DE102013019571A1

DE102013019571A1 - Schwenkanordnung mit Überlastungsschutz

Info

Publication number: DE102013019571A1
Application number: DE102013019571.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Wall
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-05-28
Also published as: CN104670112A; CN104670112B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug vor schadhafter Krafteinwirkung durch einen Nutzer, bei dem eine jeweilige durch den Nutzer auf die Anzeigevorrichtung ausgeübte Krafteinwirkung mittels mindestens eines von einer die Anzeigevorrichtung schwenkenden Schwenkanordnung umfassten Sensors ermittelt wird und bei Überschreiten eines zuvor bereitzustellenden Schwellenwertes durch die mittels des mindestens einen Sensors ermittelte Krafteinwirkung, mindestens eine für den Nutzer wahrnehmbare Warnung erfolgt und wobei die Krafteinwirkung zusätzlich über mindestens einen vorzusehenden flexiblen Endanschlag, zur Begrenzung des Schwenkes der Anzeigeeinheit, mindestens teilweise aufgefangen wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Schwenkanordnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwenkanordnung mit einem Überlastungsschutz für eine Anzeigeeinheit in einem Fahrzeug.
Zur Anzeige von Informationen, wie bspw. einer Streckenführung werden in Fahrzeugen Anzeigeeinheiten, d. h. Bildschirme eingesetzt, die häufig als sogenannte Touchscreens, d. h. berührungsempfindliche Bildschirme ausgestaltet sind. Um eine Eingabe auf einer jeweiligen Anzeigeeinheit vorzunehmen, muss ein jeweiliger Nutzer mittels eines Eingabegeräts, dass unter anderem auch ein Finger des Nutzers sein kann, mit einer Kraft, bspw. in Form von Druck auf eine jeweilige Stelle auf der Anzeigeeinheit einwirken. Die einwirkende Kraft wird von einer von der Anzeigeeinheit umfassten Steuerungselektronik verarbeitet und die Eingabe des Nutzers wird ausgewertet, um entsprechend darauf zu reagieren.
Da derartige Anzeigeeinheiten den jeweiligen Nutzer, d. h. bspw. einen Fahrer ablenken können und darüber hinaus nicht andauernd benötigt werden, ist es sinnvoll, die Anzeigeeinheit versenkbar auszugestalten, so dass diese in einem deaktivierten Zustand nicht sichtbar und entsprechend vor einer potentiellen Krafteinwirkung geschützt ist. Für ein solches Versenken ist eine entsprechende Schwenkanordnung notwendig.
Eine Schwenkanordnung zum Schwenken einer Anzeigeeinheit ist in der Druckschrift US 2001/0042990 A1 offenbart. Diese betrifft eine Anzeigeeinheit, die von einem Bedienfeld eines Armaturenbretts umfasst wird, mit einem Schwenkmechanismus und einem Motor zum Antrieb einer Hülle und einer Bedieneinheit. Dabei öffnet oder schließt ein Betrieb des Motors die Hülle in Abhängigkeit eines eingegebenen Kommandos.
Eine weitere Schwenkanordnung zum Schwenken einer Anzeigeeinheit ist in der europäischen Druckschrift EP 1 043 644 A1 offenbart. Dabei schwenkt die Anzeigeeinheit um einen zentral angeordneten Schaft in Abhängigkeit eines Signals, das von einem Signalerzeuger in Abhängigkeit einer jeweiligen Lage der Anzeigeeinheit erzeugt wird.
Eine Schwenkanordnung zum Aufstellen und Einfahren einer Anzeigeeinheit mit einem Stellglied zum Einfahren und einem Stellglied zum Ausfahren ist in der Druckschrift US 2010/0157431 A1 offenbart. Dabei erfolgt das Ausfahren zumindest teilweise über eine mechanische Übersetzung und einen Antrieb.
Eine Anzeigeeinheit mit einem Sensor zur Erfassung einer auf die Anzeigeeinheit ausgeübten Kraft ist durch die Druckschrift US 2006/014036 A1 offenbart. Hierbei erfolgt ein Kommando an eine die Anzeigeeinheit umfassende Einheit, falls die ausgeübte Kraft einen Schwellenwert übersteigt, so dass eine Warnung ausgegeben und bei andauernder Krafteinwirkung die Anzeigeeinheit deaktiviert wird.
Ein weiterer Ansatz zur Rückmeldung an einen Nutzer einer Anzeigeeinheit mit einem Touchscreen ist in der deutschen Druckschrift DE 10 2005 054 677 A1 offenbart. Dabei ist vorgesehen, eine Druckfeder zur Erzeugung eines Gegendrucks bei Betätigung des Touchscreens anzuordnen.
In der deutschen Druckschrift DE 20 2009 009 884 U1 ist eine Anordnung offenbart, bei der eine Kraftübertragungsmechanik einer Schwenkanordnung einer Anzeigeeinheit mit einer Überlastkupplung ausgerüstet ist, so dass im Fall einer erhöhten Krafteinwirkung die Anzeigeeinheit von einem ihr zugeordneten Träger reversibel getrennt wird.
Eine in einem Fahrzeug verbaute Schwenkanordnung zum Schwenken einer Anzeigeeinheit ist meist an enge Räume angepasst und entsprechend fragil gebaut. Daher kann es vorkommen, dass die Schwenkanordnung durch äußere Einflüsse bspw. in Form von Druck, verursacht durch eine Fehlbedienung des Nutzers, Schaden nimmt.
Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zum Schutz einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug vor schadhafter Krafteinwirkung durch einen Nutzer vorgestellt, bei dem eine jeweilige durch den Nutzer auf die Anzeigevorrichtung ausgeübte Krafteinwirkung mittels mindestens eines von einer die Anzeigevorrichtung schwenkenden Schwenkanordnung umfassten Sensors ermittelt wird und bei Überschreiten eines zuvor bereitzustellenden Schwellenwertes, mindestens eine für den Nutzer wahrnehmbare Warnung erfolgt und wobei die Krafteinwirkung zusätzlich über mindestens einen vorzusehenden flexiblen Endanschlag, zur Begrenzung des Schwenkens der Anzeigeeinheit, mindestens teilweise aufgefangen wird.
Zum Schutz einer jeweiligen Schwenkanordnung vor missbräuchlicher, d. h. schadhafter Krafteinwirkung durch einen Nutzer sieht das erfindungsgemäße Verfahren eine Erfassung bzw. ein Ermitteln einer Stärke der jeweiligen Krafteinwirkung mittels mindestens eines Sensors vor.
Unter einem Sensor ist im Kontext der vorgestellten Erfindung jede technisch geeignete Vorrichtung zur Erfassung bzw. zum Ermitteln einer mechanischen Druckkraft, insbesondere ein Druckkraftaufnehmer oder ein Mehrkomponenten-Kraftsensor zu verstehen.
Von dem mindestens einen Sensor erfasste Kräfte bzw. Krafteinwirkungen werden jeweilig durch eine von der Schwenkanordnung umfassten Steuerungselektronik bzw. einem Steuergerät mit einem innerhalb der Anzeigeeinheit, dem Sensor, der Steuerungselektronik oder einer weiteren geeigneten Vorrichtung hinterlegten Schwellenwert abgeglichen. Der Schwellewert entspricht einer Obergrenze eines Toleranzbereichs einer zulässigen mechanischen Belastung der jeweiligen mit der Anzeigeeinheit verbundenen Schwenkanordnung, so dass bereits vor Erreichen einer für die Mechanik der Schwenkanordnung kritischen Krafteinwirkung der Schwellenwert erreicht wird.
Unter einer Kraft bzw. Krafteinwirkung ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine von einem Nutzer, insbesondere in Form von Druck durch bspw. einen Finger auf die Anzeigeeinheit aufgebrachte Kraft zu verstehen.
Unter einem Auffangen einer Kraft ist entsprechend ein Ableiten und/oder Umwandeln der Kraft in eine andere Kraft und/oder Energie, insbesondere einer Druckkraft in eine mechanische Kraft zu verstehen.
Erreicht eine durch den mindestens einen Sensor erfasste Kraft bzw. Krafteinwirkung den Schwellenwert oder überschreitet diesen sogar, so wird eine für den jeweiligen Nutzer wahrnehmbare Warnung erzeugt. Diese Warnung kann akustisch, haptisch, visuell oder aus einer Kombination der genannten Modalitäten gebildet sein. Insbesondere kann die Warnung eine Verfärbung der Anzeigeeinheit auf der gesamten Fläche oder auf Teilen der Anzeigeeinheit sein. Weiterhin kann die Warnung auch akustisch als Ton einer bestimmten Frequenz und/oder als haptisches Muster in Form eines Vibrierens wiedergegeben werden. Dabei kann die Warnung einzeln, d. h. direkt als Reaktion auf die Kraft bzw. Krafteinwirkung oder über eine längere Zeit hinweg erfolgen und sowohl von der Anzeigeeinheit selbst als auch von einem beliebigen technisch geeigneten Zusatzgerät, wie bspw. einem Lautsprecher innerhalb des Fahrzeugs erzeugt bzw. wiedergegeben werden.
Um die Schwenkanordnung bzw. mechanische Schwenkmittel der Schwenkanordnung vor einer trotz der Warnung erfolgten potentiell schadhaften Krafteinwirkung durch den Nutzer zu bewahren, ist vorgesehen, dass eine die Anzeigeeinheit in potentiell schädigender Weise belastende Krafteinwirkung zumindest teilweise durch mindestens einen flexiblen Endanschlag abgefangen, d. h. in Energie zur reversiblen Verformung des mindestens einen flexiblen Endanschlags umgewandelt wird. Die auf die Anzeigeeinheit von dem Nutzer ausgeübte Krafteinwirkung bzw. Kraft wird über die zumindest teilweise Aufnahme der potentiell schädigenden Kraft durch den flexiblen Endanschlag reduziert, so dass die Anzeigeeinheit stets innerhalb eines von den mechanischen Schwenkmitteln tolerierbaren Rahmens der Krafteinwirkung betrieben wird bzw. betrieben werden kann.
Ferner betrifft die vorgestellte Erfindung eine Schwenkanordnung zum Schwenken einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sensor zur Erfassung einer Kraft bzw. Krafteinwirkung durch einen jeweiligen Nutzer und mindestens einem den mindestens einen Sensor umfassenden flexiblen Endanschlag zur mindestens teilweisen Aufnahme der Kraft bzw. Krafteinwirkung.
Die vorwiegend zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene erfindungsgemäße Schwenkanordnung umfasst neben mechanischen Schwenkmitteln auch eine Anzeigeeinheit in Form eines Touchscreens. Die Anzeigeeinheit ist derart mit den mechanischen Schwenkmitteln verbunden, dass die Anzeigeeinheit zwischen mehreren Positionen schwenkbar ist, wobei mindestens eine Position der Anzeigeeinheit einem Nutzer zur Bedienung leicht zugänglich präsentiert wird und mindestens eine weitere Stellung die Anzeigeeinheit geschützt in eine die Schwenkanordnung umfassende Umgebung, bspw. ein Armaturenbrett oder eine Konsole einfährt, so dass ein äußerer Rand der Anzeigeeinheit bzw. der Schwenkanordnung formschlüssig mit einer jeweiligen Oberfläche der die Schwenkanordnung umfassenden Umgebung abschließt.
Ein Schwenkvorgang zum Wechsel einer jeweiligen Position kann dabei bspw. durch elektrische Stellglieder oder durch in mechanischen Federn gespeicherte kinetische Energie erfolgen, wobei eine jeweilige Positionsänderung mittels eines externen Befehls bspw. durch den Nutzer oder das Fahrzeug erfolgt. Begrenzt wird der Schwenkvorgang in seinen jeweiligen Endpunkten durch mindestens einen mit mindestens einem Sensor bestückten Endanschlag. Dieser mindestens eine Endanschlag führt zum einen zu einer Stabilisierung der jeweiligen Endposition, zum anderen werden jeweilige von der Schwenkanordnung unabhängige Positionsänderungen der Anzeigeeinheit durch den mindestens einen von dem mindestens einen Endanschlag umfassten Sensor erfasst, wodurch eine ggf. anliegende und für die mechanischen Schwenkmittel der Schwenkanordnung potentiell schädigende Krafteinwirkung bspw. in Form einer Druckeingabe des Nutzers erkannt und ggf. durch eine Warnung an den Nutzer rückgemeldet werden kann.
Ferner dient der mindestens eine Endanschlag zur mindestens teilweisen Aufnahme von auf die Anzeigeeinheit bzw. die Schwenkanordnung einwirkender Kraft durch mindestens eine flexible Komponente, die reversibel verformbar und dadurch zur Aufnahme bzw. Ableitung der einwirkenden Krafteinwirkung bzw. Kraft, bspw. durch eine Druckeingabe eines Nutzers geeignet ist.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schwenkanordnung ist die Schwenkanordnung als Viergelenksschwenkanordnung gewählt.
Eine effiziente und kostengünstige Methode zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schwenkanordnung besteht in einer Viergelenksschwenkanordnung, bei der zwei Halterungen in Form von bspw. Stäben oder Achsen an jeweiligen Enden durch Gelenke mit sowohl der die Schwenkanordnung umfassenden Umgebung als auch mit einem Hilfselement verbunden sind, das seinerseits mit der Anzeigeeinheit gelenkig verbunden ist. Dementsprechend führt ein Schwenken der Anzeigeeinheit um die gelenkigen Verbindungen zu einer Positionsänderung, d. h. zu einem Versenken der Anzeigeeinheit in die die Schwenkanordnung umfassende Umgebung hinein bzw. aus der Umgebung heraus.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schwenkanordnung ist vorgesehen, dass der mindestens eine flexible Endanschlag zumindest teilweise aus einem Material der folgenden Liste an Materialien oder einer Kombination daraus besteht: Gummi, Kautschuk, Kunststoff, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat.
Da der mindestens eine Endanschlag flexibel, d. h. reversibel verformbar ausgestaltet sein muss, sollte der mindestens eine Endanschlag zumindest teilweise aus einem flexiblen Material bestehen. Dafür eignen sich insbesondere Gummi- oder Kautschukmischungen sowie weiche Kunststoffe, wobei auch eine flexible Schicht auf einem unflexiblen, d. h. starren Grundgerüst denkbar ist.
Eine Anordnung mit einem unflexiblen Grundgerüst ermöglicht eine sehr genaue Messung durch die von dem mindestens einen Endanschlag umfasste Sensorik bzw. den mindestens einen Sensor. Durch ein starres Grundgerüst können jeweilige Krafteinwirkungen sehr genau und ohne nennenswerte Varianz gemessen bzw. ermittelt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schwenkanordnung ist vorgesehen, dass die Schwenkanordnung durch einen Antrieb zu bewegen ist.
Das Schwenken der erfindungsgemäßen Schwenkanordnung bzw. der von der erfindungsgemäßen Schwenkanordnung umfassten mechanischen Schwenkmittel zwischen verschiedenen Positionen kann durch einen Antrieb erfolgen. Dabei kann der Antrieb sowohl elektrisch als auch rein mechanisch ausgestaltet sein. Im Falle eines elektrischen Antriebs ist dieser bspw. als Schutzmaßnahme derart ansteuerbar, dass die Schwenkanordnung bei übermäßiger Krafteinwirkung von außen zum Schutz in die die Schwenkanordnung umfassende Umgebung eingefahren wird.
Unter mechanischen Schwenkmitteln sind im Kontext der vorgestellten Erfindung alle technisch geeigneten Mittel zur optionalen Positionsänderung eines Objekts, wie bspw. einer Anzeigeeinheit, insbesondere eine Viergelenkschwenkanordnung zu verstehen.
Im Falle eines mechanischen Antriebs können bei einer potentiell schadhaften Einwirkung von äußeren Kräften ebenfalls Bewegungen, d. h. ein Schwenken zum Schutz der Schwenkanordnung ausgeführt werden. Dabei können bspw. elektronisch lösbare Halter verwendet werden, um die Schwenkanordnung im Falle einer erhöhten Krafteinwirkung durch ein Lösen der Halter zum Schwenken zu bringen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schwenkanordnung mit einer mechanischen Viergelenksschwenkanordnung.
In 1 ist eine Bediensituation dargestellt, bei der ein Nutzer mit übermäßiger, potentiell für die Mechanik der Schwenkanordnung schädigender Krafteinwirkung bzw. Kraft F, wie durch die Pfeile 31, 32 gezeigt, auf eine Anzeigeeinheit 11 mittels eines Fingers 13 einwirkt. Dabei wird die Schwenkanordnung von einer Umgebung 15 in Form einer Konsole umfasst, wie ebenfalls durch die Querschnitte a, b und c dargestellt. Innerhalb der Umgebung 15 ist die Schwenkanordnung mit dazugehörigen Komponenten Endanschlag 1, 2 sowie Gelenken, die ein Stützelement 10 durch Gelenkstäbe 22, 23 gelenkig mit der Umgebung 15 verbinden, in ihrer Bewegungsbahn begrenzt. Das Stützelement 10 ist mit der Anzeigeeinheit 11 ebenfalls gelenkig verbunden, wie in Querschnitt a durch die Bewegungsbahn K verdeutlicht wird.
Die potentiell für die Mechanik der Schwenkanordnung schädigende und durch den Nutzer aufgebrachte sowie durch die Pfeile 31, 32 gekennzeichnete Kraft F wirkt entsprechend der Bewegungsbahn K der Anzeigeeinheit 11 durch die Anzeigeeinheit 11 auf den Endanschlag 2, d. h. die Anzeigeeinheit 11 wird durch die von dem Nutzer aufgebrachte Kraft F gegen den Endanschlag 2 gedrückt. Durch dieselbe Kraft F wird auch der Gelenkstab 23 gegen den Endanschlag 1 gedrückt. Sowohl Endanschlag 1 als auch Endanschlag 2 umfassen je einen Sensor, der die einwirkende Kraft F erfasst.
Die von den Sensoren in den Endanschlägen 1, 2 ermittelte Kraft F wird durch ein Steuergerät mit einem definierten, innerhalb der Schwenkanordnung abgespeicherten und zuvor bereitgestellten Schwellenwert abgeglichen. Ist die erfasste Kraft F im Mittel mindestens so groß wie der Schwellenwert, erfolgt eine Warnung in Form visueller Markierungen 12 sowie ein automatisches Einfahren der Anzeigeeinheit 11 in die Konsole 15, um potentielle Beschädigungen zu vermeiden, wie in den Querschnitten b und c dargestellt. Dazu klappt, wie in Querschnitt b gezeigt, die Anzeigeeinheit 11 zunächst entlang des Stützelements 10, angetrieben durch einen Elektromotor, ein, d. h. von dem Endanschlag 2 weg. Anschließend fahren, wie in Querschnitt c dargestellt, die Gelenkstäbe 22, 23 und damit verbunden das Stützelement 10 sowie die Anzeigeeinheit 11, ebenfalls angetrieben durch einen Elektromotor, soweit in die Umgebung 15 ein bis ein bündiger Abschluss der Anzeigeeinheit 11 mit einer Außenfläche der Umgebung 15 entsteht.
Ferner sind die Endanschläge 1, 2 derart ausgestaltet, dass diese gegenüber der durch die Anzeigeeinheit 11 einwirkenden Kraft F reversibel verformbar sind. Demnach wird die auf die Endanschläge einwirkende Kraft F zunächst durch den von dem jeweiligen Endanschlag 1, 2 umfassten Sensor gemessen, d. h. ermittelt und anschließend durch eine Verformung des jeweiligen Endanschlags 1 und/oder 2 bzw. der beiden Endanschläge 1, 2 in Kombination, in Form von mechanischer Energie absorbiert, die zu einem späteren Zeitpunkt durch eine Rückformung des jeweiligen Endanschlags 1, 2 wieder abgegeben wird und wodurch die ggf. an dem jeweiligen Endanschlag 1, 2 anliegende Anzeigeeinheit 11 in eine Ausgangsstellung zurück bewegt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2001/0042990 A1 [0004]
EP 1043644 A1 [0005]
US 2010/0157431 A1 [0006]
US 2006/014036 A1 [0007]
DE 102005054677 A1 [0008]
DE 202009009884 U1 [0009]

Claims

Verfahren zum Schutz einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug vor schadhafter Krafteinwirkung durch einen Nutzer, bei dem eine jeweilige durch den Nutzer auf die Anzeigevorrichtung ausgeübte Krafteinwirkung mittels mindestens eines von einer die Anzeigevorrichtung schwenkenden Schwenkanordnung umfassten Sensors ermittelt wird und bei Überschreiten eines zuvor bereitzustellenden Schwellenwertes durch die mittels des mindestens einen Sensors ermittelte Krafteinwirkung, mindestens eine für den Nutzer wahrnehmbare Warnung erfolgt und wobei die Krafteinwirkung zusätzlich über mindestens einen vorzusehenden flexiblen Endanschlag, zur Begrenzung des Schwenkes der Anzeigeeinheit, mindestens teilweise aufgefangen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Warnung in akustischer Form erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Warnung in akustischer und/oder optischer Form erfolgt.
Schwenkanordnung zum Schwenken einer Anzeigevorrichtung (11) in einem Fahrzeug, mit mindestens einem Sensor zur Erfassung einer Krafteinwirkung durch einen jeweiligen Nutzer und mindestens einem flexiblen Endanschlag (1, 2) zur mindestens teilweisen Aufnahme der Krafteinwirkung.
Schwenkanordnung nach Anspruch 4, bei der der mindestens eine Sensor von dem mindestens einen flexiblen Endanschlag (1, 2) der Schwenkanordnung umfasst ist.
Schwenkanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der die Schwenkanordnung als Viergelenksschwenkanordnung gewählt ist.
Schwenkanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der der mindestens eine flexible Endanschlag (1, 2) zumindest teilweise aus einem Material der folgenden Liste an Materialien oder einer Kombination daraus besteht: Gummi, Kautschuk, Kunststoff, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat.
Schwenkanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der als Anzeigeeinheit (11) ein Touchscreen gewählt ist.
Schwenkanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei der die Anzeigeeinheit (11) in eine die Schwenkanordnung umfassende Umgebung (15) ein- und ausfahrbar ist.
Schwenkanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem die Schwenkanordnung durch einen Antrieb zu bewegen ist.