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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für wenigstens ein elektrisch steuerbares Gerät, insbesondere einen elektrischen Fensterheber eines Fahrzeugs, mit wenigstens einem Bedienelement zur Bedienung des wenigstens einen elektrisch steuerbaren Gerätes, wenigstens einem mit dem wenigstens einen Bedienelement gekoppelten Kraftsensor und einer mit dem wenigstens einen elektrisch steuerbaren Gerät und dem wenigstens einen Kraftsensor gekoppelten Steuereinheit. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern des wenigstens einen elektrisch steuerbaren Gerätes.
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Aus der
DE 10 2008 008 178 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung einer Bedienung eines von Hand bewegbaren Karosseriebauteils bekannt, beispielsweise einer Schiebetür oder Heckklappe eines Fahrzeugs. Das Karosseriebauteil wird mittels eines steuerbaren elektrischen Antriebs bewegt, wobei anhand von mindestens einem an einem Bedienelement angeordneter Kraftsensor ein Signal erfasst. Anhand des Signals wird der elektrische Antrieb mittels einer Steuereinheit derart gesteuert, dass das Karosseriebauteil zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung bewegt wird. Die Schrift geht nicht näher auf das Bedienelement ein, sondern begnügt sich mit dem Hinweis, es könne sich um einen Heckklappengriff, -taster oder -öffner handeln. Solche Griffe bestehen aus mehreren Teilen, die gegeneinander verschiebbar oder gelenkig miteinander verbunden sind. Diese Bewegungsfreiheit setzt Spaltmaße und andere Maßnahmen voraus, die ein einwandfreies Bewegen ermöglicht und aufrechterhält.
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Aus der
DE 10 2009 036 520 A1 ist ein Bedienelement zum Auslösen einer Funktion eines elektrischen Gerätes in einem Fahrzeug bekannt, das ohne zueinander bewegliche Teile auskommt. Das Bedienelement weist eine entlang einer Längsachse in eine Mehrzahl von Sektoren eingeteilte berührungssensitive Sensorfläche und eine mit der Sensorfläche gekoppelte Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, eine Berührung der Sensorfläche mit einem Finger sektorenaufgelöst zu detektieren. Um den Fahrer vor einer unbeabsichtigten Auslösung einer Funktion des elektrischen Gerätes zu bewahren, wird die Auslösung der Funktion erst nach einer vordefinierten Berührungsfolge auf der Sensorfläche zugelassen.
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Das Erfordernis der vordefinierten Berührungsfolge ist für den Fahrer möglicherweise ungewohnt, insbesondere wenn er ein anderes Bedienkonzept mit greifbaren Bedienelementen kennt, wie etwa bei elektrischen Fensterhebern.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bedieneinheit bereitzustellen, die ohne bewegliche Teile auskommt und dennoch benutzerfreundlich zu bedienen ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein entsprechendes Verfahren zum Bedienen des wenigstens einen elektrisch steuerbaren Gerätes bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Bedieneinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die erfindungsgemäße Bedieneinheit dient der Steuerung wenigstens eines elektrisch steuerbaren Gerätes, insbesondere in einem Fahrzeug. Bei dem Gerät kann es sich etwa um einen Fensterheber, ein Schiebedach, eine Heckklappe, ein Tankdeckel oder dergleichen handeln. Es kommen aber auch andere elektrisch steuerbare Geräte in Betracht: Infotainment-Anlage, Scheibenwischer, Klimaanlage und dergleichen. Die Erfindung ist auch nicht auf Fahrzeuge beschränkt. Denkbar sind auch: Heim-Entertainment-Anlage, Fernseher, Computer, Waschmaschine, Mobilgerät, Cabrio-Dach, Lordose, Todmanntaster zum autonomen Einparken eines Fahrzeugs oder autonomen Öffnen der Türen des Fahrzeugs und dergleichen.
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Die Bedieneinheit kann für eine Funktion eines Gerätes ausgelegt sein, aber auch für mehrere Funktionen desselben Gerätes oder für Funktionen mehrerer Geräte. So ist es zweckmäßig, eine Bedieneinheit für elektrische Fensterheber eines Kraftfahrzeuges auf der Fahrerseite für vier Geräte auszulegen, wobei jeder Antrieb für ein Fenster (Fahrerseite: vorn und hinten; Beifahrerseite: vorn und hinten) als ein Gerät definiert ist. Zweckmäßig wird für jedes Fenster auch ein Bedienelement bereitgestellt, wodurch eine übersichtliche und intuitive Bedienung aller Fenster gewährleistet ist.
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Die Bedienelemente sind vorzugsweise in Form von Tastern und greifbaren Stellern ausgebildet, um eine bequeme Bedienung ohne zwingenden Blick auf die Bedienelemente zu ermöglichen. Für einen Fensterheber ist das Bedienelement zweckmäßig derart ausgebildet, dass es aus Sicht des Fahrer folgende Funktionen bedient: Drücken des Bedienelementes oder eines Betätigungsabschnittes des Bedienelementes – Öffnen des Fensters; Ziehen des Bedienelementes oder des Betätigungsabschnittes des Bedienelementes – Schließen des Fenster. Eine zweckmäßige Ausführung des wenigstens einen Bedienelementes ergibt sich, wenn das wenigstens eine Bedienelement von einem Benutzer auf zwei sich im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten betätigt werden kann. Hierzu kann es beispielsweise mit einem etwa
(umgedrehtes L) seitlichen Querschnitt ausgeführt sein; der Benutzer betätigt das Bedienelement in diesem Fall an dem horizontalen Abschnitt: von oben – drücken; von unten – ziehen.
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Erfindungsgemäß ist das wenigstens eine Bedienelement mit wenigstens einem Kraftsensor gekoppelt. Als Kraftsensoren kommen vorteilhaft in Betracht: Dehnungsmessstreifen, Dehnungsmessfolien, Piezoelektrische Aufnehmer, kapazitive Aufnehmer, optische Aufnehmer. Bei der Kopplung handelt es sich um eine Kraft- und/oder Momentenkopplung: Äußere Kräfte – etwa Drücken oder Ziehen mit dem Finger an dem Bedienelement – führen bei dem Kraftsensor oder den Kraftsensoren zu messbaren Spannungen und/oder Verformungen, insbesondere zu Schubverformungen und -spannungen, Normalverformungen und -spannungen, Torsionen. „Bei“ dem Kraftsensor umfasst den räumlichen Detektionsbereich des Kraftsensors.
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Erfindungsgemäß weist die Bedieneinheit eine Steuereinheit auf, die im Betriebszustand mit dem wenigstens einen elektrisch steuerbaren Gerät und dem wenigstens einen Kraftsensor gekoppelt ist. Im Betriebszustand bedeutet, dass die Bedieneinheit so hergerichtet ist, dass sie benutzt werden kann. Bei einem Fensterheber für ein Fahrzeug ist die Bedieneinheit beispielsweise in die Türverkleidung eingebaut und elektrisch mit den Antrieben für die Fenster, dem Bordnetz und der Energieversorgung verbunden. Die Steuereinheit kann auch mehrere einzelne Steuergeräte umfassen, etwa jeweils ein eigenes Steuergerät für jeden Antrieb der Fensterheber.
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Erfindungsgemäß ist die Bedieneinheit gekennzeichnet durch einen fest mit dem wenigstens einen Bedienelement verbundenen und den wenigstens einen Kraftsensor aufnehmenden Grundkörper.
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„Fest“ im Sinne dieser Erfindung meint: „nicht gelenkig“ oder „nicht verschiebbar“. Eine feste Verbindung kann beispielsweise stoffschlüssig ausgeführt sein: durch Kleben, Schweißen, einstückiges Herstellen von Bedienelement und Grundkörper und dergleichen. Sie kann aber auch form- oder kraftschlüssig ausgeführt sein: durch Einspannung und dergleichen. Erfindungswesentlich ist, dass äußere Kräfte und/oder Momente, die auf das wenigstens eine Bedienelement wirken, zumindest teilweise auf den Grundkörper übertragen werden. Die feste Verbindung kann somit als ausreichend wertiges Lager ausgebildet sein.
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„Aufnehmend“ im Sinne dieser Erfindung meint eine Anordnung des wenigstens einen Kraftsensors, die es ermöglicht, Verformungen und/oder mechanische Spannungen des Grundköpers zu detektieren. Insbesondere kann der wenigstens eine Kraftsensor an und/oder in dem Grundkörper angeordnet sein. Bei den mechanischen Spannungen kann es sich um innere Spannungen und/oder Oberflächenspannungen handeln.
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Der Grundkörper kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Bei einer mehrteiligen Ausführung ist jedoch darauf zu achten, dass die Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen fest im oben genannten Sinne ausgeführt sind.
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Ergänzend zu dem wenigstens einen in dem Grundkörper aufgenommenen Kraftsensor können auch ein oder mehrere Kraftsensoren in dem wenigstens einen Bedienelement aufgenommen sein.
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Eine lange Lebensdauer der Bedieneinheit lässt sich vorteilhaft dadurch erzielen, dass eine von außen auf das wenigstens eine Bedienelement wirkende Kraft und/oder ein von außen auf das wenigstens eine Bedienelement wirkendes Moment zu einer im Wesentlichen elastischen Verformung des Grundkörpers und/oder des wenigstens einen Bedienelementes führt. Die Verformung sollte zumindest in einem Kräftebereich elastisch erfolgen, der für eine Bedienung durch einen Finger, zwei Finger, drei Finger oder einer Hand gewöhnlich auftritt, vorzugsweise mit einem zusätzlichen Kraftbereich als Reserve. Für eine Bedieneinheit eines Fensterhebers, bei der das Bedienelement gewöhnlich mit einem Finger betätigt wird, ist ein Kraftbereich im zweistelligen Newton-Bereich ausreichend, etwa bis dreißig Newton; in diesem Bereich sollten alle Verformungen im Wesentlichen elastisch erfolgen. Die elastische Verformung ist zweckmäßig durch den wenigstens einen Kraftsensor zumindest stellenweise detektierbar ist. Es ist somit nicht erforderlich, ein möglichst umfassendes Profil über die Verformung des Grundkörpers mit einer Vielzahl von Kraftsensoren zu ermitteln. Es reicht vielmehr aus, wenn Verformungen stellenweise detektiert werden und eine Bedienabsicht sicher zu bestimmen ist.
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Eine Bedienabsicht lässt sich bestimmen, wenn äußere Kräfte und/oder Momente auf das wenigstens eine Bedienelement bestimmt werden, denn durch diese Kräfte und Momente führt der Benutzer seine Bedienung aus. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit eingerichtet ist, aus den Sensorsignalen des wenigstens einen Kraftsensors die äußere Kraft und/oder das äußere Moment zu bestimmen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die äußere Kraft und/oder das äußere Moment nach Betrag und/oder Richtung bestimmbar sind.
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So kann im Falle eines Fensterhebers etwa unterschieden werden zwischen der Absicht, ein Fenster zu öffnen oder zu schließen (Richtung der äußeren Kraft oder des äußeren Moments). Es kann auch unterschieden werden zwischen der Absicht, ein Fenster langsam oder schnell zu schließen (Betrag der äußeren Kraft oder des äußeren Moments, gegebenenfalls verglichen mit einem Schwellenwert oder – etwa für unterschiedliche Geschwindigkeiten der Bewegung des Fensters – mehreren Schwellenwerten).
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Zweckmäßig werden aus den Sensorsignalen des wenigstens einen Kraftsensors Steuersignale für das wenigstens eine elektrisch steuerbare Gerät erzeugt, damit die Bedieneinheit bestimmungsgemäß verwendet werden kann. Hierzu ist die Bedieneinheit in einen Betriebszustand zu bringen.
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In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Kraftsensoren in dem Grundkörper aufgenommen. Insbesondere bei mehreren Bedienelementen kann so zuverlässiger festgestellt werden, auf welches Bedienelement oder auf welche Bedienelemente äußere Kräfte und/oder äußere Momente wirken. Auch ist die Bestimmung der Beträge und/oder Richtungen der äußeren Kräfte und äußere Momente zuverlässiger feststellbar. Die mehreren Kraftsensoren sind hierzu vorteilhaft so an und/oder in dem Grundkörper zu verteilen, dass eine zuverlässige Bestimmung der äußeren Kräfte und/oder äußeren Momente für jedes Bedienelement möglichst gleich gut bestimmbar ist.
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Sollen mehrere elektrisch steuerbare Geräte mit der Bedieneinheit bedient werden, wird eine einfach zu verstehende Bedienung vorteilhaft unterstützt, wenn mehrere Bedienelemente für mehrere elektrisch steuerbare Geräte vorgesehen sind, wobei jedem elektrisch steuerbarem Gerät wenigstens ein Bedienelement zugeordnet ist. Bei mehreren Geräten ist es sinnvoll, eine ausreichend große Anzahl von Kraftsensoren einzusetzen, denn eine größere Anzahl von Kraftsensoren verbessert auch die Auflösung der Verteilung der äußeren Kräfte und/oder äußeren Momente auf die Bedienelemente. Die Steuereinheit ist zweckmäßig eingerichtet, aus den Sensorsignalen der Kraftsensoren eine äußere Kräfteverteilung und/oder äußere Momentenverteilung auf die Bedienelemente zu bestimmen.
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In einer besonderen Ausführungsform weist das wenigstens eine Bedienelement wenigstens eine mit der Steuereinheit gekoppelte berührungssensitive Fläche auf. Die wenigstens eine berührungssensitive Fläche kann etwa dazu benutzt werden, das betätigte Bedienelement und/oder die Betätigungsrichtung zu detektieren.
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Die Steuereinheit ist zweckmäßig eingerichtet, in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des wenigstens einen Kraftsensors und der wenigstens einen berührungssensitiven Fläche Steuersignale für das wenigstens eine elektrisch steuerbare Gerät zu erzeugen. Die Steuersignale können inhaltlich entweder auf den Signalen der wenigstens einen berührungssensitiven Fläche beruhen (alternative Ausführungsform). Oder die Steuersignale können inhaltlich sowohl auf den Signalen der wenigstens einen berührungssensitiven Fläche als auch auf den Signalen des wenigstens einen Kraftsensors beruhen (kumulative Ausführungsform).
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Kumulative Ausführungsform: Die Signale der wenigstens einen berührungssensitiven Fläche dienen als Redundanz zur Steigerung der Zuverlässigkeit und/oder dem Einsparen einiger von mehreren Kraftsensoren.
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Alternative Ausführungsform: Das betätigte Bedienelement und/oder die Betätigungsrichtung werden mittels der wenigstens einen berührungssensitiven Fläche bestimmt. Die „bewusste“ Betätigung – in Abgrenzung zu einer unbewussten und/oder ungewollten Berührung der wenigstens einen berührungssensitiven Fläche – wird mittels des wenigstens einen Kraftsensors an und/oder in dem Grundkörper bestimmt. Zweckmäßig ist die Steuereinheit eingerichtet, die Steuersignale nur dann zu erzeugen, wenn die äußere Kraft und/oder das äußere Moment eine Bedingung erfüllt. Die Bedingung ist zweckmäßig vordefiniert und kann lauten: Überschreiten eines Schwellenwertes des Betrages der äußeren Kraft und/oder des äußeren Momentes auf das wenigstens eine Bedienelement. Die Steuereinheit ist in diesem Fall eingerichtet, die Steuersignale aus den Signalen der wenigstens einen berührungssensitiven Fläche zu erzeugen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern wenigstens eines elektrisch steuerbaren Gerätes werden zunächst mittels wenigstens eines Kraftsensors eine Verformung und/oder eine mechanische Spannung eines Grundkörpers ermittelt. Daraufhin wird mittels einer Steuereinheit aus der Verformung und/oder der mechanischen Spannung eine äußere Kraft und/oder ein äußeres Moment auf wenigstens ein mit dem Grundkörper fest verbundenes Bedienelement bestimmt. Schließlich wird in Abhängigkeit von der äußeren Kraft und/oder dem äußeren Moment ein Steuersignal für das wenigstens eine elektrisch steuerbare Gerät erzeugt, mit dem das elektrisch steuerbare Gerät gesteuert wird oder werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft mit einem der vorstehend beschriebenen Bedieneinheiten ausführen. Insbesondere lassen sich die vorstehend erläuterten Merkmale und besonderen Ausführungsformen auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen.
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Daher treffen die für die erfindungsgemäße Bedieneinheit und deren besondere Ausführungsformen beschriebenen Vorteile und Zweckmäßigkeiten auch auf das erfindungsgemäße Verfahren und deren besondere Ausführungsformen zu.
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In der Zeichnung sind vier als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 – in Draufsicht eine erste Bedieneinheit mit einem Bedienelementen;
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2 – in Seitenansicht die Bedieneinheit gemäß 1;
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3 – ein Flussdiagramm eines ersten Verfahrens, das mittels der Bedieneinheit gemäß 1 ausgeführt wird;
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4 – in Draufsicht eine zweite Bedieneinheit mit vier Bedienelementen;
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5 – in Seitenansicht einen Ausschnitt der Bedieneinheit gemäß 4 und
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6 – ein Flussdiagramm eines zweiten Verfahrens, das mittels der Bedieneinheit gemäß 4 ausgeführt wird.
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1 zeigt einen schematischen Ausschnitt 10 eines Kraftfahrzeuges. Das Kraftfahrzeug ist mit einem elektrisch steuerbaren Schiebedach 20 ausgestattet. Das elektrisch steuerbare Schiebedach 20 umfasst ein zwischen einer Geschlossen-Stellung und einer Offen-Stellung verschiebbares Dachelement 30 sowie einen elektrisch steuerbaren Antrieb 40 für das Dachelement 30. Der elektrisch steuerbare Antrieb 40 ist mechanisch mit dem Dachelement 30 gekoppelt, was durch einen Doppelpfeil 50 ausgedrückt wird. Der Doppelpfeil 50 stellt eine Kraftübertragung zwischen Antrieb 40 und Dachelement 30 dar: Die Richtung von dem Antrieb 40 zu dem Dachelement 30 drückt aus, dass der Antrieb 40 das Dachelement 30 mittels einer Kraft verschiebt; Die Richtung von dem Dachelement 30 zu dem Antrieb 40 drückt aus, dass das Dachelement 30 einen Widerstand gegen das Verschieben durch den Antrieb 40 leistet – etwa dadurch, dass sich das Dachelement 30 in einer vollständigen Offen-Stellung befindet und nicht weiter geöffnet werden kann, oder dass sich beim Schließen ein Gegenstand in der Dachöffnung befindet. Dieser Widerstand lässt sich an der Leistungsaufnahme des Antriebes 40 feststellen, woraufhin der Schließvorgang beispielsweise abgebrochen wird.
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Der Antrieb 40 ist elektrisch mit einer Steuereinheit 60 gekoppelt. Diese Kopplung wird durch einen Doppelpfeil 70 ausgedrückt. Der Doppelpfeil 70 stellt eine drahtgebundene oder drahtlose Signalübertragung zwischen der Steuereinheit 60 und dem Antrieb dar: Die Richtung von der Steuereinheit 60 zu dem Antrieb 40 drückt aus, dass die Steuereinheit 60 Steuersignale an den Antrieb 40 sendet, etwa das Signal „Dachelement (weiter) öffnen“; Die Richtung von dem Antrieb 40 zu der Steuereinheit 60 drückt aus, dass der Antrieb 40 Signale an die Steuereinheit 60 sendet, etwa „Auftrag ausgeführt“ oder „Behinderung/Problem“.
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Die Steuereinheit 60 ist Bestandteil einer Bedieneinheit 80. Die Bedieneinheit 80 umfasst weiter zwei Kraftsensoren 90, die über elektrische Leitungen mit der Steuereinheit 60 gekoppelt sind. Die elektrischen Leitungen sind durch Pfeile 100 ausgedrückt. Die Richtung der Pfeile 100 drücken aus, dass das Steuergerät 60 Signale von den Kraftsensoren 90 empfängt.
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Die Kraftsensoren 90 sind in einem Grundkörper 110 aufgenommen. In dieser Ausführungsform sind sie in den Grundkörper 110 eingebettet, was durch die Strichelung ausgedrückt wird. Die Kraftsensoren 90 sind unsymmetrisch links und rechts neben einem Bedienelement 120 angeordnet. Rechts neben dem Bedienelement 120 ist ein Teil einer Blende 130 gezeigt.
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Unterhalb der Grundplatte 110, aber mit Kontakt zu der Grundplatte 110, ist eine Vibrationseinrichtung 140 angebracht, die von der Steuereinheit 60 gesteuert wird – angedeutet durch einen Pfeil 150. Mittels der Vibrationseinrichtung 140 lässt sich die Grundplatte 110, das Bedienelement und die Blende in Vibration versetzen und so einem Benutzer eine haptische Rückmeldung geben, etwa „Bedienabsicht erkannt“, „Bedienwunsch ausgeführt“. Alternativ oder ergänzend zu der haptischen Rückmeldung kann die Steuereinheit 60 über eine Datenleitung eine optische und/oder akustische Einrichtung 160 ansteuern. Die Datenleitung ist als Pfeil 170 dargestellt.
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Das Bedienelement 120 ist für zwei unterschiedliche Bedienhandlungen ausgeführt: Drücken und Ziehen. Diese Bedienmöglichkeiten werden aus 2 ersichtlich.
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2 zeigt die Bedieneinheit
80 gemäß
1 in Seitenansicht. Es ist zu erkennen, dass die Blende
130 mehrteilig ausgebildet ist. Die Blende
130 ist an einer nicht dargestellten Seitenwandung befestigt. Das Bedienelement
120 ist
(umgedrehtes L) ausgestaltet. Das Bedienelement
120 weist einen im Wesentlichen horizontalen Betätigungsabschnitt
180 auf. Auf diesen Betätigungsabschnitt
180 kann der Benutzer mit seinem Finger
190 von oben nach unten drücken und eine nach unten gerichtete Kraft F1 auf den Betätigungsabschnitt
180 ausüben. Der Benutzer kann aber auch von unten nach oben an dem Betätigungsabschnitt
180 ziehen und eine nach oben gerichtete Kraft F2 auf den Betätigungsabschnitt
180 ausüben.
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Die Kräfte F1 und F2 werden über eine feste Verbindung
200 auf den Grundkörper
110 übertragen und führen in dem Grundkörper
110 zu Verformungen und inneren mechanischen Spannungen. Die Verformungen und inneren Spannungen unterscheiden sich an den Orten der Kraftsensoren
90 je nachdem, welche Kraft F1 oder F2 gerade auf den Betätigungsabschnitt
180 ausgeübt wird. Diese unterschiedlichen Verformungen und Spannungen können von den Kraftsensoren
90 unterschieden werden. Weiter können die Kraftsensoren
90 auch Kräfte auseinanderhalten, die zwar gleichgerichtet, aber unterschiedlich groß sind. Je nach Empfindlichkeit können die Kraftsensoren
90 beispielsweise Kräfte unterscheiden, die sich im Betrag um mehr als 0,5 N (Newton) unterscheiden. Denkbar ist aber auch, dass die Kraftsensoren
90 sehr viel kleiner Unterschiede auflösen können, die Steuereinheit
60 jedoch nur Änderungen unterschiedlich bewertet, die sich um einen bestimmten Betrag unterscheiden. Für den letzten Fall ist zum Beispiel folgende Anwendung denkbar:
| Stufe 1: | Kraft F < 0,5 N, langsames Öffnen/Schließen, solange Kraft anliegt; |
| Stufe 2: | 0,5 N <= Kraft F < 3 N, schnelles Öffnen/Schließen, solange Kraft anliegt; |
| Stufe 3: | 3 N <= Kraft F < 8 N, schnelleres Öffnen/Schließen als in Stufe 2, solange Kraft anliegt; |
| Stufe 4: | 8 N <= Kraft F, vollständiges Öffnen/Schließen, Kraft F braucht nur kurz über diesem Schwellenwert von 8 N gelegen zu haben. |
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In der vorstehenden Anwendung ist mit Kraft F der Betrag der Kraft F gemeint. Die Richtung der Kraft F entscheidet über Öffnen oder Schließen des Dachelementes 30.
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Das Bedienelement 120, die feste Verbindung 200 und der Grundkörper 110 sind so ausgelegt, dass deren Verformungen im vorgesehenen Kräftebereich im Wesentlichen elastisch erfolgen, um eine lange Lebensdauer der Bedieneinheit 80 zu gewährleisten.
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Im vorliegenden Beispiel sind das Bedienelement 120 und der Grundkörper 110 einstückig ausgeführt, etwa durch ein Spritzgussverfahren.
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In einer alternativen Ausführung könnte die Stufe 1 auch als Vorschaustufe ausgeführt sein: eine leichte Berührung des Bedienelementes 120 zeigt dem Fahrer an, welche Funktion ausgeführt wird, wenn er das Bedienelement 120 stärker betätigt – also in eine der folgenden Stufen gelangt. Die Vorschau kann beispielsweise optisch erfolgen: auf dem Display eines Infotainmentsystems, im Kombiinstrument, auf einem Head-Up-Display, auf einer Anzeigefläche des Bedienelementes 120, als Projektion auf das Schiebedach.
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3 zeigt ein Flussdiagramm mit Merkmalen eines ersten Verfahrens, das mittels der Bedieneinheit gemäß 1 ausgeführt wird.
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Das Verfahren beginnt an einem Kontrollpunkt 210. Der Kontrollpunkt 210 kann zum Beispiel dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs entsprechen. Von diesem Zeitpunkt an wird die Bedieneinheit 80 kontinuierlich überwacht. „Kontinuierlich“ bedeutet hier, dass der Benutzer eine dauernde ununterbrochene Bereitschaft der Bedieneinheit 80 wahrnimmt. Technisch kann dies auch durch eine im Wesentlichen periodische Überwachung der Kraftsensoren 90 erfolgen, wenn die Periode ausreichend kurz gewählt wird.
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In einem Schritt 220 wird das Bedienelement 120 durch die Kraft F an dem Betätigungsabschnitt 180 belastet. Die Kraft F führt zu einem Moment bezüglich einer Achse, die in der Ebene der Verbindung 200 liegt. Dieses Moment führt zu einer Verformung des Grundkörpers 110 und inneren Spannungen in dem Grundkörper 110.
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Diese Verformung des Grundkörpers 110 beziehungsweise die inneren Spannungen in dem Grundkörper 110 werden in einem Schritt 230 von den Kraftsensoren 90 detektiert.
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In einem Schritt 240 senden die Kraftsensoren 90 Sensorsignale an die Steuereinheit 60. In den Sensorsignalen sind Informationen über die Verformung des Grundkörpers 110 beziehungsweise über die inneren Spannungen in dem Grundkörper 110 enthalten.
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In einem Schritt 250 verarbeitet die Steuereinheit 60 diese Sensorsignale und bestimmt so das Bedienelement 120, auf das die Kraft F einwirkt, den Betrag der Kraft F und die Richtung der Kraft F.
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Daraufhin vergleicht die Steuereinheit 60 in einem Entscheidungsschritt 260 den Betrag F der Kraft und/oder eine Kraftkomponente – zum Beispiel die vertikale Komponente – mit einem in einer nicht dargestellten Speichereinheit abgelegten Schwellenwert oder mit in der Speichereinheit abgelegten Intervallen. Ergibt dieser Vergleich, dass kein Betätigungswunsch des Benutzers vorliegt, so wird das Verfahren beziehungsweise dieser Verfahrensdurchlauf in einem Kontrollpunkt 270 beendet. Ergibt dieser Vergleich dagegen, dass ein Betätigungswunsch des Benutzers vorliegt, dann erzeugt die Steuereinheit 60 in einem Schritt 280 ein Steuersignal für den Antrieb 40.
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Ferner erzeugt die Steuereinheit 60 in einem Schritt 290 ein Steuersignal für die Vibrationseinrichtung 140 und in einem Schritt 300 für die akustische/optische Einrichtung 160. Die Vibrationseinrichtung 140 wird sodann in einem Schritt 310 mit dem Steuersignal für die Vibrationseinrichtung 140 angesteuert und führt zu einer von dem Benutzer haptisch wahrnehmbaren Vibration des Bedienelementes 120. Zudem wird die Einrichtung 160 in einem Schritt 320 mit dem Steuersignal für die akustische/optische Einrichtung 160 angesteuert und führt zu einer akustischen und/oder optischen Rückmeldung an den Benutzer.
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In einem Schritt 330 steuert die Steuereinheit 60 den Antrieb 40 mit dem Steuersignal für den Antrieb 40 an. Der Antrieb 40 versucht daraufhin, das Schiebedach 20 in die gewünschte Offen- oder Geschlossen-Stellung zu bewegen. In einem Entscheidungsschritt 340 wird geprüft, ob das Schiebedach 20 eine Endstellung erreicht hat. Solange das Schiebedach 20 noch keine Endstellung (vollständig offen oder vollständig geschlossen) erreicht hat und das Steuersignal anliegt, wird das Schiebedach 20 durch den Antrieb bewegt; dies wird durch einen Rücksprung 350 dargestellt. Erreicht das Schiebedach 20 eine Endstellung, so wird das Verfahren in dem Kontrollpunkt 270 beendet.
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4 zeigt schematisch in Draufsicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in einem Kraftfahrzeug 360 eingebaut ist. Das Kraftfahrzeug 360 ist mit vier elektrisch steuerbaren Fensterhebern 370 ausgestattet. Die Fensterheber 370 umfassen jeweils ein Fenster 380 und einen Antrieb 390 für das Fenster 380. Gesteuert werden die Antriebe 390 von einer Steuereinheit 400. Die Steuereinheit 400 ist der Übersicht halber in zwei Steuergeräten 410 dargestellt, die durch eine bidirektionale Datenleitung 420 miteinander verbunden sind und Daten austauschen können. Je ein Steuergerät 410 ist für die linke (Fahrerseite) beziehungsweise rechte Seite (Beifahrerseite) des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Denkbar sind aber auch andere Ausführungen der Steuereinheit, etwa: Je ein Steuergerät für jeden Fensterheber 370, die datentechnisch miteinander verbunden sind und die Steuereinheit 400 bilden; ein Steuergerät, das die Steuereinheit 400 bildet; je ein Steuergerät für jede Art von Aufgabe, zum Beispiel die Auswertung von Signalen bestimmter Sensorgattungen. Die Steuereinheit 400 ist Bestandteil einer Bedieneinheit 430 für die Fensterheber.
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Die Bedieneinheit 430 umfasst weiter vier Bedienelemente 440, die mit einem plattenförmigen Grundkörper 450 fest verbunden sind. Jedes Bedienelement 440 ist zur Bedienung eines der vier Fenster 380 vorgesehen. Unterhalb des Grundkörpers 450 sind sechs Kraftsensoren 460 angeordnet, die Kontakt mit dem Grundkörper 450 haben. Jedes Bedienelement 440 weist einen Betätigungsabschnitt 470 auf.
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An der Oberfläche jedes Betätigungsabschnittes 470 ist eine berührungssensitive Fläche 480 angebracht, die sich in Seitenansicht im Wesentlichen U-förmig um einen Endabschnitt 490 herum erstreckt. Durch die U-förmige Ausbildung der berührungssensitiven Fläche 480 kann sie ein Benutzer sowohl beim Drücken (von oben) als auch beim Ziehen (von unten) mit einem Finger berühren. Die Kraftsensoren 460 und die berührungssensitiven Flächen 480 sind datentechnisch (signaltechnisch) über eine Datenleitung 500 mit der Steuereinheit 400 gekoppelt. Über die Datenleitung 500 senden die Kraftsensoren 460 als auch die berührungssensitiven Flächen 480 ihre Sensorsignale an die Steuereinheit 400, die diese Sensorsignale auswertet.
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Aus den Sensorsignalen der berührungssensitiven Flächen 480 bestimmt die Steuereinheit 400, welches Bedienelement 440 von dem Benutzer berührt wird oder welche Bedienelemente 440 von dem Benutzer berührt werden. Aus den Sensorsignalen der Kraftsensoren 460 bestimmt die Steuereinheit 400 die Kraft, mit der das berührte Bedienelement 440 belastet wird, beziehungsweise die Kräfte, mit denen die berührten Bedienelemente 440 belastet werden. In Abhängigkeit von der Berührung beziehungsweise den Berührungen sowie der Kraft beziehungsweise den Kräften erzeugt die Steuereinheit 400 Steuersignale für einen Antrieb 390 oder mehrere Antriebe 390. Mittels dieser Steuersignale wird der Antrieb 390 beziehungsweise die Antriebe 390 von der Steuereinheit 400 gesteuert und ein beziehungsweise mehrere Fenster 380 in die gewünschte Stellung gebracht.
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5 zeigt in Seitenansicht einen Teil der Bedieneinheit 430 aus 4 im Bereich eines Bedienelementes 470. Es ist zu erkennen, dass der Kraftsensor 460 unterhalb des Grundkörpers 450 angeordnet ist und Kontakt zu dem Grundkörper 450 hat. Dieser Kontakt ermöglicht es dem Kraftsensor 460, eine Verformung des Grundkörpers 450 und/oder Spannungen in und/oder an der Oberfläche des Grundkörpers 450 zu erfassen.
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Weiter ist zu erkennen, dass sich die berührungssensitive Fläche 480 U-förmig um den Endabschnitt 490 des Bedienelementes 440 erstreckt und sowohl von oben als auch von unten berührt werden kann. Die berührungssensitive Fläche 480 könnte auch aus zwei separaten Flächen gebildet sein, von denen jeweils eine oben und unten an dem Bedienelement 440 angebracht ist.
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In 6 ist ein Flussdiagramm mit Merkmalen eines zweiten Verfahrens dargestellt, das mit der Bedieneinheit gemäß der 4 und 5 ausgeführt werden kann. Pfeile deuten einen Signalfluss oder Datenfluss an.
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Das Verfahren beginnt an einem Kontrollpunkt 500. In einem Schritt 510 wird ein Bedienelement 440 an seinem Betätigungsabschnitt 470 berührt. Darüber hinaus wird das Bedienelement 440 mit einer Kraft A belastet.
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In einem Schritt 520 wird die Berührung von der berührungssensitiven Fläche 480 detektiert. Diese detektierte Berührung wird in einem Schritt 530 an die Steuereinheit 400 übertragen. In einem Schritt 540 wird die Kraft A von den Kraftsensoren 460 detektiert. Die detektierte Kraft A wird in einem Schritt 550 an die Steuereinheit 400 übertragen.
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Die Steuereinheit 400 ordnet in einem Schritt 560 aus dem Sensorsignal der berührungssensitiven Fläche 480 die Berührung dem berührten Bedienelement 440 zu. In einem Entscheidungsschritt 570 prüft die Steuereinheit 400, ob der Betrag der Normalkomponente der Kraft A einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt; die Normalkomponente der Kraft A ist die Komponente der Kraft, die bei deren Vektorzerlegung senkrecht auf die Oberfläche des Betätigungsabschnittes gerichtet ist.
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Wenn der Betrag der Normalkomponente der Kraft A nicht größer ist als der Schwellenwert, dann ist eine vordefinierte Bedingung nicht erfüllt. Das Verfahren wird in einem Kontrollpunkt 580 beendet.
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Wenn der Betrag der Normalkomponente der Kraft A jedoch größer ist als der Schwellenwert, dann ist die vordefinierte Bedingung erfüllt und die Steuereinheit 400 erzeugt in einem Schritt 590 aus den Sensorsignalen der berührungssensitiven Fläche 480 Steuersignale für denjenigen Antrieb 390, der dem berührten Bedienelement 440 zugeordnet ist. In einem Schritt 600 wird dieser Antrieb 390 mit den erzeugten Steuersignalen angesteuert, der daraufhin das ihm zugeordnete Fenster 380 in die gewünschte Stellung bewegt. In einem Entscheidungsschritt 610 wird geprüft, ob das Fenster 380 die gewünschte Stellung oder eine Endstellung erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird das Verfahren in dem Kontrollpunkt 580 beendet. Ist dies noch nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung 620, um das Fenster 380 weiter zu bewegen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ausschnitt
- 20
- Schiebedach
- 30
- Dachelement
- 40
- Antrieb
- 50
- Doppelpfeil
- 60
- Steuereinheit
- 70
- Doppelpfeil
- 80
- Bedieneinheit
- 90
- Kraftsensoren
- 100
- Pfeile
- 110
- Grundkörper
- 120
- Bedienelement
- 130
- Blende
- 140
- Vibrationseinrichtung
- 150
- Pfeil
- 160
- Einrichtung
- 170
- Pfeil
- 180
- Betätigungsabschnitt
- 190
- Finger
- 200
- Verbindung
- 210
- Kontrollpunkt
- 220–250
- Schritte
- 260
- Entscheidungsschritt
- 270
- Kontrollpunkt
- 280–330
- Schritte
- 340
- Entscheidungsschritt
- 350
- Rücksprung
- 360
- Kraftfahrzeug
- 370
- Fensterheber
- 380
- Fenster
- 390
- Antrieb
- 400
- Steuereinheit
- 410
- Steuergeräte
- 420
- Datenleitung
- 430
- Bedieneinheit
- 440
- Bedienelement
- 450
- Grundkörper
- 460
- Kraftsensoren
- 470
- Betätigungsabschnitte
- 480
- Berührungssensitive Flächen
- 490
- Endabschnitte
- 500
- Kontrollpunkt
- 510–560
- Schritte
- 570
- Entscheidungsschritt
- 580
- Kontrollpunkt
- 590–600
- Schritte
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008008178 A1 [0002]
- DE 102009036520 A1 [0003]
