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Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bedienung einer Funktion, insbesondere des Kraftfahrzeuges, wobei die Bedienvorrichtung eine Mehrzahl, z.B. matrixartig nebeneinander angeordneter, LEDs umfasst, wobei eine Recheneinrichtung vorgesehen ist zur Ermittlung, ob Licht zumindest einer ersten LED der Mehrzahl der LEDs aufgrund einer Bedienhandlung zumindest in eine zweite LED der Mehrzahl der LEDs reflektiert und/oder eingestrahlt wird. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug mit einer Bedienvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Bedienvorrichtung.
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Aus der
DE 201 80 024 U1 bzw. der korrespondierenden
WO 01/54109 A1 ist zur haptischen Rückkopplung zudem eine Berührungssteuerung mit haptischer Rückkopplung zur Eingabe von Signalen in einen Computer und zur Ausgabe von Kräften an einen Benutzer der Berührungssteuerung bekannt, wobei die Berührungssteuerung ein Berührungseingabegerät aufweist, das eine annähernd ebene Berührungsoberfläche aufweist, die derart betrieben wird, dass sie aufgrund einer Position auf der Berührungsoberfläche, die ein Benutzer berührt, ein Positionssignal in einen Prozessor des Computers eingibt, wobei das Positionssignal die Position in zwei Dimensionen wiedergibt. Die Berührungssteuerung gemäß der
WO 01/54109 A1 weist zudem mindestens einen mit dem Berührungseingabegerät verbundenen Aktor auf, wobei der Aktor eine Kraft auf das Berührungseingabegerät ausgibt, um dem die Berührungsoberfläche berührenden Benutzer eine haptische Empfindung zu liefern, wobei der Aktor die Kraft aufgrund einer von dem Prozessor ausgegebenen Kraftinformation direkt auf das Berührungseingabegerät ausgibt. Zudem ist aus der
DE 197 31 285 A1 ein Bedienelement für eine Einrichtung mit mehreren wählbaren Menüs, Funktionen und/oder Funktionswerten bekannt, das eine Oberfläche besitzt, die durch den Bediener erfassbar ist und über die die Auswahl durch eine lokale Bewegung bzw. Berührung der Oberfläche vernehmbar ist. Die Oberfläche ist in ihrer Gestalt entsprechend dem/der gewählten und/oder auswählbaren Menü, Funktion und/oder Funktionswert veränderbar. Zur Lösung der Aufgabe, eine Eingabevorrichtung mit einem Touchscreen zu verbessern, wobei es wünschenswert ist, eine besonders gut für Kraftfahrzeuge geeignete Eingabevorrichtung zu schaffen, lehrt die
EP 1 764 674 B1 bzw. die
DE 10 2006 047 893 A1 eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Eingabevorrichtung ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse angeordnetes Display zur optischen Darstellung von Informationen, einen über dem Display angeordneten Touchscreen zur Eingabe von Befehlen durch Berühren einer Bedienfläche des Touchscreens und einen Aktor zum Bewegen des Touchscreens oder des Gehäuses in zumindest eine Richtung umfasst, wobei das Gehäuse gegenüber dem Display bewegbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine alternative Bedienung eines Kraftfahrzeuges anzugeben.
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Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Funktion des Kraftfahrzeuges, gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei die Bedienvorrichtung ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse, insbesondere gekapselte, angeordnete Mehrzahl (insbesondere im Wesentlichen, insbesondere matrixartig, insbesondere) nebeneinander angeordneter (insbesondere matrixartiger) LEDs umfasst, wobei das Gehäuse gegenüber der Mehrzahl nebeneinander angeordneter LEDs bewegbar ist, wobei über der Mehrzahl der LEDs eine an dem Gehäuse fixierte bzw. fest mit dem Gehäuse verbundene Faseroptik angeordnet ist, und wobei eine (insbesondere in dem Gehäuse, insbesondere gekapselte, angeordnete) Recheneinrichtung vorgesehen ist zur Ermittlung, ob Licht zumindest einer ersten LED der Mehrzahl der LEDs aufgrund einer Bedienhandlung zumindest in eine zweite LED der Mehrzahl der LEDs reflektiert und/oder eingestrahlt wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Display an einem Referenzkörper, wie z.B. einem Lenkrad oder einem Armaturenbrett, fixierbar ist.
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Die erste LED ist somit eine LED im Lichtemissionsmodus und die zweite LED ist eine LED im Lichterkennungsmodus. Zwischen diesen beiden Modi kann schnell gewechselt werden und zwar mit einer Geschwindigkeit derart, dass der Wechsel für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Ähnlich wie in der
US 9 207 851 B1 bzw. in der
US 2006/0086896 A1 offenbarten Lehre wechseln die LEDs mit derart hoher Frequenz zwischen Lichtemissionsmodus und Lichterkennungsmodus, dass dieser Wechsel für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Im einfachsten Fall wechselt der Modus/Zustand der LED derart, dass ermittelt wird, ob Licht der zweiten LED der Mehrzahl der LEDs in die erste LED der Mehrzahl der LEDs reflektiert und/oder eingestrahlt wird. Dann wiederum wird mittels der ersten LED der Mehrzahl der LEDs Licht in eine Faser der Faseroptik eingestrahlt und wiederum mittels der zweiten LED der Mehrzahl der LEDs geprüft, ob dieser Lichtstrahl reflektiert und durch eine Faser (die Faser und/oder eine oder mehrere benachbarter Fasern) der Faseroptik in die zweite LED eingestrahlt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mit unterschiedlichen LEDs gewechselt wird, so dass z.B. anschließend eine dritte LED oder eine weitere LED der Mehrzahl der LEDs Licht in Richtung der ersten LED oder der zweiten LED strahlt.
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Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine optische Komponente, die aus vielen parallel angeordneten transparenten Fasern, insbesondere Glasfasern, als Lichtleitern (TIR) besteht, die zum Beispiel als Stützplatte miteinander zu einem mechanisch homogenen Block verschmolzen sind. Transparent im Sinne dieser Offenbarung kann transluzent bedeuten und/oder umfassen. Eine transparente Faser im Sinne dieser Offenbarung kann opak beschichtet sein bzw. eine opake Mantelfläche umfassen bzw. aufweisen, um Streulicht zu vermeiden. Eine opake Manteloberfläche einer Faser kann beispielsweise schwarz sein. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann auch als Fiberoptik oder fused fiber optics ausgeführt sein. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann eine Mehrzahl von Lichtleitern umfassen, die zumindest auf der der Mehrzahl der LEDs abgewandten Seite der Faseroptik (im Wesentlichen) senkrecht bzw. orthogonal zu der der Mehrzahl der LEDs zugewandten Seite der Faseroptik oder zu der Ebene, in der die Mehrzahl der LEDs angeordnet ist, ausgerichtet ist. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann als Faserbündel, als Faserbündel mit Teil-Faserbündeln oder als Faserplatte ausgestaltet sein. In einer Ausgestaltung der Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kommen Lichtleiter zum Einsatz, die nicht miteinander verschmolzen sind, sondern aus lose nebeneinander liegenden, biegsamen Einzelfasern bestehen, die lediglich an Ein- und Ausgangsseite geometrisch streng geordnet und fest eingefasst sind. Der Abstand der einzelnen Bildpunkte beträgt z.B. 4-10 µm. Die Faserplatte bzw. Faseroptik kann ein einstückiges Bauteil oder ein zusammengesetztes Strukturbauteil sein. Eine Licht leitende Faser im Sinne dieser Offenbarung besteht aus bzw. umfasst beispielsweise PE, PMMA oder Glas. Jede einzelne Faser besteht z.B. wie bei einem Lichtleiter aus einem Kernglas und einem einhüllenden niederbrechenden Mantelglas. Dazwischen sind z.B. zusätzlich Stränge aus schwarzem (absorbierendem) Glas angeordnet, um vagabundierendes Streulicht zurückzuhalten. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann Vergrößerungs- oder Verkleinerungseigenschaften aufweisen (Taper). Dann wird der nach dem Verschmelzen entstandene zylindrische Block (Faseroptik) nochmals erhitzt und gezogen, verjüngt sich in der Mitte und kann in der entstandenen Taille getrennt werden. Auf diese Weise kann ein Taper, das heißt eine Faseroptik für eine vom 1:1-Maßstab abweichende Verkleinerung bzw. Vergrößerung hergestellt werden. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann semitransparent beschichtet sein.
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Eine Licht leitende Faser im Sinne dieser Offenbarung hat insbesondere einen runden, insbesondere einen kreisrunden Querschnitt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Licht leitende Faser im Sinne dieser Offenbarung einen rechteckig, einen quadratischen oder einen sechseckigen Querschnitt aufweist.
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Eine Funktion eines Kraftfahrzeuges im Sinne dieser Offenbarung kann ein InfotainmentSystem, ein Navigationssystem, ein Telefon oder eine Telefonschnittstelle, ein Fensterheber, Bedienelemente für einen Seitenspiegel, ein Schiebedach u.ä. sein. Eine Bedienhandlung im Sinne dieser Offenbarung kann insbesondere das Berühren, insbesondere mit einem Finger, einer für die Bedienung vorgesehenen Bedienfläche der Faseroptik sein. Eine Anordnung über der Mehrzahl der LEDs im Sinne dieser Offenbarung bedeutet insbesondere, dass die Faseroptiken bzw. die Fasern der Faseroptiken derart ausgestaltet sind, dass die LEDs Licht in die Fasern der Faseroptik einstrahlen.
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Eine LED im Sinne dieser Offenbarung kann auch eine LED mit Farbfilter sein bzw. eine LED, die einen Farbfilter umfasst. Es ist insbesondere vorgesehen, dass unter LED im Sinne dieser Offenbarung auch OLED zu verstehen ist. Eine LED im Sinne dieser Offenbarung kann auch eine QDOT oder ein Laser sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Farbe Weiß mittels Phosphor gebildet wird.
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Eine Recheneinrichtung im Sinne dieser Offenbarung kann beispielsweise Schaltungen bzw. Auswerteschaltungen, wie sie in der
US 9 207 851 B1 sowie der
US 2006/0086896 A1 offenbart sind, umfassen. Eine Recheneinrichtung im Sinne dieser Offenbarung umfasst z.B. eine Schnittstelle zu einem Fahrzeugbus, wie etwa eine CAN-Schnittstelle, oder eine Schnittstelle zu einer Anzeige- und Bediensteuerung.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Faseroptik eine der der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite und eine der der Mehrzahl der LEDs abgewandte Seite (einem Benutzer der Bedienvorrichtung zugewandte Seite), wobei die der Mehrzahl der LEDs abgewandte Seite und/oder die der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite einen gekrümmten Bereich, eine Freiform bzw. Diskontinuitäten oder Knicke umfasst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Faseroptik, zumindest zum Teil, gekrümmt. Die Krümmung kann konvex und/oder konkav sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Faseroptik Teil des Gehäuses.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Faseroptik oder das Gehäuse mittels eines Aktors gegenüber dem Display, insbesondere nur entlang einer Geraden, bewegbar. Dabei ist die Faseroptik oder das Gehäuse in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung parallel zum Display und/oder zu (einer Bedienfläche oder einer wesentlichen Seite der Bedienfläche) der Faseroptik bewegbar. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Faseroptik oder das Gehäuse gegenüber dem Display nur mit einem Freiheitsgrad bewegbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbindungselement zum derartigen formschlüssigen Verbinden des Gehäuses mit dem Display vorgesehen, dass das Gehäuse gegenüber dem Display nur entlang einer Geraden bewegbar ist. Dabei umfasst das Verbindungselement in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Stange oder ein Führungselement. Das Gehäuse und das Display sind dabei insbesondere entlang der Stange gegeneinander parallel zu einer Bedienfläche des Touchscreens bewegbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse zumindest eine durch eine flexible Manschette abgedeckte Öffnung auf. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Display ein durch die Öffnung geführtes Befestigungselement zur Fixierung des Displays (im Kraftfahrzeug) aufweist.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich der mittlere Durchmesser von Fasern einer Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern von dem mittleren Durchmesser von Fasern einer anderen Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern. Der mittlere Durchmesser im vorgenannten Sinne bezieht sich auf den Mittelwert der Durchmesser jeweils einer Faser. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich der gemittelte mittlere Durchmesser einer Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern von dem gemittelten mittleren Durchmesser einer anderen Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern. Der gemittelte Durchmesser bezieht sich auf einen Mittelwert über alle Fasern der Gruppe, also im vorliegenden Fall auf den mittleren Durchmesser gemittelt über alle Fasern. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich der mittlere auf die Dicke der Faseroptik bezogene Durchmesser einer Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern von dem mittleren auf die Dicke der Faseroptik bezogenen Durchmesser einer anderen Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern. Bezogen auf die Dicke bedeutet dividiert durch die Dicke der Faseroptik. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich der gemittelte mittlere auf die Dicke der Faseroptik bezogene Durchmesser einer Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern von dem gemittelten mittleren auf die Dicke der Faseroptik bezogenen Durchmesser einer anderen Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern.
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Die Durchmesser der Fasern können insbesondere auch zur Optimierung der Bedienbarkeit der Bedienvorrichtung in Abhängigkeit von der Dimensionierung und/oder den Eigenschaften der LEDs genutzt werden.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Faseroptik und/oder einer Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern die Bedienung einer Einzelfunktion des Kraftfahrzeuges zugeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Faseroptik und/oder einer Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern eine Displayfunktion des Kraftfahrzeuges zugeordnet. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung betrifft insbesondere die Bedienung von Funktionen, die über ein Bussystem bedienbar sind. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere ein Infotainmentsystem und/oder ein Navigationssystem und/oder ein Telefon. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung nutzt z.B. eine Busschnittstelle der Recheneinrichtung oder einer Anzeige-oder Bedienvorrichtung. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine Funktion oder eine Mehrzahl von Funktionen, die abhängig davon ist, was angezeigt wird. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine menügeführte Bedienung. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung kann auch eine Mehrzahl von Apps umfassen, die, wenn sie angezeigt werden, bedienbar bzw. aufrufbar sind. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung kann auch eine Anzeige von Informationen sein.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die erste LED ein erstes Licht-Emissionsspektrum auf, zum Beispiel überwiegend im Infrarotbereich, und die zweite LED weist ein zweites Licht-Emissionsspektrum auf, wobei sich das erste Licht-Emissionsspektrum von dem zweiten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Bedienvorrichtung zumindest eine dritte LED mit einem dritten Licht-Emissionsspektrum und optional zumindest eine vierte LED mit einem vierten Licht-Emissionsspektrum auf wobei sich das zumindest erste Licht-Emissionsspektrum von dem zumindest dritten Licht-Emissionsspektrum und von dem zumindest vierten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet, wobei sich das zumindest zweite Licht-Emissionsspektrum von dem zumindest dritten Licht-Emissionsspektrum und von dem zumindest vierten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet, wobei sich das zumindest dritte Licht-Emissionsspektrum von dem zumindest vierten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet, wobei die Recheneinrichtung zur Ermittlung ausgestaltet ist, ob Licht der zumindest ersten LED aufgrund einer Bedienhandlung in die zumindest zweite LED, in die zumindest dritte und/oder die zumindest vierte LED reflektiert und/oder eingestrahlt wird.
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Die Mehrzahl der LEDs oder ein Teil der Mehrzahl der LEDs kann ein Display bilden bzw. Teil eines Displays sein. Ein Display im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere ein Display bzw. Matrixdisplay zur variablen Darstellung von Informationen. Ein Display im Sinne dieser Offenbarung kann z.B. ein TFT sein. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bilden die LEDs oder eine Gruppe der LEDs ein Farbdisplay. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet die zweite Gruppe der LEDs ein Farbdisplay. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die LEDs der Mehrzahl der LEDs als Farbdisplay ausgestaltet (zur Darstellung unterschiedlicher farblicher Bildinhalte).
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb einer Bedienvorrichtung gemäß Anspruch 9, insbesondere zum Betrieb der vorgenannten Bedienvorrichtung, wobei die Bedienvorrichtung eine Mehrzahl von LEDs umfasst, wobei über der Mehrzahl der LEDs eine Faseroptik angeordnet ist, die nebeneinanderliegende Licht leitende Fasern umfasst, wobei eine erste LED der Mehrzahl der LEDs Licht in eine erste Faser der nebeneinanderliegenden Licht leitenden Fasern strahlt, das in der ersten Faser mehrfach reflektiert wird und aus der der ersten LED abgewandten Oberfläche der Faseroptik und/oder der ersten Faser austritt, wobei ein Finger eines Bedieners zwecks Bedienung der Bedienvorrichtung die Faseroptik auf der der ersten LED abgewandten Oberfläche der Faseroptik berührt oder nahezu berührt, wobei aus der der ersten LED abgewandten Oberfläche der Faseroptik oder der Faser austretendes Licht, das von dem Finger (diffus) reflektiert und dadurch in die Faser der Faseroptik und/oder in eine oder mehrere mittelbar oder unmittelbar benachbarte(n) Faser(n) der Faseroptik eingestrahlt wird, von dieser zu einer gerade nicht leuchtenden LED der Mehrzahl der LEDs geleitet wird, so dass die zweite LED ein Signal liefert, aufgrund dessen entschieden wird, ob eine Bedienung der Bedienvorrichtung vorgenommen worden ist.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug, das eine vorgenannte Bedienvorrichtung umfasst. Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt. Unter einem Kraftfahrzeug im Sinne dieser Offenbarung kann auch ein motorisch angetriebenes Fahrzeug verstanden werden, zum Beispiel auch ein Fahrzeug für 3D Mobilität.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Kraftfahrzeug in einer Innenansicht,
- 2 eine Prinzipansicht des Kraftfahrzeuges gemäß 1,
- 3 eine prinzipielle Ausgestaltung einer Bedienvorrichtung im Sinne der Erfindung in Form eine Ausführungsbeispiels,
- 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Bedienvorrichtung,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Bedienvorrichtung,
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Bedienvorrichtung,
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Bedienvorrichtung,
- 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Bedienvorrichtung,
- 9 eine beispielhafte Draufsicht auf die Bedienvorrichtung gemäß 8, wobei eine Displayfunktion und Einzelfunktionen implementiert sind,
- 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Faseroptik und
- 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Faseroptik.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein in 2 in einer Prinzipskizze dargestelltes Kraftfahrzeug 1 in einer Innenansicht. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 2 ein Lenkrad und Bezugszeichen 3 ein HMI bzw. eine als HMI ausgestaltete Bedienvorrichtung, die mittels einer zugeordneten Anzeige- und Bediensteuerung 10 angesteuert wird. Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Tür, und mit Bezugszeichen 5 ist eine Bedienvorrichtung in der Mittelkonsole des Kraftfahrzeuges 1 bezeichnet. Mittels der Anzeige- und Bediensteuerung 10 ist bzw. sind ein aus einer Mehrzahl von LEDs gebildetes Display 12 bzw. die von diesem dargestellten Informationen beeinflussbar. Mittels des HMI 3 sind nicht sicherheitskritische Funktionen des Kraftfahrzeugs 1, wie etwa die Telefonschnittstelle 114 für das Mobiltelefon MT, eine Klimaautomatik 115, ein Navigationssystem 116, ein Infotainmentsystem 117 oder weitere Funktionen ansteuerbar. Dazu sind die Telefonschnittstelle 114, die Klimaautomatik 115, das Navigationssystem 116, das Infotainmentsystem 117 sowie weitere nicht sicherheitskritische Funktionen datentechnisch mittels eines Bussystems B1 mit der Anzeige- und Bediensteuerung 10 des HMIs 3 verbunden. Weitere nicht sicherheitskritische Funktionen des Kraftfahrzeuges 1 können etwa eine WLAN-Schnittstelle 118, eine Bluetooth-Schnittstelle oder z.B. eine USB-Schnittstelle 119 sein. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst zudem sicherheitsrelevante Funktionen wie etwa eine Motorsteuerung 131, ein ESP 132 bzw. eine Getriebesteuerung 133. Bezugszeichen 134, 135, 136 bezeichnen weitere sicherheitsrelevante Funktionen bzw. Module des Kraftfahrzeuges 1. Die sicherheitsrelevanten Module des Kraftfahrzeuges 131, 132, 133, 134, 135, 136 sind mittels eines Bussystems B2 gekoppelt, das über einen Gateway 100 mit dem Bussystem B1 gekoppelt ist.
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3 zeigt die prinzipielle Ausgestaltung des HMIs 3 bzw. einer Bedienvorrichtung 3 bzw. 3A im Sinne der Erfindung. Dabei sendet eine LED 121 der als Display 12 ausgestalteten LED-Anordnung Licht aus, das in einer Faser 111 der Faseroptik 11 (mehrfach) reflektiert und aus der der LED-Anordnung (Display 12) abgewandten Seite der Faseroptik 11 austritt. Befindet sich der Finger F eines Bedieners zwecks Bedienung der Bedienvorrichtung 3 auf der der LED-Anordnung abgewandten Oberfläche der Faseroptik 11, so wird das aus der Oberfläche austretende Licht in die Faser 111 der Faseroptik 11 und/oder in eine oder mehrere mittelbar oder unmittelbar benachbarte(n) Faser(n) (diffus) reflektiert und von dieser oder diesen zu einer gerade nichtleuchtende LED 122 geleitet, mittels derer eine Recheneinrichtung 300 der Bedienvorrichtung 3 entscheiden kann, dass eine (berührende) Bedienung des entsprechenden Bedienelementes der Bedienvorrichtung 3 vorgenommen wurde. Die Recheneinrichtung 300 der Bedienvorrichtung 3 bzw. 3A kommuniziert über die Anzeige- und Bedienvorrichtung 10 mit den Funktionen des Kraftfahrzeuges 1, die bedient bzw. gesteuert werden sollen (siehe oben).
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Zudem steuert die Recheneinrichtung
300 mit Bezugszeichen
13,
48 und
49 bezeichnete Aktoren an. Die Recheneinrichtung
300 und das Display
12 sind ebenso wie die Aktoren
13,
48 und
49 wie nachfolgend näher erläutert in einem Gehäuse gekapselt angeordnet. Dabei steuert die Recheneinrichtung
300 durch Ausgabe eines Aktorsteuersignals die Bewegung des Aktors
13. Eine Ausgestaltung des Aktors
13 kann z.B. der
EP 1 560 102 A1 entnommen werden. Darüber hinaus sind als Aktor
13 z.B. Piezoaktoren oder so genannte Voicecoils einsetzbar. Ein geeigneter Aktor kann auch der
EP 1 677 180 A1 in
3 entnommen werden, wobei der Aktor in der
EP 1 677 180 A1 mit Bezugszeichen
19 bezeichnet ist. Die Bedienvorrichtung
3 bzw.
3A umfasst zudem eine Schnittstelle
310 zur Anzeige- und Bedienvorrichtung
10.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Bedienvorrichtung 3 in einer Querschnittsdarstellung. Die Bedienvorrichtung 3 umfasst ein Gehäuse 15, ein in dem Gehäuse 15 angeordnetes Display 12 zur optischen Darstellung von Informationen, eine über dem Display 12 angeordnete und mit dem Gehäuse 15 verbundene Faseroptik 11 zur Eingabe von Befehlen durch Berühren einer Bedienfläche der Faseroptik 11 und den Aktor 13 zum Bewegen des Gehäuses 15 und damit der Faseroptik 11 gegenüber dem Display 12 parallel zum Display 12. Der Aktor 13 ist in 4 nicht dargestellt, sondern an einer Stirnseite des Displays 12 angeordnet. Die Bedienvorrichtung 3 umfasst eine Recheneinrichtung 300, mittels der durch Ausgabe eines entsprechenden Anzeigesignals auf dem Display 12 unterschiedliche Informationen dargestellt werden können. Zudem liest die Recheneinrichtung 300 ein von der Faseroptik 11 ausgegebenes Positionssignal ein, das die Position einer Berührung der Faseroptik 11 oder einer entsprechenden Annährung an die Faseroptik angibt.
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Das Gehäuse 15 umfasst vier je durch eine flexible Manschette 24 und 25 abgedeckte Öffnungen 20 und 21, durch die Befestigungselemente 22 und 23 zur Fixierung des Displays 12 an dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges 1 geführt sind. Das Gehäuse 15 umfasst zudem eine weitere durch eine weitere flexible Manschette 31 abgedeckte Öffnung, durch die ein Steckkontakt 30 zur Energieversorgung des Displays 12 und zur Übertragung eines Anzeigesignals zum Display 12 geführt ist. Der Steckkontakt 30 umfasst bzw. implementiert die in 3 mit Bezugszeichen 310 bezeichnete Schnittstelle zur Anzeige- und Bediensteuerung 10. Die flexiblen Manschetten 24, 25 und 31 können z.B. aus einem Elastomer bestehen oder ein Elastomer umfassen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Flexibilität der Manschetten 24, 25 und 31 mit der Masse des Gehäuses 15 einschließlich der Faseroptik 11 derart abgestimmt ist, dass das Gehäuse 15 (einschließlich der Faseroptik 11) in Verbindung mit den Manschetten 24, 25 und 31 eine mechanische Eigenfrequenz zwischen 5Hz und 150Hz aufweist. Dabei wird die Eigenfrequenz insbesondere auf den Aktor 13 abgestimmt bzw. der Aktor 13 entsprechend der Eigenfrequenz ausgewählt.
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Die Bedieneinrichtung
3 umfasst in der beschriebenen Ausführungsform als Verbindungselement zumindest ein mit dem Gehäuse
15 verbundenes Befestigungselement
44 bzw.
45 zur Fixierung je einer Stange
40 bzw.
41. Zudem umfasst ein Befestigungselement
44,
45 zumindest je ein mit dem Display
12 verbundenes Gleitelement
42 bzw.
43 mit je zumindest einem Gleitlager
46 bzw.
47, mittels dessen das Gleitelement
42 bzw.
43 entlang der Stange
40 bzw.
41 bewegbar ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gleitelement
42 bzw.
43 mit dem Gehäuse
15 und das Befestigungselement
44 bzw.
45 mit dem Display
12 (fest) verbunden ist. Die Ausgestaltung eignet sich besonders für die Implementierung haptischer Rückkopplung, beispielsweise zur Nachahmung der Betätigung eines Tasters. Die entsprechenden Ansteuersignale für den Aktor können beispielsweise der
EP 1 677 180 A1 bzw. der
DE 10 2006 047 893 A1 entnommen werden.
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5 zeigt eine Bedienvorrichtung 3A zur alternativen Ausgestaltung zur Bedienvorrichtung 3. In Abwandlung zur Bedienvorrichtung 3 weist die Bedienvorrichtung 3A Aktoren 48 und 49 auf, die mittels der Recheneinrichtung 300 angesteuert werden. Die Aktoren 48 und 49 erlauben eine Verschiebung des Displays 12 orthogonal zu dessen Ebene. Mittels der Aktoren 48 und 49 lässt sich somit zusätzlich der Abstand zwischen dem Display 12 und der Faseroptik (Faserplatte) 11 verändern. Durch diese Abstandsänderung des Displays 12 zur Faseroptik 11 kann die Anzeige direkt beeinflusst werden in Form der Anzeigeschärfe. So kann das Bild verschwimmen, wenn der Abstand zwischen Faseroptik 11 und Display 12 verändert wird.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung 3B zur alternativen Verwendung der Bedienvorrichtung 3. In Abwandlung zur Bedienvorrichtung 3A ist die Faseroptik 11B deutlich dicker ausgestaltet als die Faseroptik 11. Durch die beliebige Höhe der Faseroptik 11 bzw. 11B kann die Anzeigenoberfläche mit bester Qualität an eine Bedienoberfläche gebracht werden, auch wenn das eigentliche Anzeigeelement, das Display 12, von einigen Millimetern bis hin zu Metern von der Oberfläche des Displays 12 entfernt ist. Die Bildqualität bleibt dabei auf gleichem Niveau, als wenn das Display 12 allein genutzt werden würde.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer abgewandelten Bedienvorrichtung 3C. Dabei ist eine Faseroptik 11C vorgesehen, die anstelle der Faseroptik 11 (markante) räumliche Strukturen an der Bedienfläche aufweist, die dem Bediener die Orientierung auf der Faseroptik 11C allein durch den Tastsinn des Bedieners erlauben. Es können somit auch bei gekapselten Systemen eine optische Anzeige bzw. Bedienung auf 3D-Oberflächen realisiert werden, ohne zusätzliche Touchsensoren und Anzeigenqualitätsverlust durch unterschiedliche Abstände der Oberfläche von dem Anzeigeelement in Kauf zu nehmen.
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Diesem Prinzip folgend zeigt 8 eine weiteres Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung 3D, die eine Faseroptik 11D umfasst, die einen planen mittleren Teil und einen abgeschrägten Randbereich aufweist. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine Anzeige bzw. Menüführung realisieren, wie sie beispielhaft in 9 dargestellt ist. Dabei sind Einzelfunktionen 81, 82, 83, 84 bzw. 85, 86, 87, 88 dem angeschrägten Randbereich der Faseroptik 3D zugeordnet, so dass diese bereits durch die Bedienoberfläche der Faseroptik 11D für den Bediener ertastbar sind. Orthogonal dazu kann ebenfalls ein angeschrägter Bereich vorgesehen sein, mittels dessen die Einzelfunktionen 91, 92, 93 und 94 ebenfalls mittels einer angeschrägten Oberfläche der Bedienoberfläche haptisch ertastbar sind. Der plane Bereich dagegen ist für eine Displayfunktion 99 vorgesehen. Es kann zudem vorgesehen sein, dass die bedienseitige Oberfläche der Faseroptik 11D strukturiert ist dahingehen, dass die Einzelfunktionen 81, 82, 83, 84 bzw. 85, 86, 87, 88 bzw. entsprechende andere Belegungen an dieser Stelle haptisch ertastbar sind. Das haptische Feedback mittels des Aktors 13 dient dann allein der haptischen Bestätigung der Ausführung einer dem Bedienelement 81, 82, 83, 84 bzw. 85, 86, 87, 88 hinterlegten Funktion. In diesem Sinne wird eine hybride Haptik implementiert, d.h. ein Ertasten durch eine reale Struktur und eine Bestätigung der Funktion durch ein haptisches Feedback im Sinne einer Bewegung, erzeugt durch einen Aktor.
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Mittels einer weiteren den Bedienvorrichtungen
3,
3A,
3B,
3C und
3D entsprechenden und nicht näher dargestellten Bedienvorrichtung umfassend eine Faseroptik
11E gemäß
10 bzw. der Abwandlung unter Verwendung der Faseroptik
11F kann insbesondere auch eine Menüführung implementiert werden, wie sie in der
EP 1 677 180 A1 offenbart ist. So können beispielsweise die angeschrägten Bereiche der Faseroptiken
11E und
11D bzw. der Randbereich der Faseroptik
11F für Softkeys vorgesehen sein, wie etwa die Softkeys
50 bis
54 in
8 und
9 der
EP 1 677 180 A1 , die Softkeys
62 bis
69 in den
10 und
11 der
EP 1 677 180 A1 , die Softkeys
72 bis
79 in den
12 und
13 der
EP 1 677 180 A1 , die Softkeys
82 bis
85 in den
14 und
15 der
EP 1 677 180 A1sowie die Softkeys
92 bis
99 in den
16 und
17 der
EP 1 677 180 A1 . Es kann auch eine Popup Funktion vorgesehen sein, wie sie in den
9,
11,
13,
15 und
17 der
EP 1 677 180 A1 gezeigt ist. Dabei kann z.B. vorgesehen sein, dass ein Popup Menü, wie in der
EP 1 677 180 A1 vorgesehen, durch eine erste Berührung ausgelöst wird, die in einem nicht dargestellten Bedienelement beginnt sofern eine zweite Berührung erfolgt. Einzelheiten können beispielsweise der
EP 1 677 180 A1 entnommen werden. Es kann auch eine Doubletouch Funktion vorgesehen sein, wie sie in Spalte
3, Zeilen
28 bis
47 sowie in Spalte
4, Zeile
30 bis Spalte
5, Zeile 1der
EP 0 773 496 A1 offenbart ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Doubletouch Funktion auch durch das schnelle Wiederholen einer Berührung eines dargestellten Bedienelementes ausgelöst werden.
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10 zeigt die Faseroptik 11E zur Verwendung in einer vorgenannten Bedienvorrichtung 3, 3A, 3B, 3C und 3D, die eine Gruppe 11E1 nebeneinander liegender Licht leitender Fasern, eine Gruppe 11E2 nebeneinander liegender Licht leitender Fasern sowie eine Gruppe 11E3 nebeneinander liegender Licht leitender Fasern umfasst. Die Gruppe 11E1 berührt dabei die Gruppe 11E2 und diese Gruppe 11E2 berührt wiederum die Gruppe 11E3, so dass die optischen Achsen der Gruppen 11E1, 11E2 und 11E3 nicht parallel verlaufen.
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11 zeigt die gegenüber der Faseroptik 11E in 10 abgewandelte Faseroptik 11F zur Verwendung in einer vorgenannten Bedienvorrichutng 3, 3A, 3B, 3C und 3D, die gegenüber der Faseroptik 11E dahingehend abweicht, dass die einem Bediener zugewandte Seite der Faseroptik 11F, die eine Gruppe 11F1 nebeneinander liegender Licht leitender Fasern, eine Gruppe 11F2 nebeneinander liegender Licht leitender Fasern sowie eine Gruppe 11F3 nebeneinander liegender Licht leitender Fasern umfasst, konvex gekrümmt ist. Dreidimensional gesehen kann die Faseroptik 11F beispielsweise ein Kugelsegment, eine Asphäre oder ein Zylindersegment bilden bzw. entsprechend ausgestaltet sein. In einer Ausgestaltung als Kugelsegment oder Asphäre kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Einzelfunktionen um eine Displayfunktion herum angeordnet sind und unter Umständen durch eine Wischbewegung rotiert werden können. Anstelle einer runden Grundfläche der Faseroptik 11F bei einer Ausgestaltung als Asphäre oder Kugelsegment kann auch eine hexagonale Grundfläche vorgesehen sein. Dies gilt insbesondere in Hinblick auf die Verwendung der Faseroptik 11F gemäß 11 für die Bedienvorrichtung 5 in der Mittelkonsole des Kraftfahrzeuges 1. Grundsätzlich kann die Bedienvorrichtung 5 ähnlich den Bedienvorrichtungen 3, 3A, 3B, 3C oder 3D aufgebaut sein, wobei die Anzeige- und Bediensteuerung 50 der Anzeige- und Bediensteuerung 10 entspricht. Die Ausführungen in Bezug auf die 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 gelten sinngemäß auch für eine Implementierung der Bedienvorrichtung 5 gemäß 1.
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Die Displayfunktionen dienen insbesondere der Bedienung des Infotainmentsystems 117 und der Telefonschnittstelle 114. Displayfunktionen können auch die Bedienung von Internetanwendungen umfassen, auf die mittels einer WLAN-Schnittstelle mit der WLAN-Schnittstelle 18 zugegriffen werden können. Eine Displayfunktion kann auch die Bedienmaske für ein Navigationssystem 116 umfassen. Die Einzelfunktionen können beispielsweise das Ein- und Abschalten eines ESPs und das Umschalten eines Sportmodus betreffen. Auf diese Einzelfunktion wird über das Bussystem, ein Gateway und einem weiteren Bussystem zugegriffen. Auf andere Einzelfunktionen kann direkt zugegriffen werden wie etwa auf einen Warnblinker.
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Der Aktor 13 kann auch dazu benutzt werden, dass er die Beweglichkeit, insbesondere die Verschiebbarkeit in der Ebene des Displays 12, ermöglicht durch das Verschieben der Anzeige direkt zu den von der Faseroptik 11 bestimmten Teilen der Anzeigen des Displays 12.
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Die Bestimmung des Ortes einer Berührung erfolgt ebenfalls im gekapselten Bereich, nämlich im bereits gekapselten Display. Auf diese Weise wird ein besonders robustes Multi-Touchfähiges und ggf. haptisches Feedback aufweisendes Anzeige-und Bediensystem geschaffen, insbesondere eines, das auch für den Außenbereich gut einsetzbar ist.
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Die Erfindung erlaubt zudem eine adaptive Anpassung der Faserplatte bzw. Faseroptik 11 an die notwendigen Gegebenheiten der Geometrie der vorhandenen LED-Matrix und der notwendigen Funktionen. Eine Anpassung an eine unebene Oberfläche ist ebenso möglich. Weiterhin kann die Empfindlichkeit jedes Bereichs eingestellt werden. Dabei ist es auch zweckmäßig, einige Bereiche der Faseroptik 11 bzw. Faserplatte ohne jegliche Funktion zu implementieren, um eine geschlossene Oberfläche zu gewährleisten. Insbesondere die Kombination der unterschiedlichen LEDs zu einem ganzheitlichen Anzeigedisplay erlaubt Kostenvorteile. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung flexible und neue Ansätze zur Gestaltung von Bedienvorrichtungen, wobei insbesondere durch die Form der Oberfläche eine haptische Orientierung implementiert werden kann, so dass sich ein Bediener auf der Bedienvorrichtung auch ohne Hinzuschauen orientieren kann.. Zudem kann die Bedienung durch beliebige Objekte oder eine menschliche Hand in beliebiger Schutzausrüstung realisiert werden, ohne Eigenschaften, wie z.B. Leitfähigkeit bei kapazitiven Touchscreentechnologien, zu benötigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20180024 U1 [0002]
- WO 0154109 A1 [0002]
- DE 19731285 A1 [0002]
- EP 1764674 B1 [0002]
- DE 102006047893 A1 [0002, 0030]
- US 9207851 B1 [0005, 0010]
- US 2006/0086896 A1 [0005, 0010]
- EP 1560102 A1 [0027]
- EP 1677180 A1 [0027, 0030, 0035]
- EP 1677180 [0035]
- EP 0773496 A1 [0035]
