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Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bedienvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bedienvorrichtung.
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Bedienteile zum Ansteuern mehrerer Funktionen sind häufig als Dreh-Drück-Steller oder in Form von Mehrtastenlösungen ausgebildet, wobei insbesondere letztere zum Teil auch Berührungssensoren umfassen, um eine Betätigung durch einen Fahrzeuginsassen erfassen können.
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Bedienvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die Bedienteile mit einer Schiebe- und Drückfunktion, z.B. Scheibenwischer- oder Blinkerhebel, aufweisen, sind ebenfalls bekannt. Derartige Bedienvorrichtungen können beispielsweise ein als Hebel ausgebildetes Bedienteil aufweisen, das zum Steuern einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs um eine Drehachse verschwenkbar und in einer quer zur Drehachse verlaufenden radialen Richtung translatorisch bewegbar ist. Bei einem Scheibenwischerhebel bedeutet dies, dass dieser zum einen auf und ab verschwenkt und zum anderen in Richtung einer Lenksäule bewegt werden kann.
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Beispielsweise zeigt die
DE 10 2006 043 473 A1 ein an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeug angeordnetes Bedienelement. Um eine dem Bedienelement zugeordnete Funktion auszulösen, muss das Bedienelement zunächst in eine Betätigungsrichtung gedrückt und anschließend um eine senkrecht zur Betätigungsrichtung angeordnete Betätigungsebene gedreht werden.
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Die US 2006 / 0 169 085 A1 zeigt einen Gangwahlschalter für ein Kraftfahrzeug. Der Gangwahlschalter ist ringförmig ausgebildet und umschließt einen Lenkradkranz des Kraftfahrzeugs. Um verschiedene Gänge zu wählen, kann der Gangwahlschalter um den Lenkradkranz gedreht werden. Um verschiedene Schaltmodi auszuwählen kann der Gangwahlschalter entlang des Lenkradskranzes verschoben werden. Eine Drehachse des Gangwahlschalters verläuft also in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes, wobei der Gangwahlschalter entlang der Drehachse, also in Umfangsrichtung des Lenkrads, verschoben werden kann.
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Die
DE 10 2007 005 253 A1 zeigt einen Schalthebel für einen Traktor. Der Schalthebel ist in einer Längsrichtung verstellbar, um eine Geschwindigkeit des Traktors einzustellen. Des Weiteren ist an einer Oberseite des Schalthebels noch ein Joystick angebracht, welcher in verschiedene Richtungen auslenkbar ist. Mittels des Joysticks kann eine Ladevorrichtung des Traktors angesteuert werden.
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Die
DE 196 10 344 A1 beschreibt ein Bedienelement, das nach Art eines Joysticks an einem Ende über einer Kugellagerung in einer Platte gelagert ist, die ihrerseits in Vertikalrichtung verschiebbar ist, um dabei einen Kontakt zu betätigen. Durch eine Schwenkbewegung des Bedienelements kann ein Vertikalschiebeelement quer zur Vertikalrichtung verschoben werden, welches in seinen Endlagen mit als Tastschalter ausgebildeten Kontaktelementen zusammenwirkt. Eine mechanische Führung des Bedienelements in der Frontplatte erfolgt durch entsprechende Ausnehmungen.
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Die
DE 698 16 154 T2 beschreibt einen Joystick, der verschwenkbar und in vertikaler Richtung translatorisch bewegbar gelagert ist.
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In der
WO 93/18475 A1 wird ein Steuergerät beschrieben, das aus einer Basis, einem Griff und einem Schaft besteht, wobei der Griff auf dem Schaft und dieser wiederum auf der Basis montiert ist. Der Griff kann um alle drei Raumachsen rotiert und eine translatorische Bewegung des Steuergeräts durch eine Bewegung des Schafts relativ zur Basis ausgeführt werden.
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In der
DE 10 2013 008 972 A1 wird ebenfalls ein Steuergerät beschrieben, das aus einer neutralen Stellung in wenigstens eine Richtung in eine Schiebestellung verschiebbar und zudem in wenigstens eine Drehstellung drehbar ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, mittels welchen auf besonders einfache Weise ein Vielzahl von Fahrzeugfunktionen steuerbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßig nicht triviale Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Bedienteil, welches zum Steuern einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs um eine Drehachse verschwenkbar und in einer quer zur Drehachse verlaufenden radialen Richtung translatorisch bewegbar ist. Das Bedienteil ist dabei an einer Welle gelagert, welche sich in Richtung der Drehachse erstreckt. Die Welle ist an einem Führungselement angeordnet, welches relativ zu einer Kulissenführung in der radialen Richtung translatorisch bewegbar gelagert ist. Darüber hinaus umfasst die Bedienvorrichtung eine Erfassungseinrichtung, welche dazu ausgelegt, eine Betätigungskraft zu erfassen, mit welcher das Bedienteil in der radialen Richtung beaufschlagt wird, und eine Verschwenkposition des Bedienteils um die Drehachse zu erfassen. Darüber hinaus weist die Bedienvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, die Funktionseinheit in Abhängigkeit von der erfassten Betätigungskraft und Verschwenkposition anzusteuern. Die Welle kann dabei entweder drehfest an dem Führungselement angeordnet und das Bedienteil und die Welle verschwenkbar sein. Oder das Bedienteil kann auch drehfest mit der Welle verbunden und die Welle relativ zum Führungselement verschwenkbar sein.
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Mittels der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ist es für einen Fahrzeuginsassen auf einfache Weise möglich, durch Verschwenken des Bedienteils oder durch ein translatorisches Bewegen des Bedienteils in der radialen Richtung vielfältige Funktionen der Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs mit ein und demselben Bedienteil anzusteuern. Mittels der Erfassungseinrichtung kann sowohl die Kraftbeaufschlagung des Bedienteils in radialer Richtung als auch die aktuelle Verschwenkposition des Bedienteils erfasst werden. Je nach Kraftbeaufschlagung beziehungsweise je nach Verschwenkposition des Bedienteils ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, verschiedenste Funktionen der Funktionseinheit auszulösen.
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Vorzugsweise ist das Bedienteil so lang ausgebildet, dass ein Verschwenken des Bedienteils um die Drehachse sich quasi wie eine translatorische Bewegung des Bedienteils für einen Fahrzeuginsassen anfühlt. Je weiter ein Betätigungsbereich des Bedienteils von der Drehachse entfernt ist, desto größer ist der Radius der Verschwenkbewegung. Bei hinreichend großem Radius ist die Krümmung der Verschwenkbewegung entsprechend gering genug, so dass sich ein Verschwenken des Bedienteils im Wesentlichen wie eine translatorische Bewegung des Bedienteils anfühlt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung einen Kraftsensor zum Erfassen der Betätigungskraft umfasst, wobei das Führungselement mittels eines Federelements mit einer Vorspannkraft an den Kraftsensor gedrückt gehalten wird. Bei dem Kraftsensor kann es sich beispielsweise um einen Dehnmessstreifen oder auch um eine kapazitive Sensorik handeln. Das Federelement dient mit anderen Worten also als eine Art Vorspannfeder, mittels welcher eine permanente Berührung des Führungselements und des Kraftsensors sichergestellt werden kann. Dadurch kann eine besonders exakte Erfassung der Betätigungskraft sichergestellt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung ein Potentiometer zum Erfassen der Verschwenkposition des Bedienteils umfasst. Dadurch ist auf besonders einfache und zuverlässige Weise die Erfassung der Verschwenkposition des Bedienteils möglich.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, eine vorgegebene Funktion der Funktionseinheit auszulösen, wenn die erfasste Betätigungskraft einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ein Fahrzeuginsasse muss also beispielsweise das Bedienteil so fest in der radialen Richtung drücken, dass die Betätigungskraft den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Erst dann wird eine entsprechend vorgegebene Funktion der Funktionseinheit ausgelöst. Versehentliche Fehlauslösungen der Funktion können dadurch zuverlässig verhindert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Aktor der Bedienvorrichtung zum Ausgeben einer haptisch erfassbaren Rückmeldung an dem Bedienteil und/oder einen Lautsprecher der Bedienvorrichtung zum Ausgeben einer akustischen Rückmeldung anzusteuern, sobald die erfasste Betätigungskraft den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Mit anderen Worten ist die Steuereinrichtung also dazu ausgelegt, eine haptisch erfassbare Rückmeldung und/oder eine akustische Rückmeldung auszugeben, sobald die vorgegebene Funktion der Funktionseinheit aufgrund der ausreichenden Kraftbeaufschlagung des Bedienteils in radialer Richtung festgestellt worden ist. Ein Fahrzeuginsasse erhält dadurch auf einfache Weise eine Rückmeldung, dass die von ihm gewünschte Funktion der Funktionseinheit gerade ausgelöst worden ist.
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Die Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Funktionseinheit um ein Automatikgetriebe des Kraftfahrzeugs handelt, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, eine Parkstellung des Automatikgetriebes einzulegen, wenn die erfasste Betätigungskraft den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und weitere Getriebestellungen des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der erfassten Verschwenkposition des Bedienteils einzulegen. Dadurch kann auf zuverlässige Weise verhindert werden, dass ein Fahrzeuginsasse versehentlich die Parkstellung versucht einzulegen, da das Bedienteil zum Einlegen der Parkstellung ganz anders betätigt werden muss als zum Einlegen der weiteren Getriebestellungen des Automatikgetriebes. Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass die Parkstellung des Automatikgetriebes dann eingelegt wird, wenn ein Fahrzeuginsasse fest genug in radialer Richtung auf das Bedienteil gedrückt hat, so dass der vorgegebene Schwellenwert überschritten worden ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung einen Rastmechanismus aufweist, welcher in vorgegebenen Verschwenkpositionen einer Verschwenkung des Bedienteils entgegenwirkt. Der Rastmechanismus kann beispielsweise mehrere Rastpositionen aufweisen, welche den jeweiligen Verschwenkpositionen entsprechen. Mit anderen Worten werden durch die Rastpositionen also jeweilige Schaltstellungen des Bedienteils hinsichtlich der Verschwenkbewegung des Bedienteils definiert. Durch den Rastmechanismus erhält ein Fahrzeuginsasse bei dem Verschwenken des Bedienteils auf einfache Weise eine haptische Rückmeldung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Rastmechanismus mehrere Permanentmagnete aufweist, welche der Verschwenkung des Bedienteils entgegenwirken. Insbesondere in Kombination mit den Permanentmagneten kann also eine entsprechend gewünschte Haptik an dem Bedienteil beim Verschwenken des Bedienteils erzeugt werden. Dabei ist auch möglich, dass unterschiedliche Kraft-Weg-Anforderungen und beispielsweise bis zu fünf Schaltstellungen umgesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung oder einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung wird mittels der Erfassungseinrichtung eine Betätigungskraft, mit welcher das Bedienteil in der radialen Richtung beaufschlagt wird, und/oder eine Verschwenkposition des Bedienteils um die Drehachse erfasst sowie mittels der Steuereinrichtung die Funktionseinheit in Abhängigkeit von der erfassten Betätigungskraft und/oder Verschwenkposition angesteuert. Mittels der Steuereinrichtung wird eine vorgegebene Funktion der Funktionseinheit ausgelöst, wenn die erfasste Betätigungskraft einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Es handelt sich bei der Funktionseinheit um ein Automatikgetriebe des Kraftfahrzeugs, wobei mittels der Steuereinrichtung eine Parkstellung des Automatikgetriebes eingelegt wird, wenn die erfasste Betätigungskraft den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und weitere Getriebestellungen des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der erfassten Verschwenkposition des Bedienteils eingelegt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Bedienvorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombination oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Bedienteil zum Steuern eines Automatikgetriebes des Kraftfahrzeugs aufweist, das um eine Drehachse verschwenkbar und in einer quer zur Drehachse verlaufenden radialen Richtung translatorisch bewegbar ist; und in
- 2 eine schematische Seitenansicht der Bedienvorrichtung.
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Eine Bedienvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug ist in einer schematischen Draufsicht in 1 gezeigt. Die Bedienvorrichtung 10 umfasst ein Bedienteil 12 zum Steuern eines Automatikgetriebes des Kraftfahrzeugs. Das Bedienteil 12 ist als eine Art Bedienhebel ausgebildet, wobei das Bedienteil 12 um eine Drehachse 14 verschwenkbar ist. Die Bedienvorrichtung 10 kann beispielsweise an einer hier nicht näher dargestellten Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. In dem Fall verläuft die Drehachse 14 in Hochrichtung z des Kraftfahrzeugs. Des Weiteren ist das Bedienteil 12 in einer quer zur Drehachse 14 verlaufenden radialen Richtung r bewegbar. Falls das Bedienteil wie hier gar nicht verschwenkt ist, entspricht die radiale Richtung r im vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel der Fahrzeugquerrichtung y.
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Das Bedienteil 12 ist an einer Welle 16 gelagert, welche sich in Richtung der Drehachse 14 erstreckt. Des Weiteren ist die Welle 16 an einem Führungselement 18 angeordnet, welches relativ zu einer Kulissenführung 20 in der radialen Richtung r translatorisch bewegbar gelagert ist. Die Welle 16 kann dabei entweder drehfest an dem Führungselement 18 angeordnet und das Bedienteil 12 um die Welle 16 verschwenkbar sein. Oder das Bedienteil 12 kann auch drehfest mit der Welle 16 verbunden und die Welle 16 relativ zum Führungselement 18 um die Drehachse 14 verschwenkbar sein.
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Die Bedienvorrichtung 10 umfasst des Weiteren einen Kraftsensor 22 zum Erfassen einer Betätigungskraft F, mit welcher das Bedienteil 12 in der radialen Richtung r beaufschlagt wird. Zudem weist die Bedienvorrichtung 10 noch ein Federelement 24 auf, welches gegen eine Rippe 26 drückt, die wiederum am Bedienteil 12 angeordnet ist. Infolgedessen wird das Führungselement 18 mittels des Federelements 26 mit einer Vorspannkraft an den Kraftsensor 22 gedrückt gehalten. Bei dem Kraftsensor 22 kann es sich beispielsweise um einen Dehnmessstreifen oder auch um eine kapazitive Sensorik handeln.
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Des Weiteren umfasst die Bedienvorrichtung 10 noch ein Potentiometer 28 zum Erfassen einer Verschwenkposition φ des Bedienteils 12. Der Kraftsensor 22 und das Potentiometer 28 sind dabei Teil einer nicht näher bezeichneten Erfassungseinrichtung der Bedienvorrichtung 10, welche also dazu ausgelegt ist, die Betätigungskraft F zu erfassen, mit welcher das Bedienteil 12 in der radialen Richtung r beaufschlagt wird, und eine jeweilige Verschwenkposition φ des Bedienteils 12 um die Drehachse 14 zu erfassen.
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Die Bedienvorrichtung 10 weist des Weiteren eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, das Automatikgetriebe des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der erfassten Betätigungskraft F und der Verschwenkposition φ anzusteuern. Sobald ein Fahrzeuginsasse 30 eine derartige Betätigungskraft F in der radialen Richtung r auf das Bedienteil 12 ausübt, so dass die Betätigungskraft F einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, legt die Steuereinrichtung eine Parkstellung P des Automatikgetriebes ein. Durch Verschwenken des Bedienteils 12 um die Drehachse 24 können weitere Getriebestellungen beziehungsweise Getriebestufen, wie beispielsweise ein Rückwärtsgang R, eine Leerlaufstellung N und eine Automatikstellung D des Automatikgetriebes eingelegt werden. Mit anderen Worten ist die Steuereinrichtung also dazu ausgelegt, abgesehen von der Parkstellung P, weitere Getriebestellungen R, N, D des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der erfassten Verschwenkposition φ des Bedienteils 12 einzulegen.
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Die Bedienvorrichtung 10 umfasst des Weiteren noch einen Aktor 32 und einen Lautsprecher 34. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, den Aktor 32 zum Ausgeben einer haptisch erfassbaren Rückmeldung an dem Bedienteil 12 und den Lautsprecher 34 zum Ausgeben einer akustischen Rückmeldung anzusteuern, sobald die erfasste Betätigungskraft F den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Mit anderen Worten wird also mittels des Aktors 32 eine haptisch erfassbare Rückmeldung an dem Bedienteil 12 ausgegeben sowie eine akustische Rückmeldung mittels des Lautsprechers 34 ausgegeben, sobald durch eine entsprechende Betätigung des Bedienteils 12 die Parkstellung P eingelegt worden ist. Der Fahrzeuginsasse erhält also sowohl eine haptische als auch eine akustische Rückmeldung, sobald er das Bedienteil 12 fest genug in der radialen Richtung r gedrückt hat, so dass die Parkstellung P des Automatikgetriebes eingelegt worden ist.
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Die Bedienvorrichtung 10 umfasst des Weiteren einen Rastmechanismus 36, welcher in vorgegebenen Verschwenkpositionen einer Verschwenkung des Bedienteils 12 entgegenwirkt. Beispielsweise kann der Rastmechanismus 36 so viele Rastpositionen aufweisen, wie das Automatikgetriebe abgesehen von der Parkstellung P noch weitere Getriebestellungen R, N, D aufweist. Mit anderen Worten werden durch den Rastmechanismus 36 also jeweilige Schaltstellungen des Bedienteils 12 bezüglich unterschiedlicher Verschwenkpositionen φ um die Drehachse 14 definiert. Der Rastmechanismus 36 weist darüber hinaus mehrere Permanentmagnete 38 auf, welche der Verschwenkung des Bedienteils 12, zumindest in den definierten Rastpositionen, entgegenwirken. Über den Rastmechanismus 36 in Kombination mit den Permanentmagneten 38 kann also eine entsprechend gewünschte Haptik bezüglich der Verschwenkbewegung des Bedienteils 12 erzeugt werden. Dabei können beispielsweise unterschiedliche Kraft-Weg-Anforderungen und bis zu fünf Schaltstellungen umgesetzt werden.
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In 2 ist die Bedienvorrichtung 10 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Wie zu erkennen, kann das Führungselement 18 beispielsweise auch zweiteilig ausgebildet sein, so dass das Bedienteil 12 in Fahrzeughochrichtung z zwischen den beiden Teilen des Führungselements 18 eingeklemmt beziehungsweise angeordnet ist. Die Welle 16 erstreckt sich dabei in Fahrzeughochrichtung z durch beide Teile des Führungselements 18 sowie durch das Bedienteil 12. Mittels der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung 10 ist es auf einfache Weise möglich unterschiedliche Schaltstellungen P, R, N, D des Automatikgetriebes durch Drücken des Bedienteils 12 in der radialen Richtung r oder durch Verschwenken des Bedienteils 12 um die Drehachse 14 auszuwählen. Das hebelförmige Bedienteil 12 ist dabei vorzugsweise so lang ausgebildet, dass ein Betätigungsbereich 40 des Bedienteils 12 so weit weg von der Drehachse 14 angeordnet ist, dass von einem Fahrzeuginsassen die Verschwenkung des Bedienteils 12 zumindest im Wesentlichen wie eine translatorische Bewegung in Fahrzeuglängsrichtung x wahrgenommen wird. Drückt der Fahrzeuginsasse also beispielsweise mit seinem Finger 30 so an den Bedienbereich 40 des Bedienteils 12, dass eine Verschwenkung des Bedienteils 12 um die Drehachse 14 bewirkt wird, fühlt es sich aufgrund des relativ großen Abstands zwischen dem Bedienbereich 40 und der Drehachse 14 so an, also würde das Bedienteil 12 in Fahrzeuglängsrichtung x alleine bewegt werden. Dadurch ergibt sich eine Bedienvorrichtung 10 mit einer gefühlten Schiebe- und Druckfunktion, mittels welcher ein Fahrzeuginsasse auf einfache Weise das Automatikgetriebe betätigen kann. Die vorstehend erläuterte Bedienvorrichtung 10 ist jedoch nicht nur dazu geeignet, ein Automatikgetriebe anzusteuern. Im Wesentlichen können mittels der Bedienvorrichtung 10 beliebige Funktionseinheiten und jeweilige Funktionen derartiger Funktionseinheiten in analoger Weise angesteuert werden.
