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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugdach mit einer Bedieneinrichtung
zur Bedienung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugkomponente durch
einen Insassen des Fahrzeugs.
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Im
Innenraum von modernen Fahrzeugen sind in der Regel eine Vielzahl
von manuell zu betätigenden,
elektrischen Bedienelementen zur Bedienung von Fahrzeugkomponenten
durch den Fahrer oder durch Mitinsassen des Fahrzeugs untergebracht
(z. B. Schiebeschalter, Drehschalter oder Drucktaster).
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In
der Praxis als besonders wichtig zu erachtende Bedienelemente (z.
B. für
Scheinwerferlicht, Scheibenwischer etc.) werden hierbei meist im
unmittelbaren Sichtbereich des Fahrers angeordnet, d. h. in einem
Bereich des Fahrzeuginnenraums, den der Fahrer während des Fahrzeuggebrauchs "mit Blick nach vorne" ohne größere Ablenkung
vom Umgebungsgeschehen gut überblicken
kann und der im "Griffbereich" des Fahrers liegt.
Dieser insbesondere aus Sicherheitsgründen bevorzugte Bereich zur
Anordnung von Bedienelementen liegt bei einem Kraftfahrzeug unmittelbar
vor dem Fahrer, so dass diese Bedienelemente vorteilhaft z. B. an
einer Lenksäule, einer
Instrumententafel oder einer Mittelkonsole angeordnet werden können.
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Mit
zunehmenden Komfort in modernen Fahrzeugen und dem damit verbundenen
Anstieg der Anzahl von zu realisierenden Bedienfunktionen wurde
die Anordnung von Bedienelementen im Sichtbereich des Fahrers aus
Platzgründen
immer schwieriger.
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Zur
Lösung
dieses Platzproblems wurde bereits versucht, zahlreiche Bedienfunktionalitäten gleichzeitig
mittels eines einzigen Bedienmittels zu realisieren, mit welchem
die Funktionen z. B. in einer "Menüstruktur" ausgewählt werden
können.
Diese Auswahl kann beispielsweise mittels mehrerer Tasten und/oder
einer Art "Joystick" erfolgen. Nachteilig ist
hierbei, dass eine solche Auswahl von Bedienfunktionen eher zeitraubend
ist und den Fahrer somit übermäßig ablenkt.
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Vor
allem für
hinsichtlich der Fahrsicherheit als weniger wichtig zu erachtende
und insbesondere eher selten zu betätigende Bedienelemente ist
man bei deren Anordnung auch bereits auf Bereiche des Fahrzeuginnenraums
ausgewichen, die nicht im unmittelbaren Sichtbereich des Fahrers
liegen. Beispiele hierfür
sind bei Kraftfahrzeugen die Bedienung von elektrischen Fensterhebern
durch Bedienelemente an einer fahrerseitigen Türinnenverkleidung, die Bedienung
elektrisch verstellbarer Außenspiegel
durch Bedienelemente an einer in Querrichtung des Fahrzeugs betrachtet
mittig neben dem Fahrersitz angeordneten Armauflagekonsole oder
die Bedienung eines Dachöffnungssystems
(z. B. Schiebe-Hebedach, Lamellendach etc.) durch Bedienelemente
im Fahrzeugdachbereich. Nachteilig ist hierbei, dass die Bedienung
den Fahrer leicht ablenkt und eine so genannte "blinde Bedienung" schwierig ist bzw. eine entsprechende
Routine des Bedieners erfordert.
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Bei
den bekannten Bedienelementen, deren Funktion auf Drücken, Ziehen
oder Drehen eines Betätigungsorgans
beruht, ist es ferner nachteilig, dass diese Bedienelemente einem
mehr oder weniger großen
Verschleiß von
mechanischen Teilen unterliegen. Unabhängig davon muss deren Design
im Allgemeinen dem Innenraum des betreffenden Fahrzeugs sorgfältig angepasst
werden. Insofern handelt es sich in der Praxis zumeist nicht um
Standard-Bedienelemente sondern aufwändig konstruierte und designte Bauteile
und Baugruppen. Die Anordnung einzelner Bedienelemente oder Bedienelementbaugruppen besitzt
darüber
hinaus den Nachteil, dass eine Varianz der Fahrzeugausstattung (z.
B. mit oder ohne Schiebedach, mit oder ohne elektrischer Außenspiegelverstellung
etc.) eine entsprechende Varianz der entsprechenden Innenraumverkleidungsteile
oder Konsolen nach sich zieht, die zur Unterbringung dieser Bedienelemente
bzw. der für
das spezielle Fahrzeugmodell gewünschten
Kombination von Bedienelemten vorgesehen sind. Schließlich ist
es für
die Bedienung eines mechanisch zu betätigenden Bedienelements bei
Dunkelheit schwierig, das Bedienelement "zu finden", vor allem wenn dieses nicht beleuchtet
ist und/oder außerhalb
des unmittelbaren Sichtbereichs des Bedieners angeordnet ist. In
diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die permanente Beleuchtung
(auch z. B. Hintergrundbeleuchtung) von Bedienlementen bei Dunkelheit
von Fahrzeuginsassen oftmals als störend empfunden wird.
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Ein
Fahrzeugdach nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 100 22 321 A1 bekannt und
umfasst eine Sensoranordnung zur Erfassung einer Handstellung des
Insassen in einem Erfassungsbereich und zur Bereitstellung eines
elektrischen Ansteuersignals auf Basis dieser Erfassung. Die Sensoranordnung
umfasst eine Beleuchtungseinrichtung, die nicht sichtbares Licht
in ein Beobachtungsfeld aussendet, sowie eine Aufnahmeeinrichtung,
die nicht sichtbares Licht aus dem Beobachtungsfeld aufnimmt. Damit
wird es dem Insassen ermöglicht,
via Gestikeingabe und speziell via Einhandgesten Funktionen des
Fahrzeugs zu bedienen. Alternativ können auch andere bildgebende
Verfahren zur Gestenerfassung eingesetzt werden, z. B. ein Laserscanner.
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Wenngleich
mit diesem bekannten Fahrzeugdach eine zeitaufwendige und die Aufmerksamkeit
des Fahrers bindende Suche nach einem herkömmlichen Bedienelement vermieden
werden kann, so besitzt das bekannte System auch eine Reihe von Nachteilen.
Zum einen ist der Einsatz eines bildgebenden bzw. bildauswertenden
Systems konstruktiv vergleichsweise aufwendig, insbesondere wenn
das System mit geringer Fehlerquote arbeiten soll. Zum anderen dürfte es
einem an herkömmliche
Bedienelemente gewohnten Benutzer Schwierigkeiten bereiten, die
Ansteuerung der Fahrzeugkomponente(n) durch entsprechende Handgestik
vorzunehmen. Zumindest müssen
dem Benutzer vorab Informationen darüber vermittelt werden, wo und
wie Bedienungsgesten auszuführen
sind. Eine mehr oder weniger intuitive Bedienung ist somit insbesondere
für unerfahrene
Benutzer erschwert.
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Aus
der
DE 196 49 573
A1 ist ein Eingabegerät,
insbesondere ein Computer-Eingabegerät, bekannt,
mit dem Handbewegungen erfasst und zu Endgeräten übertragen werden können. Das
bekannte Gerät
kann beispielsweise zur Steuerung eines Mauszeigers bei einem Textverarbeitungsprogramm
eingesetzt werden, wobei zweidimensionale Bewegungen als Druckpunktverlagerung
auf einer piezosensorischen Fläche
erfasst werden.
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Aus
der
DE 43 12 672 A1 ist
ein berührungsloses,
mauskompatibles Zeigereingabegerät
zur Steuerung der Bewegung eines Cursors oder eines Zeigers auf
einem Bildschirm bekannt, wobei beispielsweise anstelle einer Computermaus
die Hand oder ein Finger des Bedieners in der Nähe eines Sensorfeldes bewegt
wird.
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Aus
der
DE 42 01 934 A1 ist
ein Datenverarbeitungssystem bekannt, welches durch Ausdrucksformen
der menschlichen Gestik gesteuert wird, und zwar durch Aufnahme
von Bildern des menschlichen Körpers
oder von Teilen davon und Übersetzung
von daraus extrahierten Ausdrucksformen in Befehle zur Steuerung
des Datenverarbeitungssystems.
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Im
Internetauftritt "www.elmos.de" wurden im Mai 2003
ASIC-Produkte der Firma Elmos Semiconductor AG präsentiert.
Hierbei wurde mit Bezug auf ein Produkt mit der Bezeichnung E909.01
("Optical Switch
with High Ambient Light Immunity")
eine auf einem optischen Erfassungsprinzip beruhende Schaltereinrichtung
beschrieben, mit welcher durch eine transluzente Fläche hindurch
eine Annäherung eines
Fingers, eine Berührung
der Fläche
durch den Finger oder eine Bewegung des Fingers an der Fläche erfasst
werden kann.
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Ähnliche
Sensorbedienelemente wurden im Internetauftritt "www.mechaless.de" im Mai 2003 dargestellt und beschrieben,
wie z. B. optische Annäherungssensoren,
optische Schalter und optische Schieberegler, bei denen sich die
Sensorik verdeckt hinter einer Oberfläche des Elements befindet.
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Aus
der
DE 100 08 197
C1 ist eine multifunktionale Bedieneinrichtung für Kraftfahrzeuge
bekannt, bei welcher im herkömmlichen
Sinne wirkende, d. h. eine haptische Rückmeldung vermittelnde Bedienelemente
wie Dreh- oder Schieberegler, Drucktasten und ähnliches zum Einsatz kommen. Um
hierbei dem Benutzer eine Kontrolle über die Bedienung zu ermöglichen,
ohne den Blick von der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs abzuwenden,
ist eine entsprechende Darstellung als Bedien- und Anzeigeoberfläche in einem
Head-Up-Display in der Windschutzscheibe vorgesehen. In einer speziellen
Ausführungsform
ist ferner ein Sensor (z. B. Kamerasensor) vorgesehen, der die das
Bedienelement betätigende
Hand des Benutzers erfasst, um eine Darstellung dieser Hand gemeinsam
mit der Darstellung der Bedienoberfläche und des Bedienelements im
Head-Up-Display erscheinen zu lassen.
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Aus
der
JP 10236243 A ist
eine Sensoranordnung umfassend einen Infrarotsensor zur Erfassung
der Anwesenheit einer Hand oder eines Teils einer Hand in einem
Erfassungsbereich bekannt.
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Die
WO 03/016110 A1 beschäftigt sich
mit der Problematik, den Insassen eines Fahrzeugs, insbesondere
in der Kennenlernphase des Fahrzeugs, beim Auffinden von Bedienelementen
zu unterstützen.
Hierfür
wird ein Spracherkennungssystem eingesetzt, mittels welchem Suchanfragen
des Bedieners erfasst werden. Der Benutzer wird durch eine Beleuchtungseinrichtung
im Nahbereich des gesuchten Bedienelements oder alternativ durch
die Ausgabe eines vorbereiteten Sprachsignals zum gesuchten Bedienelement
geführt.
In einer speziellen Ausführungsform
ist außerdem
ein Sensor zum Erfassen der Position der Hand bzw. der Hände des
Insassen vorgesehen. Diese Sensoranordnung dient dazu, dem Bediener
durch entsprechend angepasste Sprachsignale anzugeben, wie er seine
Hände bzw. eine
der Hände
bewegen muss, um zum gesuchten Bedienelement zu gelangen.
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Die
DE 198 45 030 A1 beschreibt
ein Bildsystem, welches ähnlich
dem gattungsgemäßen Stand
der Technik gemäß der
DE 100 22 321 A1 die Gestik
einer Bedienperson auswertet.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsgemäße Fahrzeugdach
im Hinblick auf den Bedienungskomfort zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einem Fahrzeugdach nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das
erfindungsgemäße Fahrzeugdach
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung mehrere,
zu einer Sensorflächenanordnung
zusammengefasste Funktionsflächen
aufweist, von denen wenigstens eine gewölbt und/oder mit einer rauen Oberfläche versehen
ist und/oder konkav gewölbt oder
muldenartig vertieft angeordnet ist, um ein Auffinden der Funktionsflächen durch
den haptischen Eindruck zu erleichtern.
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Der
Begriff "Funktionsfläche" soll einen flächig ausgedehnten
Erfassungsbereichabschnitt bezeichnen, der insgesamt für eine Erfassung
betreffend die Bedienung einer bestimmten Fahrzeugkomponente oder
betreffend eine elementare Bedienfunktion vorgesehen ist. In diesem
Sinne kann beispielsweise eine Funktionsfläche zur Bedienung eines Dachöffnungssystems
(komponentenbezogene Funktionsfläche)
vorgesehen sein. Auch kann eine Funktionsfläche zum Einschalten einer Innenraumleuchte
und eine weitere Funktionsfläche
zum Ausschalten derselben Innenraumleuchte (bedienfunktionbezogene
Funktionsflächen)
vorgesehen sein.
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Ganz
allgemein kann eine berührungslose Erfassung
bei geringem Abstand zur Funktionsfläche und/oder eine Erfassung
vorgesehen werden, bei der die Funktionsfläche berührt (Wischen oder Antippen) werden
muss (etwa wie bei einem "Touchpad").
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Es
ist denkbar, dass die Zuordnung einer Funktionsfläche zu einer
bestimmten Komponente oder Funktionalität von der "Bedienungsvorgeschichte" abhängt. Ein
Beispiel hierfür
wäre folgende
Anordnung von zwei Funktionsflächen:
Mit einer ersten Funktionsfläche
wird durch (mehrmaliges) Antippen eine von mehreren Komponenten "ausgewählt", etwa ein bestimmter
Außenspiegel,
ein Sonnenrollo oder eine Innenraumleuchte. Die Auswahl kann dem
Bediener akustisch und/oder visuell (Signalbeleuchtung) verdeutlicht
werden. Sodann wird an einer zweiten Funktionsfläche durch eine "Hand-Wischbewegung" eine der Richtung
dieser Bewegung zugeordnete Funktionalität der zuvor ausgewählten Komponente
befehligt.
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Eine
Wölbung
einer Funktionsfläche
ist vorteilhaft im Hinblick auf eine blinde Bedienung und die Unterscheidung
zwischen Funktionsflächen.
Alternativ oder zusätzlich
zu einer Wölbung
kann auch eine rauhe Oberflächenstruktur
vorgesehen sein, um ein "Auffinden" der Funktionsfläche durch
den haptischen Eindruck beim Bediener zu erleichtern.
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Eine
vom Bediener aus betrachtet konkav gewölbte Funktionsfläche oder
in einer Vertiefung angeordnete Funktionsfläche ermöglicht Ausführungsformen, bei welchen eine
Betätigung
der betreffenden Funktionsfläche
schwerlich unbeabsichtigt erfolgen kann, beispielsweise wenn die
Wölbung
bzw. Vertiefung so dimensioniert ist, dass die Betätigung nicht
durch die ganze Hand sondern lediglich durch einen Finger möglich ist.
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Eine
solche konkav gewölbte
Funktionsfläche
kann außerdem
vorteilhaft bei der Erfassung einer "berührenden
Wischbewegung" verwendet
werden. In diesem Fall kann die Hand oder der Finger des Benutzers
während
der Bewegung durch die Form der Fläche gut geführt werden. Diese Führung besitzt
dann zum einen den Vorteil, dass die zur Bedienung erforderliche
Bewegungsbahn mehr oder weniger erzwungen wird und zum anderen durch
die Wölbung
am Ende der Bewegungsbahn die Hand oder der Finger wieder sanft
vom Dachbereich weg gedrängt
werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass einander benachbarte Funktionsflächen sich
in ihrer Orientierung und/oder Wölbung und/oder
Haptik unterscheiden. Auch ist es zur Vermeidung einer Fehlbedienung
durch Verwechslung von Funktionsflächen vorteilhaft, wenn einander
benachbarte Funktionsflächen
durch unempfindliche "Separationsflächen" voneinander getrennt
sind. Mehrere Funktionsflächen,
insbesondere die Sensorflächenanordnung
insgesamt, können
eine Symmetrieebene besitzen.
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Durch
Erfassung der Anwesenheit und/oder Bewegung einer Hand oder eines
Teils einer Hand des Insassen kann eine ergonomisch vorteilhafte
Bedienung mit geringeren Anforderungen an die Genauigkeit des manuellen
Bedienvorgangs (Feinmotorik) realisiert werden, die daher mehr oder
weniger "blind" erfolgen kann. Dies
ist insbesondere für
den Fahrer eines Fahrzeugs komfortabel und sicher, da dessen Aufmerksamkeit
hinsichtlich des Verkehrsgeschehens durch die Bedienung wenig beeinträchtigt wird.
Der "Erfassungsbereich", also derjenige
Raumbereich, in dem eine Erfassung von Bedienhandlungen aufgrund
des Aufbaus der verwendeten Sensorik stattfinden kann, erstreckt
sich bevorzugt von der Oberfläche
der Sensorflächenanordnung
einige cm nach unten, so dass auch "berührungslose" Erfassungsvorgänge ermöglicht sind.
Mit der Erfindung wird also eine besonders komfortabel zu betätigende Bedieneinrichtung
im Dachbereich eines Fahrzeugs bereitgestellt. Hierbei kann durch
geeignete Zuordnung zwischen bestimmten Bedienhandlungen (z. B. Handbewegungen)
und bestimmten Ansteuerfunktionen eine eher "intuitive" Bedienmöglichkeit realisiert werden.
Die Bedienung der angesteuerten Komponenten, z. B. Leuchteinheiten
und Dachöffnungssystemkomponenten,
kann durch einfache Annäherung oder
Berührung
von Flächen
(Funktionsflächen)
erfolgen. Die Annäherung
kann als einfache Erkennung der Hand oder der Finger des Bedieners
in der Umgebung der Sensorflächenanordnung
vorgesehen sein. Durch die Erfindung kann in konstruktiv einfacher
Weise sogar eine Gestenerkennung realisiert werden, wenn z. B. eine "Hand-Wischbewegung" an oder nahe einer
Funktionsfläche
als eine Bedienhandlung vorgesehen ist.
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Darüber hinaus
erfordert die Bedieneinrichtung keine verschleißanfälligen mechanischen Elemente
und die Sensorflächenanordnung
der Bedieneinrichtung lässt
sich in der Praxis gut an einen Fahrzeugsinnenraum anpassen. Letzteres
sowohl im Hinblick auf das Design als auch im Hinblick auf die Konstruktion.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Bedieneinrichtung wenigstens zur Bedienung eines Dachöffnungssystems
und/oder eines Dachabschattungssystems und/oder eines Innenbeleuchtungssystems
vorgesehen. Dabei ergibt sich der Vorteil, dass eine besonders intuitive
Bedienung ermöglicht wird,
und zwar einerseits aufgrund der räumlichen Nähe der zu bedienenden Komponenten
und der hierfür
vorgesehenen Bedieneinrichtung und andererseits aufgrund der Möglichkeit
einer sinnfälligen Korrespondenz
zwischen Betätigungsbewegungen (Handbewegungen)
und Bewegungsfunktionen der genannten Komponenten.
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Eine
besonders gute Zugänglichkeit
der Bedieneinrichtung wird beispielsweise dann erreicht, wenn diese
in Querrichtung des Fahrzeugs betrachtet etwa mittig angeordnet
ist, beispielsweise mittig im Übergangsbereich
zwischen dem Fahrzeugdach und einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs. Vor
allem in diesem Bereich läßt sich
die Bedieneinrichtung als Bedieneinheit bzw. Bedienkonsole mit einer
von der Sensorflächenanordnung
ausgebildeten Sichtseite gut an das betreffende Innenraumdesign anpassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Sensorflächenanordnung
als einstückiges
Kunststofformteil gebildet. Insbesondere kann mit der Erfindung
eine Bedieneinheit für
Dachöffnungs-
und Innenbeleuchtungssysteme zur Integration in ein Dachmodul für Kraftfahrzeuge
geschaffen werden.
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Bevorzugt
weist die Sensorflächenanordnung
eine Mehrzahl von verdeckt (unsichtbar) angeordneten Sensorelementen
auf. Mit dem Begriff "Sensorelement" ist hierbei ein
Sensor gemeint, der einen Teil der insgesamt gewünschten Erfassungsfunktionalität realisiert
und unabhängig
von weiteren Sensoren bereits ein Sensorsignal bereitstellen kann.
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Falls
eine Mehrzahl von Sensorelementen vorgesehen ist, so wirken diese
Elemente bevorzugt zumindest bei einem Teil der vorgesehenen Erfassungen
zusammen. Die Erfassung kann beispielsweise optisch (insbesondere
Infrarotoptisch), kapazitiv, mittels Ultraschall oder mittels Piezosensorik
erfolgen. Derartige Erfassungsprinzipien an sich sind aus dem Stand
der Technik wohlbekannt, so dass hierauf nicht im Detail eingegangen
werden muss.
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Beispielhaft
ist auf die eingangs erwähnten Veröffentlichungen
zum Stand der Technik zu verweisen, in denen geeignete Erfassungsprinzipien
erläutert
sind.
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Die
Anordnung einer Mehrzahl von Sensorelementen ist in mehrfacher Hinsicht
vorteilhaft. Zunächst
ist es damit möglich,
einzelnen der gewünschten
Bedienungsfunktionen jeweils ein eigenes, an oder hinter einer "Funktionsfläche" angeordnetes Sensorelement
zuzuordnen und damit eine "Mulitfunktionalität" der Bedieneinrichtung
zu erzielen. Des weiteren können
auch für
ein und dieselbe Bedienfunktion mehrere Sensorelemente vorgesehen
sein, um durch eine gewisse Redundanz bei der Erfassung die Erfassungsgenauigkeit
zu erhöhen
und/oder hinsichtlich einer bestimmten Bedienfunktion die Aufgaben
zur Erfassung eines entsprechenden Bedienvorgangs auf mehrere Sensorelemente
zu verteilen. Beispielsweise kann die Erfassung eines Fingerdrucks
auf einen Abschnitt der Sensorflächenanordnung
mittels einer Kombination eines optischen Annäherungssensors mit einem kapazitiven
oder piezoelektrischen Drucksensor erfasst werden. Schließlich ist
die Anordnung einer Mehrzahl von Sensorelementen auch von Vorteil,
wenn für
eine bestimmte Bedienfunktion ein räumlich ausgedehnter Erfassungsbereichabschnitt
bei gleichzeitig möglichst
gleichmäßiger Erfassungsempfindlichkeit
in diesem Erfassungsbereichabschnitt erzielt werden soll. Beispielsweise können mehrere
identische, jeweils nur kurzreichweitig erfassende Sensorelemente
flächig
verteilt angeordnet sein (z. B. über
die Ausdehnung einer Funktionsfläche),
um die Erfassungsempfindlichkeit hinsichtlich dieser Bedienfunktion
räumlich
stärker "auszudehnen" (der sensitive Bereich
der Sensoren ist auf eine größere Fläche verteilt).
Schließlich
ist die Anordnung einer Mehrzahl von einfachen Sensorelementen,
die jeweils lediglich die Anwesenheit oder Annäherung erfassen können, zur
Erfassung der Bewegung (Richtung und/oder Geschwindigkeit) vorteilhaft
nutzbar. Auf diese Weise kann beispielsweise mit zwei Sensorelementen,
welche lediglich die Anwesenheit oder den Abstand einer Hand erfassen können, eine "Wischbewegung" der Hand in Richtung
einer gedachten Verbindungslinie zwischen den zwei Sensorelementen
erfasst werden, indem die von den Sensorelementen ausgegebenen Sensorsignale
gemeinsam ausgewertet werden und z. B. die Geschwindigkeit und Orientierung
der Handbewegung ermittelt werden. Diese Funktion einer möglichst
genauen Erfassung von (auch dreidimensionalen) Bewegungen der Hand
des Bedieners oder von Teilen dieser Hand ist in der Praxis mit
steigender Anzahl von verteilt angeordneten Sensorelementen noch
besser erreichbar.
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Für eine zuverlässige Erfassung
und eine geringe Störanfälligkeit
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Fahrzeugdach,
insbesondere die Bedieneinrichtung selbst (z. B. unmittelbar hinter der
Sensorflächenanordnung)
eine Auswertelektronik aufweist, mit welcher von Sensorelementen
der Sensorflächenanordnung
ausgegebene Sensorsignale ausgewertet werden können und abhängig vom Ergebnis
dieser Auswertung das elektrische Ansteuersignal bereitgestellt
werden kann. Damit werden auf die Ausgangssignale von Sensorelementen
bei deren Übertragung
wirkende Störeinflüsse (z.
B. durch elektromagnetische Interferenz) weitgehend vermieden.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die Sensorflächenanordnung
eine Mehrzahl von Sensorelementen, deren Ausgangssignale gemeinsam
durch eine Auswerteelektronik ausgewertet werden, um abhängig vom
Ergebnis dieser Auswertung das elektrische Ansteuersignal bereitzustellen,
wobei jedes dieser Sensorelemente nicht einer bestimmten Fahrzeugkomponente
zuordenbar ist sondern erst das bereitgestellte elektrische Ansteuersignal
(gegebenenfalls auch abhängig
von der "Bedienungsvorgeschichte") einer bestimmten
Fahrzeugkomponente und Funktionalität dieser Fahrzeugkomponente
zuordenbar ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist die Sensorflächenanordnung
Mittel zur Bereitstellung von visuellen Bedienhinweisen auf. Denkbar
sind z. B. entsprechende feste Beschriftungen und/oder Piktogramme
auf der Sichtseite der Sensorflächenanordnung.
Wenngleich solche Bedienhinweise einfach aufgedruckt sein können, so
ist in einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass wenigstens ein Teil dieser Bedienhinweise durch
eine Hintergrundbeleuchtung einer entsprechenden Schablone sichtbar
hervortreten, wobei diese Hintergrundbeleuchtung z. B. bei Annäherung (einer
Hand) aktiviert wird (und dann bevorzugt eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhalten
wird), noch bevor irgendeine andere Bedienfunktion ausgelöst werden
kann. Alternativ oder zusätzlich
kann diese erste Annäherung
auch dazu herangezogen werden, wenigstens die Sensorflächenanordnung
zu beleuchten, sei es durch eine speziell hierfür vorgesehene Leuchte oder
eine auch zur Beleuchtung des Innenraums ohnehin vorgesehene Leuchte.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Fahrzeugdach, insbesondere die Bedieneinrichtung selbst,
einen akustischen Signalgeber zur Ausgabe von akustischen Signalen
in Reaktion auf Erfassungen ("akustisches
Feedback"). Damit lässt sich
beispielsweise die erfolgreiche Auswertung der mit einer Handbewegung
verbundenen Sensorsignale, d. h. die Erkennung eines bestimmten
Bedienbefehls akustisch bestätigen
und/oder eine nicht erfolgreiche Auswertung, die dementsprechend
keine Steuerfunktion auslöst,
als Fehlbedienung akustisch mitteilen. Im einfachsten Fall kann
es sich bei den akustischen Signalen um zwei verschiedene Klänge oder
Töne handeln,
um einen Bedienbefehl zu bestätigen
oder als Fehlbedienung zurückzuweisen.
Insbesondere bei komplexeren Bedienungsaufgaben ist für eine genauere
Rückmeldung
auch eine elektronische Sprachausgabe vorteilhaft einsetzbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben. Es stellen dar:
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1 eine
Draufsicht eines Fahrzeugdaches zur Veranschaulichung der Anordnung
einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung,
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2 und 3 perspektivische
Ansichten von im Rahmen der Erfindung verwendbaren Sensorflächenanordnungen
mit einer Funktionsfläche,
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4 eine
perspektivisch Ansicht einer im Rahmen der Erfindung verwendbaren
Sensorflächenanordnung
mit zwei Funktionsflächen,
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5 und 7 perspektivische
Ansichten von im Rahmen der Erfindung verwendbaren Sensorflächenanordnungen
mit drei Funktionsflächen,
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8 bis 12 schematische
Darstellungen zur Veranschaulichung von im Rahmen der Erfindung
verwendbaren Bedienkonzepten, nämlich
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8 eine
Darstellung betreffend die Annäherung
an eine Sensorflächenqanordnung,
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9 eine
Darstellung betreffend den Eingriff in eine Sensorflächenanordnung,
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10 eine
Darstellung betreffend eine Wischbewegung an einer Sensorflächenanordnung,
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11 eine
Darstellung betreffend ein Antippen einer Sensorflächenanordnung
mit dem Handrücken,
und
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12 eine
Darstellung betreffend ein Antippen einer Sensorflächenanordnung
mit einem Finger.
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1 zeigt
ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Fahrzeugdach eines Kraftfahrzeugs
mit einem Schiebedach 2, das in an sich bekannter Weise
mittels eines bei 3 angedeuteten elektrischen Antriebs
zum Öffnen
und Schließen
eines Dachausschnitts mittels eines Schiebedeckels 4 betätigbar ist.
Ferner ist in der Figur eine linke Innenraumleuchte 5 sowie
eine rechte Innenraumleuchte 6 zu erkennen, die in an sich
bekannter Weise an der Unterseite des Fahrzeugdaches 1 zwischen
dem vorderen Dachrand und dem Dachausschnitt angeordnet sind.
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In
der Figur eingezeichnet sind auch Richtungen, auf die unten noch
Bezug genommen wird, nämlich
eine Fahrzeuglängsrichtung
x, eine Fahrzeugquerrichtung y und eine Fahrzeugvertikalrichtung
z.
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Das
Schiebedach 2 bzw. dessen elektrischer Antrieb 3 und
die Innenraumleuchten 5, 6 sind Komponenten der
Fahrzeugelektrik, die mittels einer ebenfalls an der Unterseite
des Fahrzeugdaches 1 angeordneten Bedieneinrichtung 10 angesteuert werden
können.
Zu diesem Zweck umfasst die Bedieneinrichtung 10 eine zum
Fahrzeuginnenraum nach unten hin durch einen Abschnitt eines Innenhimmels
hindurch freiligende Sensorflächenanordnung
zur Erfassung der Anwesenheit bzw. Annäherung und Bewegung einer Hand
oder eines Fingers der bedienenden Person. Mittels dieser Sensorflächenanordnung
können
die Funktionen der Fahrzeugkomponenten 3, 5, 6 komfortabel
durch den Fahrer bedient werden, der hierzu lediglich vorbestimmte
Hand- und/oder Fingerbewegungen in einem Erfassungsbereich der Sensorflächenanordnung
ausführen
muss, was selbst während
der Fahrt und auch bei Dunkelheit nur wenig Aufmerksamkeit vom Fahrer
erfordert.
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Abweichend
vom dargestellten Ausführungsbeispiel
könnte
die Bedieneinrichtung 10 auch zur Ansteuerung weiterer
oder anderer Fahrzeugkomponenten vorgesehen sein. Außerdem könnte die
Bedieneinrichtung 10 auch an einer anderen geeigneten Stelle,
d. h. einer durch den Fahrer oder andere Insassen des Fahrzeugs
zugänglichen
Stelle, an der Unterseite des Fahrzeugdaches 1 ange ordnet
sein. Beispielsweise könnte
zur Bedienung von weiter hinten im Fahrzeuginnenraum angeordneten
Beleuchtungseinrichtungen alternativ oder zusätzlich eine Bedieneinrichtung
hinter dem Schiebedach 2 vorgesehen sein, die komfortabel
durch Fondpassagiere bedient werden kann.
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Vorteilhaft
werden bei der Bedienung der Sensorflächenanordnung keine mechanischen
Teile bewegt, so dass die Bedieneinrichtung in dieser Hinsicht verschleißfrei arbeitet.
Eine oder mehrere Sensorflächenanordnungen
lassen sich ästhetisch
ansprechend in einen ohnehin vorhandenen Innenhimmel des Fahrzeugs
integrieren oder können
als Abschnitt eines solchen Innenhimmels vorgesehen sein. Für eine einfache
Fahrzeugmontage ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeugdach als so
genanntes vorgefertigtes Dachmodul ausgebildet ist, welches beim
fertigen Fahrzeug im Dachbereich angeordnete Fahrzeugkomponenten,
insbesondere das bei diesem Ausführungsbeispiel
vorgesehene Dachöffnungssystem 2 bereits
integriert aufweist. In diesem Fall kann auch die Bedieneinrichtung
bereits im Rahmen der Vorfertigung des Dachmoduls integriert werden.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für analoge Teile
die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben
zur Unterscheidung der Ausführungsform.
Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw.
den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen
eingegangen und im Übrigen
hiermit ausdrücklich
auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
Die Bezugszahlen von in einer Ausführungsform mehrfach vorgesehenen,
in ihrer Wirkung jedoch analogen Teile, sind durchnumeriert (jeweils
ergänzt
durch einen Bindestrich und eine fortlaufende Zahl). Auf einzelne
solcher Teile oder auf die Gesamtheit solcher Teile wird im Folgenden
auch durch die nicht ergänzte
Bezugszahl Bezug genommen.
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Die 2 bis 7 veranschaulichen
beispielhaft einige Ausführungsformen
einer für
die Erfindung geeigneten, einstückig
aus Kunststoff hergestellten Sensorflächenanordnung, wie sie z. B.
für die in 1 dargestellte
Bedieneinrichtung 10 vorgesehen sein kann. In diesen Figuren
nicht dargestellt ist die verwendete Sensorik, die in Form einer
verteilt über
(in positiver z-Richtung) der Sichtseite angeordneten Sensoranordnung
samt Auswerteelektronik vorgesehen ist.
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2 zeigt
eine Sensorflächenanordnung 12a mit
einer Funktionsfläche 14a-1 im
mittleren hinteren Bereich sowie einer davor etwa U-förmig sich anschließenden Separationsfläche 16a-1.
In x-Richtung betrachtet steigt (in negativer z-Richtung) die Separationsfläche 16a-1 in
einem Winkel von etwa 20° an
und ist größtenteils
mehr oder weniger eben, wohingegen die Funktionsfläche 14a-1 eine
weitgehend gekrümmte
Muldenfläche
ausbildet, deren vorderer Übergangsbereich
(zur Separationsfläche 16a-1 hin)
in z-Richtung betrachtet etwa parabelförmig verläuft. Der Übergang zwischen den Flächen 14a-1 und 16a-1 bildet
zumindest im vorderen Teil der Flächenanordnung eine etwa rechtwinklige
Kante.
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3 zeigt
eine Sensorflächenanordnung 12b mit
einer konkaven etwa halbellipsoidförmigen Funktionsfläche 14b-1,
die nach vorne hin von einer in z-Richtung betrachtet etwa U-förmigen Separationsfläche 16i-1 umgeben
ist, wobei der Übergangsbereich
zwischen diesen beiden Flächen
einen erhabenen U-förmigen Kragen
bildet.
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4 zeigt
eine Sensorflächenanordnung 12c mit
einer im Zentrum erhaben und geringfügig konvex gekrümmt verlaufenden
Separationsfläche 16c-1,
an welche sich in Querrichtung betrachtet beiderseits konkav gekrümmte Funktionsflächen 14c-1 und 14c-2 über einen
etwa rechtwinklig abgewinkelten Übergangsbereich
anschließen.
An den hinteren äußeren Bereichen
der Sensorflächenanordnung 12c laufen
die Funktionsflächen 14c flach
in die Ebene des (nicht dargestellten) umgebenden Innenhimmels.
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5 zeigt
eine Sensorflächenanordnung 12d mit
einer erhabenen Separationsfläche 16d-1, die
im Zentrum einen etwa quadratischen Flächenabschnitt aufweist, an
den sich in Querrichtung betrachtet beiderseits über einen etwa unter 45° abgewinkelten Übergangsbereich
die Funktionsflächen 14d-1, 14d-2 anschließen und
nach vorne hin ebenfalls über einen
abgewinkelten Übergangsbereich
zunächst
ein weiterer Flächenabschnitt
der Separationsfläche 16d-1 anschließt. Letzterer
Abschnitt der Separationsfläche 16d-1 ist
geringfügig
konkav gekrümmt und
etwa U-förmig,
wobei ein flacher Übergang
von der U-Form zur
dritten Funktionsfläche 14d-3 erfolgt. Ferner
ist ersichtlich, dass Innenraumleuchten (hier Leseleuchten) 5d und 6d in
die Funktionsflächen 14d-1, 14d-2 integriert
sind. Die Bedienung dieser Komponenten 5d, 6d erfolgt
in intuitiv einfacher Weise über
diese Funktionsflächen 14d-1 bzw. 14d-2. Die
Funktionsfläche 14d-3 besitzt über deren
gesamte Ausdehnung eine rauhe Oberflächenstruktur, die insbesondere
bei Dunkelheit gut mit den Fingern zu ertasten ist. Bei den Innenraumleuchten 5d, 6d ist
die Sensorik gewissermaßen
in die Leuchten eingebaut (Leuchte und Bedienmittel bilden eine
Einheit). Bei Annäherung
der Hand oder des Fingers an die Funktionsflächen 14d-1, 14d-2 kann
z. B. die entsprechende Leuchte 5d bzw. 6d mit
geringer Leuchtstärke
eingeschaltet werden. Somit ist eine Suchbeleuchtung überflüssig.
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6 zeigt
eine Sensorflächenanordnung 12e mit
einer Funktionsfläche 14e-1 im
mittleren hinteren Bereich, die eine größtenteils konkav gekrümmt verlaufende
Muldenfläche
mit vorne, in z-Richtung betrachtet, etwa parabelförmig verlaufenden Übergangsbereich
zu einer Separationsfläche 16e-1 dargestellt.
Diese Separationsfläche 16e-1 setzt
sich beiderseits der Funktionsfläche 14e-1 etwa eben
zu in x-Richtung verlaufenden, schmalen Gratflächen an einem "Kragen" fort. Über die
in x-Richtung betrachtet gesamte Ausdehnung der Sensorflächenanordnung 12e sind
an den seitlichen Rändern dieser
Anordnung zwei weitere konkav eingebuchtete Funktionsflächen 14e-2 und 14e-3 vorgesehen. Die
beiden Funktionsbereiche 14e-2, 14e-3 einerseits
(z. B. für
Licht) und 14e-1 andererseits (z. B. für Dachsystem) sind durch den
Kragen formal voneinander getrennt. Dies hat eine sanfte Führung der Hand
bzw. der Finger im Bereich der Fläche 14e-1 zur Folge.
Insbesondere der Innenbereich (Bedienung Dachsystem) folgt mit seiner
konkaven Form der natürlichen
Bewegung aus dem Handgelenk. Der Kragenbereich der konkaven Fläche weist
einen steileren Winkel auf. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass die
Hand zum Kragen in der Bewegung abgebremst wird.
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7 zeigt
eine Senorflächenanordnung 12f ähnlich der
in 6 gezeigten Anordnung 12e, wobei jedoch
die äußeren Funktionsflächen 14f-2 und 14f-3 sich
nach vorne hin in ihrer Querausdehnung verbreitern anstatt zu verjüngen. Außerdem sind
bei dieser Ausführungsform
wieder Innenraumleuchten 5f und 6f innerhalb der
Funktionsflächen 14f-2, 14f-3 integriert.
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Mit
Bezug auf die 8 bis 12 werden nachfolgend
einige im Rahmen der Erfindung interessante Bedienhandlungen erläutert.
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8 zeigt
schematisch eine Sensorflächenanordnung 12g mit
einer vertieft verlaufenden, bei 14g angedeuteten Funktionsfläche, deren
Sensorik die Annäherung
einer Hand bereits in relativ großem Abstand (beispielsweise
etwa 5 cm) erfasst und mittels einer Auswerteelektronik in ein Bedien-Ansteuersignal
umsetzt, beispielsweise zum Einschalten einer Innenbeleuchtungseinrichtung
mit geringer Intensität
("Dimmlicht").
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9 veranschaulicht
eine weitere Bedienhandlung an derselben Sensorflächenanordnung 12g,
nämlich
eine Annäherung
an die Funktionsfläche 14g auf
einen wesentlich geringeren Abstand, wie dies praktisch nur durch
einen "Eingriff" in die Sensorflächenanordnung 12g möglich ist.
Indem die Funktionsfläche 14g als
Grund einer in ihren Querausdehnungsrichtungen relativ kleinen Einbuchtung gestaltet
wird, lässt
sich beispielsweise vorsehen, dass ein solcher Eingriff nur mit
einem Finger, nicht jedoch mit dem ganzen Handrücken erfolgen kann. Dies ist zur
Vermeidung einer unbeabsichtigten Auslösung der mit dieser Bedienhandlung
verbundenen Ansteuerfunktion vorteilhaft.
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10 veranschaulicht
zwei weitere Bedienhandlungen an derselben Sensorflächenanordnung 12g,
nämlich
ein "Wischen vorwärts" (in positiver x-Richtung)
und ein "Wischen
rückwärts" (in negativer x-Richtung).
Solche durch eine Bewegungsrichtung charakterisierte Bedienhandlungen
lassen sich vorteilhaft zur Realisierung von intuitiven Bedienfunktionen
nutzen, die mit einer korrespondierenden Bewegungsrichtung verknüpft sind.
Bei dem in 1 dargestellten Fahrzeug könnte beispielsweise
mit der Wischbewegung nach vorne ein Schließen des Schiebedaches 2,
also eine Bewegung des Schiebedeckels 4 nach vorne, befehligt
werden und mit einer Wischbewegung nach hinten dementsprechend ein Öffnen des
Schiebedaches 2 befehligt werden. Falls abweichend von
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein transparenter
Deckel für
das Dachöffnungssystem vorgesehen ist, so könnte die
Wischbewegung nach vorne bei geöffnetem
Dach eine entsprechende Schließbewegung
einer zugeordneten Abschattungseinrichtung (wie einem Rollo) befehligen
und bei bereits abgeschattetem Dachausschnitt die Schließbewegung
des transparenten Schiebedeckels befehligen. Umgekehrt könnte bei
einer Wischbewegung nach hinten bei geschlossenem und abgeschattetem
Dachausschnitt zunächst
die Abschattungseinrichtung im Sinne einer Freigabe der Dachöffnung betätigt werden
und bei nochmaligen Wischen nach hinten erst der Dachausschnitt
geöffnet werden.
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Unabhängig von
einer konkreten Gestaltung der Bedieneinrichtung veranschaulichen
die 11 und 12 die
Ausführung
weiterer Bedienhandlungen, nämlich
ein Antippen einer Funktionsfläche
mit dem Handrücken
(11) sowie ein Antippen einer Funktionsfläche mit
einem Finger (12).
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Eine
einfache Anwendung der Erfindung besteht z. B. in folgendem Bedienkonzept:
Eine Funktionsfläche
für das
Dachöffnungssystem
ist in einer Mulde einer Dachkonsole untergebracht. Die Form der
Mulde folgt der Form und der natürlichen
Bewegung der Hand.
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Mit
dieser Anordnung ist z. B. folgende Bedienung des Dachöffnungssystems
möglich:
– Automatisches Öffnen nach
einer Wischbewegung rückwärts
– Automatisches
Schließen
nach einer Wischbewegung vorwärts
– Stoppen
einer automatischen Bewegung durch Antippen
– Komplettes
Schließen
des Dachöffnungssystems nach
Doppeltipp
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- 1
- Fahrzeugdach
- 2
- Schiebedach
- 3
- Elektrischer
Antrieb
- 4
- Schiebedeckel
- 5
- Innenraumleuchte
links
- 6
- Innenraumleuchte
rechts
- 10
- Bedieneinrichtung
- 12
- Sensorfächenanordnung
- 14
- Funktionsfläche
- 16
- Separationsfläche