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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von zumindest
zwei Funktionen eines Organs und/oder zumindest zweier unterschiedlicher
Teile eines Organs sowie eine Steuervorrichtung zum Durchführen dieses
Verfahrens. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Stellung und der
Anlenkung verschiedener Teile eines Kraftfahrzeugsitzes und eine
Vorrichtung zum Steuern des Öffnens
und Schließens
von zumindest einem zu öffnenden
Kraftfahrzeugteil.
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Im
allgemeinen wird jede Funktion eines Organs, egal welchen Typs, über einen
Hebelknopf oder dergleichen gesteuert, der speziell für diese Funktion
bestimmt ist. Daraus ergibt sich eine Vervielfachung der Anzahl
von Steuerknöpfen
bzw. -hebeln, was sich insbesondere im Automobilbereich als störend herausstellen
kann. Einerseits nehmen nämlich
diese zahlreichen Steuervorrichtungen zunehmend mehr Platz sowohl
am Armaturenbrett als auch an anderen Fahrzeugteilen ein und andererseits
ist deren Handhabung oft nicht leicht, insbesondere während der
Fahrt. Es erweist sich als schwierig, blind eine Funktion intuitiv
zu steuern, d. h. beispielsweise ohne Sicht auf die Stelle des die
erforderliche Funktion steuernden Knopfes. In der
DE 199 36 257 ist der Oberbegriff
von Anspruch 1 wiedergegeben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Steuern von
zumindest zwei Funktionen eines Organs und/oder von zumindest zwei
Teilen eines Organs vorzuschlagen, welche die vorangehend erwähnten Nachteile
ganz oder teilweise ausräumt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einem Verfahren zum Steuern von zumindest zwei Funktionen eines
Organs und/oder zumindest zweier unterschiedlicher Teile des genannten
Organs mit Hilfe einer Steuervorrichtung, die zumindest ein bewegliches Schaltelement
enthält.
Erfindungsgemäß zeichnet sich
die Vorrichtung dadurch aus, dass sie zumindest einen berührungssensitiven
Bereich enthält,
der mit Berührungserkennungsmitteln
ausgestattet ist, und auf den ersten berührungssensitiven Bereich der Steuervorrichtung
mit einer Berührung
so eingewirkt wird, dass eine erste Funktion des Organs oder eines ersten
Teils dieses Organs aktiviert und das bewegliche Schaltelement verstellt
wird, um diese erste Funktion zu kontrollieren. Dann wird mit einer
zweiten Berührung
entweder auf einen zweiten berührungssensitiven
Bereich oder auf einen Bereich des beweglichen Schaltelements eingewirkt,
der nicht mit Berührungserkennungsmittel
ausgestattet ist, so dass eine zweite Funktion aktiviert und das
bewegliche Element verstellt wird, um diese zweite Funktion zu kontrollieren.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist mit dem Ausdruck "berührende Einwirkung" jegliche Greif-,
Berührungs-
oder Überstreiftätigkeit
bezeichnet, die vom Benutzer auf den berührungssensitiven Bereich ausgeübt wird.
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Ebenso
sind die Berührungserkennungsmittel
erfindungsgemäß nicht
eingeschränkt.
Sie können beispielsweise
resistiv, kapazitiv, optisch oder dergleichen sein.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist mit dem Ausdruck "Funktion" beispielsweise die
Bewegung, Zustandsänderung
eines Organs bzw. eines Teils dieses Organs oder die Aktivierung
eines anderen Organs bzw. einer anderen Vorrichtung bezeichnet.
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Ebenso
wird mit dem Ausdruck "Organ" jegliches mechanische
Teil bzw. jegliche Einheit von mechanischen Teilen bezeichnet, die
gesteuert werden können,
insbesondere auf getrennte Art und Weise.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
es somit, zwei Funktionen eines Organs und/oder die Funktion von
zwei unterschiedlichen Teilen des Organs mit Hilfe von ein und demselben beweglichen
Schaltelement zu steuern, wobei die Berührungserkennungsmittel es ermöglichen,
die Funktion auszuwählen,
die aktiviert werden soll, bevor sie gesteuert werden kann. Die
erste Funktion kann auch direkt über
das Schaltelement gesteuert werden, ohne zuvor aktiviert werden
zu müssen.
Die andere Funktion bzw. die anderen Funktionen müssen jedoch
mit Hilfe der Berührungserkennungsmittel aktiviert
werden, bevor sie durch Verlagerung des Schaltelements gesteuert
werden können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine Steuervorrichtung mit einem
beweglichen Schaltelement, die sich dadurch auszeichnet, dass sie
zumindest einen berührungssensitiven
Bereich enthält,
der mit Berührungserkennungsmitteln
ausgestattet sind, sowie Mittel zum Aktivieren einer Funktion des
Organs bzw. eines Teils dieses Organs, die mit den Berührungserkennungsmitteln
gekoppelt sind, und Mittel, mit denen die aktivierte Funktion durch
Verstellung des beweglichen Schaltelements gesteuert werden kann.
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Die
Anordnung der berührungssensitiven Bereiche
ist erfindungsgemäß nicht
darauf beschränkt.
Somit ist es erfindungsgemäß möglich, mit einer
ersten Berührung
auf einen vom Schaltelement entfernt liegenden Bereich einzuwirken.
Vorteilhaft enthält
das bewegliche Schaltelement zumindest einen berührungssensitiven Bereich, womit
die Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vereinfacht werden kann, wobei die erste Berührung und die Verstellung des
beweglichen Schaltelements quasi gleichzeitig und instinktiv erfolgen
können.
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Die
Bewegung des beweglichen Schaltelements ist erfindungsgemäß nicht
beschränkt.
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist das Schaltelement um eine Achse drehbar und in der zur Achse
normalen Ebene verschiebbar.
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Das
bewegliche Schaltelement kann somit ein Kugelgelenk enthalten, das
im wesentlichen symmetrisch zur Achse verläuft und an seiner Oberfläche zumindest
einen berührungssensitiven
Bereich enthält.
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Gemäß einer
Variante enthält
das Schaltelement zwei zueinander verschiebbare Teile, wobei zumindest
einer der berührungssensitiven
Bereiche durch gegenseitiges Verschieben der Teile für die Berührung zugänglich ist.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist das Schaltelement in einer Ebene verschiebbar.
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Gemäß dieser
zweiten Ausführungsform kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung
beispielsweise einen Sockel enthalten, in welchem das Schaltelement
gleitet, der eine Platte enthält,
wobei die Platte zumindest einen berührungssensitiven Bereich aufweist.
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Wenn
zumindest einer der berührungssensitiven
Bereiche an dem Schaltelement angeordnet ist, enthält dieser
Bereich vorteilhaft Mittel zum Verstellen des Schaltelements. Diese
Mittel sind erfindungsgemäß nicht
darauf beschränkt.
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Es
kann sich beispielsweise um eine Fläche aus rutschfestem Material
handeln, das den berührungssensitiven
Bereich ganz oder teilweise abdeckt, oder um einen oder mehrere
Vorsprünge
oder um hohl ausgeführte
Teile, die es auch gestatten, den berührungssensitiven Bereich einfach
visuell und tastend zu lokalisieren.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann beispielsweise im Gebiet der Automobilindustrie Anwendung
finden, um das Öffnen
und Schließen
zumindest eines zu öffnenden
Teils zu gestatten, wie beispielsweise einer Fensterscheibe, oder
um die Anlenkung der verschiedenen Teile eines Kraftfahrzeugsitzes
zu steuern.
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Die
vorliegende Erfindung, deren Merkmale und die verschiedenen erlangten
Vorteile ergeben sich deutlicher beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung
zweier besonderer Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung anhand von beigefügten Zeichnungen, worin zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2a und 2b eine
perspektivische Ansicht zweier Zustände bei einer Variante der
ersten Ausführungsform
der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
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3 eine
perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Anhand
von 1 ist erkennbar, dass die erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ein
Kugelgelenk 3 (geläufig "Joystick" genannt) enthält, das
als bewegliches Schaltelement dient und mit seiner Verlagerung die
Kontrolle sämtlicher
Funktionen ermöglicht.
Das Kugelgelenk 3 verläuft
im wesentlichen symmetrisch zur Achse Z und ist um einige Grad instabil
um die Achse Z drehbar. Es ist auch in der normal zur Achse Z verlaufenden Ebene
instabil verschiebbar. Die berührungssensitiven
Bereiche 5, die an der freien Fläche 3a des Kugelgelenks 3 angeordnet
sind, enthalten jeweils einen Greifabschnitt, nämlich einen Vorsprung 5a.
Diese Vorsprünge 5a ermöglichen
es zugleich, den berührungssensitiven
Bereich 5 zu lokalisieren und das Schaltelement 3 zu
verstellen, wie später
erläutert wird.
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Bei
einer nicht dargestellten Variante ist das Greifteil in Form eines
Hohlteils ausgeführt.
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Die
berührungssensitiven
Bereiche 5 sind jeweils mit nicht dargestellten Berührungserkennungsmitteln
ausgestattet. Erfindungsgemäß sind Form, Anzahl
und Anordnung der Vorsprünge 5a nicht
beschränkt.
Die Anzahl der Vorsprünge 5a hängt von der
Anzahl an Funktionen und/oder an Teilen des zu steuernden Organs
ab.
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Beispielhaft
enthalten die Berührungserkennungsmittel
einen kapazitiven Sensor. Bei dieser Art von Sensor ändert sich
die Kapazität
eines Prüfkondensators,
wenn eine Hand eines Benutzers sich dem Steuerelement annähert oder
diesen berührt. Wenn
eine solche Änderung
der Kapazität
erfasst wird, ist dies darauf zurückzuführen, dass der Benutzer sich
dem Steuerelement angenähert
oder dieses berührt
hat.
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Gemäß einer
Verbesserung ist das Kugelgelenk aus Kunststoff hergestellt; vorzugsweise
aus einem Material, das mit Farbe versehen bzw. metallisiert werden
kann oder auch nicht. Es weist unter seiner Seite, die mit dem Benutzer
in Kontakt gebracht werden soll, ein oder mehrere Aufnahmen auf,
um den bzw. die Teile des Sensors aufzunehmen, die zum Ändern der
Kapazität
bei Berührung
durch den Benutzer bestimmt sind, wobei dieses Teil beispielsweise
eine Antenne sein kann.
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Ferner
kann vorteilhaft nur ein kapazitiver Sensor vorgesehen sein, der
ebenso viele Erfassungsantennen aufweist wie zahlenmäßig berührungssensitive
Bereiche vorhanden sind, wobei jede Antenne ein Kennsignal (eine
Kennzeichnung) bei Erfassung eines Berührungskontakts ausgibt, so dass
für den
kapazitiven Sensor nur ein Signalverarbeitungskreis der Antennen
benutzt werden kann und somit die Kosten und der Platzbedarf der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
vermindert werden können.
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Alternativ
enthalten die Berührungserkennungsmittel
einen optischen Sensor, der beispielsweise nach dem Prinzip Ausgeben-Reflektieren
arbeitet. Vorzugsweise weist der zu berührende Bereich des Steuerelements
ein Reflektionsfenster für von
einem Lichtsender zu einem Empfänger
(Photodiode) ausgegebenes Licht auf. Dadurch, dass dieses Erfassungsfenster
berührt
wird, werden dessen Reflektionseigenschaften verändert, wodurch das Berühren durch
einen Benutzer erfasst werden kann. Vorteilhaft befindet sich das
ausgegebene Licht im sichtbaren Bereich, wobei das Fenster eine
charakteristische Form hat, so dass das ausgegebene Licht zugleich
als Hinterleuchtung des Steuerelements dient. Um die Schwankungen
des Tageslichts zu berücksichtigen,
ist ein Kreis vorgesehen, mit dem dieser Einfluss gedämpft werden
kann, um ungewollte Steuerungen zu vermeiden.
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Vorteilhaft
ist ein Mittel zum akustischen Anzeigen von einer erkannten Berührung durch
den Benutzer vorgesehen.
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Ferner
enthält
die Vorrichtung Auswertemittel (nicht dargestellt), die einerseits
mit dem beweglichen Schaltelement verbunden sind, um die Stellung des
Schaltelements auszuwerten, und andererseits mit dem bzw. den berührungssensitiven
Bereichen, um einen Zustand des Berührens bzw.
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Nichtberührens der
gesamten berührungssensitiven
Bereiche zu erfassen, sowie Diskriminierungsmittel, um ein spezifisches
Steuerausgangssignal in Abhängigkeit
von der Stellung des beweglichen Schaltelements einerseits und von
dem erfassten Zustand der berührungssensitiven
Bereiche andererseits auszugeben.
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Diese
Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil sie es nicht nur ermöglicht,
durch Berührung
nur eine Funktion pro berührungssensitiven
Bereich zu steuern, sondern eine spezifische Funktion zu steuern,
wenn eine Kombination von berührten
berührungssensitiven
Bereichen erfasst wird.
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Somit
können
zwei Vorsprünge
vorgesehen sein, die berührungssensitive
Bereiche aufweisen, die jeweils für sich allein berührt das
Steuern der Außenrückspiegel
rechts und links des Fahrzeugs ermöglicht, wohingegen dadurch,
dass mit zwei Fingern die beiden Vorsprünge gleichzeitig berührt werden,
eine weitere neue Funktion gesteuert werden kann, beispielsweise
das Einschalten der Enteisung der beiden Rückspiegel.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise dieser ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfindung
im Falle der Steuerung der Funktionen bei einem Kraftfahrzeugsitze
beschrieben. Wenn nur das bewegliche Element 3 berührt wird
oder wenn beide Vorsprünge 5a oder
mehr berührt
werden oder auch wenn das Element 3 und zumindest ein Vorsprung berührt werden,
werden die Hauptfunktionen des Sitzes aktiviert. D. h. die Bewegungen
des beweglichen Elements 3 steuern zugleich die Verschiebung
der Sitzfläche
parallel zum Fahrzeugboden und senkrecht zu diesem sowie die Neigung
der Rückenlehne des
Sitzes. Der auf dem Sitz sitzende Benutzer kann eine rein kinästhetische
Rückmeldung
erhalten, wonach er die Stellung des Sitzes in Abhängigkeit
von seinem Empfinden einstellt und somit keinen Einblick haben muss.
Auch kann eine Anzeige an einem Bildschirm oder Anzeigegerät für ein Schaubild
des Organs (Sitz) und die Angabe des gesteuerten Teils vorgesehen
sein. Weitere Arten von Rückmeldungen sind
erfindungsgemäß nicht
ausgeschlossen. Insbesondere kann das zu steuernde Teil vibrieren
oder einen Ton ausgeben. Im Falle einer rein kinästhetischen Rückmeldung
kann somit die Einstellung der Hauptfunktionen beim Fahren erfolgen.
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Jeder
der Vorsprünge 5a steuert
eine sogenannte "erweiterte" Funktion des Sitzes.
Diese "erweiterten
Funktionen" entsprechen
insbesondere der senkrechten Verschiebung der Kopfstütze des
Sitzes, der Anlenkung des Sitzes im Bereich der Lendenwirbeln und
der Anlenkung des vorderen Teils der Sitzfläche. Wenn ein Vorsprung 5a mit
den Fingern berührt
ergriffen wird und die daran vorgesehen Berührungserkennungsmitteln mit
Mitteln zum Aktivieren einer spezifischen Funktion gekoppelt sind,
wird diese Funktion aktiviert. Die Verlagerung des beweglichen Schaltelements 3 mit
Hilfe des berührten
ergriffenen Vorsprungs 5a, die zum Zeitpunkt der Berührung desselben
bzw. kurz danach erfolgt, ermöglicht
es, die durch den zur Rede stehenden Vorsprung 5a angeforderte
Funktion zu steuern.
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Auch
in diesem Fall kann die Rückmeldung rein
kinästhetisch
sein und die Einstellung kann somit blind während der Fahrt erfolgen. Die
genannten Rückmeldungen
können
auch in diesem Fall erfolgen.
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Die
in 2a und 2b dargestellte
Ausführungsvariante
der vorliegenden Erfindung enthält ein
bewegliches Schaltelement 3, das ein am Fahrzeugelement
gelenkig gelagertes erstes Teil 3a und ein zweites Teil 3b enthält, das
entlang der Achse Z verschiebbar ist, welche im wesentlichen der
Symmetrieachse des beweglichen Schaltelements 3 entspricht.
Das erste Teil 3a entspricht dem in der ersten Ausführungsform
beschriebenen Kugelgelenk 3 und enthält Vorsprünge 5a, deren Seitenflächen die
berührungssensitiven
Bereiche bilden. Die Bewegungen dieses ersten Teils 3a sind
identisch zu denen, die für
dieses Kugelgelenk (instabile Verschiebungen und Drehung) beschrieben
wurden. Das zweite Teil 3b ist scheibenförmig ausgebildet
und mit Bohrungen versehen, die für den Durchtritt der Vorsprünge 5a bestimmt
sind, welche beispielsweise eine zylindrische Kontur mit beliebiger
Grundfläche
haben, um die relative Gleitbewegung der Teile 3a und 3b zu
gestatten. Die Scheibe 3b kann zwei Stellungen gleitbeweglich
einnehmen, nämlich
eine vorgerückte
Stellung (2a), in welcher sie die Seitenflächen der Vorsprünge 5a verdeckt
und eine eingerückte
Stellung, in welcher sie diese Seiten der Vorsprünge 5a freilässt und
für den
Benutzer zugänglich
macht. Mit anderen Worten sind dann, wenn das Teil 3b sich
in der ersten vorgerückten
Stellung befindet, die von der Hauptfläche des ersten Teils 3a entfernt
liegt, die berührungssensitiven
Bereiche 5 für
eine Berührung nicht
zugänglich.
Wenn das zweite Teil 3b am ersten Teil 3a eingerückt ist
(2b), treten die die berührungssensitiven Bereiche 5 bildenden
Vorsprünge 5a in
Erscheinung und die Verlagerung des ersten Elements 3 kann
mit Hilfe eines der Vorsprünge 5a erfolgen.
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Die
Funktionsweise dieser Ausführungsvariante
der Erfindung wird nachfolgend im Falle einer Einstellung der verschiedenen
Teile eines Kraftfahrzeugsitzes beschrieben. Wenn das zweite Teil 3b des beweglichen
Schaltelements 3 vom ersten Teil 3a getrennt ist,
können
nur die Hauptsteuerungen über
die generelle Verlagerung des ersten Teils 3a aktiviert werden,
wobei die aus den beiden Teilen 3a und 3b gebildete
Einheit vom Benutzer in die Hand genommen wird. Wenn die beiden
Teile 3a und 3b durch Gleitbewegung einander angenähert sind,
können die "erweiterten Funktionen" über die Berührung und/oder das Ergreifen
eines der Vorsprünge 5a aktiviert
werden. Die Aktivierungsmittel, die mit den Berührungserkennungsmitteln des
berührten
Vorsprungs 5a gekoppelt sind, aktivieren die mit diesem Vorsprung 5a verbundene
Funktion. Die Steuerung dieser Funktion erfolgt durch Verlagerung
des ersten Teils 3a, welchem der zweite Teil 3b überlagert
ist, und zwar über
den berührten
Vorsprung 5a.
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Da
das Schaltelement 3 zwei bewegliche Teile 3a und 3b enthält, ermöglicht es
dem Benutzer in einfacher Weise und ohne Blick auf die Steuervorrichtung
zu erkennen, zu welchen Funktionen, ob "hauptsächlich" oder "erweitert", er direkt Zugang hat.
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Anhand
von 3 enthält
nach einer zweiten Ausführungsform
die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
einen Sockel 3, von dem eine Seite 3a fest mit
einem Element des Fahrzeugs verbunden ist und die andere Seite 3b eine bewegliche
Platte 3c enthält.
Diese bewegliche Platte 3c ist in der Länge L des Sockels 3 verschiebbar.
Die als Schaltelement dienende bewegliche Platte 3c enthält an ihrer
Oberfläche
mehrere berührungssensitive
Bereiche, die von Vorsprüngen
gebildet werden, welche jeweils mit nicht dargestellten Berührungserkennungsmitteln ausgestattet
sind. Im vorliegenden Fall enthält
die Platte 3c einen Vorsprung 5a, der das gleichzeitige Öffnen bzw.
Schließen
der vier Fensterscheiben des Fahrzeugs steuert, vier Vorsprünge 5b,
die das Öffnen
einer bestimmten Scheibe des Fahrzeugs steuern und zwei Vorsprünge 5c,
die das Ausrichten des Rückspiegels
des Fahrzeugs steuern. Sämtliche
vorgenannten Vorsprünge
ermöglichen
dem Benutzer, die bewegliche Platte 3c zu verstellen.
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Die
Funktionsweise dieser zweiten Ausführungsform ist wie folgt. Wenn
einer der genannten Vorsprünge
berührt
wird, bemerken die Berührungserkennungsmittel,
mit welchen dieser Vorsprung ausgestattet ist, dass der Vorsprung
berührt
wurde und es wird die über
diesen Vorsprung angeforderte Funktion über die Aktivierungsmittel
aktiviert, die mit den Berührungserkennungsmitteln
gekoppelt sind. Die instabile Verschiebung der beweglichen Platte 3c mit
Hilfe des berührten
Vorsprungs ermöglicht
somit die Steuerung der zur Rede stehenden Funktion, im vorliegenden
Fall beispielsweise das Öffnen
der Fensterscheiben bzw. einer Fensterscheibe des Fahrzeugs oder
das Einstellen der Ausrichtung der Rückspiegel des Fahrzeugs.
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Die
Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht somit, in nur einer
Steuervorrichtung die Kontrolle mehrerer Funktionen eines gleichen
Organs oder mehrerer Organe zu vereinen. Die Verlagerung eines einzigen
beweglichen Schaltelements ermöglicht
es, verschiedene Funktionen aufgrund seiner Zuordnung zu Berührungserkennungsmitteln
zu kontrollieren, mit welchen spezifische Bereiche ausgestattet
sind, wobei jeder Bereich der Steuerung einer besonderen Funktion
des Organs bzw. eines Teils des Organs bestimmt ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
somit, die durch die Steuerung eingenommene Fläche zu vermindern und vereinfacht
die Steuerung aller dieser Funktionen insbesondere auf blinde Art und
Weise, da der Benutzer sich nur eine begrenzte Anzahl von Verlagerungen
merken muss, nämlich
die des beweglichen Schaltelements. Das Einstellen der verschiedenen
Funktion ist damit vereinfacht und erfolgt schneller.
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Da
ferner die Kontrolle der Funktionen über das bewegliche Schaltelement
erfolgt, kann die Anzahl an berührungssensitiven
Bereichen, mit welchen dieses Element beispielsweise ausgestattet
ist, leicht je nach Anzahl an zu steuernden Funktionen geändert werden.
Die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung können somit
optimiert werden.
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Die
Bewegung des Schaltelements ist nicht mehr auf eine Schwenkbewegung
beschränkt,
was neuartige Anordnungen möglich
macht.