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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung, umfassend ein Bedienelement, das gegen eine Rückstellkraft aus einer Startposition heraus manuell bewegbar ist.
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Manuelle Bedieneinrichtungen, über die eine zugeordnete Gerätschaft bedient respektive gesteuert werden können, kommen in den unterschiedlichsten Anwendungsfällen zum Einsatz. Zu nennen sind beispielsweise Hebel oder Wippen von Schaltelementen oder dergleichen. Insbesondere in einem Kraftfahrzeug kommen derartige Bedieneinrichtungen in unterschiedlicher Form zum Einsatz. Lediglich beispielhaft ist die Bedieneinrichtung für eine automatische Abstandsregelung, oft auch ACC (= Adaptive Cruise Control) genannt, zu nennen, die über einen Bedienhebel, an dem auch eine Wippe angeordnet ist, bedient wird, das heißt, dass dieses Fahrerassistenzsystem hierüber in seinen Betriebsparametern und seiner Funktionalität gesteuert werden kann. Beispielsweise wird der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug, den das eigene Fahrzeug einhalten soll, mittels einer an dem Bedienhebel angeordneten Wippe, die ausgehend aus einer Startposition in zwei Richtungen zur Erhöhung oder zur Erniedrigung des Abstandswerts bewegt werden kann, vom Fahrer eingestellt, wobei die Wippe, also das Bedienelement, an dem der Fahrer manuell angreift, in beide Richtungen gegen eine Rückstellkraft bewegbar ist, so dass die Rückstellkraft das Bedienelement, wenn es entlastet wird, automatisch wieder in die Startposition zurückstellt. Aber auch andere Bedieneinrichtungen, die in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sind, sind derart ausgebildet und dienen zum Bedienen anderer Fahrerassistenzsysteme, lediglich beispielhaft ist ein Schalter oder eine Wippe zur Einstellung des gewünschten Fahrmodus (z. B. ökologisch, Komfort- oder Sportmodus) zu nennen.
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Allen Bedieneinrichtungen ist, wie beschrieben, gemein, dass sie ein manuelles Bedienelement umfassen, beispielsweise in Form einer Wippe, eines Hebels oder eines Rades etc., das aus einer Startposition, also aus einer Nulllage, in eine oder beide Richtungen manuell ausgelenkt werden kann. Je nachdem, wie weit oder wie lange oder in welche Richtung das Bedienelement ausgelenkt wird, kann ein hierüber zu stellender Wert entsprechend variiert werden. Ein haptisches Feedback, das auf der eingestellten Größe des entsprechenden Stellwerts basiert und dem Anwender in irgendeiner Form eine Information über den eingestellten Wert liefert (z. B. ob ein eingestellter Abstandswert in Anbetracht der gefahrenen Geschwindigkeit zu niedrig ist, mithin also eine gewisse Gefahr mit der vorgenommenen Einstellung verbunden ist, oder dergleichen), wird bei bekannten Bedieneinrichtungen dem Fahrer nicht gegeben.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Bedieneinrichtung anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Bedieneinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Höhe der Rückstellkraft über ein Stellmittel in Abhängigkeit wenigstens eines Stellparameters veränderbar ist.
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Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die zum Bewegen des Bedienelements aus der Startposition heraus benötigte Kraft nicht stets konstant ist, sondern situativ veränderbar respektive angepasst werden kann. Hierzu kann über ein geeignetes Stellmittel die Höhe der Rückstellkraft in Abhängigkeit wenigstens eines Stellparameters verändert werden. Das heißt, dass, anders als im Stand der Technik, wo das Bedienelement stets unabhängig von der Fahrsituation immer gleich zu bewegen ist respektive reagiert, bei der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung das Bedienelement situativ variabel aus seiner Startposition heraus manuell bewegbar ist. Über diese variable Betätigungskraft, resultierend aus der Veränderbarkeit der Rückstellkraft, kann dem Fahrer ein haptisches Feedback gegeben werden, wenn dies situativ unter Berücksichtigung des eingestellten Wertes oder dergleichen erforderlich ist.
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Ausgehend vom Beispiel der Einstellung des Fahrerassistenzsystems zur automatischen Abstandsregelung, bei dem wie beschrieben der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug mittels eines Bedienelements üblicherweise in Form einer Wippe durch den Fahrer eingestellt wird, kann dieses Bedienelement eine unterschiedliche Bedienkraft in Abhängigkeit zum tatsächlichen Abstand zur Verstellung des vom Fahrer gewünschten Abstandswerts erfordern. Je dichter man beispielsweise zum vorausfahrenden Fahrzeug auffährt, desto schwerer lässt sich das Bedienelement, beispielsweise die Wippe, betätigen, so dass eine situative Anpassung der Betätigungs- beziehungsweise Rückstellkraft des Bedienelements erfolgt und der Bediener den Abstand bei der Vornahme der Abstandsregelung „fühlen“ kann. Bei freier Fahrt und großem Abstand kann der Bediener also das Bedienelement wie beispielsweise die Wippe leichter beziehungsweise mit weniger Kraft bewegen, als wenn vor ihm ein Fahrzeug fährt. Ab einem bestimmten Mindestabstand kann die Kraft sogar sehr stark ansteigen bis hin zu einem Blockieren, das heißt, dass eine Bewegung des Bedienelements nicht mehr möglich ist respektive eine Bewegung in der Richtung, die zu einer noch weitergehenden Vergrößerung einer potentiellen, mit dem gewählten Stellwert verbundenen Gefahr führt, ausgeschlossen ist. Das Bedienelement kann dann beispielsweise nur noch in Richtung einer Erhöhung des Abstandswertes, also einer „größeren Lücke“, bewegt werden. Ein alternatives Bedienszenario ist beispielsweise bei autonom fahrenden Fahrzeugen, die also vollständig automatisiert respektive pilotiert fahren, die Einstellung beispielsweise der Maximalgeschwindigkeit oder die Einstellung der Sportlichkeit oder der Fahrzeugführung. Je schneller oder sportlicher das autonom fahrende Fahrzeug fahren soll, umso größer wird beispielsweise die benötigte Bedienkraft, um das entsprechende Bedienelement zu bewegen und Ähnliches. Das heißt, dass auch im Falle eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs durch ein zusätzliches haptisches Feedback über das Bedienelement selbst der autonome Fahrkomfort noch größer und damit das autonome Fahren noch sicherer wird.
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Das haptische Feedback ist darüber hinaus auch sehr einfach und intuitiv für den Fahrer erfassbar. Denn die Analogie, dass durch eine erhöhte Bedienkraft, mithin also einen größeren Widerstand des Bedienelements, eine schnellere Fahrt oder ein dichteres Auffahren oder dergleichen einstellbar ist, ist intuitiv und unmittelbar nachvollzieh- und erfassbar.
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Die Erhöhung der Rückstellkraft und damit die Erhöhung der Betätigungskraft erfolgt, wie beschrieben, über ein Stellmittel, wozu beispielsweise als eine erste Erfindungsalternative ein mit dem Bedienelement gekoppelter Aktuator vorgesehen ist. Dieser Aktuator ist in der Lage, die Rückstellkraft entsprechend in Abhängigkeit des wenigstens einen Stellparameters zu variieren. Hierdurch kann beispielsweise ein Elektromotor als Aktuator verwendet werden, gegen den das Bedienelement arbeitet. Ist kein haptisches Feedback zu geben beziehungsweise ist ein Bewegen des Bedienelements ohne erforderliche Einflussnahme über das Stellmittel möglich, so wird über den Aktuator ein Basiswiderstand, also eine Basisrückstellkraft aufgebaut respektive der Bedienelementbewegung entgegengesetzt. Diese Basisrückstellkraft kann je nach Situation aber über den Elektromotor auch erhöht werden, das heißt, dass der von ihm gegen die Bedienelementbewegung gesetzte Widerstand vergrößert wird, bis hin zu einer möglichen Blockade, wenn erforderlich. Der Elektromotor selbst ist in geeigneter Weise mechanisch mit dem Bedienelement gekoppelt.
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Alternativ zur Verwendung eines solchen Aktuators, beispielsweise in Form eines Elektromotors, ist es auch denkbar, dass das Stellmittel ein Fluiddämpfer mit veränderbarer Dämpfungscharakteristik ist. In dieser Ausgestaltung ist also das Bedienelement mit einem Fluiddämpfer mechanisch gekoppelt, gegen den die Bedienelementbewegung erfolgt. Die Dämpfungscharakteristik dieses Fluiddämpfers kann nun in Abhängigkeit des wenigstens einen Stellparameters variiert werden, um hierüber den Betätigungswiderstand entsprechend variieren, insbesondere erhöhen zu können. Auch hierüber kann in einfache Weise eine entsprechende Bedienkraftvariation erfolgen. Ein Fluiddämpfer, der hier verwendet werden kann, umfasst beispielsweise ein magneto-rheologisches Fluid und ein ein Magnetfeld erzeugendes Mittel. Durch die entsprechende Ansteuerung des das Magnetfeld erzeugenden Mittels und damit durch Variation der Magnetfeldstärke kann die Viskosität der magneto-rheologischen Flüssigkeit variiert werden und auf diese Weise die Rückstellkraft situativ angepasst werden, wobei auch hier eine Bewegungsblockade im Extremfall möglich ist.
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Zur Ermittlung von Steuerparametern zum Ansteuern des Stellmittels in Abhängigkeit des wenigstens einen Stellparameters ist zweckmäßigerweise eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, der die entsprechenden, zur Ermittlung der Steuerparameter benötigten Informationen gegeben werden. Insbesondere wird ihr der wenigstens eine Stellparameter gegeben, in dessen Abhängigkeit die Rückstellkraftvariation erfolgen soll. Dies ist beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug mit dem eingangs geschilderten Fahrerassistenzsystem zur automatischen Abstandsregelung beispielsweise die gefahrene Ist-Geschwindigkeit und/oder der gegebene Ist-Abstand zu einem bereits erfassten vorausfahrenden Fahrzeug. Alternativ oder zusätzlich können auch Informationen über die gegebenen Umfeldbedingungen wie Wetterbedingungen, die Neigung der befahrenen Straße, die Ist-Position (Autobahn, Landstraße, Ortschaft) und dergleichen als entsprechender Stellparameter seitens der Steuerungseinrichtung, die über eine entsprechende Verarbeitungssoftware verfügt, ermittelt und verarbeitet werden.
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Neben der Bedieneinrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Fahrerassistenzsystem, das über eine entsprechende Bedieneinrichtung betätigt werden kann beziehungsweise dessen Steuer- oder Regelparameter über eine solche Bedieneinrichtung eingestellt werden können. Dieses Kraftfahrzeug zeichnet sich durch wenigstens eine Bedieneinrichtung der vorgeschriebenen Art zur Einstellung wenigstens eines Arbeitsparameters des Fahrerassistenzsystems aus.
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Das Fahrerassistenzsystem selbst ist bevorzugt ein längs- und/oder querführendes Assistenzsystem wie beispielsweise das einleitend beschriebene System zur automatischen Abstandsregelung, also ein Abstandsregelsystem zum automatischen Einregeln eines durch die Bedieneinrichtung einstellbaren Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, wobei in diesem Fall die Rückstellkraft umso höher ist, je geringer der Ist-Abstand und/oder je höher die Ist-Geschwindigkeit ist.
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Die vorgesehene Bedieneinrichtung im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug hat hierzu beispielsweise eine ausgehend von der Startposition zu beiden Seiten oder nach oben und unten verschwenkbare Schaltwippe als Bedienelement, um beispielsweise den einzuhaltenden Abstand einzustellen. Die Verkleinerung des Abstands kann in Abhängigkeit des gegebenen Ist-Abstands und/oder der gegebenen Ist-Geschwindigkeit mit zunehmender Verringerung des eingestellten Abstandswerts immer schwieriger erfolgen, das heißt, dass dem Fahrer ein immer größerer Rückstellkraftwiderstand entgegengesetzt wird, wenn er den einzustellenden Abstandswert immer weiter verringern möchte. Auch eine Blockade der Bedienelementbewegung in Abhängigkeit des eingestellten Abstands ist denkbar, das heißt, dass der Fahrer den einzustellenden Abstand nicht unter einen aus Sicherheitsgründen noch vertretbaren Mindestwert verringern kann.
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Handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug um ein autonom, also weitgehend oder vollständig selbstfahrendes Fahrzeug, so sind über die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsparameter einstellbar, wie beispielsweise die zu fahrende oder maximal mögliche Geschwindigkeit oder die Sportlichkeit, mit der das Fahrzeug autonom fahren soll und die sich beispielsweise auf das Fahrverhalten in Kurven oder dergleichen auswirkt, und Ähnliches.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Bedieneinrichtung einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Prinzipdarstellung einer Bedieneinrichtung einer zweiten Ausführungsform, und
- 3 eine Prinzipdarstellung einer Bedieneinrichtung eines Kraftfahrzeugs für ein Fahrerassistenzsystem.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 1, umfassend ein manuell zu betätigendes Bedienelement 2 hier in Form einer Wippe 3, die um eine Achse 4 verschwenkbar ist. Die Verschwenkbarkeit ist ausgehend von einer Startposition oder Nullstellung N in beide Richtungen gegeben, wie durch die Pfeile „+“ und „-“ angedeutet ist. Die Verstellung zu beiden Richtungen geschieht gegen eine jeweilige Rückstellkraft, die über die entsprechenden Federsymbole 5, 6 dargestellt ist. Das heißt, dass bei einem Verschwenken oder Auslenken der Wippe 3 um die Schwenkachse 4 in die jeweilige Richtung eine Rückstellkraft aufgebaut wird, die nach Entlasten der Wippe 3 selbige wieder in die Startposition N zurückstellt.
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Die jeweilige Federkraft in die eine oder andere Richtung, wie über die Federsymbole 5, 6 dargestellt, ist bei der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung jedoch situativ veränderbar. Hierzu ist ein Stellmittel 7 vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um einen Elektromotor 8 handelt. Über diesen Elektromotor kann der Verschwenkbewegung der Wippe 3 um die Schwenkachse 4 ein variabler Widerstand, der die Rückstellkraft definiert, entgegengesetzt werden, wozu der Elektromotor mit seinem Abtrieb in geeigneter Weise mechanisch mit der Wippe 3 respektive der Schwenkachse 4 gekoppelt ist. Je größer der über den Elektromotor 8 gesetzte Widerstand, umso größer ist die Rückstellkraft, was gleichbedeutend damit ist, dass die Bedienkraft, die der Anwender manuell aufbringen muss, um die Wippe 3 zu bewegen, ebenfalls größer wird, bis hin zu maximal einer Blockade der Bewegung, das heißt, dass die Wippe 3 nicht weiter in die gewünschte Richtung bewegbar ist.
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Die Variation der Rückstellkraft und damit der Bedienkraft wird über eine Steuerungseinrichtung 9 gesteuert, die in Abhängigkeit wenigstens eines Stellparameters das Stellmittel 7 entsprechend ansteuert, um den Widerstand nach Bedarf zu verändern, also die Rückstellkraft zu variieren. Dieser Stellparameter wird vorliegend beispielsweise über einen Fahrzeugbus 10 bei Integration der Bedieneinrichtung 1 in ein Kraftfahrzeug abgegriffen. Handelt es sich beispielsweise bei der Bedieneinrichtung 1 um eine solche zur Bedienung eines Abstandsregelsystems, so kann als Stellparameter beispielsweise die Ist-Geschwindigkeit, die das eigene Fahrzeug momentan fährt, oder der Ist-Abstand zu einem erfassten vorausfahrenden Fahrzeug erfasst werden. Je größer die Ist-Geschwindigkeit ist beziehungsweise je kleiner der Ist-Abstand ist, um so gefährlicher wird ein zu nahes Auffahren auf ein Vorderfahrzeug. Um dies dem Fahrer haptisch zu signalisieren, wird das Stellmittel 7 über die Steuerungseinrichtung 9 nun so angesteuert, dass mit zunehmender Erniedrigung des über den Fahrer über die Bedieneinrichtung 1 einstellbaren, einzuregelnden Abstandswert die Bedienkraft immer größer wird. Das heißt, dass der Fahrer die Wippe 3 immer schwieriger in die gewünschte Richtung, den eingestellten Wert erniedrigend, bewegen kann, worüber ihm haptisch mit der immer größer werdenden Bewegungssperre mitgeteilt wird, dass seine gewünschte Einstellung möglicherweise problematisch ist. In die entgegengesetzte Richtung, die zu einer entgegengesetzten Veränderung des Wertes führt, die unproblematisch ist, wird hingegen der normale Betätigungswiderstand, also die unveränderte Rückstellkraft entgegengesetzt.
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Auf diese Weise kann der Fahrer sehr einfach eine haptische Information, die situationsbezogen ist, über die Bedieneinrichtung erfahren.
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2 zeigt eine Bedieneinrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Auch hier ist ein Bedienelement 2, hier in Form eines Schiebeschlittens 11 vorgesehen, der auf einer Linearführung 12 linear bewegt werden kann. Auch er kann ausgehend von einer Startposition oder Nulllage, auch hier mit N bezeichnet, in zwei Richtungen, die mit „+“ und „-“ gekennzeichnet sind, linear verschoben werden.
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Auch hier ist ein Stellmittel 7 vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um einen Fluiddämpfer 13 mit veränderbarer Dämpfungscharakteristik handelt. Beispielsweise beinhaltet der Fluiddämpfer 13 ein magneto-rheologisches Fluid, dessen Viskosität elektrisch über ein zu erzeugendes Magnetfeld variiert werden kann, wozu der Fluiddämpfer 13 ein ein entsprechendes Magnetfeld erzeugendes Mittel 14, das über die Steuerungseinrichtung 9 angesteuert werden kann, umfasst. Über die Größe des erzeugten Magnetfelds kann die Viskosität der magneto-rheologischen Flüssigkeit erhöht werden, so dass die Bewegung des Schlittens 11 in die jeweilige Richtung entsprechend schwergängiger gemacht wird, mithin also ein höherer Widerstand und damit eine höhere Rückstellkraft gesetzt wird. Auch hierüber kann über den mit dem Fluiddämpfer 13 mechanisch verbundenen Schlitten 11 ein haptisches Feedback an den den Schlitten 11 bewegenden Fahrer gegeben werden.
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3 zeigt schließlich eine in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug verbaute Bedienvorrichtung 15 in Form eines Bedienhebels 16, der beispielsweise der Einstellung eines über ein Fahrerassistenzsystem zur automatischen Abstandsregelung einzuhaltenden oder einzuregelnden Mindestabstands zum vorherfahrenden Fahrzeug dient. An dem Bedienhebel 16 ist eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 1, wie sie beispielsweise aus 1 bekannt ist, vorgesehen, wobei hier nur die Wippe 3 als sichtbares Bauteil gezeigt ist, die, wie die Symbole „+“ und „-“ anzeigen, aus der Startposition N nach oben und unten gegen die entsprechende Rückstellkraft, die auch hier entsprechend veränderbar ist, in der beschriebenen Weise bewegt werden kann. Das Stellmittel 7 ist in diesem Fall im Inneren des Bedienhebels 16 angeordnet und über eine entsprechende Kabelverbindung mit der extern dazu positionierten Steuerungseinrichtung verbunden.
