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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schalthebelaggregat zum Steuern von Funktionen eines Geräts, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Derartige Aggregate werden in einem Kraftfahrzeug zu verschiedenen Zwecken eingesetzt, insbesondere zum Steuern eines Schaltgetriebes, von Fernlicht und Blinker, von Scheibenwischern und Scheibenwaschanlagen.
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Der Schalthebel eines solchen Aggregats ist gegenüber einer fahrzeugfesten Basis im Allgemeinen in zwei Freiheitsgraden beweglich, und die Stellung, in die der Schalthebel von einem Benutzer versetzt wird, bestimmt die von dem Schalthebel ausgelöste Funktion, sei es, indem der Schalthebel durch seine Bewegung an der Basis angeordnete Schalter oder Sensoren betätigt, die daraufhin elektrische Steuersignale an das zu steuernde Gerät weitergeben, oder indem, wie insbesondere bei einem Gangschalthebel üblich, die Stellung des Schalthebels mechanisch, z. B. über Seilzüge, an das Gerät, d. h. das Schaltgetriebe, übertragen wird.
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Die Bemühungen der Hersteller, ein Kraftfahrzeug trotz ständig zunehmender Vielfalt und Komplexität der Funktionen einfach und bequem bedienbar zu machen, haben dazu geführt, dass an Schalthebeln der oben beschriebenen Aggregate ihrerseits wieder Bedienelemente vorgesehen werden, insbesondere um Funktionen zu steuern, die mit einer Grundfunktion des Schalthebelaggregats in einem Sinnzusammenhang stehen. So ist es z. B. gebräuchlich, an einem Schalthebel, mit dem Scheibenwischer und Scheibenwaschanlage gesteuert werden, Bedienelemente anzubringen, mit denen der Benutzer eine Betätigung von Scheibenwischer bzw. Scheibenwaschanlage Frontscheibe und der Heckscheibe auswählen kann, mit denen er den Zeitabstand zwischen Wischbewegungen des Scheibenwischers in einem Intervallwischmodus festlegen kann, etc.
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In den letzten Jahren hat die Verbreitung von elektronischen Fahrzeugassistenzsystemen in Kraftfahrzeugen stark zugenommen. Navigationssysteme, Einparkhilfen, Geschwindigkeits- und Abstandsregelsysteme gehören fast schon zur Grundausstattung eines modernen Kraftfahrzeugs. Damit derartige Systeme tatsächlich einen Sicherheitsvorteil bieten, darf ihre Bedienung nicht mehr Aufmerksamkeit vom Fahrer erfordern als unbedingt notwendig.
DE 100 25 357 A1 schlägt vor, Bedienelemente an einen Schalthebel einer Gangschaltung anzubringen, um damit diverse Subsysteme, insbesondere auch ein Navigationssystem, zu steuern.
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Bei all diesen bekannten Schalthebelaggregaten ergibt sich jedoch das Problem, dass eine Leitung, über die Signale der am Schalthebel angeordneten Bedienelemente an ein zu steuerndes Gerät übertragen werden können, über die Basis herausgeführt werden muss und dabei die notwendigen Bewegungen des Schalthebels nicht behindern darf bzw. in der Lage sein muss, diesen Bewegungen zu folgen, ohne dabei Schaden zu nehmen. Dies ist bereits bei den Schalthebeln für Scheibenwischer und Blinker aufwendig, obwohl diese im Allgemeinen lediglich elektrische Schalter an ihrer Basis betätigen, die wenig Platz benötigen, so dass ausreichend Raum für die Leitungsführung vorhanden ist. Noch schwieriger und aufwendiger jedoch ist die Leitungsführung bei einem Gangschalthebelaggregat, bei dem eine Stellbewegung des Schalthebels mechanisch an das Schaltgetriebe übertragen wird.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Schalthebelaggregat anzugeben, das auf einfache und kostengünstige Weise die Übertragung von Signalen von an einem Schalthebel angeordneten Bedienelementen an ein zu bedienendes Gerät ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Schalthebelaggregat zum Steuern von Funktionen eines Geräts, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Basis und einem mit der Basis in wenigstens einem Freiheitsgrad zwischen mehreren Stellungen beweglich verbundenen Schalthebel und mit wenigstens einem an den Schalthebel angeordneten Bedienelement ein von dem Bedienelement angesteuerter schnurloser Signalgeber an dem Schalthebel angeordnet ist.
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Derartige Signalgeber, die insbesondere Funk- oder Infrarotsignale aussenden, sind als Steuerungen für Geräte der Unterhaltungselektronik, in Transponderschlüsseln zum berührungslosen Betätigen von Kraftfahrzeug-Türschließanlagen und dergleichen in verbreitetem Gebrauch und in kompakten, für den Einbau in einem Schalthebel geeigneten Bauformen preiswert verfügbar.
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Vorzugsweise ist der Signalgeber eine Funkschnittstelle, da bei einem Funksignal, anders als bei einem Infrarotsignal, keine Gefahr besteht, dass der Weg des Signals blockiert wird, wenn die Hand eines Benutzers den Schalthebel greift.
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Eine Energiequelle zum Speisen des Signalgebers sollte an dem Schalthebel angeordnet sein, so dass auch keine Versorgungsleitung für die Energieversorgung des Signalgebers über die Basis des Schalthebelaggregats geführt werden muss.
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Eine solche Energiequelle kann in einem Fach des Schalthebels austauschbar angeordnet sein.
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Als eine solche Energiequelle kommt insbesondere eine Batterie in Betracht. Dabei kann es sich je nach Vorlieben des Benutzers um eine Einweg- oder eine wieder aufladbare Batterie handeln.
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Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist die Energiequelle ein Energy-Harvesting-Modul. Ein solches Modul kann die für den Betrieb des Signalgebers erforderliche Energie z. B. aus der Kraft beziehen, die ein Benutzer beim Betätigen des an dem Schalthebel angeordneten Bedienelements auf dieses oder beim Bewegen des Schalthebels in Bezug auf die Basis auf letzteren ausübt. Für Automobilanwendungen kommt insbesondere auch ein Energy-Harvesting-Modul in Betracht, das elektrische Energie aus Erschütterungen gewinnt, denen es ausgesetzt ist.
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Der Schalthebel kann eine Matrixanzeige tragen, um auf dieser dem Fahrer ggf. Informationen über die Stellung des Schalthebels und/oder eine durch das Bedienelement festgelegte Funktion liefern zu können.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 einen Gangschalthebel eines erfindungsgemäßen Schalthebelaggregats;
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2 eine Abwandlung des Gangschalthebels aus 1;
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3 den inneren Aufbau des Gangschalthebels in einer schematischen Darstellung;
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4 einen schematischen Querschnitt des Gangschalthebels gemäß einer zweiten Ausgestaltung; und
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5 einen schematischen Querschnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung.
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1 zeigt den im Innern eines Kraftfahrzeugs sichtbaren Teil eines Schalthebelaggregats zum Steuern eines Schaltgetriebes. Ein Schalthebel 1 umfasst einen Griff 2 und einen hier unter einer flexiblen Manschette 3 verborgenen Stiel. Die Manschette 3 verdeckt eine Öffnung eines Getriebetunnels 21, der in fachüblicher Weise eine Basis des Schalthebelaggregats bildet und ein Kugelgelenk aufnimmt, an dem der Schalthebel 1 in zwei Freiheitsgraden, entsprechend einem auf dem Griff 2 abgebildeten Schaltungsdiagramm 4, schwenkbar ist. Bei einem anderen Typ von Schalthebelaggregat, insbesondere einem Aggregat, dessen Schalthebel einen Blinker, einen Scheibenwischer oder dergleichen steuert, kann die Basis auch eine Lenksäule sein.
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Die Oberseite des Griffs 2 umfasst einen festen Bereich als Auflagefläche für die Hand des Fahrers, hier in Form eines Schildes 5, auf dem das Schaltungsdiagramm 4 abgebildet ist, sowie Bedienelemente, hier zwei an den Schild angrenzende Tasten 6 und, zwischen den Tasten 6, einen Trackball 7. Die Tasten 6 und der Trackball 7 bieten einem Benutzer die von der Steuerung eines Computers mit einer Maus her vertrauten Möglichkeiten und ermöglichen so insbesondere eine komfortable Auswahl von Steuerungsfunktionen aus einem auf einem in der Figur nicht dargestellten Bildschirm angezeigten Optionenmenü.
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Um den Schalthebel 1 zu greifen, bieten sich für den Fahrer zwei Handhaltungen an. Um den Schalthebel 1 zu verstellen, kann er die Hand auf die Oberseite des Griffs auflegen, so dass die Handfläche den Schild 5, die Tasten 6 und den Trackball 7 überdeckt und die Finger an einer dem Armaturenbrett zugewandten Rückseite 8 des Griffs 2 zu liegen kommen. Zum Betätigen der Tasten 6 oder des Trackballs 7 mit dem Daumen kann er die Handfläche an einer beifahrerseitigen Flanke 9 des Griffs 2 abstützen. Eine Betätigung mit dem Zeigefinger, insbesondere mit frei über dem Griff 2 gehaltener Hand, ist ebenfalls möglich.
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2 zeigt eine abgewandelte Form des Schalthebels, bei der der Schild 5 durch eine kleinformatige Matrixanzeige 10 ersetzt ist. Die Matrixanzeige 10 kann eingerichtet sein, um standardmäßig, wenn über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg weder der Schalthebel 1 verstellt noch eine der Tasten 6 oder der Trackball 7 betätigt worden sind, das Schaltungsdiagramm 4 darzustellen. Wenn der Schalthebel 1 verstellt worden ist oder eine Eingabe über eine der Tasten 6 oder den Trackball 7 vorgenommen worden ist, kann eine Bestätigung der Eingabe auf der Matrixanzeige 10 erscheinen, im hier gezeigten Fall z. B. ein Buchstabe R als Hinweis darauf, dass der Rückwärtsgang erfolgreich eingelegt worden ist. Je nachdem, welche Funktionen jeweils den Tasten 6 bzw. dem Trackball 7 zugeordnet sind, können die in Reaktion auf eine Betätigung von diesen dargestellten Anzeigebilder unterschiedlich sein, z. B. die Angabe einer Frequenz oder die Bezeichnung eines Senders, auf den mit Hilfe der Bedienelemente 6, 7 das Autoradio abgestimmt worden ist, die eingestellte Taktrate eines Scheibenwischers etc.
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Als Matrixanzeige 10 kommen insbesondere eine energiesparende, da nicht selbstleuchende LCD-Anzeige oder eine „Electronic-Ink”-Anzeige in Betracht.
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3 zeigt schematisch den inneren Aufbau des Griffs 2 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Zwischen einer der Tasten 6 und einer festen Unterlage 11 im Innern des Griffs 2 sind ein Schalter 12 und ein Energy-Harvesting-Modul 13, z. B. in Form eines Stapels von Piezoelementen angeordnet. An das Energy-Harvesting-Modul 13 sind ein Zwischenspeicher 14 für elektrische Energie, z. B. ein Superkondensator, und eine Funkschnittstelle 15, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle, angeschlossen. Durch Drücken auf eine der Tasten 6 schließt der Benutzer zum einen den darunterliegenden Schalter 12, zum anderen erzeugt er im Modul 13 elektrische Energie, mit der die Funkschnittstelle 15 gespeist wird. Diese ist so in der Lage, zu identifizieren, welche der Tasten 6 gedrückt oder wie weit in eine Richtung der Trackball 7 gedreht wurde, um ein für die jeweilige Art der Betätigung repräsentatives Signal an einen Empfänger zu senden, der zweckmäßigerweise an einer Mittelkonsole des Armaturenbretts, in wenigen Zentimetern Entfernung vom Schalthebel 1, montiert sein kann. Der Empfänger setzt die Funksignale wieder in elektrische Signale um, die an einen Bordrechner weitergegeben und von diesem, ggf. unter Rückgriff auf ein auf dem bereits erwähnten Bildschirm angezeigtes Menü, ausgewertet und in Steuersignale für diverse Subsysteme des Fahrzeugs umgesetzt werden.
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4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Griff 2 und einen Teil des hier mit 16 bezeichneten Stieles des Schalthebels 1 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Im Griff 2 ist ein Fach 17 ausgespart, das über eine Klappe 18 an der Rückseite 8 des Griffs 2 mit einer Energiequelle bestückbar ist. Bei dieser Energiequelle kann es sich um eine Trockenbatterie 19 oder einen Akkumulator in einem handelsüblichen Format handeln; denkbar ist aber auch, ein Energy-Harvesting-Modul 20 einzusetzen, dessen Gehäuseform einer Batterie nachgebildet ist. Ein solches Energy-Harvesting-Modul 20 ist zwar weniger geeignet, um die von einem Benutzer auf die Tasten 6 ausgeübte Kraft zu nutzen, doch Erschütterungen, denen der Schalthebel 1 ausgesetzt ist, während sich das Fahrzeug bewegt, können auch von einem Energy-Harvesting-Modul genutzt werden, das von einem starren Gehäuse umgeben ist.
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Darüber hinaus bietet die Ausgestaltung der 4 dem Benutzer die Möglichkeit, zwischen einer preiswerten, aber gelegentlich auszutauschenden Batterie 19 und einem komfortableren Energy-Harvesting-Modul 20 auszuwählen.
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5 zeigt schematisch eine dritte Ausgestaltung des Griffs 2. Die Anordnung der Bedienelemente 6, 7 und der Funkschnittstelle 15 ist dieselbe wie in den zuvor betrachteten Ausgestaltungen. Allerdings ist das Energy-Harvesting-Modul 13 verlegt zwischen den Griff 2 und dem Stiel 16. Die Kräfte, denen es hier bei jeder Schaltbewegung ausgesetzt ist, sind im Allgemeinen deutlich höher als der Druck, den der Benutzer auf die Tasten 6 ausübt, so dass größere Energiemengen „geerntet” werden können. Damit diese Energie der Funkschnittstelle 15 zur Verfügung steht, wenn die Betätigung eines der Bedienelemente 6, 7 an den Empfänger gemeldet werden muss, ist ein Zwischenspeicher 14 vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schalthebel
- 2
- Griff
- 3
- Manschette
- 4
- Schaltungsdiagramm
- 5
- Schild
- 6
- Taste
- 7
- Trackball
- 8
- Rückseite
- 9
- Flanke
- 10
- Matrixanzeige
- 11
- Unterlage
- 12
- Schalter
- 13
- Energy-Harvesting-Modul
- 14
- Zwischenspeicher
- 15
- Funkschnittstelle
- 16
- Stiel
- 17
- Fach
- 18
- Klappe
- 19
- Batterie
- 20
- Energy-Harvesting-Modul
- 21
- Getriebetunnel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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