DE102017006319B4 - Bedienvorrichtung für einen aktuatorisch verstellbaren Kraftfahrzeugsitz - Google Patents

Abstract

Bedienvorrichtung für einen aktuatorisch verstellbaren Kraftfahrzeugsitz, mit einem Bedienelement (70), dessen Kontur (80) der Umrissform eines Kraftfahrzeugsitzes nachgebildet ist,und bei der auf verschiedene Stellen der Kontur (80) des Bedienelements (70) gerichtete Druckbetätigungen unterschiedliche Verstellbewegungen des Kraftfahrzeugsitzes auslösen,wobei die Druckbetätigungen durch mehrere Kraftsensoren (1, 2, 3) erfasst werden, die horizontale und vertikale Kräfte messen können, und wobei durch die Reaktionskräfte der Kraftsensoren (1, 2, 3) die Betätigungsposition und die Betätigungsrichtung eines Fingers an dem Bedienelement (70) erfasst werden können,dadurch gekennzeichnet,dass die Kraftsensoren (1, 2, 3) als drei eindimensional messende, Kraftbeträge erfassende Kraftsensoren ausgeführt sind, unddass zwei Kraftsensoren (1, 2) parallel zueinander angeordnet sind und ein dritter Kraftsensor (3) senkrecht zu den anderen beiden angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für einen aktuatorisch verstellbaren Kraftfahrzeugsitz, mit einem Bedienelement, dessen Kontur der Umrissform eines Kraftfahrzeugsitzes nachgebildet ist, und bei der auf verschiedene Stellen der Kontur des Bedienelements gerichtete Druckbetätigungen unterschiedliche Verstellbewegungen des Kraftfahrzeugsitzes auslösen, wobei die Druckbetätigungen durch mehrere Kraftsensoren erfasst werden, die horizontale und vertikale Kräfte messen können, und wobei durch die Reaktionskräfte der Kraftsensoren die Betätigungsposition und die Betätigungsrichtung eines Fingers an dem Bedienelement erfasst werden können.
• Bedienvorrichtungen für einen verstellbaren Kraftfahrzeugsitz, mit einem Bedienelement, das der Kontur eines Kraftfahrzeugsitzes nachgebildet ist, sind in vielfachen Ausführungen bekannt. Fahrzeugsitze bestehen aus mehreren Abschnitten wie Sitzkissen, Rückenlehne und Kopfstütze, die gegeneinander verstellbar ausgebildet sind. Um eine motorische Verstellung aller dieser Abschnitte zu ermöglichen, muss ein Sitzverstellschalter eine entsprechende Anzahl von Schaltfunktionen zur Verfügung stellen. Damit diese intuitiv bedienbar sind, weist der Sitzverstellschalter eine die vorgenannten Abschnitte darstellende äußere Kontur auf, die an den entsprechenden Stellen mit einer Kraft beaufschlagt werden kann, um eine der jeweiligen Betätigungsstelle zugeordnete Schaltfunktion auszulösen. Zur Bereitstellung dieser Schaltfunktionen weisen bekannte Sitzverstellschalter eine Anzahl von Druck- oder Schiebeschaltern auf, so dass derartige Sitzverstellschalter mechanisch relativ komplex und aufwändig sind.
• Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 016 340 A1 ist eine Bedienvorrichtung zum Bedienen eines verstellbaren Sitzes eines Kraftfahrzeugs bekannt, die ein einfaches, intuitives und zuverlässiges Steuern der Aktuatoren eines verstellbaren Kraftfahrzeugsitzes ermöglichen soll. Dazu wird die Verwendung von Kraftsensoren vorgeschlagen. Speziell sieht eine der dargestellten Ausführungen Sensoreinrichtungen vor, die jeweils horizontale und vertikale Kräfte messen können. Aus den Reaktionskräften an den Lagerstellen kann die Betätigungsposition eines Fingers an einem Bedienelement berechnet und so etwa zwischen einer beabsichtigten Verstellung der Sitzkissenhöhe und der Sitzkissenneigung unterschieden werden. Entsprechend ausgeführte Bedienteile können auch zur Verstellung der Rückenlehne und der Kopfstütze vorgesehen werden.
• Es stellte sich die Aufgabe, eine Bedienvorrichtung mit verringerten Aufwand für die Sensorik zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kraftsensoren als drei eindimensional messende, Kraftbeträge erfassende Kraftsensoren ausgeführt sind, und dass zwei Kraftsensoren parallel zueinander angeordnet sind und ein dritter Kraftsensor senkrecht zu den anderen beiden angeordnet ist.
• Im Gegensatz zu der aus der DE 10 2013 016 340 A1 bekannten Lösung, die mindestens zwei zweidimensional messende Kraftsensoren vorsieht, schlägt die erfindungsgemäße Lösung stattdessen die Verwendung von drei Kraftsensoren vor, die aber jeweils nur für eindimensionale Messungen vorgesehen sein müssen und daher weitaus einfacher aufgebaut sein können. Dadurch sind drei eindimensional messende Kraftsensoren zusammen häufig kostengünstiger als zwei zweidimensional messende Kraftsensoren.
• Vorteilhafterweise ist die vorgeschlagene Bedienvorrichtung sehr einfach im Aufbau und zudem als vormontierte Einheit herstellbar und dadurch noch vor dem Einbau in ein Kraftfahrzeug hinsichtlich seiner Funktionsfähigkeit prüfbar.
• Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen
• 1 eine Explosionsansicht einer Bedienvorrichtung,
• 2 ein skizzenhaft dargestelltes Bedienelement,
• 3 bis 6 Beispiele möglicher Betätigungen des Bedienelements.
• Die 1 zeigt skizzenhaft eine erfindungsgemäß ausgeführte Bedienvorrichtung für einen aktuatorisch verstellbaren Kraftfahrzeugsitz in einer Explosionsansicht.
• Die Bedienvorrichtung weist ein Bedienelement 70 auf, dessen äußere Form der seitlichen Umrissform eines Kraftfahrzeugsitzes nachgebildet ist. Zur Verdeutlichung der Kontur 80 ist das Bedienelement 70 in der 2 in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Das einstückig ausgeführte Bedienelement 70 bildet zwei gegeneinander abgewinkelte Abschnitte 81, 82 aus, deren Oberflächen druckbetätigbare Betätigungsstellen zur Steuerung der Verstellbewegungen mehrerer aktuatorisch verstellbarer Komponenten eines Kraftfahrzeugsitzes ausbilden.
• Dabei ist der in der 2 dargestellte schräg geneigte Abschnitt 81 des Bedienelements 70 zur Verstellung der Kopfstütze und der Sitzlehne eines Fahrzeugsitzes vorgesehen, während der annähernd horizontal ausgerichtete Abschnitt 82 die Verstellung des Sitzkissens des Fahrzeugsitzes ermöglicht.
• Am oberen Teil des Abschnitts 81 ist Vorsprung 73 angeformt, welcher an dieser Stelle ein Hochdrücken des Kopfstützenabschnitts 83 zur Auslösen der Funktion „Kopfstütze hoch“ K_H ermöglicht. Über die stilisierte Kontur 80 des Fahrzeugsitzes können so die Betätigungsfunktionen Kopfstütze hoch/runter K_H, K_R, Kopfstütze vor/zurück Kv, Kz, Sitzlehne vor/zurück Lv, Lz sowie Sitzkissen vorne hoch/runter S_VH, S_VR, Sitzkissen hinten hoch/runter S_HH, S_HR, sowie Sitzkissen vor/zurück Sv, Sz, angesteuert werden.
• Damit sind dem Bedienelements 70 insgesamt zwölf Betätigungsfunktionen K_H, K_R, K_V, K_Z, L_V, L_Z, S_VH, S_VR, S_HH, S_HR, S_V, S_Z zugeordnet, die von einer Sensorik erkannt und unterschieden werden müssen. Wie die zu den Betätigungsfunktionen eingezeichneten Pfeile andeuten, wirken die Betätigungskräfte für die einzelnen Betätigungsfunktionen entweder in horizontaler oder in vertikaler Richtung auf das Bedienelement 70 ein, wobei die jeweils ausgewählte Betätigungsfunktion auch von der Einwirkungsstelle auf das Bedienelement 70 abhängt.
• Druckbetätigungen des Bedienelements 70 werden durch drei Kraftsensoren 1, 2, 3 erfasst, die horizontale und vertikale Kräfte messen können, wobei anhand der Reaktionskräfte der Kraftsensoren 1, 2, 3 eine hier nicht dargestellte Elektronik die Betätigungsposition und Betätigungsrichtung eines Fingers an dem Bedienelement 70 ermittelt und zur Steuerung von Aktuatoren zur Verstellung des Fahrzeugsitzes verwendet.
• Die Kraftsensoren 1, 2, 3 sind erfindungsgemäß als drei eindimensional messende Sensoren ausgeführt, von denen zwei zueinander parallel angeordnet sind und ein dritter senkrecht zu den anderen beiden angeordnet ist. In der 1 sind die drei Kraftsensoren 1, 2, 3 als drei identische ausgeführte Bauelemente dargestellt. Zwei der Kraftsensoren 1, 2 sind parallel zueinander und zudem in einer Linie zueinander fluchtend angeordnet; zwischen diesen beiden Kraftsensoren 1, 2 ist ein dritter Kraftsensor 3 angeordnet, der senkrecht zu den anderen beiden ausgerichtet ist. Wegen der grundsätzlich identischen Ausführung der drei Kraftsensoren 1, 2, 3 sind hier nur die Details des Kraftsensors 1 mit eigenen Bezugszeichen bezeichnet worden.
• Die Sensorgehäuse 10 der drei Kraftsensoren 1, 2, 3 sind mittels Schrauben 50 an einer Trägerplatte 40 befestigt. Bei allen Kraftsensoren 1, 2, 3 ist innerhalb des jeweiligen Sensorgehäuses 10 ein streifenförmiges Betätigungselement 11 angeordnet, welches an seiner Oberseite einen angeformten Betätigungssteg 12 aufweist. Die Betätigungsstege 12 sind in dazu passend geformte schlitzförmige Ausnehmungen 63 einer Kopplungsplatte 60 eingesetzt, wodurch die Betätigungselemente 11 der Kraftsensoren 1, 2, 3 mit der Kopplungsplatte 60 mechanisch verbunden sind.
• Die Betätigungselemente 11 sind innerhalb des jeweiligen Sensorgehäuses 10 sowohl entlang dessen Längsrichtung als auch in dessen Querrichtung ein Stück weit verschiebbar gelagert, so dass die Betätigungselemente 11 nicht allzu weiten Bewegungen der Kopplungsplatte 60 in allen Richtungen folgen können.
• Als eindimensional messende Sensoren erfassen die Kraftsensoren 1, 2, 3 jeweils eine einwirkende Kraftkomponente entlang genau einer Linie. Es sei im Folgenden angenommen, dass bei den Kraftsensoren 1, 2, 3 Krafteinwirkungen auf das Betätigungselements 11 entlang der positiven wie auch negativen Querrichtung des Sensorgehäuses 10 zu einer erfassbaren Änderung des Sensorsignals führen, während Krafteinwirkungen entlang der Längsrichtung des Sensorgehäuses 10 keine Änderungen des Sensorsignals bewirken. Die intern verwendete Kraftsensorik kann dabei auf beliebigen geeigneten physikalischen Prinzipien beruhen, insbesondere kann ein kapazitives, induktives oder optisches Messprinzip verwendet werden.
• Die Kopplungsplatte 60 weist zwei Kopplungspunkte 61, 62 auf, an denen sie mit dem Bedienelement 70 verbunden ist. Die Kopplungspunkte 61, 62 sind hier als Durchbrüche ausgeführt, in die ein erster und ein zweiter Kopplungsvorsprung 71, 72 des Bedienelements 70 eingreifen kann. Der erste Kopplungspunkt 61 ist zwischen den Mitnehmerschlitzen 63 für die Betätigungsstege 12 des ersten und des dritten Kraftsensors 1, 3 angeordnet, so dass das Bedienelement 70 über diesen Kopplungspunkt sowohl auf den ersten Kraftsensor 1 als auch auf den dritten Kraftsensor 3 einwirkt.
• Der zweite Kopplungspunkt 62 ist in der Nähe des Mitnehmerschlitzes für den zweiten Kraftsensor 2 angeordnet, so dass das Bedienelement 70 über den zweiten Kopplungsvorsprung 72 fast ausschließlich auf den zweiten Kraftsensor 2 wirkt. In den 3 bis 6 werden diese Kopplungspunkte 61, 62 funktionell als Krafteinleitungspunkte K₁₃ und K₂ dargestellt.
• Die beiden nebeneinander angeordneten Kraftsensoren 1 und 3 erfassen aufgrund ihrer Ausrichtung auf der Trägerplatte 40 zueinander senkrechte Kraftrichtungen. Die sich bei einer Krafteinwirkung auf das Bedienelement 70 ergebenden Signale des ersten und dritten Kraftsensors 1, 3 können damit, wie in den 3 bis 6 angedeutet, zu einem Sensorsignal zusammengefasst werden, welches einen Betrag und eine Richtung innerhalb einer Ebene beschreibt. Der Kraftsensor 2 erfasst dagegen die Kraft in einer einzigen festgelegten Kraftrichtung, und liefert als Information den Betrag der genau in dieser Richtung wirkenden Kraft. Diese Informationen sind in den 3 bis 6 als Kraftvektoren $\overrightarrow{K_{13}}$

  

  und $\overrightarrow{K_2}$

  

  benannt, und beschreiben die Reaktionskräfte der Kraftsensoren 1, 2, 3.
• Die Betätigung des Bedienelements 70 erfolgt durch eine Krafteinwirkung auf die Kontur 80 des Bedienelements 70 an einem wählbaren Kraftangriffspunkt K_A. Die Betätigungskraft und Betätigungsrichtung kann dabei wiederum durch einen Vektor beschrieben werden, der als Kraftangriffsvektor $\overrightarrow{K_A}$

  

  bezeichnet werden kann. Da sich bei der Krafteinwirkung bei Betätigung des Bedienelements 70 sogleich ein Gleichgewichtszustand einstellt, wird die angreifende Betätigungskraft durch die Reaktionskräfte der Kraftsensoren 1, 2, 3 kompensiert, was bedeutet, dass sich, wie in der 3 schematisch dargestellt, die Kraftvektoren $\overrightarrow{K_{13}}$

  

  $\overrightarrow{K_2}$

  

  und $\overrightarrow{K_A}$

  

  zu einem Nullvektor addieren.
• Dieses bedeutet umgekehrt, dass sich aus den durch die Kraftsensoren 1, 2, 3 bestimmten Kraftvektoren $\overrightarrow{K_{13}}$

  

  und $\overrightarrow{K_2}$

  

  der Kraftangriffsvektor $\overrightarrow{K_A}$

  

  der am Bedienelement 70 angreifenden Betätigungskraft nach Betrag und Richtung bestimmen lässt.
• Zur Bestimmung der ausgewählten Betätigungsfunktion ist nun noch die Kenntnis des Angriffspunkts K_A der Betätigungskraft $\overrightarrow{K_A}$

  

  an der Kontur 80 des Bedienelements 70 erforderlich. Diese Information lässt sich aus der Bedingung berechnen, dass sich im oben erwähnten Gleichgewichtszustand nicht nur ein Kräftegleichgewicht sondern auch ein Momentengleichgewicht am Bedienelement 70 einstellen muss.
• Je nach Form des Bedienelements 70 ist oft schon die Nebenbedingung ausreichend, dass die angreifende Betätigungskraft $\overrightarrow{K_A}$

  

  auf der Oberfläche der Bedienelementkontur 80 angreift, um den Kraftangriffspunkt K_A aus den Sensorkräften $\overrightarrow{K_{13}}$

  

  und $\overrightarrow{K_2}$

  

  eindeutig zu bestimmen. Gegebenenfalls kann so den sensorisch erfassten Kraftrichtungen und Kraftbeträgen jeweils tabellarisch eine auszuführende Betätigungsfunktion zugeordnet werden.
• Die 3 zeigt als erstes Beispiel als gewählte Betätigungsfunktion das Verschieben der Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes nach vorne. Die folgenden Figuren skizzieren rein beispielhaft die auftretenden Kräfte zur Auslösung der Bedienfunktionen „Sitzkissen hinten tiefer“ (4), „Kopfstütze zurück“ ( 5) und „Sitzkissen nach vorne“ (6).
• Bezugszeichenliste

1, 2, 3

Kraftsensoren

10

Sensorgehäuse

11

Betätigungselement

12

Betätigungssteg

40

Trägerplatte

50

Schrauben

60

Kopplungsplatte

61

erster Kopplungspunkt

62

zweiter Kopplungspunkt

63

Mitnehmerschlitz, Ausnehmung

70

Bedienelement

71

erster Kopplungsvorsprung

72

zweiter Kopplungsvorsprung

73

Vorsprung

80

Kontur(linie)

81

(schräg geneigter) Abschnitt

82

(horizontal ausgerichteter) Abschnitt

83

Kopfstützenabschnitt

und

Kraftvektoren (Sensorreaktionskräfte)

Kraftangriffsvektor

KA

Kraftangriffspunkt

K13, K2

Krafteinleitungspunkte

KH, KR, KV, KZ

Betätigungsfunktionen der Kopfstütze

LV, LZ

Betätigungsfunktionen der Lehne

SV, SZ, SHH, SHR, SVH, SVR

Betätigungsfunktionen des Sitzkissens

Claims (2)

1. Bedienvorrichtung für einen aktuatorisch verstellbaren Kraftfahrzeugsitz, mit einem Bedienelement (70), dessen Kontur (80) der Umrissform eines Kraftfahrzeugsitzes nachgebildet ist, und bei der auf verschiedene Stellen der Kontur (80) des Bedienelements (70) gerichtete Druckbetätigungen unterschiedliche Verstellbewegungen des Kraftfahrzeugsitzes auslösen, wobei die Druckbetätigungen durch mehrere Kraftsensoren (1, 2, 3) erfasst werden, die horizontale und vertikale Kräfte messen können, und wobei durch die Reaktionskräfte der Kraftsensoren (1, 2, 3) die Betätigungsposition und die Betätigungsrichtung eines Fingers an dem Bedienelement (70) erfasst werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftsensoren (1, 2, 3) als drei eindimensional messende, Kraftbeträge erfassende Kraftsensoren ausgeführt sind, und dass zwei Kraftsensoren (1, 2) parallel zueinander angeordnet sind und ein dritter Kraftsensor (3) senkrecht zu den anderen beiden angeordnet ist.
2. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitung auf die Kraftsensoren (1, 2, 3) durch eine einzige Kopplungsplatte (60) erfolgt, die mit dem Bedienelement (70) verbunden ist.

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