufe gewählt.The two digital switching signals of the switching
In dem Fall, wenn das Schaltelement 10 das Signal „Ein“ und das Schaltelement 11 das Signal „Aus“ liefert, könnte ein Defekt eines der beiden Schaltelemente 10, 11 vorliegen. In diesem Zustand ist jedoch nicht klar, welches der beiden Schaltelemente 10, 11 defekt ist, denn sowohl das von dem Schaltelement 10 als auch das von dem Schaltelement 11 gelieferte Signal könnte auf einem Defekt beruhen. Daher wird zusätzlich das Sensorsignal des Näherungssensors 12 in Betracht gezogen. Falls der Näherungssensor 12 erfasst hat, dass sich ein Objekt, also ein Finger oder eine Hand des Benutzers, in dem von dem Näherungssensor 12 überwachten Bereich befindet, kann daraus geschlossen werden, dass das Signal „Aus“ des Schaltelements 11 auf einem Defekt beruht.If switching
Im umgekehrten Fall, wenn das Sensorsignal des Näherungssensors die Information liefert, dass kein Objekt oberhalb der Taste vorhanden ist, kann daraus geschlossen werden, dass das von dem Schaltelement 10 gelieferte Signal „Ein“ auf einem Defekt beruht. Somit kann mittels des Sensorsignals des Näherungssensors die Plausibilität der Schaltsignale der Schaltelemente 10, 11 überprüft werden.Conversely, if the sensor signal from the proximity sensor provides the information that there is no object above the key, it can be concluded that the “On” signal provided by the switching
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, es sind auch andere Varianten denkbar, bei denen eine Taste drei oder vier Mikroschalter aufweist. Daneben sind andere Schaltelemente anstelle eines Mikroschalters möglich, insbesondere ein digitales Schaltelement mit einem Hallsensor.The invention is not limited to the exemplary embodiment shown; other variants are also conceivable in which a button has three or four microswitches. In addition, other switching elements are possible instead of a microswitch, in particular a digital switching element with a Hall sensor.
Die
Solange die Hand 16 eines Benutzers einen bestimmten Abstand von der Taste 3 einhält, wird keine Aktion ausgelöst, dieser Zustand ist in
Anschließend nähert sich die Hand 16 der Taste 14 weiter an, bis der Finger die Taste 14 berührt, dieser Zustand ist in
In
Diese „Inszenierung“, bei der die Annäherung an die Taste dem Benutzer durch eine Beleuchtungssteuerung vermittelt wird, kann auch zur Benutzerführung verwendet werden. Wenn ein Schaltvorgang in einer bestimmten Situation nicht möglich ist, beispielsweise wenn der Benutzer die Bremse nicht betätigt hat oder wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, erfolgt kein Einschalten des Beleuchtungselements 15 während der Annäherung. Der Benutzer erkennt dadurch, dass eine bestimmte Funktion momentan nicht verfügbar ist.This "staging", in which the approach to the button is communicated to the user by lighting control, can also be used for user guidance. If a switching process is not possible in a specific situation, for example if the user has not applied the brake or if the speed is too high, the
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