EP1313119A2 - Bedienelement - Google Patents

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EP1313119A2
EP1313119A2 EP02020282A EP02020282A EP1313119A2 EP 1313119 A2 EP1313119 A2 EP 1313119A2 EP 02020282 A EP02020282 A EP 02020282A EP 02020282 A EP02020282 A EP 02020282A EP 1313119 A2 EP1313119 A2 EP 1313119A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
handle
control element
element according
rotation
strain gauges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02020282A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1313119B1 (de
EP1313119A3 (de
Inventor
Christian Brenzel
Gerd Draeger
Torsten Gerber
Wolfgang Detlefsen
Bernd Waldmann
Volker Swarek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1313119A2 publication Critical patent/EP1313119A2/de
Publication of EP1313119A3 publication Critical patent/EP1313119A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1313119B1 publication Critical patent/EP1313119B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H25/00—Switches with compound movement of handle or other operating part
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/052—Strain gauge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H25/00—Switches with compound movement of handle or other operating part
    • H01H25/06—Operating part movable both angularly and rectilinearly, the rectilinear movement being along the axis of angular movement

Definitions

  • the invention relates to an operating element according to the Genus of the main claim.
  • an operating device with a rotary switch known in which a device for a handle Measuring a force is present.
  • By turning the Handle is an indicator mark or frame in horizontal or vertical direction via a display movable.
  • a selected function group, function and / or a selected function value is indicated by a radial force on the handle of the rotary switch selectable.
  • the control element according to the invention with the features of The main claim has the advantage that a Select a function and / or set one Parameters of a device to be operated with the control element not just by one turn, but also by one linear control or via a radial deflection of an the control element arranged handle can be done.
  • a Rotation function, a linear control function and one Confirmation function can be integrated. This will achieves a radial movement of the control, which e.g. for the purpose of linear movement of an indicator mark in a selection menu in an ad is used for this purpose is available. This allows the scope of the functions that can be controlled with the control element become. In addition, an accidental confirmation of a Entry by an erroneous radial force avoided.
  • the handle is also advantageous to use the handle as a rod perform, which is attached to a support member and protrudes above this.
  • the Handle both for use as one Rotary element as well as for tilting, i.e. for one radial movement to the axis of rotation by the user well is tangible.
  • the control element an elastic plastic material so that it after a deflection back into his Starting position springs back.
  • strain gauges are long lasting and allow, too only very small deflections of the control element electrically capture.
  • the strain gauges can be used for this advantageous on the support element itself or to take up space to save the support element, even on the handle itself be arranged.
  • strain gauges it is particularly advantageous to use the strain gauges to arrange mutually offset longitudinal axes, the either skewed or offset parallel to each other run. This makes it possible to switch between one Rotational movement and a radial deflection of the handle distinguish and separate these movements and thus as evaluate different inputs.
  • FIG. 1 shows a driver information system in a motor vehicle with an inventive Control element
  • Figure 2 shows a first embodiment for a screen representation
  • Figure 3 shows a second Embodiment for a screen display with a Selection menu
  • Figure 4a and 4b a first embodiment for an operating element according to the invention
  • FIGS. 5a, 5b, Figures 6a, 6b, Figures 7a and 7b each further Embodiments of controls according to the invention each in a side view and in a top view
  • figure 8 shows a further embodiment of an inventive Control element with an additional input component in a direction perpendicular to a carrier plate.
  • the control element according to the invention can be used for control and used for inputs in any electrical device become. Its use is particularly advantageous if safe operation over a long period of time, on a very tight Space and possibly also in a dusty or moist environment. This is particularly true in Vehicles, e.g. in a center console one Motor vehicle only a limited space for controls is available. Furthermore, the controls for the entire lifespan of a vehicle safely work, even in difficult operating conditions, such as e.g. strong temperature fluctuations.
  • Control element according to the invention using a control element for controlling a driver information device in one Motor vehicle explained.
  • FIG. 1 shows a driver information device 1 shown.
  • a control element 4 according to the invention connected to a central unit 2 with a Computing unit 3 .
  • the control element 4 is a selection menu, that in a display area 5 of a display unit 6 is displayed, controllable.
  • the control element 4 has Carrier element 17 in which an evaluation unit 16 is arranged.
  • a handle 7 is with sensors for Detecting a force connected to the handle 7, the signals via a connection 8 to the evaluation unit can transmit. The sensors are not in FIG. 1 shown.
  • the handle is dashed around one shown axis of rotation 18 rotatable, the perpendicular to a cover surface 15 of the handle.
  • the Evaluation unit 16 transmits a detected operation the central unit 2 which according to the operation Representation of the display area 5 changes or the execution a selected function.
  • the central unit 2 the driver information device 1 is preferably with an antenna unit 9, a data carrier drive 10, Vehicle sensors 11 and a speaker 12 connected.
  • the Central unit 2 is preferably as a car radio, as a vehicle navigation device, as a telephone / internet connection and / or as an on-board computer for Read out and control a variety of Vehicle functions set up.
  • In the display unit 6 become the data determined via the vehicle sensors 11 shown. Are over the disk drive 10 Readable navigation or music data. An audio output takes place via the loudspeaker 12.
  • the antenna unit 9 serves to establish a cellular connection and / or radio contact to a satellite positioning system, e.g.
  • the display unit 6 is preferably in the center console in a motor vehicle arranged.
  • the central unit 2 is preferably located on a place in the vehicle that is not directly visible behind an instrument panel.
  • the control element 4 is on a place in the vehicle that is easily accessible to the driver arranged so that easy accessibility of the handle 7 is given by the driver.
  • a user via the Loudspeaker 12 gives an acoustic feedback about him performed operation is given.
  • the control element 4 in the way stored that at a set pressure on the Handle 7 acting pressure, the control element 4 in one for it intended receptacle is pressed in the instrument panel, so that e.g.
  • the handle 7 is preferably designed as a rod-shaped handle.
  • the handle e.g. as a hemispherical, one disc-shaped or a cross-shaped gripping element be executed.
  • the following is the function of the handle 7 exemplarily in the execution of a rod-shaped handle explained.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of an in the display area 5 shown selection menu.
  • display area 5 can also be used current functional states of vehicle functions as well as a TV or video image can be displayed.
  • list 20 is shown with list entries 21, of which only one for the sake of clarity of the drawing is provided with a reference number.
  • the single ones List entries 21 are marked with letters. Instead of the letters in the list, individual Functions, sub-functions or function values listed be pending, e.g. separate Vehicle functions or station names of callable Radio stations as well as accessible driving destinations when using for controlling a vehicle navigation device.
  • FIG. 3 shows the display area 5 with a selection field 24 and a selection bar 25 are shown.
  • a Movement of the handle 7 to the left, to the right upwards and down the indicator 22 in the selection box 24 between the individual entries 26 by letters are marked, are moved.
  • a mark 27 in the Selection bar to the left By turning the Handle 7 to the left is a mark 27 in the Selection bar to the left and by turning the handle 7 the marking 27 in the selection bar 25 becomes to the right shifted to the right.
  • the Selection bar 25 linked linear setting variable set, e.g. a radio volume, a Reception frequency of a radio tuner, a preselected interior temperature or one Vehicle window position.
  • a piece of music and with the selection bar 25 preselected a volume.
  • the Display mark 22 in the selection field 24 controlled by turning and only after selecting a control of the Selection bar 25 there is a rotation control of there adjustable size.
  • FIGS. 4a and 4b A first exemplary embodiment of an operating element according to the invention is shown in FIGS. 4a and 4b.
  • FIG. 4a shows a side view of an operating element according to the invention
  • FIG. 4b shows a top view of the operating element.
  • a handle 31 of the operating element is molded onto a carrier plate 30.
  • the control element can be grasped on a side surface 32 of the handle 31 and both rotated about a rotation axis 33 shown in broken lines and tilted radially to the rotation axis 33 in any direction by pressure exerted radially on the rotation axis 33.
  • the handle 31 is made in one piece with the carrier plate 30. Both components are preferably made of a plastic material that is at least slightly elastic.
  • the material is preferably so inflexible that only a slight deflection and twisting of the handle 31 is possible.
  • a first strain gauge 34 is applied to the carrier plate, which preferably leads to the handle 31.
  • a second strain gauge 35 runs radially to the axis of rotation 33, which likewise borders on the handle 31.
  • a rotation or a tilting of the handle 31 led to an expansion or compression of the strain gauges 34, 35.
  • a deflection of the strain gauges 34, 35 can be measured electrically and is forwarded to the evaluation unit 16 of the operating element via electrical lines (not shown in FIGS. 4a, 4b) be conducted. Operation of the control element according to FIGS.
  • a threshold switch can be provided, which one over the signal measured by the strain gauges Meaning “stretch”, “compression”, or “no signal” assigns so that minor force does not can lead to a false statement.
  • a Time switch which is a maximum for a confirmation Entry time provides for the capture of a confirmation only on entries made for a very short time be restricted. This is only a confirmation when a predetermined actuation period, e.g. a Second, falls below. Will this Actuation time is exceeded, so the actuation recorded and evaluated as a rotation input.
  • FIGS. 6a and 6b show a side view and a top view of a further development of the control element described with reference to FIGS. 4a, 4b.
  • Four strain gauges are now arranged on the handle 31.
  • the handle 31 is preferably cylindrical.
  • a first strain gauge 41 leads upwards in a first direction.
  • a second strain gauge 42 is offset from the first strain gauge 41 by 90 degrees in a second direction to the right.
  • a third strain gauge 43 is in turn offset by 90 degrees in a third direction downward and a fourth strain gauge 44 is again offset in a fourth direction by 90 degrees to the third strain gauge 43 in a fourth direction to the left.
  • the longitudinal axes 41 ', 42', 43 ', 44' of the respective strain gauges 41, 42, 43, 44 are arranged in such a way that the longitudinal axes of opposite strain gauges 42, 44 and 41 and 43 do not intersect or overlap, but rather that they intersect a distance that corresponds approximately to the diameter of the handle 31, parallel to each other. This enables a more differentiated detection of an operation of the handle 31.
  • strain gauge 41, 42, 43, 44 By the middle through the strain gauges 41, 42, 43, 44 extending longitudinal axes each arranged are that the longitudinal axes are opposite each other Strain gauge, i.e. strain gauge 41 and 43 and 42 and 44 do not overlap, but run parallel to each other with a distance that between the radius and the diameter of the handle 31 is selected, can be between a right turn and a Left turn can be clearly distinguished.
  • the arrangement of four strain gauges can also Accuracy can be improved with that also superimposed Movements, e.g. a movement of the handle 31 upwards can be distinguished from a rotation to the right. Moving up to the right will make you third and the fourth strain gauge is stretched, however the first and second strain gauges 41, 42 compressed.
  • An evaluation of signals from the Strain gauges according to the table described takes place in the evaluation unit 16.
  • strain gauges 51, 52, 53, 54 are arranged on the handle 31.
  • the second strain gauge is arranged on the handle 31 offset from the first strain gauge by 90 degrees.
  • the third and fourth strain gauges 53, 54 are each offset by a further 90 or 180 degrees from the second strain gauge.
  • the strain gauges preferably run in a trapezoidal shape on the side surface 32 of the handle 31. That is, for example, a longitudinal axis 51 'of the first strain gauge 51 is skewed to the axis of rotation 33 of the handle 31.
  • FIGS. 7a and 7b are a side view and a supervision of another embodiment of a Control element according to the invention shown.
  • the Carrier plate 30 is rigid with the cylindrical Inner body 61 connected with a flexible Plastic material 62 in the form of a hollow cylinder is surrounded.
  • a sleeve 63 arranged opposite the rigid Inner body 61 is movably attached.
  • the sleeve 63 with the Plastic material and this in turn with the Inner body 61 glued.
  • There can be a twist by one Axis of rotation 64 take place, which runs centrally along the Inner body 61 runs.
  • the sleeve 63 can also radial to the axis of rotation 64 in any direction be tilted.
  • Detection takes place in one preferred embodiment via a Change in capacity between the sleeve 63 and the Inner body 61.
  • the evaluation unit 16 evaluates the Changes in capacity and then determines one Movement of the control element.
  • the capacitor plates are an exemplary embodiment not directly between the sleeve and the inner body arranged opposite, but slightly against each other offset, so that depending on the direction of rotation the capacity either increasing or decreasing.
  • the evaluation matrix can be used for offset of the outer capacitor plates the inner body 61 in supervision clockwise taken from the table according to Figures 6a and 6b become.
  • the sign "+” is an increase and the sign "-" as a decrease in capacity between understand the respective capacitor plate.
  • the inner body 61 made of metal and with mass connected so that a capacity over that Inner body is measured.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment for an operating element according to the invention is shown.
  • a handle 70 On a handle 70 are a first and a third Strain gauges 91, 92 arranged. Two more Strain gauges are not shown in FIG. 8 shown.
  • the handle 70 about an axis of rotation 82 rotatable and radially laterally to the axis of rotation 82 tiltable.
  • the handle 70 is opposite one Carrier plate 93 perpendicular to the carrier plate 93 through an opening 94 made in the support plate 93 movable.
  • the movement is controlled by holding elements 75, 76 limited, the first holding member 75 on the Handle 70 facing side and the second holding element 76 on the side of the carrier plate facing away from the handle 93 is arranged.
  • the holding elements 75, 76 are all-round electrical contact surfaces 77, 78 formed.
  • the first electrical contact surface 77 will when the handle 70 moves onto the carrier plate 93 with third ones arranged on the carrier plate 93 Contact surfaces 79, 79 'contacted. Between electrical contact surfaces 77, 79 and 79 'becomes one conductive connection established and a push in of the handle 70 in the carrier plate 93 can thereby can be detected. Conversely is by touch of the second electrical contact surfaces 78, which on the second holding elements 76 are arranged, one electrical contact to fourth electrical Contact surfaces 80, 80 'on the handle 70 facing away Side of the carrier plate 93 detectable.
  • Arranged by Spring elements e.g. in the form of a on the carrier plate 93 and the grip 70 molded rubber ring 81 after an actuation of the handle 70 in a Rested position in which neither the electrical Contacts 77, 79 still 78, 80 are closed. Between the electrical contacts 77, 79, 79 'and 78, 80, 80' a capacitive measurement can also be carried out, through which pulling out or pushing the handle 70 in Depending on the position is measurable.
  • a Actuation of the handle 70 perpendicular to the carrier plate 93 can with the evaluations of the strain gauges be connected so that the number of Input options is increased.

Landscapes

  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)
  • Input From Keyboards Or The Like (AREA)

Abstract

Es wird ein Bedienelement vorgeschlagen, mit dem eine Drehung, eine radiale Auslenkung sowie unabhängig von dieser Eingabe eine Bestätigung durch ein Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements erfassbar ist. Das Bedienelement dient dazu, die Auswahl insbesondere aus einer in einer Anzeige dargestellten Menüstruktur durch zahlreiche Eingabemöglichkeiten zu vereinfachen. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Bedienelement nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE 198 36 261 C1 ist bereits eine Bedienvorrichtung mit einem Drehschalter bekannt, bei dem an einer Handhabe eine Vorrichtung zum Messen einer Kraft vorhanden ist. Durch das Drehen der Handhabe ist eine Anzeigemarke oder ein Anzeigerahmen in horizontaler oder vertikaler Richtung über eine Anzeige bewegbar. Eine ausgewählte Funktionsgruppe, Funktion und/oder ein angewählter Funktionswert ist durch eine radiale Krafteinwirkung auf die Handhabe des Drehschalters auswählbar.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Bedienelement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Auswahl einer Funktion und/oder die Einstellung eines Parameters eines mit dem Bedienelement zu bedienenden Geräts nicht nur durch eine Drehung, sondern auch durch eine lineare Steuerung oder über eine radiale Auslenkung einer an dem Bedienelement angeordneten Handhabe erfolgen kann. Indem durch ein Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements eine Bestätigung einer Auswahl bzw. des eingestellten Parameters ermöglicht wird, kann in das Bedienelement eine Drehfunktion, eine lineare Steuerungsfunktion und dazu eine Bestätigungsfunktion integriert werden. Dadurch wird erreicht, dass eine radiale Bewegung des Bedienelements, die z.B. zum Zweck einer linearen Bewegung einer Anzeigemarke in einem Auswahlmenü in einer Anzeige verwendet wird, für diesen Zweck zur Verfügung steht. Damit kann der Umfang der mit dem Bedienelement steuerbaren Funktionen erweitert werden. Zudem wird eine versehentliche Bestätigung einer Eingabe durch eine irrtümliche, radiale Krafteinwirkung vermieden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Bedienelements möglich. Besonders vorteilhaft ist, eine Handhabe des Bedienelements im wesentlichen ortsfest und lagerfrei unmittelbar an einem Trägerelement anzuordnen. Hierdurch wird eine Verschmutzung des Lagers vermieden, wie sie z.B. bei einem Trackball oder einer Computermaus durch für einen beweglichen Ball erforderliche Öffnungen in diese Bedienelemente eindringen können. Durch den Verzicht auf bewegliche Teile wird zudem ein mechanischer Verschleiß vermieden.
Weiterhin ist vorteilhaft, die Handhabe als ein Stab auszuführen, der an einem Trägerelement befestigt ist und über dieses hervorsteht. Hierdurch ist eine gute Griffmöglichkeit für einen Benutzer gegeben, wobei die Handhabe zugleich sowohl für die Verwendung als ein Drehelement als auch für ein Verkippen, also für eine radiale Bewegung zur Drehachse durch den Benutzer gut greifbar ist. Hierbei ist vorteilhaft, das Bedienelement aus einem elastischen Kunststoffmaterial auszuführen, so dass es nach einer Auslenkung selbständig wieder in seine Ausgangslage zurückfedert.
Weiterhin ist vorteilhaft, eine Betätigung des Bedienelements über Dehnungsmessstreifen zu erfassen. Dehnungsmessstreifen sind lange haltbar und erlauben, auch nur sehr geringe Auslenkungen des Bedienelements elektrisch zu erfassen. Hierzu können die Dehnungsmessstreifen vorteilhaft auf dem Trägerelement selbst oder, um Platz auf dem Trägerelement zu sparen, auch auf der Handhabe selbst angeordnet sein.
Insbesondere ist vorteilhaft, die Dehnungsmessstreifen mit gegeneinander versetzten Längsachsen anzuordnen, die entweder windschief oder parallel versetzt zueinander verlaufen. Hierdurch ist möglich, zwischen einer Drehbewegung und einer radialen Auslenkung der Handhabe zu unterscheiden und diese Bewegungen getrennt und damit als unterschiedliche Eingaben auszuwerten.
Weiterhin ist vorteilhaft, die Handhabe in einer Öffnung des Trägerelements zu lagern und eine Bewegung der Handhabe senkrecht zu der Trägerplatte durch Sensorelemente zu erfassen. Hierdurch sind weitere Freiheitsgrade der Bewegung des Bedienelements möglich, so dass die Anzahl der Funktionen, die durch das Bedienelement aufgerufen werden können, gesteigert werden kann.
Weithin ist vorteilhaft, die handhabe in der Weise auszuführen, dass eine äußere Hülse gegenüber einem Innenkörper beweglich ist. Hierdurch kann auf die Anordnung einer Lagerung verzichtet werden. Eine Messung durch Dehnungsmessstreifen kann dabei durch eine kapazitive Messung ersetzt werden.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Fahrerinformationssystem in einem Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bedienelement, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Bildschirmdarstellung, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Bildschirmdarstellung mit einem Auswahlmenü, Figur 4a und 4b ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bedienelement, Figuren 5a, 5b, Figuren 6a, 6b, Figuren 7a und 7b jeweils weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Bedienelemente jeweils in einer Seitenansicht und in einer Aufsicht, Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit einer zusätzlichen Eingabekomponente in einer Richtung senkrecht zu einer Trägerplatte.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das erfindungsgemäße Bedienelement kann zur Steuerung und für Eingaben in beliebige elektrische Geräte verwendet werden. Seine Verwendung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine sichere Bedienung über lange Zeit, auf sehr engem Raum und gegebenenfalls auch in einer staubigen oder feuchten Umgebung erfolgen soll. Dies ist insbesondere in Fahrzeugen der Fall, wobei z.B. in einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs nur ein begrenzter Platz für Bedienelemente zur Verfügung steht. Ferner sollen die Bedienelemente für die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs sicher funktionieren, auch bei schwierigen Einsatzbedingungen, wie z.B. starken Temperaturschwankungen. Im Folgenden ist ein erfindungsgemäßes Bedienelement anhand einem Bedienelement zur Steuerung einer Fahrerinformationsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug erläutert.
In der Figur 1 ist eine Fahrerinformationsvorrichtung 1 dargestellt. An eine Zentraleinheit 2 mit einer Recheneinheit 3 ist ein erfindungsgemäßes Bedienelement 4 angeschlossen. Mit dem Bedienelement 4 ist ein Auswahlmenü, dass in einer Anzeigefläche 5 einer Anzeigeeinheit 6 angezeigt wird, steuerbar. Das Bedienelement 4 weist ein Trägerelement 17 auf, in dem eine Auswerteeinheit 16 angeordnet ist. Eine Handhabe 7 ist mit Sensoren zum Erfassen einer auf die Handhabe 7 wirkenden Kraft verbunden, die über eine Verbindung 8 zu der Auswerteeinheit Signale übermitteln können. Die Sensoren sind in der Figur 1 nicht dargestellt. Die Handhabe ist um eine gestrichelt eingezeichnete Drehachse 18 verdrehbar, die senkrecht zu einer Deckfläche 15 der Handhabe verläuft. Die Auswerteeinheit 16 übermittelt eine erfasste Bedienung an die Zentraleinheit 2 die entsprechend der Bedienung die Darstellung der Anzeigefläche 5 ändert oder die Ausführung einer gewählten Funktion veranlasst. Die Zentraleinheit 2 der Fahrerinformationsvorrichtung 1 ist vorzugsweise mit einer Antenneneinheit 9, einem Datenträgerlaufwerk 10, Fahrzeugsensoren 11 und einem Lautsprecher 12 verbunden. Die Zentraleinheit 2 ist vorzugsweise als ein Autoradio, als eine Fahrzeugnavigationsvorrichtung, als eine Telefon-/Internetverbindung und/oder als ein Bordcomputer zum Auslesen und zur Steuerung einer Vielzahl von Fahrzeugfunktionen eingerichtet. In der Anzeigeeinheit 6 werden die über die Fahrzeugsensoren 11 ermittelten Daten dargestellt. Über das Datenträgerlaufwerk 10 sind Navigations- oder Musikdaten auslesbar. Eine Audioausgabe erfolgt über den Lautsprecher 12. Die Antenneneinheit 9 dient zur Herstellung einer Mobilfunkverbindung und/oder zu einem Funkkontakt zu einem Satellitenortungssystem, z.B. dem GPS (Global Positioning System). Die Anzeigeeinheit 6 ist vorzugsweise in der Mittelkonsole in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Die Zentraleinheit 2 befindet sich bevorzugt an einer nicht direkt sichtbaren Stelle im Fahrzeug verdeckt hinter einer Instrumententafel. Das Bedienelement 4 ist an einer für den Fahrer gut zugänglichen Stelle im Fahrzeug angeordnet, so dass eine leichte Erreichbarkeit der Handhabe 7 durch den Fahrer gegeben ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auch eine Steuerung ohne eine Anzeigeeinheit 6 möglich, wobei einem Benutzer über den Lautsprecher 12 eine akustische Rückmeldung über die von ihm durchgeführte Bedienung gegeben wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Bedienelement 4 in der Weise gelagert, dass bei einem über einen Solldruck auf die Handhabe 7 wirkenden Druck das Bedienelement 4 in eine dafür vorgesehene Aufnahme in der Instrumententafel gedrückt wird, so dass z.B. bei einem Unfall eine Verletzungsgefahr durch die Handhabe 7 vermieden wird. Die Handhabe 7 ist vorzugsweise als ein stabförmiger Griff ausgeführt. In einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Handhabe auch z.B. als ein halbkugelförmiges, ein scheibenförmiges oder ein kreuzförmiges Greifelement ausgeführt sein. Im folgenden wird die Funktion der Handhabe 7 beispielhaft in der Ausführung eines stabförmigen Griffes erläutert.
In der Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für ein in der Anzeigefläche 5 anzuzeigendes Auswahlmenü dargestellt. Neben Auswahlmenüs können in der Anzeigefläche 5 auch aktuelle Funktionszustände von Fahrzeugfunktionen sowie ein Fernseh- oder Videobild dargestellt werden. In der Darstellung gemäß der Figur 2 ist in der Anzeigefläche 5 eine Liste 20 mit Listeneinträgen 21 dargestellt, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die einzelnen Listeneinträge 21 sind mit Buchstaben gekennzeichnet. Anstelle der Buchstaben können in der Liste einzelne Funktionen, Unterfunktionen oder Funktionswerte angeführt sein, die zur Auswahl anstehen, z.B. einzelne Fahrzeugfunktionen oder auch Sendernamen von aufrufbaren Radiosendern sowie anfahrbare Fahrziele bei der Verwendung zur Steuerung einer Fahrzeugnavigationsvorrichtung. Durch ein Drehen des Griffes 7 nach rechts oder durch ein Bewegen des Griffes 7 aus der Betrachterrichtung nach unten wird eine Anzeigemarke 22 nach unten durch die Liste geführt. Durch ein Drehen des Griffes 7 nach links oder ein aus der Sicht eines Betrachters vorgenommenes Biegen des Griffes 7 nach oben wird die Anzeigemarke 22 entsprechend nach oben bewegt. Durch eine Bewegung nach rechts kann auf ein Bedienfeld 23 neben der Liste gewechselt werden, durch das die Anzeigefläche 5 auf ein der Liste 20 übergeordnetes Menü umgeschaltet werden kann. Durch ein kurzes Drücken auf die Deckfläche des Griffs 7 oder durch ein kurzes Ziehen an dem Griff 7 in eine Richtung senkrecht zu der der Handhabe zuweisenden Oberfläche des Trägerelements 17 wird dasjenige Listenelement bestätigt, das durch die Anzeigemarke 22 gerade ausgewählt ist. Die angezeigte Funktion wird aufgerufen oder eine Einstellung des angezeigten Funktionswerts wird erst dann vorgenommen.
In der Figur 3 ist die Anzeigefläche 5 mit einem Auswahlfeld 24 und einem Auswahlbalken 25 dargestellt. Durch eine Bewegung des Griffes 7 nach links, nach rechts, nach oben und nach unten kann die Anzeigemarke 22 in dem Auswahlfeld 24 zwischen den einzelnen Einträgen 26, die durch Buchstaben gekennzeichnet sind, verschoben werden. Durch ein Drehen des Griffs 7 nach links wird eine Markierung 27 in dem Auswahlbalken nach links und durch ein Drehen des Griffes 7 nach rechts wird die Markierung 27 in dem Auswahlbalken 25 nach rechts verschoben. Damit wird eine mit dem Auswahlbalken 25 verknüpfte lineare Einstellgröße eingestellt, z.B. eine Radiolautstärke, eine Empfangsfrequenz einer Radiotunervorrichtung, eine vorgewählte Innenraumtemperatur oder eine Fahrzeugfensterposition. Vorzugsweise wird in dem Auswahlfeld 24 ein Musikstück und mit dem Auswahlbalken 25 eine Lautstärke vorgewählt. Gegebenenfalls kann auch die Anzeigemarke 22 in dem Auswahlfeld 24 durch Drehen gesteuert werden und erst mit einem Auswählen einer Steuerung des Auswahlbalkens 25 erfolgt eine Drehregelung der dort einstellbaren Größe.
In den Figuren 4a und 4b ist ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bedienelement dargestellt. In der Figur 4a ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bedienelements und in der Figur 4b eine Aufsicht auf das Bedienelement gezeigt. An eine Trägerplatte 30 ist ein Griff 31 des Bedienelements angeformt. Das Bedienelement kann an einer Seitenfläche 32 des Griffs 31 angefasst und sowohl um eine gestrichelt eingezeichnete Drehachse 33 verdreht als auch durch einen radial zu der Drehachse 33 ausgeübten Druck auf die Seitenflächen 32 in jede Richtung radial zu der Drehachse 33 verkippt werden. Der Griff 31 ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der Trägerplatte 30 einstückig ausgeführt. Beide Bestandteile sind vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, das zumindest leicht elastisch ist. Dabei ist das Material jedoch vorzugsweise so inflexibel, dass nur eine geringe Auslenkung und Verdrehung des Griffes 31 möglich ist. An dem Griff 31 ist ein erster Dehnungsmessstreifen 34 auf die Trägerplatte aufgebracht, der vorzugsweise bis zu dem Griff 31 führt. Rechtwinklig zu dem ersten Dehnungsmessstreifen 34 verläuft ein zweiter Dehnungsmessstreifen 35 radial zu der Drehachse 33, der ebenfalls an den Griff 31 grenzt. Eine Drehung oder eine Verkippung des Griffes 31 führte zu einer Dehnung bzw. Stauchung der Dehnungsmessstreifen 34, 35. Eine Auslenkung der Dehnungsmessstreifen 34, 35 ist elektrisch meßbar und über in der Figur 4a, 4b nicht gezeigte elektrische Leitungen an die Auswerteeinheit 16 des Bedienelements weiter leitbar. Eine Bedienung des Bedienelements gemäß der Figuren 4a und 4b ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Bewegungsrichtung 1. Streifen
34 		2. Streifen
35)
links 0 -
rechts 0 +
oben - 0
unten + 0
Rechtsdrehung + +
Linksdrehung - -
Drücken/Ziehen + oder -
(kurz)		 + oder -
(kurz)
In der Tabelle bedeuten "+": Dehnung, "-": Stauchung, "0": keine Änderung, "+ oder - (kurz)": Dehnung oder Stauchung nur innerhalb eines kurzen Zeitfensters.
Durch einen Druck auf eine Deckfläche 36 des Griffs 31 oder durch ein Ziehen an der Seitenfläche 32 in eine Richtung senkrecht zu der Trägerplatte 30 erfolgt eine Bestätigung einer Auswahl. In der Auswerteeinheit kann ein Schwellwertschalter vorgesehen sein, der einem über den Dehnungsmessstreifen gemessenen Signal eindeutig die Bedeutung "Dehnung", "Stauchung", oder "kein Signal" zuweist, so dass geringfügige Krafteinwirkungen nicht zu einer Falschaussage führen können. Ferner kann über eine Zeitschaltung, die für eine Bestätigung eine maximale Eingabezeit vorsieht, die Erfassung einer Bestätigung lediglich auf sehr kurzzeitig durchgeführte Eingaben beschränkt werden. Damit erfolgt eine Bestätigung nur dann, wenn eine vorgegebene Betätigungsdauer, z.B. eine Sekunde, unterschritten wird. Wird diese Betätigungsdauer überschritten, so wird die Betätigung als eine Dreheingabe erfasst und ausgewertet.
In den Figuren 6a und 6b ist eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf eine Fortbildung des anhand der Figuren 4a, 4b beschriebenen Bedienelements dargestellt. An dem Griff 31 sind nunmehr vier Dehnungsmessstreifen angeordnet. Der Griff 31 ist vorzugsweise zylinderförmig ausgeführt. Ein erster Dehnungsmessstreifen 41 führt in eine erste Richtung nach oben. Ein zweiter Dehnungsmessstreifen 42 ist zu dem ersten Dehnungsmessstreifen 41 um 90 Grad versetzt in eine zweite Richtung nach rechts angeordnet. Ein dritter Dehnungsmessstreifen 43 ist wiederum um 90 Grad versetzt in eine dritte Richtung nach unten und ein vierter Dehnungsmessstreifen 44 ist in eine vierte Richtung erneut um 90 Grad zu dem dritten Dehnungsmessstreifen 43 versetzt in eine vierte Richtung nach links angeordnet. Die Längsachsen 41', 42', 43', 44' der jeweiligen Dehnungsmessstreifen 41, 42, 43, 44 sind derartig angeordnet, dass sich die Längsachsen jeweils gegenüberliegender Dehnungsmessstreifen 42, 44 sowie 41 und 43 nicht schneiden oder überschneiden, sondern dass diese mit einem Abstand, der ungefähr dem Durchmesser des Griffes 31 entspricht, parallel zueinander verlaufen. Hierdurch ist ein differenzierteres Erfassen einer Bedienung des Griffs 31 möglich. In der folgenden Tabelle ist eine Zuordnung zwischen einer Bewegung des Griffs 31 und einer Reaktion der Dehnungsmessstreifen 41, 42, 43, 44 dargestellt:
Bewegungsrichtung 1. Streifen 41 2. Streifen 42 3. Streifen 43 4. Streifen 44
Links 0 + 0 -
Rechts 0 - 0 +
Oben - 0 + 0
Unten + 0 - 0
Rechtsdrehung + + + +
Linksdrehung - - - -
Drücken/ Ziehen + oder -
(kurz)		 + oder -
(kurz)		 + oder -
(kurz)		 + oder -
(kurz)
In der Tabelle bedeuten "+": Dehnung, "-": Stauchung, "0": keine Änderung, "+ oder - (kurz)": Dehnung oder Stauchung nur innerhalb eines kurzen Zeitfensters.
Indem die mittig durch die Dehnungsmessstreifen 41, 42, 43, 44 verlaufenden Längsachsen jeweils so angeordnet sind, dass die Längsachsen jeweils gegenüberliegender Dehnungsmessstreifen, also der Dehnungsmessstreifen 41 und 43 sowie 42 und 44 sich nicht überdecken, sondern parallel zueinander mit einem Abstand verlaufen, der zwischen dem Radius und dem Durchmesser des Griffs 31 gewählt ist, kann zwischen einer Rechtsdrehung und einer Linksdrehung eindeutig unterschieden werden. Durch die Anordnung von vier Dehnungsmessstreifen kann zudem die Genauigkeit verbessert werden, mit der auch überlagerte Bewegungen, z.B. eine Bewegung des Griffs 31 nach oben rechts von einer Drehung unterschieden werden können. Bei der Bewegung nach oben rechts werden zwar der dritte und der vierte Dehnungsmessstreifen gedehnt, jedoch wird der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen 41, 42 gestaucht. Eine Auswertung von Signalen von den Dehnungsmessstreifen gemäß der beschriebenen Tabelle erfolgt in der Auswerteeinheit 16.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 5a und 5b sind vier Dehnungsmessstreifen 51, 52, 53, 54 an dem Griff 31 angeordnet. Der zweite Dehnungsmessstreifen ist gegenüber dem ersten Dehnungsmessstreifen um 90 Grad versetzt an den Griff 31 angeordnet. Der dritte und der vierte Dehnungsmessstreifen 53, 54 sind jeweils um weitere 90 bzw. um 180 Grad gegenüber dem zweiten Dehnungsmessstreifen versetzt. Die Dehnungsmessstreifen verlaufen vorzugsweise trapezförmig auf der Seitenfläche 32 des Griffes 31. D.h. z.B. eine Längsachse 51' des ersten Dehnungsmessstreifens 51 verläuft windschief zu der Drehachse 33 des Griffs 31. Während bei der Anordnung der Dehnungsmessstreifen auf der Trägerplatte 30 eine indirekte Wirkung über den Griff 31 auf die Dehnungsmessstreifen ausgeübt wird, erfolgt nun eine direkte Kraftübertragung bei einer Dehnung bzw. einer Stauchung der Seitenfläche 32 des Griffes 31. Eine mögliche Ansteuerungsvorschrift ist in der folgenden Tabelle dargestellt:
Bewegungsrichtung 1. Streifen 51 2. Streifen 52 3. Streifen 53 4. Streifen 54
Links - 0 + 0
Rechts + 0 - 0
Oben 0 - 0 +
Unten 0 + 0 -
Rechtsdrehung - - - -
Linksdrehung + + + +
Drücken/ Ziehen + oder -
(kurz)		 + oder -
(kurz)		 + oder -
(kurz)		 + oder -
(kurz)
In der Tabelle bedeuten "+": Dehnung, "-": Stauchung, "0": keine Änderung, "+ oder - (kurz)": Dehnung oder Stauchung nur innerhalb eines kurzen Zeitfensters.
In den Figuren 7a und 7b sind eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bedienelements dargestellt. Die Trägerplatte 30 ist starr mit dem zylinderförmigen Innenkörper 61 verbunden, der mit einem flexiblen Kunststoffmaterial 62 in Form eines Hohlzylinders umgeben ist. Um das flexible Kunststoffmaterial 62 ist eine Hülse 63 angeordnet, die gegenüber dem starren Innenkörper 61 beweglich angebracht ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Hülse 63 mit dem Kunststoffmaterial und dieses wiederum mit dem Innenkörper 61 verklebt. Es kann eine Verdrehung um eine Drehachse 64 erfolgen, die zentral längs durch den Innenkörper 61 verläuft. Jedoch kann die Hülse 63 auch radial zu der Drehachse 64 in eine beliebige Richtung verkippt werden. Eine Detektion erfolgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über eine Kapazitätsänderung zwischen der Hülse 63 und dem Innenkörper 61. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind hierzu Kondensatorplättchen 65, 66, 67 und 68 in der Hülse 63 angeordnet. Hierbei sind auch in bzw. an dem Innenkörper 61 Kondensatorplättchen 71, 72, 73 und 74 angebracht. Die Auswerteeinheit 16 wertet die Kapazitätsänderungen aus und ermittelt daraufhin eine Bewegung des Bedienelements. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind dabei die Kondensatorplättchen zwischen Hülse und Innenkörper nicht unmittelbar gegenüber angeordnet, sondern geringfügig gegeneinander versetzt, so dass je nach Drehrichtung die Kapazität entweder zu- oder abnimmt. Die Auswertematrix kann bei einem Versatz der äußeren Kondensatorplättchen gegenüber dem Innenkörper 61 bei Aufsicht im Uhrzeigersinn dabei aus der Tabelle gemäß den Figuren 6a und 6b übernommen werden. Hierbei ist das Zeichen "+" als eine Zunahme und das Zeichen "-" als eine Abnahme der Kapazität zwischen den jeweiligen Kondensatorplättchen zu verstehen. In einem weiteren, vereinfachten Ausführungsbeispiel ist der Innenkörper 61 metallisch ausgeführt und mit Masse verbunden, so dass eine Kapazität gegenüber dem Innenkörper gemessen wird.
In der Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bedienelement dargestellt. An einem Griff 70 sind ein erster und ein dritter Dehnungsmessstreifen 91, 92 angeordnet. Zwei weitere Dehnungsmessstreifen sind in der Figur 8 nicht dargestellt. Der Griff 70 um eine Drehachse 82 verdrehbar und radial zu der Drehachse 82 seitlich verkippbar. Der Griff 70 ist gegenüber einer Trägerplatte 93 senkrecht zu der Trägerplatte 93 durch eine in die Trägerplatte 93 eingebrachte Öffnung 94 beweglich. Die Bewegung wird durch Halteelemente 75, 76 beschränkt, wobei das erste Halteelement 75 auf der dem Griff 70 zugewandten Seite und das zweite Halteelement 76 auf der dem Griff abgewandten Seite der Trägerplatte 93 angeordnet ist. An die Halteelemente 75, 76 sind rundumlaufende elektrische Kontaktflächen 77, 78 angeformt. Die erste elektrische Kontaktfläche 77 wird bei einer Bewegung des Griffs 70 auf die Trägerplatte 93 mit auf der Trägerplatte 93 angeordneten dritten Kontaktflächen 79, 79' kontaktiert. Zwischen den elektrischen Kontaktflächen 77, 79 und 79' wird eine leitende Verbindung hergestellt und ein Hereindrücken des Griffs 70 in die Trägerplatte 93 kann hierdurch detektiert werden. Umgekehrt ist durch eine Berührung der zweiten elektrischen Kontaktflächen 78, die an den zweiten Halteelementen 76 angeordnet sind, eine elektrische Kontaktierung zu vierten elektrischen Kontaktflächen 80, 80' auf der dem Griff 70 abgewandten Seite der Trägerplatte 93 detektierbar. Hierdurch kann ein Herausziehen des Griffes 70 aus der Trägerplatte 93 erfasst werden, sofern das zweite Halteelement 76 ein solches Herausziehen zulässt. Durch angeordnete Federelemente, z.B. in Form eines an der Trägerplatte 93 und dem Griff 70 angeformten Gummirings 81 wird nach einer Betätigung der Griff 70 wieder in eine Ruheposition gebracht, bei der weder die elektrischen Kontakte 77, 79 noch 78, 80 geschlossen sind. Zwischen den elektrischen Kontakten 77, 79, 79' sowie 78, 80, 80' kann auch eine kapazitive Messung erfolgen, durch die ein Herausziehen bzw. Hereindrücken des Griffes 70 in Abhängigkeit von der Position ausmessbar ist. Eine Betätigung des Griffs 70 senkrecht zu der Trägerplatte 93 kann mit den Auswertungen der Dehnungsmessstreifen verbunden werden, so dass die Anzahl der Eingabemöglichkeiten erhöht wird.

Claims (11)

  1. Bedienelement mit einer Handhabe, wobei eine Drehung der Handhabe um eine Drehachse und eine Auslenkung der Handhabe radial zu der Drehachse erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Handhabe (7, 31, 63, 70) ausgeführte Auswahl oder Einstellung mit einem Drücken und/oder Ziehen der Handhabe (7, 31, 63, 70) in axialer Richtung der Drehachse (18, 33, 64, 82) bestätigbar ist.
  2. Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Drehung und durch die radiale Auslenkung der Handhabe (7, 31, 63, 70) eine Anzeigemarke (22, 27) in einem in einer Anzeige dargestellten Auswahlmenü (21, 24, 25) verschiebbar ist.
  3. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (7, 31, 63, 70) als ein Stab ausgeführt ist und dass der Stab an einem Trägerelement (17, 30) angeordnet ist.
  4. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (7, 31, 63) im wesentlichen ortsfest und lagerfrei unmittelbar mit dem Trägerelement (17, 30) verbunden ist.
  5. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehung, eine radiale Auslenkung und/oder ein axiales Drücken und/oder Ziehen der Handhabe (7, 31, 63, 70) mittels Dehnungsmessstreifen (34, 35, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 91, 92) erfassbar sind.
  6. Bedienelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmessstreifen (34, 35, 41, 42, 43, 44) auf dem Trägerelement (17) angeordnet sind.
  7. Bedienelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmessstreifen (51, 52, 53, 54, 91, 92) auf einer Seitenfläche (32) der Handhabe (7, 31, 70) angeordnet sind.
  8. Bedienelement nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (41', 42', 43', 44', 51') der Dehnungsmessstreifen (41, 42, 43, 44, 51, 52, 54) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
  9. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement eine äußere Hülse (63) aufweist, dass die äußere Hülse (63) gegenüber einem Innenkörper (61) bewegbar ist und dass eine Bewegung zwischen der äußeren Hülse (63) und dem Innenkörper (61) gegeneinander vorzugsweise kapazitiv erfassbar ist.
  10. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (70) in einer Öffnung einer Trägerplatte (93) gelagert ist und dass eine Bewegung senkrecht zu der Trägerplatte (93) durch Sensorelemente (77, 78, 79, 80) erfassbar ist.
  11. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (7, 31, 63, 70) zumindest teilweise aus einem elastischen Kunststoffmaterial gebildet ist.
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