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Die Erfindung betrifft ein System zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Das System weist einen um eine Drehachse drehbaren Drehschalter, mit welchem Schaltzustände durch eine mechanische Drehbewegung eingestellt werden, und eine berührungsempfindliche Anzeige auf. Die berührungsempfindliche Anzeige ist zum Auswählen und Anzeigen einer einzustellenden Funktion ausgebildet. Die Erfindung betrifft zudem Verfahren zum Betreiben des Systems.
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Aus dem Stand der Technik bekannte, insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendete Drehschalter sind lediglich zum Bedienen einer einzigen Funktion des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Drehschalter werden beim Vorgang des Bedienens gedreht und können in wenigen Ausbildungen auch gedrückt werden, um die einzige Funktion zu bedienen. Bei einer Kombination eines Drehschalters mit einer Anzeigevorrichtung können herkömmlich beispielsweise bei der Bedienung eines Klimatisierungssystems entweder die Temperatur oder die Drehzahl des Lüfters gesteuert werden, was zu einer sehr großen Anzahl an Schaltern im Kraftfahrzeug führt. Dabei werden beispielsweise mehrere Drucktaster und Drehschalter in Kombination mit verschiedenen Anzeigevorrichtungen, wie ein Drehschalter zum Einstellen der Temperatur und ein Drehschalter zum Einstellen der Drehzahl des Lüfters in Kombination mit in Luftauslässen angeordneten Anzeigevorrichtungen, verwendet. Obwohl nicht alle Funktionen gleichzeitig bedient werden, sind stets alle Schalter sichtbar und beanspruchen jeweils Platz. Eine Herausforderung besteht nunmehr darin, dem Benutzer die Interaktion mit der Maschine, insbesondere dem Kraftfahrzeug, bezüglich der Bedienung aller Funktionen bei der gleichzeitigen Verringerung der Anzahl der Schalter zu ermöglichen.
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Aus der
GB 2494420 A geht ein Drehschalter mit einer berührungsempfindlichen Anzeigevorrichtung hervor, welche als kombiniertes Element zum Bedienen von Funktionen in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sind. Zu dem Bedienen gehören dabei die Auswahl der Funktion und das Verstellen oder Einstellen von Intensitäten der Funktionen. Der Drehschalter ist als Mittel zum drehenden Verstellen oder zur drehenden Auswahl und der Änderung der Intensitäten der Funktionen vorgesehen, während die berührungsempfindliche Anzeigevorrichtung zum Verstellen oder zur Auswahl der Funktion und der Intensitäten der Funktionen mittels Tasten, Tippen oder Scrollen sowie zum Anzeigen der ausgewählten und zu verstellenden Funktion vorgesehen ist. Die berührungsempfindliche Anzeigevorrichtung ersetzt damit mechanische Druckelemente zur Eingabe.
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In der
US 2013/0220779 A1 wird eine aus einem drehbaren Druckschalter mit einer berührungsempfindlichen Anzeigevorrichtung ausgebildete Vorrichtung offenbart. Die Vorrichtung ist mittels Drehbewegungen um eine Rotationsachse, Translationsbewegungen entlang der Rotationsachse und Bewegungen auf der berührungsempfindlichen Anzeigevorrichtung bedienbar und wird für die Eingabe zur Steuerung von verschiedenen Funktionen in einem Kraftfahrzeug verwendet. Die Vorrichtung vereint als Multifunktionseingabevorrichtung eine Vielzahl von einzelnen Eingabeelementen und ist zur Eingabe verschiedener Funktionen konfiguriert.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme weisen einen Drehschalter mit einer berührungsempfindlichen Anzeige auf, bei welchem durch einen Druck auf ein Symbol oder die gesamte Anzeige über die Anzeige verschiedene Funktionen ausgeführt beziehungsweise ausgewählt werden können. In Abhängigkeit von der ausgewählten Funktion kann der Drehschalter anschließend zur Wahl der Intensität der Funktion genutzt werden. Die berührungsempfindlichen Anzeigen sind ohne eine haptische Rückmeldung ausgebildet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung und Weiterentwicklung eines Systems zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen eines Kraftfahrzeugs. Das System soll möglichst alle im Kraftfahrzeug angeordneten Schalter und Bedienelemente ersetzen und für sämtliche Funktionen unterschiedlicher Komponenten adaptierbar sein, eine minimale Anzahl an Komponenten aufweisen und leicht zu bedienen sein. Dabei sollen die Kosten für die Herstellung minimal sein. Das System soll zudem flexibel verwendbar und für verschiedene Maschinen beziehungsweise Kraftfahrzeuge, das heißt Kraftfahrzeugtypen oder Modelle, einsetzbar sein und dabei zur Auswahl und dem Bedienen unterschiedlicher Funktionen dienen und möglichst alle zur Bedienung erforderlichen Informationen ausgeben. Während des Vorgangs der Bedienung soll der Benutzer, beispielsweise der Führer des Kraftfahrzeugs, nicht abgelenkt werden und die Funktionen sollen sehr genau auswählbar und einstellbar sein.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand und die Verfahren mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes System zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen an Mensch-Maschine-Benutzerschnittstellen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, gelöst. Das System weist einen um eine Drehachse drehbaren Drehschalter und eine berührungsempfindliche Anzeige auf. Durch eine mechanische Drehbewegung des Drehschalters werden Schaltzustände eingestellt. Die berührungsempfindliche Anzeige ist zum Auswählen und Anzeigen einer einzustellenden Funktion ausgebildet.
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Nach der Konzeption der Erfindung ist die berührungsempfindliche Anzeige an einer Stirnseite des Drehschalters in dem Drehschalter integriert angeordnet. Die Anzeige ist zudem relativ zum Drehschalter feststehend ausgebildet und derart konfiguriert, durch eine Berührung eines Benutzers eine Funktion auszuwählen und eine Funktion auszulösen. Der Drehschalter ist erfindungsgemäß derart konfiguriert, mit einer Drehbewegung um die Drehachse eine Intensität der mit der Anzeige ausgewählten Funktion einzustellen und eine Funktion auszuwählen, welche durch das Berühren der Anzeige ausgelöst wird.
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Das Auslösen der Funktion kann dabei durch Aufbringen von Druck auf die Anzeige erfolgen. Die mit dem Berühren der Anzeige ausgelöste Funktion bedarf vorteilhaft keiner Intensitätseinstellung. Unter dem Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige ist das Aufbringen von Druck, das heißt Drücken, Wischen, Antippen oder Ähnliches zu verstehen. Ein Vorteil der Bedienung über die berührungsempfindliche Anzeige in Kombination mit dem Drehschalter liegt in der sehr einfachen, unkomplizierten und intuitiven Geste, welche im Kraftfahrzeug auch während der Fahrt ausgeführt werden kann.
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Die berührungsempfindliche Anzeige weist bevorzugt eine Optik mit Berührungssensor zur Eingabe von Informationen durch den Benutzer, ein Anzeigeelement sowie ein Reflektorgehäuse auf, welche fest miteinander und mit einem inneren Lagerelement eines beweglichen Lagers verbunden sind. Das innere Lagerelement ist dabei vorteilhaft statisch und unbeweglich und damit feststehend angeordnet.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die berührungsempfindliche Anzeige als eine zusammenhängende Schaltfläche ausgebildet. Unter der zusammenhängenden Schaltfläche ist zu verstehen, dass die gesamte Fläche der Anzeige als Schalter dient, sodass es beispielsweise bei einem Berühren der Anzeige keine Unterscheidung zwischen einzelnen Regionen oder Bereichen der Fläche gibt. Die zusammenhängende Schaltfläche eröffnet mehr Freiheitsgrade als aus dem Stand der Technik bekannte Systeme, da die Auswahl von Funktionen nicht über Drücken erfolgen muss. Alternativ kann die berührungsempfindliche Anzeige auch als eine Schaltfläche mit unterschiedlichen Regionen oder Bereichen ausgebildet sein, welche einzeln bedienbar sind.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die berührungsempfindliche Anzeige auf kapazitiver Basis als farbige Anzeige ausgebildet und weist in der Ebene senkrecht zur Drehachse eine kreisrunde Außenform oder eine rechteckige Außenform auf. Bei einer rechteckigen Außenform der Anzeige ist die Außenform vorteilhaft quadratisch ausgebildet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die berührungsempfindliche Anzeige mit einer Vorrichtung zur haptischen Rückkopplung ausgebildet ist.
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Der Drehschalter ist bevorzugt zylinderförmig ausgebildet. Dabei weist der Drehschalter ein kreisringförmiges Abschlusselement auf, welches die berührungsempfindliche Anzeige an einem Außenrand vollumfänglich umschließt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehschalter auf einer Leiterplatte mit der Leiterplatte verbunden angeordnet. Dabei ist der Drehschalter mit einem Drehelement ausgebildet, welches mit einem äußeren Lagerelement verbunden ist. Zudem ist auf der Leiterplatte zwischen dem äußeren Lagerelement und der Leiterplatte ein optisches Kodierelement zur Aufnahme von mit der Drehbewegung erzeugten Signalen angeordnet. Der Drehschalter ist bevorzugt über ein inneres statisches und unbewegliches Lagerelement an der Leiterplatte angeordnet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Drehschalter mit einer Vorrichtung zur haptischen Rückkopplung ausgebildet. Als Vorrichtung zur haptischen Rückkopplung ist vorteilhaft ein Rasterelement vorgesehen, welches zwischen der Leiterplatte und dem äußerem Lagerelement angeordnet ist.
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Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- – Auswählen einer einzustellenden Funktion aus einer Vielzahl von Funktionen durch Berühren einer berührungsempfindlichen Anzeige, wobei das Berühren zu einem Wechseln der ausgewählten Funktion führt,
- – Anzeigen der ausgewählten Funktion und des Wertes der Intensität der Funktion in der berührungsempfindlichen Anzeige,
- – Ändern und Einstellen des Wertes der Intensität der Funktion durch Drehen eines Drehschalters, sodass der Drehschalter zu jeder ausgewählten Funktion eine Intensitätseinstellung bietet, sowie
- – Anzeigen des eingestellten Wertes der Intensität der ausgewählten Funktion in der berührungsempfindlichen Anzeige.
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Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- – Auswählen einer einzustellenden Funktion aus einer Vielzahl von Funktionen durch Drehen eines Drehschalters, wobei das Drehen zu einem Wechseln der ausgewählten Funktion führt,
- – Anzeigen der ausgewählten Funktion und des Zustandes der Funktion in einer berührungsempfindlichen Anzeige,
- – Auslösen der Funktion durch Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige, wobei die ausgewählte Funktion gestartet oder beendet wird, sowie
- – Anzeigen des Zustandes der ausgewählten Funktion in der berührungsempfindlichen Anzeige.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren zudem folgende Schritte auf:
- – Auswählen einer einzustellenden Funktion aus einer Vielzahl von Funktionen
- – durch Berühren einer berührungsempfindlichen Anzeige, wobei das Berühren zu einem Wechseln der ausgewählten Funktion führt, oder
- – durch Drehen eines Drehschalters, wobei das Drehen zu einem Wechseln der ausgewählten Funktion führt,
- – Anzeigen der ausgewählten Funktion und des Wertes der Intensität der Funktion oder des Zustandes der Funktion in der berührungsempfindlichen Anzeige,
- – Ändern und Einstellen des Wertes der Intensität der Funktion durch Drehen des Drehschalters oder Auslösen der Funktion durch Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige, wobei die ausgewählte Funktion gestartet oder beendet wird, sowie
- – Anzeigen des eingestellten Wertes der Intensität oder des Zustandes der ausgewählten Funktion in der berührungsempfindlichen Anzeige.
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Das erfindungsgemäße System zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen weist zusammenfassend folgende Vorteile auf:
- – Kombination der Funktionalitäten einer berührungsempfindlichen Anzeige und eines Drehschalters, um sämtliche im Kraftfahrzeug angeordneten Schalter zu ersetzen,
- – sämtliche Funktionen unterschiedlicher Komponenten adaptierbar und über ein System ansteuerbar sowie bedienbar,
- – große Anzahl an Freiheitsgraden, da die Auswahl der Funktionen nicht über einen Druck erfolgt, dadurch
- – sehr flexibel verwendbar und vollkommen rekonfigurierbar, damit für verschiedene Maschinen beziehungsweise Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeugtypen und Modelle einsetzbar, und geeignet, eine sehr große Anzahl an Funktionen abzubilden,
- – die unterschiedlichen Funktionen sind dynamisch, das heißt während der Fahrt oder des fahrenden Betriebs des Kraftfahrzeugs, auswählbar,
- – auch die geringe Anzahl an Komponenten führt zu minimalen Kosten bei der Herstellung, Montage und dem späteren Verwerten.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen ein System zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen:
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1a, 1b: mit einem Drehschalter zur Einstellung der Intensität mit kreisrund ausgebildeter, berührungsempfindlicher Anzeige zum Berühren zur Auswahl der angezeigten Funktion in Draufsicht,
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2a, 2b: mit einem Drehschalter zur Auswahl der angezeigten Funktion mit rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildeter, berührungsempfindlicher Anzeige zum Berühren zum Ausführen der Funktion in Draufsicht,
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3: mit einem Drehschalter mit berührungsempfindlicher Anzeige in perspektivischer Ansicht,
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4: mit einem Drehschalter mit berührungsempfindlicher Anzeige in Schnittdarstellung,
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5: mit einem Drehschalter mit berührungsempfindlicher Anzeige in Explosionsdarstellung,
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6a, 6b: in verschiedenen Ausführungsformen in Schnittdarstellung und jeweils ein Flussdiagramm
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7: der Bedienung und Datenübertragung des Systems,
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8a: der Bedienung des Systems durch Drehen des Drehschalters und Berühren der Anzeige als Funktionen des Systems,
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8b: der Bedienung des Systems durch Berühren der Anzeige und Drehen des Drehschalters als Funktionen des Systems sowie
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9: der Bedienung des Systems durch kombiniertes Drehen des Drehschalters und Berühren der Anzeige.
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In den 1a und 1b ist ein als rekonfigurierbare Vorrichtung ausgebildetes System 1 zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen in einer Draufsicht dargestellt. Das System 1 weist einen Drehschalter 2 zur Einstellung der Intensität sowie eine farbige, kreisrund ausgebildete, berührungsempfindliche Anzeige 3 auf kapazitiver Basis zur Auswahl der angezeigten Funktion auf. Die berührungsempfindliche Anzeige 3 ist auf der Oberseite des Drehschalters 2 im Drehschalter 2 integriert ausgebildet. Die kreisrunde Außenform ermöglicht das optimale Einpassen der Anzeige 3 in das Gehäuse des Drehschalters 2. Durch ein Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige 3 wird die einzustellende Funktion ausgewählt beziehungsweise wird die einzustellende Funktion durch Berühren geändert. Der Drehschalter 2 bietet dann zu der ausgewählten Funktion die zugehörige Intensitätseinstellung. Die berührungsempfindliche Anzeige 3 und der Drehschalter 2 sind derart miteinander kommunizierend ausgebildet, dass das Drehen des Drehschalters 2 die Funktion der berührungsempfindliche Anzeige 3 und das Berühren der Anzeige 3 die Funktion des Drehschalters 2 beeinflussen.
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Das System 1 dient auch der Bedienung eines Klimatisierungssystems. Bei der Darstellung nach 1a kann auf der Grundlage der verwendeten Komponenten der Temperaturbereich variiert werden. Die Funktion zum Einstellen der Lufttemperatur ist gewählt. Die Temperatur weist einen eingestellten Wert von 22°C auf, was durch die berührungsempfindliche Anzeige 3 angezeigt wird. Durch das Drehen des Drehschalters 2 in der Drehrichtung 4 kann der Wert der Temperatur je nach Bedarf nach oben beziehungsweise nach unten geändert werden. Bei der Darstellung nach 1b ist die Funktion zum Einstellen der Drehzahl des Lüfters des Klimatisierungssystems gewählt. Die Drehzahl wird durch die Anzahl der angezeigten Punkte symbolisiert, welche auf der berührungsempfindlichen Anzeige 3 angezeigt sind. Durch das Drehen des Drehschalters 2 in der Drehrichtung 4 kann der Wert der Drehzahl je nach Bedarf nach oben beziehungsweise nach unten geändert werden.
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Die Auswahl der Funktion über die berührungsempfindliche Anzeige 3 ermöglicht das Bedienen der Vorrichtung 1 mittels einer sehr leicht ausführbaren und intuitiven Geste, welche im Kraftfahrzeug auch während der Fahrt vollführt werden kann. Beim Berühren oder Drücken der Anzeige 3 wird nicht zwischen Bereichen unterschieden. Die gesamte Anzeige 3 ist als Schalter bedienbar.
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Auch in den 2a und 2b ist ein als rekonfigurierbare Vorrichtung ausgebildetes System 1 zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen in einer Draufsicht dargestellt. Das System 1 weist den Drehschalter 2 zur Auswahl der auf der berührungsempfindlichen Anzeige 3 angezeigten Funktion auf. Die Funktion wird mittels des Drehens des Drehschalters 2 in der Drehrichtung 4 eingestellt. Ein Berühren der rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildeten berührungsempfindlichen Anzeige 3 führt zum Ausführen der angezeigten Funktion. Die berührungsempfindliche Anzeige 3 ist auf der Oberseite des Drehschalters 2 im Drehschalter 2 integriert ausgebildet. Bei den Darstellungen nach den 2a und 2b sind ein Automatik-Betriebsmodus des Klimatisierungssystems sowie die Funktion zum Führen der Luft an die Frontscheibe gewählt, welche wie das Inbetriebnehmen der Heckscheibenheizung keine Intensitätseinstellungen aufweisen. Mit dem Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige 3 wird jeweils die gewählte Funktion ausgelöst, das heißt gestartet oder beendet.
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3 zeigt das als rekonfigurierbare Vorrichtung ausgebildete System 1 zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen mit dem Drehschalter 2 und mit der im Drehschalter 2 integrierten berührungsempfindlichen Anzeige 3 in perspektivischer Ansicht. Der zylinderförmige Drehschalter 2 weist auf der zum Benutzer hin ausgerichteten Oberseite ein Abschlusselement 5 auf. Das Abschlusselement 5, welches beispielsweise als ein Chromring ausgebildet ist, umschließt die berührungsempfindliche Anzeige 3 am Außenrand vollumfänglich. Dabei kann das Abschlusselement 5 mit der Anzeige 3 fluchtend angeordnet sein oder in der Richtung senkrecht zur Anzeige 3 an der Anzeige 3 überstehen. In axialer Richtung des zylinderförmigen Drehschalters 2 ist an das Abschlusselement 5 anschließend ein Drehelement 6 angeordnet. Das als Drehgriff ausgebildete Drehelement 6 ist an der Oberseite vom Abschlusselement 5 abgedeckt und aus einem griffigen Material, insbesondere einem Kunststoff, ausgebildet. Der Drehschalter 2 wird im Bereich des Drehelements 6 vom Benutzer gefasst und in der Drehrichtung 4 bewegt.
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Der Drehschalter 2 ist auf einer Leiterplatte 10 mit der Leiterplatte 10 verbunden angeordnet. Das Drehelement 6 ist dabei im zur Leiterplatte 10 hin ausgerichteten Bereich mit einem äußeren Lagerelement 7 ausgebildet. Zwischen dem Drehelement 6 und der Leiterplatte 10 sind zudem ein als eine Feder ausgebildetes Rasterelement 8 sowie ein optisches Kodierelement 9 angeordnet.
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In den 4 und 5 ist das als rekonfigurierbare Vorrichtung ausgebildete System 1 zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen mit einem Drehschalter 2 mit einer im Drehschalter 2 integrierten berührungsempfindlichen Anzeige 3 in Schnittdarstellung, gemäß 4, und in Explosionsdarstellung, gemäß 5, gezeigt. Die berührungsempfindliche Anzeige 3 weist eine Optik 11 mit Berührungssensor, ein Anzeigeelement 12 sowie ein Reflektorgehäuse 13 auf, welche in der angegebenen Reihenfolge entlang der Drehachse 19 angeordnet sind. Die Optik 11 ist dabei auf der Außenseite des Drehschalters 2 zum Berühren durch den Benutzer ausgebildet und umschließt das Anzeigeelement 12 an der Oberseite sowie am Umfang. Das Reflekorgehäuse 13 wird in einem hohlzylinderförmigen Bereich der Wandung in radialer Richtung von einem inneren Lagerelement 14 umschlossen, welches über Kugellager 15 mit dem äußeren Lagerelement 7 beweglich verbunden ist. Die Kugellager 15 sind in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet. Das innere Lagerelement 14 ist dabei fest mit dem Reflektorgehäuse 13 gekoppelt, welches wiederum fest mit dem Anzeigeelement 12 und der Optik 11 verbunden ist. Das innere Lagerelement 14 ist an der Leiterplatte 10 angeordnet. Damit sind die Komponenten Optik 11 mit Berührungssensor, Anzeigeelement 12, Reflektorgehäuse 13 und inneres Lagerelement 14 statisch mit der Leiterplatte 10 gekoppelt und als erste Elementengruppe 17 als stationäre Elemente unbeweglich und feststehend ausgebildet. Das äußere Lagerelement 7 ist um die Drehachse 19 drehbar.
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In radialer Richtung ist an dem äußeren Lagerelement 7 das Drehelement 6 als Drehgriff für den Benutzer angeordnet, welcher in Drehrichtung 4 um die Drehachse 19 beweglich ist. An dem Drehelement 6 ist das Abschlusselement 5 ausgebildet, welches sich in axialer Richtung an das Drehelement 6 anschließt und die Stirnseite des Drehschalters 2 als Ring umschließt. Damit sind die Komponenten äußeres Lagerelement 7, Drehelement 6 und Abschlusselement 5 als zweite Elementengruppe 18 als dynamische Elemente beweglich ausgebildet.
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Zwischen der Leiterplatte 10 und dem äußeren Lagerelement 7 ist vollumfänglich ein Rasterelement 8 angeordnet, welches als Federelement ausgebildet ist und in axialer Richtung eine Federkraft erzeugt. Die Federkraft wirkt dabei als eine Gegenkraft zur Kraft, welche durch das Drücken des Drehschalters 2 beziehungsweise des Systems 1 erzeugt wird und als eine haptische Rückmeldung oder Rückkopplung für den Benutzer dient. Nach einer alternativen Ausgestaltung ist auch das Anzeigeelement 12 mit einer Komponente für eine haptische Rückkopplung für den Benutzer ausgebildet.
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An der Leiterplatte 10 sind zudem ein optisches Kodierelement 9 sowie ein Berührungsschaltelement 16 angeordnet. Mit Hilfe des optischen Kodierelements 9 wird die Bewegung des Drehschalters 2 in Signale umgewandelt, welche zum Ausführen oder zur Auswahl der gewünschten Funktionen dienen. Das äußere Lagerelement 7 weist in axialer Richtung an der zur Leiterplatte 10 hin ausgerichteten Seite beabstandet zueinander angeordnete Ausformungen 20 auf, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Zwischen den Ausformungen 20 sind Zwischenräume ausgebildet. Der Bereich der Ausformungen 20 ragt in das auf der Leiterplatte 10 angeordnete Kodierelement 9 hinein, sodass die Bewegung des äußeren Lagerelements 7, welche durch die Bewegung des Drehelements 6 bewirkt wird, durch die unterbrochene optische Aufnahme, hervorgerufen durch die abwechselnde Anordnung der Ausformungen 10 zum Unterbrechen des optischen Signals und der Zwischenräume zum Durchlassen des optischen Signals, registriert wird. Das Berührungsschaltelement 16 ist als ein Auslöser ausgebildet, welcher bei einer mechanischen haptischen Rückkopplung im Drehschalter 2 genutzt wird. Dabei bewirkt ein Drücken des Drehschalters 2 in axialer Richtung die Betätigung des auf der Leiterplatte 10 angeordneten Berührungsschaltelements 16. Das Berührungsschaltelement ist beispielsweise als ein Kurzhubtaster oder ein Mikroschalter ausgebildet, welcher nach Erreichen einer definierten Betätigungskraft den Schaltvorgang einleitet und dem Bediener des Systems 1 in Form eines Kraft-Abfalles gleichzeitig eine haptische Rückmeldung gibt.
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In den 6a und 6b ist jeweils ein System 1 zur Eingabe von Befehlen und zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen in verschiedenen Ausführungsformen in Schnittdarstellungen gezeigt. Die Systeme 1 weisen den um die Drehachse 19 drehbaren Drehschalter 2 mit der berührungsempfindlichen Anzeige 3 auf. Die Anzeige 3 ist dabei fluchtend innerhalb des Drehschalters 2 angeordnet und bildet den Abschluss an einer von der nicht dargestellten Leiterplatte 10 abgewandten Stirnseite. Das Drehelement 6 ist als Komponente der zweiten Elementengruppe 18 über die Kugellager 15, welche aus 6b hervorgehen, mit den Komponenten der ersten Elementengruppe 17, gemäß 6a, beweglich gekoppelt.
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In 7 ist ein Flussdiagramm der Bedienung und Datenübertragung des Systems 1 dargestellt. Der Benutzer gibt Informationen in Form von Ausführungsbefehlen über die Benutzerschnittstelle 21, insbesondere mittels Bedienen des Drehschalters 2 und der berührungsempfindlichen Anzeige 3, in das System 1 ein. Die Informationen werden von der Benutzerschnittstelle 21 an ein Eingangselement 23 eines Steuerungselementes 22 übertragen. Das Steuerungselement 22 weist neben dem Eingangselement 2 einen Prozessor 23 und ein Ausgangselement 25 auf. Die vom Eingangselement 22 empfangenen Daten werden im Prozessor 23 weiterverarbeitet und über das Ausgangselement 25 an eine Funktionseinheit 26 gesendet.
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Unter der Funktionseinheit 26 sind die Elemente zum Ausführen der Funktionen innerhalb der Maschine, vorliegend des Kraftfahrzeugs, zu verstehen. Zur Funktionseinheit gehören beispielsweise das Klimatisierungssystem, bei welchem unter anderem die Drehzahl des Lüfters, die Temperaturen und die Öffnungen der Luftauslässe gesteuert werden. Die Funktionseinheit 26 umfasst aber ebenso das Audio- und Mediasystem, die Fahrerassistenz, die Beleuchtung und Ähnliches.
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Aus den 8a, 8b und 9 gehen die Betriebsweisen des Systems 1 als Flussdiagramme, insbesondere die Bedienung des Systems 1 durch Drehen und Berühren als Funktion des Drehschalters 2, gemäß 8a, die Bedienung des Systems 1 durch Berühren und Drehen als Funktion des Drehschalters 2, gemäß 8b, und die Bedienung des Systems 1 durch kombiniertes Drehen und Berühren als Funktion des Drehschalters 2 hervor. Die unterschiedlichen Funktionen sind dynamisch, das heißt während der Fahrt oder des fahrenden Betriebs des Kraftfahrzeugs, auswählbar und einstellbar.
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Das Flussdiagramm nach 8a zeigt das Auswählen beziehungsweise Ändern der einzustellenden Funktion, wie von Funktionen des Klimatisierungssystems, beispielsweise das Einstellen des Wertes der Temperatur oder der Drehzahl des Lüfters, durch ein Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige 3, gemäß den 1a und 1b. Durch das Berühren der Anzeige 3 wird, neben den Werten der Temperatur und der Drehzahl, der Lautstärke des Audiosystems, der Helligkeit einer Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise der Anzeige des Audiosystems oder anderen Anzeigen innerhalb des Armaturenbretts, oder der Temperatur der Sitzheizung, die einzustellende Funktion angewählt. Jedes Berühren führt zum Wechseln der ausgewählten Funktion. Nach jedem Berühren der Anzeige 3 kann der jeweilige Wert der Funktion durch Drehen des Drehschalters 2 geändert, eingestellt beziehungsweise angepasst werden. Der Drehschalter 2 bietet zu jeder ausgewählten Funktion die zugehörige Intensitätseinstellung. So kann nach dem ersten Berühren der Temperaturbereich des Klimatisierungssystems variiert werden. Die Funktion zum Einstellen der Lufttemperatur ist gewählt. Der Wert der Temperatur wird in der berührungsempfindlichen Anzeige 3 angezeigt. Durch das Drehen des Drehschalters 2 kann der Wert der Temperatur je nach Bedarf nach oben oder nach unten geändert werden. Durch ein weiteres Berühren der Anzeige 3 wird die Funktion zum Einstellen der Drehzahl des Lüfters des Klimatisierungssystems gewählt, welche auf der berührungsempfindlichen Anzeige 3 angezeigt wird. Durch das Drehen des Drehschalters 2 kann die Drehzahl je nach Bedarf nach oben oder nach unten geändert werden. Als weitere Beispielfunktionen sind in 8a die Lautstärke des Audiosystems, die Helligkeit einer Anzeigevorrichtung oder die Sitzheizung angegeben, welche durch weiteres Berühren der Anzeige 3 zum Einstellen gewählt werden können, bevor ein abschließendes Berühren wieder zur Auswahl des Temperaturbereichs des Klimatisierungssystems führt.
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Das Flussdiagramm nach 8b zeigt das Auswählen beziehungsweise Ändern der einzustellenden Funktion, wie von Funktionen zum Führen der Luft an die Frontscheibe oder eines Automatik-Betriebsmodus des Klimatisierungssystems, gemäß den 2a und 2b, durch Drehen des Drehschalters 2.
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Durch das Drehen des Drehschalters 2 wird die einzustellende Funktion, neben dem Führen der Luft an die Frontscheibe oder eines Automatik-Betriebsmodus des Klimatisierungssystems auch das Inbetriebnehmen einer Heizung, wie der Heckscheibenheizung oder der Sitzheizung, die Luftzirkulation oder die Luftströmungsrichtung, angewählt. Jedes Drehen führt zum Wechseln der ausgewählten Funktion. Nach jedem Drehen des Drehschalters 2 kann die Funktion durch Berühren der Anzeige 3 ausgelöst, das heißt gestartet oder beendet werden. Die Anzeige 3 bietet zu jeder ausgewählten Funktion den zugehörigen Auslöseschalter. So kann nach dem ersten Drehen des Drehschalters 2 das Führen der Luft an die Frontscheibe gewählt werden. Die Funktion wird in der berührungsempfindlichen Anzeige 3 angezeigt. Durch das Berühren der Anzeige 3 kann die Funktion je nach Bedarf gestartet oder beendet werden. Durch ein weiteres Drehen des Drehschalters 2 wird die Funktion eines Automatik-Betriebsmodus des Klimatisierungssystems gewählt, welche auf der berührungsempfindlichen Anzeige 3 angezeigt wird. Durch das Berühren der Anzeige 3 kann der Betriebsmodus gestartet oder beendet werden. Als weitere Beispielfunktionen sind in 8b die Heizung, wie die Heizung der Heckscheibe oder eines Sitzes, die Luftzirkulation oder die Luftströmungsrichtung angegeben, welche durch weiteres Drehen des Drehschalters 2 gewählt werden können, bevor der Benutzer durch ein abschließendes Drehen des Drehschalters 2 wieder zur Auswahl der Funktion zum Führen der Luft an die Frontscheibe gelangt.
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Das Flussdiagramm nach 9 zeigt das Auswählen beziehungsweise Ändern der einzustellenden Funktion, wie von Funktionen des Klimatisierungssystems, beispielsweise das Einstellen des Wertes der Temperatur oder der Drehzahl des Lüfters, durch ein Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige 3, gemäß 8a, in Kombination mit dem Auswählen beziehungsweise Ändern der einzustellenden Funktion, wie von Funktionen zum Führen der Luft an die Frontscheibe oder eines Automatik-Betriebsmodus des Klimatisierungssystems, gemäß den 8b, durch Drehen des Drehschalters 2.
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Der Drehschalter 2 ist derart konfiguriert, dass der Benutzer zwischen den einzelnen Betriebsweisen des System 1 dynamisch umschalten kann, um alle Funktionen innerhalb des Kraftfahrzeugs mit Hilfe des Drehschalters bedienen zu können. Die Funktionalität des Systems 1 kann kontextabhängig in Beziehung zur Situation des Benutzers, das heißt des Führers des Kraftfahrzeugs, gesetzt werden. Die Funktionen werden gleichzeitig angepasst. Dabei kann insbesondere die Funktionalität des Systems 1 durch das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit der Fahrsituation automatisch geändert beziehungsweise angepasst werden. So werden beispielsweise bei Temperaturen der Umgebung unter 0°C automatisch die Sitzheizungsbedienelemente angezeigt. Der Führer des Kraftfahrzeugs kann die Funktionalität des Systems 1 jedoch auch manuell verändern, in dem dieser die Funktion beispielsweise von Klimabedienung auf Radiobedienung umschaltet.
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Das System 1 stellt eine Kombination eines Drehschalters 2 und einer berührungsempfindlichen Anzeige 3 dar, um im Allgemeinen mittels eines Drucktasters zu bedienende Funktionen mit im Allgemeinen mittels eines Drehschalters zu bedienende Funktionen mit einer gemeinsamen Vorrichtung zu steuern. Die berührungsempfindliche Anzeige 3 ist dabei in der Mitte des Drehschalters integriert unbeweglich angeordnet, sodass die berührungsempfindliche Anzeige 3 auch während des Drehbewegens des Drehschalters 2 starr ist. Je nach Konfiguration der Drehfunktion dient das Drehen entweder einer Auswahl einer Funktion oder dem Einstellen der Intensität einer Funktion des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Lautstärke eines Audiosystem oder der Temperatur des Klimatisierungssystems. Die Berührungsfunktionalität der berührungsempfindlichen Anzeige 3 ersetzt die Druckfunktionalität des Drucktasters. Die Funktionen können ebenso durch Berühren der berührungsempfindlichen Anzeige 3, wie das Einschalten oder Ausschalten der Funktion, ausgelöst werden, wenn bei der Funktion das Einstellen von Zwischenstufen der Intensität nicht erforderlich ist. Die Funktionen können alternativ auch durch Gesten des Tippens oder Wischens am oder in der Nähe der berührungsempfindlichen Anzeige 3 erfolgen. Dabei können beispielsweise bei einer als kapazitiver Touchsensor ausgebildeten, berührungsempfindlichen Anzeige 3 sowohl Gesten auf der Oberfläche als auch Gesten in geringem Abstand über der Oberfläche detektiert werden. Während des Vorgangs der Bedienung kann zudem die Funktionalität des Systems 1 verändert werden, was das System 1 sehr flexibel einsetzbar und an verschiedene Situationen anpassbar macht, wobei sich die Veränderung der Funktionalität des Systems 1 während der Laufzeit durch das Umschalten zwischen den Funktionen, wie der Bedienung des Klimatisierungssystems, des Audio-Systems oder von Fahrzeugassistenzsystemen, ergibt, ohne die Funktionen über einzelne Einstellsysteme oder System-Einstellungen zu verändern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Drehschalter
- 3
- berührungsempfindliche Anzeige
- 4
- Drehrichtung Drehschalter 2
- 5
- Abschlusselement
- 6
- Drehelement
- 7
- äußeres Lagerelement
- 8
- Rasterelement
- 9
- optisches Kodierelement
- 10
- Leiterplatte
- 11
- Optik mit Berührungssensor
- 12
- Anzeigeelement
- 13
- Reflektorgehäuse
- 14
- inneres Lagerelement
- 15
- Kugellager
- 16
- Berührungsschaltelement
- 17
- erste Elementengruppe
- 18
- zweite Elementengruppe
- 19
- Drehachse
- 20
- Ausformungen
- 21
- Benutzerschnittstelle
- 22
- Steuerungselement
- 23
- Eingangselement
- 24
- Prozessor
- 25
- Ausgangselement
- 26
- Funktionseinheit
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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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- GB 2494420 A [0003]
- US 2013/0220779 A1 [0004]
