DE102014008459A1

DE102014008459A1 - Vorrichtung zur Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014008459A1
Application number: DE102014008459.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Bleckmann; Uwe Borgmann
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug, mit einer mehrere Bedienfelder aufweisenden Schalterleiste, welche um eine Drehachse verschwenkbar gelagert ist, wobei durch eine manuelle Betätigung der Schalterleiste in Abhängigkeit davon, auf welchem der Bedienfelder sie betätigt wird, unterschiedliche Funktionen ausgelöst werden, und mit Mitteln zur Erkennung auf welchem ihrer Bedienfelder die Schalterleiste betätigt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Schalterleiste bezüglich ihrer Längserstreckung biegeweich und bezüglich der dazu senkrechten Quererstreckung biegesteif ausgeführt ist, und dass der Schalterleiste mehrere in Richtung ihrer Längserstreckung verteilt angeordnete Kraftsensoren zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug, mit einer mehrere Bedienfelder aufweisenden Schalterleiste, welche um eine Drehachse verschwenkbar gelagert ist, wobei durch eine manuelle Betätigung der Schalterleiste in Abhängigkeit davon, auf welchem der Bedienfelder sie betätigt wird, unterschiedliche Funktionen ausgelöst werden, und mit Mitteln zur Erkennung, auf welchem ihrer Bedienfelder die Schalterleiste betätigt wird.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 024 776 A1 bekannt. Bei einer Ausführungsform der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung ist eine mehrere Bedienfelder aufweisende Schalterleiste um eine Drehachse verschwenkbar gelagert. Die Schalterleiste weist mehrere kapazitive Sensorflächen als Mittel zur Erkennung, auf welchem ihrer Bedienfelder sie betätigt wird, auf. Durch ein Verschwenken der Schalterleiste können Schaltbausteine oder Schaltkontakte betätigt und so Schaltfunktionen ausgelöst werden.
Die DE 10 2010 024 776 A1 offenbart damit das Funktionsprinzip einer Vorrichtung, welche berührungssensitive und druckbetätigbare kontaktierende Schaltelemente kombiniert. Als Schaltelemente werden insbesondere Kippschalter vorgeschlagen. Das Betätigen von Kippschaltern erfordert einen haptisch deutlichen wahrnehmbaren Betätigungsweg, der über das hebelartig wirkende Bedienelement noch vergrößert wird. Ein derartig weiter Betätigungsweg ist nicht in jedem Fall erwünscht. Darüber hinaus ergeben sich durch die Verwendung kapazitiver Sensorflächen Einschränkungen hinsichtlich der Materialauswahl für die Schalterleiste. So können insbesondere keine metallischen oder metallisierten Materialien verwendet werden.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat gegenüber dem zuvor beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, eine Ausführung der Schalterleiste auch mit metallischen oder metallisierten Materialien zu ermöglichen und dennoch nur sehr geringe Schalthübe zu erfordern.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schalterleiste bezüglich ihrer Längserstreckung biegeweich und bezüglich der dazu senkrechten Quererstreckung biegesteif ausgeführt ist, und dass der Schalterleiste mehrere in Richtung ihrer Längserstreckung verteilt angeordnete Kraftsensoren zugeordnet sind.
Bevorzugt umfasst die Schalterleiste eine flache, in sich biegeweiche Betätigungsplatte sowie mit dieser verbundene, die Biegesteifigkeit in der Quererstreckung erzeugende Rippen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Kraftsensoren das bei Betätigung der Schalterleiste um die Drehachse aufgebrachte Drehmoment abstützen und darüber hinaus zur Ermittlung eines bei Betätigung der Schalterleiste aufgrund ihrer Biegeweichheit bezüglich ihrer Längserstreckung erzeugten Kraftprofils dienen.
Das so ermittelte Kraftprofil kann vorteilhaft zur Erkennung herangezogen werden, auf welchem ihrer Bedienfelder die Schalterleiste betätigt wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung sind die Kraftsensoren als scheibenförmige Sensoren ausgebildet, die nach einem kapazitiven Wirkprinzip funktionieren. Solche, beispielsweise parallele Kondensatorscheiben aufweisende Sensoren können besonders in Betätigungsrichtung sehr kleine Abmessungen aufweisen und Kräfte über einen kurzen Betätigungsweg erfassen. Alternativ können die Kraftsensoren auch als piezoelektrische Sensoren ausgeführt sein.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen:
1: eine schematische Darstellung der Schalterleiste einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

a) in Aufsicht
b) in einer Seitenansicht einschließlich der Zuordnung eines Kraftsensors

2: eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der Schalterleiste gemäß 1
Die 1 zeigt eine Schalterleiste 1 einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in einer schematischen Darstellung. Die Schalterleiste 1 ist zur Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und weist dazu mehrere Bedienfelder 2a, 2b, ... auf, wobei jedes dieser Bedienfelder zumindest einer der bedienbaren Funktionen in der Weise zugeordnet ist, dass bei einer manuellen Betätigung der Schalterleiste 1 in Abhängigkeit davon, auf welchem der Bedienfelder 2a, 2b, ... sie betätigt wird, die diesem jeweils zugeordnete Funktionen ausgelöst wird.
Die Schalterleiste 1 ist zur Ermöglichung der Betätigung um eine Drehachse 3, die in der Zeichnung auch als Y-Achse bezeichnet ist, verschwenkbar gelagert. Sie besteht im Wesentlichen aus einer flachen, in sich relativ biegeweichen Betätigungsplatte 2, auf deren in der Darstellung sichtbaren Oberfläche die Bedienfelder 2a, 2b, ... angeordnet sind. Mit der Betätigungsplatte 2 fest verbunden sind mehrere Versteifungsrippen 5, die sich parallel zu der in der Zeichnung mit X bezeichneten Achse erstrecken. Die Versteifungsrippen 5 erzeugen durch ihre Ausrichtung in X-Richtung und ihre Verbindung mit der Betätigungsplatte 2 deren Biegesteifigkeit in ihrer Quererstreckung. Im Bereich ihrer der Verbindung mit der Betätigungsplatte 2 abgewandten Enden nehmen die Versteifungsrippen 5 die Drehachse 3 auf, um die sie frei drehbeweglich sind. Insgesamt bewirkt die beschriebene Anordnung also, dass die Schalterleiste 1 bezüglich ihrer Längserstreckung biegeweich und bezüglich der dazu senkrechten Quererstreckung biegesteif ausgeführt ist.
Der Schalterleiste 1 sind mehrere in Richtung ihrer Längserstreckung verteilt angeordnete Kraftsensoren 4 zugeordnet. Diese sind in der dargestellten Ausführungsform so angeordnet, dass sich unter jeder Versteifungsrippe 5 jeweils ein Kraftsensor 4 befindet, der ein bei auf die jeweilige Versteifungsrippe 5 bei Drehung um die Drehachse 3 ausgeübtes Drehmoment abstützt und die entsprechende Kraft misst. Bei einer an einem beliebigen Ort auf der Betätigungsplatte 2 erfolgenden Krafteinleitung im Sinne einer Betätigung erfährt der diesem Ort am nächsten liegende Kraftsensor 4 die höchste Kraft. Da die Betätigungsplatte 2 auch in ihrer Längserstreckung nur begrenzt biegeweich ist, erfahren auch die benachbarten Kraftsensoren 4 noch Betätigungskräfte, die jedoch mit der Entfernung von dem Ort der Krafteinleitung immer geringer werden. Aus der Verteilung bzw. dem Profil der bei einer Betätigung der Schalterleiste 1 gemessenen Kräfte aller Kraftsensoren 4 lässt sich somit nicht nur die Betätigung als solche feststellen, sondern auch der Ort der Krafteinleitung, und somit das mit der Betätigung gemeinte Bedienfeld 2a, 2b, ... ermitteln.
Die 2 zeigt eine Weiterbildung der Schalterleiste 1 zur Ermöglichung einer Bewegung der Schalterleiste 1 in einer Richtung parallel zu der Drehachse 3, also gemäß der Darstellung in Y-Richtung. Durch eine solche Bewegung mittels des eines ebenfalls schematisch dargestellten Aktuators 6 in Form etwa eines Elektromagneten kann eine haptischen Rückmeldung realisiert werden.
Im Unterschied zu der Ausführung gemäß 1 sind die die Versteifungsrippen 5 hier zusätzlich mit jeweils zwei als Filmscharnieren ausgebildeten Gelenken 5', 5'' versehen. Die Betätigungsplatte 2 und die Versteifungsrippen 5 sind dabei vorzugsweise als Kunststoffteil einstückig miteinander ausgebildet. Die Gelenke 5', 5'' befinden sich jeweils in der Nähe der Drehachse 3 sowie in der Nähe der Verbindung der Versteifungsrippe 5 mit der Betätigungsplatte 2. Sie ermöglichen Bewegungen der Versteifungsrippen 5 um Achsen, die zu in der Darstellung als Z-Achse bezeichneten Richtung parallel sind. Diese Richtung entspricht im Wesentlichen der Richtung der Betätigung der Schalterleiste 1. Wie insbesondere aus 2b) ersichtlich, ergibt sich durch die jeweils zwei Gelenke 5', 5'' jeweils einer Versteifungsrippe 5 die Möglichkeit, durch parallele Knickungen aller Versteifungsrippen 5 mit Hilfe eines Aktuators 6 eine Verschiebung der Betätigungsplatte 2 in Y-Richtung, also parallel zu der Drehachse 3 vorzunehmen. Die gleichzeitig auch in X-Richtung erfolgende Verschiebung ist praktisch vernachlässigbar, da bereits die Verschiebung in Y-Richtung nur um einen sehr geringen Betrag erfolgt.
Als Aktuator 6 wird beispielsweise ein gegenüber der Schalterleiste 1 ortsfest angebrachter elektrischer Haftmagnet eingesetzt, der bei Bestromung eine anziehende Kraftwirkung auf einen mit der Schalterleiste 1 fest verbundenen ferromagnetischen Gegenstand wie z. B. ein Eisenplättchen ausübt. Zwischen dem Haftmagneten und dem Eisenplättchen wird zusätzlich ein nichtmagnetisches elastische Plättchen, etwa aus Gummi, Silikon, einen thermoplastischen Elastomer oder einem ähnlichen Werkstoff, angeordnet, das beim Wegfall der Bestromung des Haftmagneten einer Rückstellung der Schalterleiste 1 in ihre ursprüngliche Position bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010024776 A1 [0002, 0003]

Claims

Vorrichtung zur Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug, mit einer mehrere Bedienfelder (2a, 2b, ...) aufweisenden Schalterleiste (1), welche um eine Drehachse (3) verschwenkbar gelagert ist, wobei durch eine manuelle Betätigung der Schalterleiste (1) in Abhängigkeit davon, auf welchem der Bedienfelder (2a, 2b, ...) sie betätigt wird, unterschiedliche Funktionen ausgelöst werden, und mit Mitteln zur Erkennung auf welchem ihrer Bedienfelder (2a, 2b, ...) die Schalterleiste (1) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalterleiste (1) bezüglich ihrer Längserstreckung biegeweich und bezüglich der dazu senkrechten Quererstreckung biegesteif ausgeführt ist, und dass der Schalterleiste (1) mehrere in Richtung ihrer Längserstreckung verteilt angeordnete Kraftsensoren (4) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalterleiste (1) eine flache, in sich biegeweiche Betätigungsplatte (2) sowie mit dieser verbundene, die Biegesteifigkeit in der Quererstreckung erzeugende Versteifungsrippen (5) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftsensoren (4) das bei Betätigung der Schalterleiste (1) um die Drehachse (3) aufgebrachte Drehmoment abstützen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftsensoren (4) zur Ermittlung eines bei Betätigung der Schalterleiste (1) erzeugten Kraftprofils dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Kraftprofil zur Erkennung, auf welchem ihrer Bedienfelder (2a, 2b, ...) die Schalterleiste (1) betätigt wird, herangezogen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalterleiste (1) im Wesentlichen aus Kunststoff besteht, und dass die Versteifungsrippen (5) mit jeweils zwei als Filmscharnieren ausgebildeten Gelenken (5', 5'') versehen sind, die Bewegungen der Versteifungsrippen (5) um Achsen, die zur Richtung der Betätigung der Schalterleiste (1) parallel sind, ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung ein elektromagnetischer Aktuator (6) so angeordnet ist, dass durch diesen die Betätigungsplatte (2) zu einer Verschiebung parallel zu der Drehachse (3) ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Aktuator (6) einen gegenüber der Schalterleiste (1) ortsfest angebrachten elektrischen Haftmagneten umfasst, der mit einem mit der Schalterleiste (1) fest verbundenen ferromagnetischen Element unter Zwischenlage eines nichtmagnetischen elastischen Elements kraftschlüssig verbunden ist.