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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
einer Multifunktionssteuerung, insbesondere für ein Automobil.
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Die neuen Ausrüstungen, die aktuell in den Automobilen
eingebaut sind, um die Leistungen von Navigation, Straßenverkehrsinformation,
Multimedia oder Telematik z. B. anzubieten, verlangen von der Seite
des Benutzers relativ komplexe Handhabungen. Insbesondere muss er
Daten eingeben, in einer Liste auswählen, einen Cursor auf dem
Hintergrund einer elektronischen Karte bewegen.
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Dies hat zur Konsequenz, dass die
Zahl der Knöpfe,
mit denen der Benutzer hantieren muss, mit der Zahl der zu bedienenden
Leistungen steigt. Darüber
hinaus bringt dies größere Ablenkungen
des Blicks mit sich, weil die blinde Handhabung der Steuerknöpfe komplexer
wird. Schließlich
können
mehrere Steuerstrategien der Ausrüstung an Bord, wie etwa Knöpfe, Cursor
oder andere, nebeneinander existieren und den Fahrer beträchtlich
stören.
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Eine aktuelle Lösung ist im europäischen Patent
EP 0 831 504 auf den Namen
von PHILIPS beschrieben, die gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 einen Multifunktions-Drehknopf betrifft. Mit ihm
kann man einen Cursor auf verschiedenen Elementen einer auf einem
Bildschirm dargestellten Liste bewegen, indem dieser Knopf gedreht
wird, eines dieser Elemente bestätigen,
indem man auf den Knopf drückt,
oder z. B. nach hinten zu einem vorhergehenden Menü zurückkehren,
indem man diesen Knopf zieht.
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Obwohl diese Lösung für die Auswahl von Items in
aufeinander folgenden Menüs
gut geeignet ist, ist sie das überhaupt
nicht für
das Bewegen eines Cursors auf einer Bildfläche mit zwei Dimensionen, in der
das Ziel z. B. ist, eine bestimmte Zone auf dem Hintergrund einer
elektronischen Karte auszuwählen.
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Die Erfindung schlägt eine
Vorrichtung einer Multifunktionssteuerung vor, die blind einfach
zu handhaben ist und die eine Steuerstrategie erlaubt, die mehreren
Ausrüstungen
gemein ist.
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Der Gegenstand der Erfindung ist
eine Vorrichtung einer Multifunktionssteuerung, die aus einem drehbaren
Tastschalter-Knopf besteht, der elektrisch mit mindestens einem
elektronischen Ausrüstungsteil
des Fahrzeugs verbunden ist, zu dessen Steuerung sie bestimmt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass sie darüber hinaus mindestens drei
Drucksensoren aufweist, die mit einem relativ zum Knopf festen Träger verbunden
sind, die durch seitliche Drücke auf
den Knopf betätigt
werden und mit einem elektronischen Schaltkreis verbunden sind,
mit dem eine Bewegung in alle Richtungen bestimmt werden kann durch
Vergleich der verschiedenen Drücke,
die von jedem der Sensoren untereinander empfangen werden.
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Diese Vorrichtung stellt die Steuerung
einer maximalen Anzahl von Ausrüstungsteilen
sicher, ermöglicht
eine blinde Handhabung und erhöht
die Flexibilität
und Anpassbarkeit des Leitstandes, damit die Einführung von
neuen Ausrüstungsteilen
und Diensten nicht das Auftreten neuer Steuerknöpfe mit sich bringt.
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Andere Eigenschaften und Vorteile
der Erfindung werden bei der Lektüre der Beschreibung der Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung der Multifunktionssteuerung offensichtlich werden,
die von den folgenden Figuren illustriert werden, die da sind:
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1a bis 1d die möglichen Handhabungen der Vorrichtung
der Steuerung gemäß der Erfindung;
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2 und 3 zwei nicht begrenzende
Ausführungsbeispiele
der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung;
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4a und 4b zwei Beispiele des Einbaus der
Vorrichtung zur Steuerung von mehreren Ausrüstungsteilen in einem Automobil;
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5 ein
Beispiel von möglichen
Handlungen auf der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung;
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6a und 6b zwei Beispiele für die Verwendung
der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung,
in einem Menü mit
einer bzw. zwei Dimensionen;
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7 ein
Beispiel für
die Verwendung der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung auf einem Kartenhintergrund.
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Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, schlägt die Erfindung
eine komplett integrierte Vorrichtung vor, die ein einziges Steuerelement
bildet.
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Sie besteht aus einem drehbaren Tastschalter-Knopf,
der elektrisch mit mindestens einem elektronischen Ausrüstungsteil
verbunden ist, wie z. B. der Navigationshilfe oder Führung, das
sie unter der Handlung des Benutzers zu steuern bestimmt ist.
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Ihre Haupteigenschaft besteht in
der Hinzunahme von Drucksensoren, die mit einem relativ zum Knopf
festen Träger
verbunden sind und die dazu bestimmt sind, durch seitliche Drücke auf
den Knopf betätigt
zu werden.
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Sie müssen mindestens drei an der
Zahl sein, damit eine verbundene elektronische Schaltung eine Bewegung
in alle möglichen
Richtungen auf der Basis des Vergleichs der verschiedenen Drücke bestimmten
kann, die von jedem der Sensoren untereinander empfangen werden.
Eine solche Schaltung kann in das elektronische Ausrüstungsteil
integriert sein, zu dessen Steuerung sie bestimmt ist.
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1a bis 1d geben vier Beispiele für mögliche Handlungen
auf der Multifunktions-Steuervorrichtung. Gemäß 1a kann der Benutzer die Drehung des
Knopfs 1 in die beiden entgegengesetzten Richtungen ausführen, dargestellt
durch Pfeile, senkrecht zur Symmetrieachse δ des Knopfs. Diese Drehung wird
für die
Auswahl in einem Menü mit
einer Dimension verwendet, z. B. die Bewegung eines Cursors in einer
Liste.
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1b betrifft
das Drücken
in der Mitte des Knopfs 1 entlang der Symmetrieachse δ. Diese Handlung
kann entweder dazu dienen, ein Item zu bestätigen, das mit dem Cursor der
Bildschirmdarstellung in einer eindimensionalen Liste ausgewählt wurde,
oder zur Auswahl eines Items, das sich unter dem Cursor befindet
im Fall einer zweidimensionalen Liste, z. B. auf einer Karte.
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1c bezieht
sich auf seitliche Drücke senkrecht
zur Symmetrieachse δ des
Knopfs an seinem äußeren Rand 11.
Sie erlauben die Bewegung des Cursors auf einer zweidimensionalen
Ebene.
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1d ist
ein anderes Beispiel für
seitliche Drücke,
die parallel zur Achse δ ausgeübt werden, am äußeren Rand
der Oberfläche 12 des
Knopfs 1.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
der Multifunktions-Steuervorrichtung sind die Drucksensoren auf
dem festen Träger
parallel zur Symmetrieachse δ angeordnet,
um durch seitliche Drücke
senkrecht zu dieser selben Achse δ betätigt zu
werden.
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Ein nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel einer
solchen Steuervorrichtung ist schematisch in 2 dargestellt, gemäß einer Querschnittsansicht, parallel
zur Symmetrieachse δ.
Diese Vorrichtung besteht aus einem Knopf 20, der eine
um die Achse δ symmetrische
Form hat, um die er sich durch eine Betätigung seines Benutzers drehen
kann, und der eine Dimension h oder Höhe hat, die gemäß dieser Achse
ausreichend ist, um es dem Finger des Benutzers zu ermöglichen,
den Knopf senkrecht zur Achse δ zu drücken. Dieser Knopf 20 ist
auf einem im Verhältnis
zum Knopf festen Träger 21 gelagert,
der durch den Druck eines Fingers des Benutzers bis zu einer Bestätigungsposition
hineingedrückt
werden kann. Diese Position wird durch einen elektrischen Kontakt 22 bestimmt,
der mit dem Träger 21 fest
verbunden ist und der generell auf der Achse δ angeordnet ist.
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Diese Drucksensoren 23 sind
auf dem Träger 21 angeordnet,
an seiner aus Sicht des Knopfs 20 inneren Wand 24,
so dass sie zusammengedrückt werden,
wenn der Finger des Benutzers einen Druck P auf eine Seite der Höhe des Knopfs
ausübt.
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Der Knopf 20 und der Träger 21 sind
aus steifem Material hergestellt, z. B. Plastik, und die Drucksensoren 23 können piezoelektrischer
Art sein.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform
sind die Drucksensoren auf dem festen Träger senkrecht zur Symmetrieachse δ angeordnet,
um durch seitliches Drücken
auf die Oberfläche
des Knopfs, parallel zu dieser Achse δ, betätigt zu werden.
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Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch
in 3 dargestellt, mit
einer Querschnittsansicht parallel zur Achse δ. Es umfasst einen Knopf 30,
der eine symmetrische Form um eine Rotationsachse δ hat. Wie
in der vorhergehenden Form ist er auf einem Träger 31 gelagert, der
im Verhältnis
zu ihm fest ist, und kann entlang der Achse δ bis zu einer sogenannten Bestätigungsposition,
die durch einen elektrischen Kontakt 32, der mit dem Träger 31 fest
verbunden ist, hineingedrückt
werden. Drucksensoren 33 sind auf dem Träger 31 angeordnet,
auf seiner äußeren Oberfläche 34,
gegenüber
dem äußeren Rand 35 des
Knopfs 30, so dass sie Drüc ken ausgesetzt sind, die durch
den Finger des Benutzers parallel zur Achse δ auf einer Seite dieser
Umrandung 35 ausgeübt werden.
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Damit ein Druck P, der an der Seite
der Umrandung 35 des Knopfs 30 parallel zur Achse δ ausgeübt wird,
nicht mit einem Druck in der Mitte P' verwechselt wird und eine ungelegene
Bestätigung
auslöst,
ist der Knopf 30 in seinem mittleren Teil um die Achse δ und an seiner
Umrandung 35 aus steifem Material hergestellt, aber aus
weichem Material um den Ring 36, der um die Achse δ zentriert
ist, aber einen mittleren Durchmesser besitzt, der kleiner als der innere
Durchmesser der Umrandung ist, um nicht gegenüber den Drucksensoren 33 zu
liegen.
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Dieses weiche Material erlaubt es,
einen seitlichen Druck auszuüben,
wie es die 1d zeigt, ohne
eine parallele Bewegung an der Achse δ zu verursachen, wie es 1b zeigt. Die Drucksensoren 23 oder 33,
je nach Ausführungsform
der Steuervorrichtung, sind elektrisch an eine elektronische Rechenmaschine
eines der Ausstattungsteile des Fahrzeugs angeschlossen, die selber
durch eine Multiplex-Schnittstelle
mit dem Multiplexbus des Fahrzeugs verbunden ist. Die von den Drucksensoren
gelieferten Informationen, die die Manipulationen des Knopfs durch
den Benutzer übersetzen,
werden dann verarbeitet und danach über den Multiplexbus verschickt, der
sie an die Rechner überträgt, die
an ihn angeschlossen sind. Eine Wiederholung der Handlungen, die
der ausgeführten
Manipulation entspricht, kann auf einem Bildschirm dargestellt werden,
und/oder durch Sprachanzeige angezeigt werden.
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Die Multifunktions-Steuervorrichtung 40 wird auf
zwei verschiedene Art und Weisen an den Multiplexbus 41 des
Fahrzeugs angeschlossen: entweder direkt über eine Multiplex-Schnittstelle 42,
wie es das Funktionsschema der 4a zeigt,
oder über
eine Verarbeitungseinheit eines Ausstattungsteil-Rechners 43 gemäß dem Schema
der 4b. Sie kann so jedes
Ausstattungsteil steuern, das an diesem Multiplexbus angeschlossen
ist. Im Fall der 4b ist
die Steuervorrichtung 40 mit dem Navigationsrechner verbunden,
dessen Multiplex-Schnittstelle 44 sie an den Bus 41 anschließt, aber
sie dient zur Steuerung der anderen Ausstattungsteile, wie etwa
der Leistung von Verkehrsinformationen, von Telematik, der Anzeige
der Funktionen des Fahrzeugs, der elektrischen Scheibenheber, der
Einstellung der elektrischen Außenspiegel,
des Autoradios, der Klimaanlage oder der Einstellung der Sitzposition.
Diese Beispiele des Einbaus des Steuerknopfs können auf die Steuerung anderer
Leistungen des Fahrzeugs erweitert werden.
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5 zeigt
mehrere Beispiele für
mögliche Handlungen
auf dem Knopf, wobei der intuitive Charakter der Verwendung des
Steuerknopfs illustriert wird, bei welchem dem Benutzer die Wahl
der Handhabung gelassen wird, die er für die angemessenste hält, um z.
B. einen Cursor auf den verschiedenen Elementen einer Liste zu bewegen,
die auf dem Bildschirm erscheint.
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Die Pfeile 50 und 51 entsprechen
den Drehungen a0 und a1 um
die Symmetrieachse δ des Knopfs,
der Pfeil 52 einem Druck a2 entlang
der Achse δ,
die Pfeile 53 bis 56 seitlichen Drücken a3 bis a6, senkrecht
zur Achse δ,
und die Pfeile 57 bis 60 den seitlichen Drücken a7 bis a10, parallel
zur Achse δ.
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Die Bestätigung einer Wahl wird durch
Druck auf die Mitte des Steuerknopfs entlang der Symmetrieachse δ durchgeführt, gemäß der Aktion
a2.
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Die Bewegung eines Cursors in einer
Liste von Elementen, die auf der Bildschirmanzeige dargestellt werden,
wird auf zwei verschiedene mögliche Arten
und Weisen bewerkstelligt: entweder durch Drehung des Knopfes oder
durch Druck auf eine seiner Seiten.
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Die Drehung des Knopfes im Uhrzeigersinn, die
der Aktion a0 entspricht, bewirkt, dass
sich der Cursor zum folgenden Element bewegt, während die Aktion a1 entgegen
dem Uhrzeigersinn bewirkt, dass er sich zum vorhergehenden Element
bewegt.
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Im Fall eines Drucks auf eine Seite
der Steuervorrichtung, sei es senkrecht (Aktionen a3 bis
a6) oder parallel (Aktionen a7 bis
a10) zur Symmetrieachse δ, bewegt sich der Cursor auf
der Bildschirmanzeige um ein Element in Richtung und Sinn, die durch den
Druck angezeigt werden. So bewegt sich der Cursor in Richtung des
oberen Bildschirmrands für die
Aktionen a3 und a7,
in Richtung des unteren Bildschirmrandes für die Aktionen a4 und
a8, nach rechts für die Aktionen a5 und
a9 und nach links für die Aktionen a6 und
a10. Ein anhaltender Druck auf eine der Seiten
der Steuervorrichtung bewirkt eine Bewegung des Cursors über mehrere
aufeinander folgende Items, eins nach dem anderen, wobei diese Bewegung
aufhört,
wenn der Benutzer aufhört,
auf den Knopf zu drücken.
Wenn diese Bewegungen nicht möglich
sind, bewegt sich der Cursor in Richtung des folgenden Elements
für die
Aktionen a3, a7,
a5 und a9, oder
in Richtung des vorhergehenden Elements für die Aktionen a4,
a8, a6 und a10.
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6a ist
ein Beispiel für
die Verwendung der Multifunktions-Steuervorrichtung in einer Liste
eines eindimensionalen Menüs.
Um von PIERRE zu PAUL zu gelangen, kann der Benutzer nach seiner Wahl
die Aktionen a0, a4 oder
a8, a5 oder a9 ausführen.
Um von PAUL zu IRENE zu gelangen, kann er dieselben Aktionen ausführen und
um von IRENE zu PAUL zurückzukehren,
kann er die Aktionen a1, a3 oder
a7, a6 oder a10 ausführen.
Um die Wahl von PAUL zu bestätigen,
führt er
schließlich
die Aktion a2 aus.
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Im Beispiel der 6b, die eine Liste in einem zweidimensionalen
Menü darstellt,
wird der Übergang
von PIERRE zu PAUL durch die Aktionen a0 oder
a4 oder a8 bewerkstelligt,
der Übergang
von PAUL zu JEAN wird dann durch die Aktion a5 oder
a9 bewerkstelligt, während der Übergang von PAUL zu IRENE durch
die Aktion a0 gemacht werden kann. Gemäß einer
zweiten Variante kann der Übergang von
PIERRE zu JEAN anders durchgeführt
werden, indem zuerst über
IRENE gegangen wird im Anschluss an die Aktion a5 oder
a9, dann von IRENE zu JEAN im Anschluss
an eine der Aktionen a0, a4 oder a8, a5 oder a9.
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Die Bewegung des Cursors auf dem
Hintergrund einer Karte, wie es die 7 illustriert,
wird durch Drücken
auf die Umrandung des Knopfs bewerkstelligt, senkrecht oder parallel
zur Achse δ,
gemäß den Aktionen
a5 oder a9, a4 oder a8, a2, a0 oder a1, in Richtung und Sinn, die durch den Druck
des Fingers des Benutzers angezeigt wird.
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Das Erscheinen eines Menüs auf dem
Bildschirm wird durch die Drehhandlungen a0 oder
a1 erreicht, und die Bestätigung einer
Positionswahl durch die Aktion a2 durch
Druck auf die Mitte des Knopfes.
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Mit drei Drucksensoren, genauer gesagt
bei 120° zueinander
angeordnet, kann die Steuervorrichtung jede Richtung durch einen
seitlichen Druck anzeigen, da die verbundene elektronische Schaltung den
Wert der gelieferten Druckinformationen für jeden der drei Sensoren vergleicht.
Es ist ebenso interessant, vier Drucksensoren bei 90° zueinander
anzuordnen.
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Die Multifunktions-Steuervorrichtung
gemäß der Erfindung
weist als beträchtliche
Vorteile die Verringerung der Anzahl an Knöpfen auf, die durch den Fahrer
auf Höhe
des Instrumentenbretts gehandhabt werden, die Definition eines Steuermittels,
das leicht blind bedient werden kann, und eine Steuerstrategie, die
einer maximalen Anzahl an Ausstattungsteilen gemein ist. Jede der
möglichen
Handlungen des Benutzers auf dem Knopf entspricht einer einfachen,
intuitiven und direkten Handhabung, die sich von den anderen unterschiedet,
was auf vorteilhafte Weise ein einfaches Erlernen für den Benutzer
erlaubt.
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Sie erhöht darüber hinaus die Flexibilität und die
Anpassbarkeit des Leitstands, damit die Einführung von neuen Ausstattungsteilen
und Diensten keine neuen Steuerknöpfe benötigt.
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Sie ist geeignet für die Auswahl
in einer eindimensionalen Liste, für die Navigation in aufeinander
folgenden Menüs
und für
eine Auswahl auf zwei Dimensionen, z. B. vom Typ Kartografie. Sie
stellt eine intuitive Schnittstelle dar für die Auswahl eines Elements
in einer Anzeige, sei sie ein- oder zweidimensional.
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Sie bietet zwei verschiedene Möglichkeiten der
Cursorbewegung in einem eindimensionalen Menü durch Drehung des Knopfs oder
durch Druck auf eine der Seiten.
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Schließlich kann sie an eine ganze
Modellpalette von Fahrzeugen angepasst werden, weil sie von der
Zahl der zu verwaltenden Leistungen unabhängig ist.