DE102013021875A1

DE102013021875A1 - Sensorvorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignalen

Info

Publication number: DE102013021875A1
Application number: DE102013021875.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Wachinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-12-21
Filing date: 2013-12-21
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-22
Also published as: DE102013021875B4; WO2015090505A1; US20170003781A1; US10331279B2; CN105830001B; CN105830001A

Abstract

Ein Sensorvorrichtung (SV) zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals (BS) weist einen Wandler (W) zum Wandeln (120) einer auf den Wandler (W) ausgeübten Betätigung (B) in ein Betätigungsrohsignal (BRS) auf. Die Sensorvorrichtung (SV) umfasst einen Beschleunigungsmittler (BM) zum Wandeln (110) einer Beschleunigung (A) des Wandlers (W) in eine Betätigung (B), die auf den Wandler (W) ausgeübt wird, einen Wegezustandserkenner (WE) zum Erzeugen (130) eines Wegezustandssignals (WS) mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals (BRS) und einen Betätigungssignalerzeuger (BE) zum Erzeugen (140) des wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals (BS) mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals (BRS) unter Berücksichtigung des Wegezustandssignals (WS). Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Fahrzeug (FZ) und ein entsprechendes Verfahren (100) zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals (BS).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals, wobei die Sensorvorrichtung einen Wandler zum Wandeln einer auf den Wandler ausgeübten Betätigung in ein Betätigungsrohsignal aufweist. Der Wandler kann beispielsweise einen Touchscreen oder ein Touchpad aufweisen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das eine solche Sensorvorrichtung aufweist. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Luftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug und/oder ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, sein.
Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals.
Bei einem Bedienteil (beispielsweise Touchpad), bei dem eine Betätigungskraft oder eine Betätigungsbewegung eine Rolle spielt, kann es auf einer Schlechtwegestrecke zu einem ungewollten Auslösen einer Funktion kommen. Ursache hierfür ist die Massenträgheit der Hand oder des Fingers auf dem Bedienteil und das damit verbundene ungewollte Anwenden einer Kraft auf das Bedienteil.
Die US2011/0084913A1 beschreibt ein Verfahren zur situationsangepassten Anordnung von Betätigungssymbolen auf einer berührungsempfindlichen Anzeige in Abhängigkeit einer Bewegungsaktivität, die mittels eines Beschleunigungsmessers erfasst wird. Um das bekannte Verfahren auszuführen, wird ein eigener Beschleunigungsmesser benötigt, der einen Herstellungs- und Wartungsaufwand, ein Ausfallrisiko, einen Raumbedarf im Fahrzeug und ein Fahrzeuggewicht erhöht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorvorrichtung zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals bereitzustellen, deren Herstellungs- und Wartungsaufwand, Ausfallrisiko, Raumbedarf im Fahrzeug und Gewicht niedriger ist als der Herstellungs- und Wartungsaufwand, das Ausfallrisiko, der Raumbedarf und das Gewicht der bekannten Sensorvorrichtung. Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit einer Sensorvorrichtung (zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals) bereitzustellen, das entsprechende Vorteile aufweist. Darüberhinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals bereitzustellen, das die Herstellung einer Sensorvorrichtung und eines Fahrzeugs mit den genannten Vorteilen erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Fahrzeug gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Sensorvorrichtung zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals bereitgestellt. Die Sensorvorrichtung weist einen Wandler zum Wandeln einer auf den Wandler ausgeübten Betätigung in ein Betätigungsrohsignal auf. Die Sensorvorrichtung umfasst einen Beschleunigungsmittler zum Wandeln einer Beschleunigung des Wandlers in eine Betätigung, die auf den Wandler ausgeübt wird, einen Wegezustandserkenner zum Erzeugen eines Wegezustandssignals mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals und einen Betätigungssignalerzeuger zum Erzeugen des wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals unter Berücksichtigung des Wegezustandssignals.
Dementsprechend weist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung auf.
Ein entsprechendes Verfahren zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals umfasst folgende Schritte: Wandeln einer Beschleunigung eines Wandlers mittels eines Beschleunigungsmittlers in eine Betätigung, die auf den Wandler ausgeübt wird, Wandeln einer auf den Wandler ausgeübten ersten Betätigung durch den Wandler in ein Betätigungsrohsignal, Erzeugen eines Wegezustandssignals mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals, Erzeugen des wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals unter Berücksichtigung des Wegezustandssignals.
Ein Konzept der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, einen Wandler zum Wandeln einer auf den Wandler ausgeübten Betätigung in ein Betätigungsrohsignal auch zur Erfassung einer Betätigung zu verwenden, die Auskunft über einen Zustand des Wegs gibt, auf dem sich das Fahrzeug befindet, in dem die Sensorvorrichtung angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist, wenn der Beschleunigungsmittler eine beweglich gelagerte träge Masse umfasst. Ein Beschleunigungsunterschied zwischen Wandler und Beschleunigungsmittler kann dazu genutzt werden, eine Betätigungskraft zu erzeugen, die eine Betätigung des Wandlers auslöst. Die beweglich gelagerte träge Masse stellt ein Objekt dar, auf das Beschleunigungskräfte wirken. Deren Beschleunigung kann anhand einer Bewegung der trägen Masse und/oder anhand von Kräften, die die träge Masse auf einen Anschlag ausübt, erfasst werden. Die träge Masse kann beispielsweise ein Stift, eine Platte oder eine Kugel sein. Die träge Masse kann beispielsweise in einer Führung (z. B. in einem Führungsrohr) beweglich angeordnet sein. Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass die träge Masse innerhalb einer Führung lose angeordnet ist, sich dort also zwischen (typischerweise zwei) Anschlägen frei bewegen kann. Es entspricht dem Konzept der Erfindung, wenn mindestens einer der beiden Anschläge durch den Wandler gebildet wird.
Es ist von Vorteil, wenn zwischen dem Wandler und dem Beschleunigungsmittler ein Rückstellelement angeordnet ist. Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass das Rückstellelement auf seiner ersten Angriffseite an dem Beschleunigungsmittler befestigt ist und auf seiner anderen Angriffsseite an dem Wandler befestigt ist. Durch das Rückstellelement wird der Beschleunigungsmittler im beschleunigungsfreien Ruhezustand relativ zu dem Wandler in eine definierte Ruheposition gebracht. Dadurch, dass damit die beschleunigungsfreie Position des Beschleunigungsmittlers eindeutig und bekannt ist, wird das Erzeugen eines Wegezustandssignals mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals erleichtert und/oder verbessert.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Beschleunigungsmittler auf einer Seite des Wandlers angeordnet ist, die von einer Betätigungsseite des Wandlers abgewandt ist. Manche Funktionsprinzipien (beispielsweise projiziert-kapazitive Wandler) erlauben eine Ausgestaltung des Wandlers, in welcher derselbe Wandler sowohl von einer Vorderseite des Wandlers als auch von einer Rückseite des Wandlers betätigbar ist. Wenn der Wandler auf einer zweiten Betätigungsseite des Wandlers angeordnet ist, die von einer ersten Betätigungsseite des Wandlers abgewandt ist, kann die erste Betätigungsseite für solche Betätigungen freigehalten bleiben, die nicht mittels des Beschleunigungsmittlers (sondern beispielsweise manuell) erfolgen. Dies ermöglicht eine ergonomisch zweckmäßige und gestalterisch ansprechende Gestaltung der Sensorvorrichtung (beispielsweise für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle mit diesen Vorteilen).
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Beschleunigungsmittler in einer Halterung des Wandlers angeordnet ist, in welcher der Wandler mit einer Restbeweglichkeit gelagert ist, wobei der Beschleunigungsmittler dazu vorbereitet ist, auf den Wandler die vom Beschleunigungsmittler ausgeübte Betätigung auszuüben, wenn der Wandler gegenüber der Halterung beschleunigt wird. Hierdurch kann auf eine von dem Wandler unterschiedliche träge Masse verzichtet werden. Je nach Betrachtungsweise stellt hierbei der Wandler eine träge Masse dar, die den Beschleunigungsunterschied gegenüber der Halterung und somit gegenüber dem Beschleunigungsmittler aufweist. Eine alternative (ebenfalls mögliche) Betrachtungsweise ist die, dass das Objekt (beispielsweise ein Armaturenbrett eines Fahrzeugs), an dem die Halterung befestigt ist, eine träge Masse darstellt, die den Beschleunigungsunterschied gegenüber dem an der Halterung mit einer Restbeweglichkeit gelagerten Wandler aufweist. Unabhängig von der Betrachtungsweise, kann der Beschleunigungsunterschied zwischen Wandler und Halterung dazu genutzt werden, eine Betätigungskraft zu erzeugen, die eine Betätigung des Wandlers auslöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sehen vor, dass eine Funktionsweise des Wandlers auf einem Erkennen einer Kapazitätsänderung beruht, die durch die Betätigung verursacht wird, und dass eine Funktionsweise des Beschleunigungsmittlers auf einem Verursachen einer Kapazitätsänderung beruht. Hierdurch können für die Sensorvorrichtung Vorteile von Wandlern genutzt werden, deren Betätigungserkennung auf einem kapazitiven Prinzip beruht.
Für manche Anwendungsgebiete kann es zweckmäßig sein, wenn eine Funktionsweise des Wandlers auf einem Erkennen einer Magnetfeldänderung beruht, die durch die Betätigung verursacht wird, und dass eine Funktionsweise des Beschleunigungsmittlers auf einem Verursachen einer Magnetfeldänderung beruht. Hierdurch können für die Sensorvorrichtung Vorteile von Wandlern genutzt werden, deren Betätigungserkennung auf einem magnetischen Prinzip (beispielsweise Nutzung des Hall-Effekts) beruht.
Auch kann es von Vorteil sein, wenn eine Funktionsweise des Wandlers auf einem Erkennen einer Widerstandsänderung beruht, die durch die Betätigung verursacht wird, und dass eine Funktionsweise des Beschleunigungsmittlers auf einem Verursachen einer Widerstandsänderung beruht. Hierdurch können für die Sensorvorrichtung Vorteile von Wandlern genutzt werden, deren Betätigungserkennung auf einem resistiven Prinzip beruht.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die jeweils ein Beispiel darstellen. Dabei zeigt:
1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Sensorvorrichtung zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals;
2 schematisch eine zweite Ausführungsform einer Sensorvorrichtung zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals;
3 schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals.
Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Das in 1 gezeigte Fahrzeug FZ weist eine Sensorvorrichtung SV auf. Die Sensorvorrichtung SV umfasst einen Wandler W, einen Beschleunigungsmittler BM, einen Wegezustandserkenner WE und einen Betätigungssignalerzeuger BE. Der Beschleunigungsmittler BM ist in einer Halterung H beweglich angeordnet. Er besitzt dort eine Restbeweglichkeit RB gegenüber dem Wandler W. Der Beschleunigungsmittler BM weist eine träge Masse M auf, mit der bei Beschleunigungen A des Wandlers W gegenüber der Halterung H, wie sie im jeweiligen Anwendungsfall auftreten, eine Stand-, Gleit- und/oder Rollreibung des Beschleunigungsmittlers BM in der Halterung H mit Sicherheit überwunden wird.
Der Beschleunigungsmittler BM verfügt über eine elektrische, dielektrische, magnetische oder eine sonstige Eigenschaft, die geeignet ist, eine Betätigung B des Wandlers entsprechend seinem Funktionsprinzip (beispielsweise kapazitiv, magnetisch, resistiv, optisch) auszulösen. Bei einer Betätigung B des Wandlers W gibt der Wandler W ein Betätigungsrohsignal BRS aus, das sowohl dem Wegezustandserkenner WE als auch dem Betätigungssignalerzeuger BE zugeführt wird. Der Wegezustandserkenner WE wertet das Betätigungsrohsignal BRS hinsichtlich Signaleigenschaften des Betätigungsrohsignals BRS aus, die für die Art des aktuell befahrenen Fahrwegs FW (beispielsweise Autobahn, Kopfsteinpflaster, Feldweg) charakteristisch sind, und erzeugt ein Wegezustandssignal WS, das dem Betätigungssignalerzeuger BE zugeführt wird. Der Betätigungssignalerzeuger BE wertet das Betätigungsrohsignal BRS unter Berücksichtigung des Wegezustandsignals WS aus.
Der Wandler W der in 2 dargestellten Sensorvorrichtung SV ist (bezogen auf Fahrzeugkoordinaten x, y) waagerecht angeordnet. Er ist auf Federlagern FL gelagert und bezogen auf die Fahrzeugkoordinaten x, y in Horizontalrichtung x und in Vertikalrichtung y innerhalb einer Restbeweglichkeit RB bewegbar. Auch eine Drehbarkeit um eine Nick-, Roll- und/oder Gierachse ist möglich. Bei Vertikalbewegungen des Fahrzeugs FZ wird der Wandler W aufgrund seiner trägen Masse relativ zur Fahrzeugkarosserie FK bewegt. Entsprechendes gilt für Horizontalbewegungen. Bei Drehbewegungen um eine Nick-, Roll- und/oder Gierachse wird der Wandler W aufgrund seines Trägheitsmoments relativ zur Fahrzeugkarosserie FK um eine Nick-, Roll- und/oder Gierachse gedreht. Infolge der Bewegung des Wandlers W werden einer oder mehrere Bewegungsmittler BM, die direkt oder mittelbar an der Fahrzeugkarosserie FK befestigt sind, relativ zu dem Wandler W bewegt und lösen damit eine Betätigung B des Wandlers W entsprechend seinem Funktionsprinzip (beispielsweise kapazitiv, magnetisch, resistiv, optisch) aus.
Das in 3 gezeigte Verfahren 100 zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals BS umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt 110 wird eine Beschleunigung A eines Wandlers W mittels eines Beschleunigungsmittlers BM in eine Betätigung B gewandelt, die auf den Wandler W ausgeübt wird. In einem zweiten Schritt 120 wird eine auf den Wandler W ausgeübte Betätigung B durch den Wandler W in ein Betätigungsrohsignal BRS gewandelt. In einem dritten Schritt 130 wird ein Wegezustandssignals WS mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals BRS erzeugt. In einem vierten Schritt 140 wird das wegezustandsabhängig aufbereitete Betätigungssignals BS mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals BRS unter Berücksichtigung des Wegezustandssignals WS erzeugt.
Mittels der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung SV kann das Betätigungsrohsignal BRS über die Ermittlung eines Wegezustandssignals WS so aufbereitet werden, dass eine Schlechtwegestrecke ohne separaten Beschleunigungssensor erkannt werden kann. Bei Erkennung einer Schlechtwegestrecke kann eine Kraftschwelle des Bedienteils erhöht werden oder das Bedienteil für einen bestimmten Zeitraum für Eingaben (Betätigungen) gesperrt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0084913 A1 [0005]

Claims

Sensorvorrichtung (SV) zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals (BS), wobei die Sensorvorrichtung (SV) einen Wandler (W) zum Wandeln (120) einer auf den Wandler (W) ausgeübten Betätigung (B) in ein Betätigungsrohsignal (BRS) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (SV) umfasst: – einen Beschleunigungsmittler (BM) zum Wandeln (110) einer Beschleunigung (A) des Wandlers (W) in eine Betätigung (B), die auf den Wandler (W) ausgeübt wird; – einen Wegezustandserkenner (WE) zum Erzeugen (130) eines Wegezustandssignals (WS) mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals (BRS); – einen Betätigungssignalerzeuger (BE) zum Erzeugen (140) des wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals (BS) mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals (BRS) unter Berücksichtigung des Wegezustandssignals (WS).
Sensorvorrichtung (SV) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsmittler (BM) eine beweglich gelagerte träge Masse (M) umfasst.
Sensorvorrichtung (SV) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wandler (W) und dem Beschleunigungsmittler (BM) ein Rückstellelement (RE) angeordnet ist.
Sensorvorrichtung (SV) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsmittler (BM) auf einer Seite (W2) des Wandlers (W) angeordnet ist, die von einer Betätigungsseite (W1) des Wandlers (W) abgewandt ist.
Sensorvorrichtung (SV) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsmittler (BM) in einer Halterung (H) des Wandlers (W) angeordnet ist, in welcher der Wandler (W) mit einer Restbeweglichkeit (RB) gelagert ist, wobei der Beschleunigungsmittler (BM) dazu vorbereitet ist, auf den Wandler (W) die vom Beschleunigungsmittler (BM) ausgeübte Betätigung (B) auszuüben, wenn der Wandler (W) gegenüber der Halterung (H) beschleunigt wird.
Sensorvorrichtung (SV) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsweise des Wandlers (W) auf einem Erkennen einer Kapazitätsänderung beruht, die durch die Betätigung (B) verursacht wird und dass eine Funktionsweise des Beschleunigungsmittlers (BM) auf einem Verursachen einer Kapazitätsänderung beruht.
Sensorvorrichtung (SV) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsweise des Wandlers (W) auf einem Erkennen einer Magnetfeldänderung beruht, die durch die Betätigung (B) verursacht wird, und dass eine Funktionsweise des Beschleunigungsmittlers (BM) auf einem Verursachen einer Magnetfeldänderung beruht.
Sensorvorrichtung (SV) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsweise des Wandlers (W) auf einem Erkennen einer Widerstandsänderung beruht, die durch die Betätigung (B) verursacht wird, und dass eine Funktionsweise des Beschleunigungsmittlers (BM) auf einem Verursachen einer Widerstandsänderung beruht.
Fahrzeug (FZ), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (FZ) eine Sensorvorrichtung (SV) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Verfahren (100) zum Erzeugen eines wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals (BS), wobei das Verfahren (100) folgende Schritte umfasst: – Wandeln (110) einer Beschleunigung (A) eines Wandlers (W) mittels eines Beschleunigungsmittlers (BM) in eine Betätigung (B), die auf den Wandler (W) ausgeübt wird; – Wandeln (120) einer auf den Wandler (W) ausgeübten Betätigung (B) durch den Wandler (W) in ein Betätigungsrohsignal (BRS); – Erzeugen (130) eines Wegezustandssignals (WS) mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals (BRS); – Erzeugen (140) des wegezustandsabhängig aufbereiteten Betätigungssignals (BS) mittels Auswertens des Betätigungsrohsignals (BRS) unter Berücksichtigung des Wegezustandssignals (WS).