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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Bewegung der Außenhaut oder eines Interieurelements eines Fahrzeugs.
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Zur Kommunikation des Fahrzeugs mit den Insassen, aber auch der äußeren Umgebung, sind unterschiedlichste Ansätze bekannt. Beispielsweise sind zur Kommunikation mit der äußeren Umgebung bereits Verfahren zur Anpassung des äußeren Erscheinungsbilds eines Kraftfahrzeugs bekannt, z.B. aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2014 224 484 A1 . Bisher bekannte Anpassungsmöglichkeiten des Fahrzeugs werden beispielsweise über die Fahrzeugfront, also das Gesicht des Fahrzeugs, durchgeführt. So kann durch Ändern der Erscheinung der Scheinwerfer das Fahrzeuggesicht Emotionen widerspiegeln, z.B. kann durch Verkleinern der sichtbaren Scheinwerferfläche Ärger dargestellt werden. In der
DE 10 2011 107 627 A1 wird eine auf der Motorhaube angebrachte Struktur vorgeschlagen, die dazu dient, Geräusche zu erzeugen. Dies wird durch in der Struktur vorhandene lamellenartige Elemente bewirkt, die bei Anströmung mit Luft, z.B. beim Fahren, ein Geräusch erzeugen.
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Kommunikationsmöglichkeit für Fahrzeuge bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Vorgeschlagen wird eine Einrichtung zur Bewegung der Außenhaut oder eines Interieurelements eines Fahrzeugs, wobei die Einrichtung an einem Bereich einer Innenseite der Außenhaut oder des Interieurelements angeordnet ist. Die Einrichtung weist mindestens ein Anpassungselement auf, von denen jedes eine vorgegebene Form und Größe aufweist. Jedes Anpassungselement ist dazu eingerichtet, den Bereich der Außenhaut oder des Interieurelements abhängig von einem an das Anpassungselement angelegten Signal zu bewegen.
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Durch Vorsehen von Elementen, die direkt über eine vorgegebene Bewegung der Außenhaut - ohne diese dabei zu öffnen - kommunizieren, wird die Kommunikationsmöglichkeit sowohl bei autonomem als auch bei nicht-autonomem Fahren deutlich erweitert und sogar verbessert, so dass eine Erhöhung der Sicherheit resultiert. Auch werden keine zusätzlichen, komplizierten Anbauteile benötigt. Außerdem können die Elemente auch noch dazu genutzt werden, Emotionen oder Fahreinstellungen nach außen sichtbar zu machen. Bei einer Verwendung im Innenraum kann der Komfort der Insassen gesteigert werden.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass durch jede Bewegung eines der Anpassungselemente eine vorgegebene Verformung der Außenhaut oder des Interieurelements erfolgt. Des Weiteren ist vorgesehen, dass mehrere Anpassungselemente in einer vorgegebenen Anordnung benachbart zueinander angeordnet sind.
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Durch Anbringen der Anpassungselemente direkt in Kontakt mit der Außenhaut oder des Interieurelements können unterschiedlichste Formen realisiert werden. Durch mehrere benachbart zueinander angeordnete Anpassungselemente können ferner größere Bereiche verformt und damit mehr Information dargestellt werden.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass jedes Anpassungselement ein an der Außenhaut oder dem Interieurelement befestigter Aktuator ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass jedes Anpassungselement derart ansteuerbar ist, dass Symbole, Text, Satzzeichen oder Bewegungsmuster auf der Außenhaut oder dem Interieurelement angezeigt werden. Piezokeramiken eignen sich als Aktuatoren besonders dazu, unter der Außenhaut oder einem Interieurelement angeordnet zu werden, da sie minimale Bewegungen ausführen können. Ferner eignen sie sich auch als Sensor, da sie eine (minimale) Berührung bzw. ein Drücken als Eingangssignal erfassen können. Bei Oberflächen aus Kunststoff bleibt die Verformung im elastischen Bereich, ist also minimal. Somit muss keine aktiv eingebrachte Rückverformung erfolgen und Informationen wie Symbole, Text, Satzzeichen oder Bewegungsmuster werden lediglich durch Lichtreflexion sichtbar.
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Des Weiteren ist ein Fahrzeug vorgesehen, das die beschriebene Einrichtung zur Bewegung der Außenhaut oder des Interieurelements aufweist.
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In einer Ausführung besteht der Bereich der Außenhaut oder des Interieurelements, an dem die Einrichtung zur Bewegung der Außenhaut angeordnet ist, aus einem Material mit einem elastischen Bereich, und die Bewegung erfolgt innerhalb des elastischen Bereichs. Wie bereits beschrieben reichen minimale Bewegungen aus, um Informationen zu übermitteln.
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In einer Ausführung sind ein Anpassungselement oder mehrere Anpassungselemente als Verbund oder einzeln steuerbar an einem Bereich eines Kotflügels, einer Motorhaube, eines Dachbereichs, einer oder mehrerer Seitentüren, eines Heckbereichs und/oder eines Radkastens angeordnet.
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In einer weiteren Ausführung sind ein Anpassungselement oder mehrere Anpassungselemente als Verbund oder einzeln steuerbar an einem Dekorelement im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Besonders geeignet hierfür ist ein für die Insassen sichtbarer Bereich, z.B. das Armaturenbrett, Seitenteile der Türe etc.
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Des Weiteren ist ein Verfahren zur Anpassung einer Außenhaut oder eines Interieurelements eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei zumindest ein Anpassungselement einer an einem Bereich einer Innenseite der Außenhaut oder des Interieurelements angeordneten Einrichtung zur Bewegung der Außenhaut oder des Interieurelements gebildet ist, eine vorgegebene Form und Größe aufweist und dazu eingerichtet ist, angesteuert zu werden, um abhängig von vorgegebenen Bedingungen bewegt zu werden. Die Bewegung erfolgt derart, dass Symbole, Text, Satzzeichen oder Bewegungsmuster auf der Außenhaut angezeigt werden.
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In einer Ausführung erfolgt die Ansteuerung entweder über ein externes Signal an die zu bewegenden Anpassungselemente, oder über ein Berühren oder Drücken eines als Signalgeber vorgesehenen Anpassungselements.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Außenhaut oder des Interieurelements mit daran angeordneten Anpassungselementen, die zur Anpassung der Form der Außenhaut oder des Interieurelements dienen, gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine schematische Unteransicht einer aus mehreren Anpassungselementen gebildeten Einrichtung zur Bewegung der Außenhaut oder eines Interieurelements gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die nachfolgend beschriebenen Ausführungen werden anhand einer Anwendung im Fahrzeug, also z.B. einem PKW oder einem LKW, mit entsprechender Ausstattung beschrieben, sind aber auch in anderen Bereich anwendbar, in denen eine Kommunikation zwischen einem Objekt und dessen (äußerer) Umgebung erfolgen soll. Unter Fahrzeug ist jegliches bewegliche Objekt zu verstehen, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein LKW, ein Motorrad, Fahrrad oder Quad. Auch autonom fahrende Fahrzeuge, worunter auch Roboter, z.B. Liefer-Roboter gehören, fallen unter den Begriff Fahrzeug.
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Sowohl herkömmliche Fahrzeuge als auch autonom fahrende Fahrzeuge haben begrenzte Möglichkeiten, optisch und akustisch nach außen, aber auch nach innen, zu kommunizieren oder ihr Erscheinungsbild zu ändern. So sind verfügbare wahrnehmbare Kommunikationsmittel lediglich Lichtsignale, z.B. Blinker und Lichthupe, und die akustisch wahrnehmbare Hupe. Zusätzlich kann ein Fahrer oder Insasse noch über Gestik kommunizieren. Eine Änderung des Erscheinungsbildes des Fahrzeugs wird lediglich über an bestimmten Bereichen, z.B. den Scheinwerfern, angeordnete bewegliche Zusatzelemente erreicht.
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Die Erfindung vor, eine weitere Kommunikationsmöglichkeit sowie eine Möglichkeit zur variablen Änderung des äußeren oder auch des inneren Erscheinungsbildes durch Bewegungen der Außenhaut oder eines Interieurelements des Fahrzeugs zu schaffen. Dabei kann sowohl ein Transport von Informationen, aber auch von Emotionen erfolgen. Es kann aber auch eine aktuelle Fahrzeugeinstellung angezeigt werden, z.B. Comfort oder Sport. Außerdem kann eine Kommunikation über die Oberfläche beispielsweise erfolgen, um mit dem Fahrer zu kommunizieren, z.B. indem eine Begrüßung beim Aufsperren des Fahrzeugs erfolgt, oder die Außenhaut eine individuelle Struktur annimmt, so dass das Fahrzeug z.B. in einem Parkhaus leichter erkannt werden kann.
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Damit die für die oben genannten Aufgaben benötigte Bewegung der Außenhaut 1 oder eines Interieurelements des Fahrzeugs zu erzielen, wird eine Einrichtung 3 zur Bewegung der Außenhaut 1 oder eines Interieurelements eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wie in den 1 und 2 schematisch dargestellt.
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Die Einrichtung umfasst hierzu mindestens ein Anpassungselement 2, das dazu dient, die Bewegung durchzuführen. Des Weiteren umfasst die Einrichtung 3 zu jedem Anpassungselement 2 führende, (in den Figuren nicht gezeigte) Signal leitende Verbindungen, z.B. Kabel, die in einem unter der Außenhaut 1 oder dem Interieurelement befindlichen Hohlraum geführt werden können, so dass sie nach außen nicht sichtbar sind. Als Anpassungselemente 2 werden Aktuatoren verwendet, deren Geometrie und Form sich durch Einschalten vergrößert oder verkleinert und Form, je nach Ausführung. Diese Geometrieänderung wirkt durch z. B. Klebefügung direkt auf die Außenhaut oder das Interieurelement ein und verändert so deren Oberflächenstruktur und damit ihr Erscheinungsbild.
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Als solche beschriebenen Aktuatoren 2 eignen sich beispielsweise Piezokeramiken. Bei herkömmlichen Bauteilen z. B. aus thermoplastischen Kunststoff ist der Effekt, der mit Piezokeramiken erzeugt wird, eher klein und schwer sichtbar. Wenn aber die Oberfläche lichtreflektierend ausgeführt ist, z. B. durch Hochglanzpolierung, Lackierung, Folierung oder Beschichtungen, unter der sich die Piezokeramik befindet, wie bei der Außenhaut 1 oder einem Interieurelement, z.B. einem Dekorelement, eines Fahrzeugs, zeichnen sich schon kleinste Unebenheiten und Unregelmäßigkeiten im Mikrobereich ab und werden für das menschliche Auge sichtbar. Das heißt, dass kleinste Formänderungen durch die aufgebrachten, z.B. aufgeklebten, Piezokeramiken nach außen hin sichtbar werden. Aufgrund dieses Effekts können unterschiedlichste Aufgaben erfüllt werden. Es kann zwischen verschiedenen Erscheinungsbildern z. B. der Seitenwand des Fahrzeugs oder des Armaturenbretts gewählt werden, so dass z.B. entweder die herkömmliche glatte Oberfläche zu sehen ist oder durch das Einschalten der Aktuatoren ein bestimmtes Muster, z. B. ein Dreiecksmuster. Dies kann dazu verwendet werden, Emotionen oder den aktuellen Fahrmodus widerzuspiegeln. Auch können Informationen, insbesondere Symbole oder Bewegungsmuster, aber auch Text, mittels der Formänderung der Außenhaut 1 oder eines Interieurelements sichtbar gemacht werden. Somit kann eine verbesserte Kommunikation nach außen, aber auch nach innen, erfolgen, vor allem im Hinblick auf ein autonom fahrendes Fahrzeug.
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Die beschriebenen Aktuatoren 2 können außerdem auch als Sensoren bzw. Signalgeber verwendet werden. Piezokeramiken können einen auf sie ausgeübten Druck messen. Dies kann als Eingangssignal verwendet werden, um die beschriebene Oberflächenänderung zu steuern oder es wird als Signal für andere Fahrzeugfunktionen verwendet. Es könnte auch eine Art Bedienfeld mit den Piezokeramiken abgezeichnet werden und durch Drücken auf die Piezokeramik die Eingabe erfolgen. Prinzipiell kann der Aktuator 2 also auch zur Signalgebung, wann eine Formänderung gewünscht ist, verwendet werden, so dass kein Ansteuersignal von extern, z.B. von einem Steuergerät, mehr nötig ist. Dennoch sollten die oben beschriebenen Signal führenden Leitungen vorgesehen sein, um eine Kommunikation mit dem Steuergerät aufrecht zu erhalten.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Außenhaut 1 eines Fahrzeugs. Dieselbe Ansicht wäre zu sehen, wenn ein Schnitt durch ein Interieurelement gezeigt würde. Deshalb wird nachfolgend lediglich auf ein Bewegen der Außenhaut 1 Bezug genommen. Gezeigt sind mehrere an der Innenseite der Außenhaut 1 und direkt an der Außenhaut 1 z.B. durch Aufkleben angeordnete Anpassungselemente 2. Diese dienen zur Anpassung der Form der Außenhaut 1. Die Anpassung geschieht, indem das Anpassungselement 2 stimuliert wird, z.B. über eine entsprechende Signalgebung mittels einer (nicht gezeigten) zum Anpassungselement 2 führenden Leitung oder durch Drücken auf das Anpassungselement 2. Durch die Stimulation wird das Anpassungselement 2 aktiviert und bewegt, genauer verformt, sich damit in eine von der Art des Anpassungselements 2 und der Art des Signals zur Stimulierung abhängige Richtung. Die Bewegung bzw. Verformung erfolgt beispielsweise so, dass es sich verkleinert oder vergrößert, wodurch sich auch die Form der Außenhaut 1 ändert, da das Anpassungselement 2 direkt damit in einer Wirkverbindung steht, z.B. indem es an der Außenhaut 1 aufgeklebt ist.
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Insbesondere bei lackierten Oberflächen können als Piezokeramiken ausgeführte Anpassungselemente 2 verwendet werden, da hier bereits kleinste Änderungen in der Form der Oberfläche durch Lichtreflexion bzw. Spiegelung sichtbar werden. Piezokeramiken werden z.B. als Aktuatoren für Einspritz-Systeme verwendet, da sie eine kurze Ansprechzeit aufweisen und sehr präzise funktionieren. Da sie lediglich kleine Kräfte aufbringen, sind sie für die Anwendung zur Verformung der Außenhaut oder eines Interieurelements sehr gut geeignet. Die Verformung erfolgt nämlich lediglich in einem Bereich, der nach Deaktivierung des Aktuators, also des Anpassungselements 2, wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Bei Materialien wie z. B. Kunststoffen ist der sogenannte elastische Bereich vorhanden, innerhalb dessen sich der Kunstsoff verformen kann, aber die Verformung nicht dauerhaft ist. Dieser Bereich liegt innerhalb weniger Bruchteile eines Millimeters, je nach Kunststoffart und Bauteildimension. Allerdings ist die Verformung für das menschliche Auge durchaus sichtbar, vor allem wenn die verformte Oberfläche stark lichtreflektierend, z. B. lackiert, ist. Hier sind bereits geringste Änderungen der Form vor allem aufgrund von Lichtreflexionen auf dem Lack sichtbar. Insbesondere werden die Kanten eines Anpassungselements 2 bei Verformungen, d.h. Verkleinerung oder Vergrößerung, sichtbar, da diese den äußersten Bereich des Anpassungselements 2 definieren.
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Durch die Verformung jedes stimulierten Anpassungselements 2 kann ein dreidimensionaler äußerer Eindruck auf der Außenhaut 1 oder einem Interieurelement geschaffen werden. Auch können durch die entsprechende Anordnung und Ansteuerung der Anpassungselemente 2 Schriftzüge oder Symbole dargestellt werden. Somit kann eine Kommunikation mit der äußern Umgebung des Fahrzeugs oder mit den Insassen erfolgen. Je nach Anordnung der Anpassungselemente 2 kann eine mehr oder weniger komplexe oder abstrahierte Kommunikation erfolgen. Beispiele für eine Kommunikation mittels Symbolen, Bewegungsmustern oder Text sind nachfolgend aufgeführt, aber nicht darauf beschränkt. Als Symbol kann z.B. eine durch entsprechende Stimulation sich bewegende, z.B. winkende, Hand oder ein abstrahiertes Symbol zur Anzeige, dass Vorfahrt gewährt wird, oder ein Stopp-Zeichen angezeigt werden. Als Bewegungsmuster können z.B. eine Laola-Welle oder andere wellenförmige oder blockartige Muster über die mit den Anpassungselemente 11, 12 versehene Außenhaut 1 des Fahrzeugs angezeigt werden. Als Text können Wörter oder Satzzeichen wie „HALT“ oder „!“ als Warnung angezeigt werden. Aber es kann auch beim Aufsperren eine individualisierte Begrüßung erfolgen, sei es durch Anzeigen des Namens mit einem Willkommensgruß oder in Form von reinen Bewegungen wie einer Laola-Welle. Auch können Emotionen übertragen werden, oder der aktuelle Fahrmodus angezeigt werden. Hier kann beispielsweise durch Herausstellen definierter Kanten, z.B. am Radkasten oder der Motorhaube, ein aggressiverer Eindruck geschaffen werden, was einen sportlichen Fahrmodus und/oder einen entsprechenden Fahrerzustand anzeigen könnte.
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Die hier gezeigten Elemente haben die Form von Dreiecken, können aber auch andere Formen aufweisen, z.B. von Quadraten bzw. Rauten oder auch Kreisen, je nach Anwendungsfall. Bei der Bewegung der Anpassungselemente 2 bleibt die Außenhaut 1 oder das Interieurelement selbst geschlossen, es wird lediglich deren Form minimal verändert.
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Je nach Ausführung ist lediglich ein Anpassungselement 2 an der Außenhaut 1 oder einem Interieurelement angeordnet bzw. dort befestigt, oder es sind mehrere Anpassungselemente 2 benachbart zueinander angeordnet, wie deutlich in 2 zu sehen, welche eine Unteransicht auf eine Außenhaut 1 (bzw. ein Interieurelement) mit daran angeordneten Anpassungselementen 2 aufweist. Als Unteransicht wird die Ansicht bezeichnet, bei der sozusagen vom Inneren des Fahrzeugs auf die Außenhaut 1 (bzw. ein Interieurelement) geschaut wird. Beispielsweise sind mehrere Anpassungselemente 2 neben und/oder über- und/oder untereinander angeordnet. Die Anordnung kann mit einem Abstand zueinander oder direkt aneinander erfolgen. Die Ansteuerung erfolgt vorteilhaft über ein Signal leitende Mittel pro Anpassungselement 2, wobei auch mehrere über ein entsprechendes Signal leitendes Mittel angesteuert werden können.
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Durch die Wahl der Größe und Form des Anpassungselements 2 kann eine Fläche in gewünschter Größe abgedeckt werden, über welche die Kommunikation erfolgen soll. Die Anpassungselemente 2 werden direkt an der Außenhaut 1 (bzw. einem Interieurelement) befestigt, so dass eine direkte Wirkverbindung entsteht. Die Verbindung kann mittels Klebefügung erfolgen.
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Durch die Anordnung von über eine entsprechende Einrichtung 3 in Bewegung versetzbare Anpassungselemente 2 unterhalb der Außenhaut 1 (bzw. eines Interieurelements) eines Fahrzeugs werden unterschiedlichste Kommunikationswege eröffnet. Die Kommunikation kann dabei sehr abstrakt erfolgen, z.B. lediglich über Muster, bis hin zu einem Anzeigen von Wörtern oder Satzteilen bzw. Hinweisen, wie bereits erwähnt.
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Die Ansteuerung der Einrichtung 3 zur Bewegung der Außenhaut 1 (bzw. eines Interieurelements) erfolgt unterhalb der Außenhaut 1 (bzw. des Interieurelements) über bekannte Signal leitende Mittel. Vorteilhafterweise erfolgt die Ansteuerung über eine zentrale Steuereinheit im Fahrzeug. Dabei kann entweder der Fahrer z.B. über ein Bedienelement im Fahrzeug oder über sein Mobiltelefon etc. die Einrichtung 3 ansteuern, oder die Einrichtung 3 wird automatisch angesteuert, z.B. wenn ein Fahrmodus eingestellt wird, wenn das Fahrzeug auf (teil-)autonomes Fahren umgestellt wird, oder wenn eine Erfassung einer vorgegebenen Situation durch eine im oder am Fahrzeug vorhandene Einrichtung, z.B. einen Sensor, erfolgt. Alternativ können die Anpassungselemente 2, die als Aktuator, insbesondere als Piezokeramik ausgeführt sind, auch direkt durch ein Berühren bzw. Drücken aktiviert werden oder als Aktivierungsschalter für andere Anpassungselemente 2 verwendet werden. Hierzu sind die Signal führenden Leitungen dann entsprechend erweitert bzw. verbinden die Anpassungselemente 2 untereinander.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014224484 A1 [0002]
- DE 102011107627 A1 [0002]