DE102020200229A1

DE102020200229A1 - Multifunktionslenkrad

Info

Publication number: DE102020200229A1
Application number: DE102020200229.0A
Authority: DE
Inventors: Natalia Aleman; Alvaro Martin Prieto
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-07-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Multifunktionslenkrad zur Fahrzeugsteuerung und Bedienung fahrzeugeigener Peripheriegeräte mit einem Lenkradkranz und einer Eingabevorrichtung, wobei die Eingabevorrichtung eine berührungsempfindliche Oberfläche aufweist, die zur Eingabe von Steuerbefehlen ausgebildet ist. Um ein Multifunktionslenkrad zu schaffen, das eine Eingabevorrichtung zur Steuerung fahrzeugeigener Peripheriegeräte aufweist, die die Anzahl einstellbarer Funktionen einerseits vergrößert und andererseits intuitiv und einfach bedienbar ist, ohne dass der Fahrer bei der Bedienung die Hand vom Lenkrad lösen und/oder den Blick von der Straße abwenden muss, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die berührungsempfindliche Oberfläche die Mantelfläche des Lenkradkranzes vollständig umschließt und in zwei Abschnitte unterteilt ist, die der Eingabe unterschiedlicher Steuerbefehle zuzuordnen sind, wobei ein erster Abschnitt die linke Hälfte des Lenkradkranzes und der zweite Abschnitt die rechte Hälfte des Lenkradkranzes umschließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Multifunktionslenkrad zur Fahrzeugsteuerung und Bedienung fahrzeugeigener Peripheriegeräte mit einem Lenkradkranz und einer Eingabevorrichtung, wobei die Eingabevorrichtung eine berührungsempfindliche Oberfläche aufweist, die zur Eingabe von Steuerbefehlen ausgebildet ist.
Moderne Fahrzeuge weisen eine Vielzahl von Funktionen auf, die vom Fahrer mit unterschiedlichen Bedienelementen gesteuert werden. Die bekannten Bedienelemente in Form von Druckschaltern, Schiebeschaltern, Drehreglern, Touch-Displays und/oder dergleichen sind üblicherweise am Armaturenbrett oder an der Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet. Es sind auch Multifunktionslenkräder der eingangs genannten Art bekannt, bei denen Bedienelemente an den Lenkradspeichen, dem Pralltopf oder am Lenkradkranz angeordnet sind. Beispielhaft ist auf US 2019/0248402 A1 , US 2007/0100523 A1 und US 2015/0295993 A1 hinzuweisen, worin jeweils gattungsgemäße Multifunktionslenkräder mit unterschiedlichen Bedienelementen offenbart sind.
Die bekannten Multifunktionslenkräder und die bekannten Anordnungen und Ausrichtungen von Bedienelementen sind nachteilig, weil der Anwender zur Bedienung den Blick von der Straße abwenden muss, um die Bedienelemente aufzufinden und die gewünschte Einstellung vorzunehmen. Erschwerend kommt hinzu, dass die stetig wachsende Anzahl an Funktionen zu einer mitunter unüberschaubaren Menge an Bedienelementen führt, die in einer bequem erreichbaren Entfernung vom Lenkrad nicht ohne Weiteres unterzubringen sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Multifunktionslenkrad zu schaffen, das eine Eingabevorrichtung zur Steuerung fahrzeugeigener Peripheriegeräte aufweist, die die Anzahl einstellbarer Funktionen einerseits vergrößert und andererseits intuitiv und einfach bedienbar ist, ohne dass der Fahrer bei der Bedienung die Hand vom Lenkrad lösen und/oder den Blick von der Straße abwenden muss.
Diese Aufgabe wird durch das Multifunktionslenkrad nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die berührungsempfindliche Oberfläche die Mantelfläche des Lenkradkranzes vollständig umschließt und in zwei Abschnitte unterteilt ist, die der Eingabe unterschiedlicher Steuerbefehle zugeordnet sind, wobei ein erster Abschnitt die linke Hälfte des Lenkradkranzes und der zweite Abschnitt die rechte Hälfte des Lenkradkranzes umschließt. Hierdurch kann der Fahrer eine Vielzahl von Steuerbefehlen eingeben, ohne dabei den Blick von der Straße abwenden zu müssen und ohne bei der Eingabe von Steuerbefehlen die Hand vom Lenkrad lösen zu müssen. Im Gegensatz zu den bekannten Eingabevorrichtungen an Multifunktionslenkrädern können die Eingabebefehle mit der linken Hand, der rechten Hand oder mit beiden Händen an einer beliebigen Position der jeweils zugeordneten Lenkradhälfte eingegeben werden, denn jede Lenkradhälfte ist vollständig mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche umschlossen.
Mit dem erfindungsgemäßen Multifunktionslenkrad können fahrzeugeigene Peripheriegeräte bedient werden, wie beispielsweise das Navigationssystem, das Infotainmentsystem, die Klimaanlage und/oder die Sitzheizung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Bedienung der beispielhaft aufgezählten Peripheriegeräte beschränkt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen beschrieben.

Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Eingabevorrichtung mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die eingerichtet ist, um zufällige Bewegungen der Hände am Multifunktionslenkrad von Bewegungen der Hände zur Eingabe von Steuerbefehlen zu unterscheiden. Hierzu ist zweckmäßigerweise vorgesehen, geeignete Bewegungen zur Eingabe von Steuerbefehlen zu definieren. Vorzugsweise werden Eingabebefehle ausschließlich durch den Daumen einer Hand eingegeben. Hierbei wird vorzugsweise von Bewegungen des Daumens nach links, rechts, oben und unten sowie zwischen (punktuellen) Druckbewegungen unterschiedlicher Stärke unterschieden. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird aufgrund der zylindrischen Ausgestaltung des Lenkradkranzes zwischen tangentialen Bewegungen des Daumens in oder entgegen des mathematischen Drehsinns sowie zwischen radialen Bewegungen des Daumens nach außen oder innen sowie zwischen (punktuellen) Druckbewegungen unterschiedlicher Stärke unterschieden, was die Handhabbarkeit der Eingabevorrichtung erleichtert. Ebenfalls wird unterschieden, ob Eingabebefehle mit der linken Hand, der rechten Hand oder mit beiden Händen durchgeführt werden, woraus sich bereits jetzt 24 verschiedene Einstelloptionen ergeben können, die vom Fahrer ausgewählt werden können, ohne die Hände dabei vom Lenkrad entfernen und ohne den Blick von der Straße abwenden zu müssen. Die nachfolgende Tabelle zeigt beispielhaft eine mögliche Zuordnung von Steuerbefehlen. Die Angaben links, rechts, hoch und runter beziehen sich auf ein kartesisches Fahrzeugkoordinatensystem, während sich die Angaben radial und tangential auf ein Zylinderkoordinatensystem beziehen, dessen Ursprung mit der Drehachse des Multifunktionslenkrades zusammenfällt.

Bewegungsrichtung des Daumens (kartesisch/zylindrisch)	Rechte Hand	Linke Hand	Beide Hände
links / radial (-/+)	vorheriges Lied abspielen	vorherige Navigatoranzeige	TBD
rechts / radial (+/-)	nächstes Lied abspielen	Nächste Navigatoranzeige	TBD
hoch / tangential (-/+)	Lautstärke höher	Geschwindigkeit erhöhen	TBD
runter / tangential (+/-)	Lautstärke niedriger	Geschwindigkeit verringern	TBD
leichter Druck (punktuell)	Play/Stop	Änderung Cruise/Speed-Control	TBD
starker Druck (punktuell)	Audioquelle wechseln	Start Cruise/Speed-Control	TBD
Doppeldruck (punktuell)	to be defined (TBD)	TBD	Eingabevorrichtung F reischalten/Blockieren

Zur Differenzierung von zufälligen Bewegungen und Eingabebefehlen ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Eingabevorrichtung zur Eingabe von Steuerbefehlen freigeschaltet ist, wenn mindestens eine Freischaltbedingung erfüllt ist. Eine erste Freischaltbedingung ist beispielsweise eine vorgebbare Zeitspanne, innerhalb der keine Bewegung der Hände am Lenkrad registriert wird. Hiervon ausgehend wird eine Eingabe registriert, wenn der Fahrer seinen Daumen gemäß einer der definierten Steuerbefehle bewegt.
Alternativ und/oder additiv kann vorgesehen sein, dass eine weitere Freischaltbedingung durch eine Bewegung definiert ist, die in der Regel nicht zufällig vom Fahrer durchgeführt wird und die die Eingabevorrichtung aktiv freischaltet. Beispielsweise kann definiert werden, dass durch zeitgleiches zweimaliges Drücken (Doppeldruck) mit beiden Daumen die Eingabevorrichtung freigeschaltet wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Eingabevorrichtung zur Eingabe von Steuerbefehlen blockiert ist, wenn mindestens eine Blockierbedingung erfüllt ist. Eine erste Blockierbedingung ist vorzugsweise erfüllt, wenn das Lenkrad um einen Winkel α von mehr als 45° gedreht ist. Hierdurch wird verhindert, dass in engen Kurven oder beim Rangieren fehlerhafte Eingabebefehle registriert werden. Alternativ und/oder additiv kann vorgesehen sein, dass eine weitere Blockierbedingung durch eine Bewegung definiert ist, die in der Regel nicht zufällig vom Fahrer durchgeführt wird und die die Eingabevorrichtung aktiv blockiert. Beispielsweise kann - analog zum Freischalten der Eingabevorrichtung - definiert werden, dass durch zeitgleiches und zweimaliges Drücken (Doppeldruck) mit beiden Daumen die Eingabevorrichtung blockiert wird.
Es wurde bereits mehrfach angesprochen, dass die Eingabevorrichtung eine berührungsempfindliche Oberfläche aufweist, die ausgebildet ist, um die Position der Hände und Finger am Lenkrad sowie etwaige Bewegungen zu detektieren, insbesondere Bewegungen des Daumens. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die berührungsempfindliche Oberfläche ein berührungsempfindliches Textil ist, insbesondere ein berührungsempfindliches Textil aus Polypropylenfasern. Derartige berührungsempfindliche Textilien sind nach dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in „Graphene electronic fibres with touch-sensing andlightemitting functionalities for smart textiles“ (Torres Alonso, E., Rodrigues, D.P., Khetani, M. et al.; npj Flex Electron 2, 25 (2018); doi:10.1038/s41528-018-0040-2) beschrieben.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sowie eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Multifunktionslenkrads und
2 eine Querschnittsdarstellung des Lenkradkranzes.

1 zeigt ein Multifunktionslenkrad 1, das einen Pralltopf 2, Lenkradspeichen 3 und einen Lenkradkranz 4 aufweist. Auf den Lenkradspeichen 3 sind mehrere Bedienelemente 5 dargestellt, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind und die zur Steuerung fahrzeugeigener Peripheriegeräte (nicht im Einzelnen dargestellt) ausgebildet sind. Um die Anzahl der Einstellungsoptionen um ein Vielfaches zu erhöhen, weist das dargestellte Multifunktionslenkrad 1 eine Eingabevorrichtung 6 auf, die als berührungsempfindliche Oberfläche 7 ausgebildet ist und in zwei funktional getrennten Abschnitten 8, 8' den Lenkradkranz 4 vollständig umgreift. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch, d.h. beim Lenken eines Fahrzeugs, ruht die linke Hand an der linken Hälfte des Multifunktionslenkrads 1 und die rechte Hand an der rechten Hälfte des Multifunktionslenkrads 1. Durch Bewegungen des Daumens entlang der berührungsempfindlichen Oberfläche 7 können vorgebbare Steuerbefehle an fahrzeugeigene Peripheriegeräte gesendet werden. Hierbei stehen im Wesentlichen zwei verschiedene Optionen zur Verfügung. Mit Bezug auf ein (kartesisches) Fahrzeugkoordinatensystem 9 können Bewegungen des Daumens nach links (+y), rechts (-y), oben (+z) oder unten (-z) sowie Druckbewegungen in die Blattebene hinein (+x) unterschieden werden. Alternativ ist aufgrund der zylindrischen Ausgestaltung des Multifunktionslenkrads 1 vorgesehen, dass sich die Eingabebewegungen des Daumens an einem Zylinderkoordinatensystem 10 orientieren, dessen Ursprung mit der Drehachse des Multifunktionslenkrades zusammenfällt, so dass die Eingabebewegungen des Daumens in tangentialer Richtung (±φ) oder radialer Richtung (±r) orientiert sind, was sich positiv auf die Anwendbarkeit der Benutzerschnittstelle auswirkt.
Schließlich zeigt 2 die Querschnittsdarstellung A-A des Lenkradkranzes 4, der vollständig von der berührungsempfindlichen Oberfläche 7 umgriffen ist.
Bezugszeichenliste

1: Multifunktionslenkrad
2: Pralltopf
3: Lenkradspeiche
4: Lenkradkranz
5: Bedienelement
6: Eingabevorrichtung
7: berührungsempfindliche Oberfläche
8, 8': Abschnitt
9: kartesisches Fahrzeugkoordinatensystem
10: Zylinderkoordinatensystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019/0248402 A1 [0002]
US 2007/0100523 A1 [0002]
US 2015/0295993 A1 [0002]

Claims

Multifunktionslenkrad zur Fahrzeugsteuerung und Bedienung fahrzeugeigener Peripheriegeräte mit einem Lenkradkranz (4) und einer Eingabevorrichtung (6), wobei die Eingabevorrichtung (6) eine berührungsempfindliche Oberfläche (7) aufweist, die zur Eingabe von Steuerbefehlen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Oberfläche (7) die Mantelfläche des Lenkradkranzes (4) vollständig umschließt und in zwei Abschnitte (8, 8') unterteilt ist, die der Eingabe unterschiedlicher Steuerbefehle zugeordnet sind, wobei ein erster Abschnitt (8) die linke Hälfte des Lenkradkranzes (4) und der zweite Abschnitt (8') die rechte Hälfte des Lenkradkranzes (4) umschließt.
Multifunktionslenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung (6) mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die eingerichtet ist, um zufällige Bewegungen der Hände am Multifunktionslenkrad (1) von Bewegungen der Hände zur Eingabe von Steuerbefehlen zu unterscheiden.
Multifunktionslenkrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung (6) zur Eingabe von Steuerbefehlen freigeschaltet ist, wenn mindestens eine Freischaltbedingung erfüllt ist.
Multifunktionslenkrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Freischaltbedingung eine vorgebbare Zeitspanne ist, innerhalb der keine Bewegung der Hände am Multifunktionslenkrad (1) registriert wird.
Multifunktionslenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung zur Eingabe von Steuerbefehlen blockiert ist, wenn mindestens eine Blockierbedingung erfüllt ist.
Multifunktionslenkrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Blockierbedingung erfüllt ist, wenn das Multifunktionslenkrad (1) um einen Winkel α von mehr als 45° gedreht ist.
Multifunktionslenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Oberfläche (7) ein berührungsempfindliches Textil ist, insbesondere ein berührungsempfindliches Textil aus Polypropylenfasern.