EP3555731A1 - Kraftfahrzeugbedienvorrichtung - Google Patents

Kraftfahrzeugbedienvorrichtung

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EP3555731A1
EP3555731A1 EP17801421.3A EP17801421A EP3555731A1 EP 3555731 A1 EP3555731 A1 EP 3555731A1 EP 17801421 A EP17801421 A EP 17801421A EP 3555731 A1 EP3555731 A1 EP 3555731A1
Authority
EP
European Patent Office
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motor vehicle
operating device
vehicle operating
sensors
touch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17801421.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nelson Carvalho
Pawel Borowczyk
Steffen SORNBERGER
Helmut Sowig
Viktor BELIUZHENKO
Leandro CONDE
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BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Original Assignee
BCS Automotive Interface Solutions GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3555731A1 publication Critical patent/EP3555731A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • B60K35/10—
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
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    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
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    • B60K2360/146—
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K2017/9602—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle operating device for an interior of a motor vehicle.
  • Motor vehicle operating devices are known from the prior art with which a vehicle occupant can control functions of a motor vehicle.
  • a vehicle occupant can control functions of a motor vehicle.
  • This is, for example, a light bar or a light island, on which the vehicle lighting can be adjusted.
  • a light bar or light island may include further functions that the vehicle occupant can control via the corresponding motor vehicle operating device, for example front or rear window heating, play heater or rear fog light.
  • motor vehicle operating devices which comprise a user interface, on which a plurality of switching symbols are shown.
  • the symbols are printed on keys that are mechanically operated to activate or deactivate the assigned function.
  • the buttons are assigned pressure sensors, which recognize the mechanical operation accordingly.
  • capacitive motor vehicle operating devices which comprise capacitively designed operating elements, which likewise include switching symbols.
  • capacitively designed controls an approach and a touch of the user interface can be detected in a simple manner. A mechanical operation is not required.
  • the capacitively trained controls the same functionality as the pressure sensors are achieved, so activate or deactivate a function.
  • the object of the invention is to provide a motor vehicle operating device which is inexpensive and easy to manufacture, having an increased functionality.
  • a motor vehicle operating device for an interior of a motor vehicle, with a user interface on which a plurality of symbols are shown, each associated with a touch sensor, wherein the touch sensors are each configured to detect an approach and / or a touch of the user interface wherein the motor vehicle operating device further comprises a plurality of pressure sensors associated with the switching symbols, wherein the number of pressure sensors is less than the number of touch sensors.
  • the basic idea of the invention is that the motor vehicle operating device has increased functionality by using different sensors which are provided for detecting different operations of the motor vehicle operating device. The different sensors are the touch sensors and the pressure sensors.
  • An approximation and / or a touch of the user interface can be detected via the touch sensors, whereas the additional pressure sensors detect a pressure exerted on the user interface, ie a mechanical actuation which requires a force. Since the number of pressure sensors is less than the number of switching symbols, the cost of producing the motor vehicle operating device is also lower than in the known from the prior art motor vehicle operating devices comprising a plurality of pressure sensors, each associated with a corresponding key.
  • the pressure sensors can be arranged in such a way that, in a triangulation method, in particular involving the geometry of the user interface, they determine the location on the operating surface to which the actuation or operating force is applied. Accordingly, those of the evaluated several signals sensor signals to (at least roughly) close to the location on the user interface, where the vehicle occupant has pressed on the user interface.
  • the touch sensors and / or the pressure sensors are capacitively and / or piezoelectrically designed.
  • the touch sensors can be designed as self-capacitive touch sensors, so that they easily detect an approach to the user interface.
  • the pressure sensors may be capacitively formed, wherein, for example, two capacitor plates are provided whose distance from each other is changed, if a pressure is exerted on the user interface. This is detected accordingly via the pressure sensors or the electric field changing as a result, in order to conclude a corresponding actuation.
  • the pressure sensors may be formed by piezoelectric sensors that convert an applied pressure (actuation) into an electrical signal, which can be evaluated.
  • the motor vehicle operating device comprises an evaluation unit that is coupled to the touch sensors and the pressure sensors in order to evaluate the acquired data.
  • the respective sensors therefore transmit the acquired data to the evaluation unit, that is to say the touch or approach signal and the actuation signals.
  • the evaluation unit evaluates the different signals in order to conclude a specific approach / touch or actuation of the motor vehicle operating device, in particular the user interface.
  • the signals of the different sensors can be linked with one another in order, for example, to detect an actuation of a specific switching symbol, even if a pressure sensor is not assigned directly to this switching symbol.
  • the touch sensors form a touch sensor, which is designed to detect and locate an approach and / or a touch of the user interface. This is done in a simple manner in that the respective switching symbols is associated with exactly one touch sensor, so that the approach or touch of a Switch symbol is detected via the associated capacitive touch sensor of the touch sensor. The corresponding signal is forwarded to the evaluation unit, which activates the function associated with the approach or touch.
  • the touch sensor system can also be designed such that it already recognizes an approach to the entire user interface of the motor vehicle operating device, that is not to a specific switching symbol, wherein due to the approach to the entire user interface, a function is activated, for example, a search lighting of the motor vehicle operating device is turned to to backlight the individual symbols. The search light therefore makes it easier to find the buttons on the user interface so that they can be operated accordingly.
  • the pressure sensors may form an actuation sensor configured to detect a pressure on the user interface. As soon as the vehicle occupant presses on the user interface, this is detected by the plurality of pressure sensors, that is to say the actuation sensor system. As already explained, the pressure sensors can estimate, based on a triangulation method, at which position the vehicle occupant has actuated the user interface. The more pressure sensors available, the more accurate the estimate. In particular, the user interface is considered as a boundary condition.
  • the touch sensor system and the actuation sensor system are designed such that together they detect an actuation of one of the several circuit symbols.
  • the touch sensor detects, for example, to which switching symbol the corresponding operating object has previously approached, so that only the plausibility of the pressure sensors of the actuation sensor, whether actually the corresponding switching symbol has also been actuated by a pressure on the switching symbol has been exercised. As a result, an accidental operation can be effectively prevented by unintentional contact.
  • the actuation sensor system can serve to check the plausibility of the touch sensor system if the touch sensor system reacts to a touch.
  • the motor vehicle operating device may be configured to detect an approach to the entire user interface, an approach to one of the plurality of switching symbols, a touch of one of the plurality of switching symbols and / or a pressing of one of the plurality of switching symbols, in particular where different functions are assigned to the detected states. Due to the approach to the entire user interface, a search illumination can be switched on, so that the switching symbols displayed on the user interface are backlit, making it easier for the vehicle occupant to find the corresponding switching symbol to be switched.
  • the assigned function can already be activated so that it does not have to touch the corresponding switching symbol.
  • the vehicle occupant must touch the corresponding switching symbol in order to carry out the function.
  • the contact of the switching symbol activates a further function assigned to the switching symbol.
  • a further function which is linked to the specific switching symbol, can be activated by pressing the switching symbol, that is to say applying a mechanical pressure to the corresponding switching symbol.
  • the motor vehicle operating device may comprise a maximum of n pressure sensors at n + 2 touch sensors, where n is an integer> 1. This makes it possible for an extremely high functionality of the motor vehicle operating device to be created via n pressure sensors and n + 2 touch sensors. Since each switching symbol is associated with a touch sensor, there are n + 2 switching symbols in each of which a mechanical actuation can be detected, with fewer pressure sensors being provided as switching symbols. For example, six switching symbols on the user interface, six touch sensors and four pressure sensors are provided.
  • the motor vehicle operating device comprises a printed circuit board, the touch sensors being arranged on a first printed circuit board surface of the printed circuit board assigned to the user interface are.
  • the touch sensors may be formed by electrodes disposed in the respective areas of the circuit board associated with the switching symbols.
  • the user interface is at least partially electrically conductive, so that it forms the contact sensors together with the electrodes on the circuit board.
  • the user interface may be provided on a panel which is a two-component injection molded part.
  • the pressure sensors may be arranged on a second circuit board surface opposite the first circuit board surface.
  • the first circuit board surface may be referred to as the front side, whereas the second circuit board surface may be referred to as the back side.
  • the second printed circuit board surface ie the rear side, can be assigned to a basic module of the motor vehicle operating device, on which the pressure sensors are supported, in order to convert a correspondingly applied pressure into an electrical signal.
  • the distance between the capacitor plates of the capacitively formed pressure sensors changes, if a pressure is exerted, since the capacitor plates assigned to the basic module can not be displaced further, so that their distance from the operating surface decreases.
  • a pressure is generated in piezoelectric pressure sensors, which is correspondingly converted into an electrical signal.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a motor vehicle operating device according to the invention
  • FIG. 2 shows the front side of a printed circuit board of the motor vehicle operating device according to FIG. 1, and FIG.
  • FIG. 3 shows the rear side of the printed circuit board of the motor vehicle operating device according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle operating device 10 which, in the embodiment shown, is designed as a light island 12.
  • the motor vehicle operating device 10 comprises a basic module 14, which comprises a plug chamber 15 into which a plug (not shown here) for electrical connection of the motor vehicle operating device 10 can be inserted.
  • a circuit board 16 is also received, the contact pins 18 which extend in the assembled state in the connector chamber 15 to be contacted by the plug.
  • the printed circuit board 16 has a first printed circuit board surface 20 shown in FIG. 1, which may also be referred to as the front side (FIG. 2).
  • the printed circuit board 16 has a second printed circuit board surface 22, which is opposite to the first printed circuit board surface 20, and which may also be referred to as the rear side (FIG. 3). Via the second printed circuit board surface 22, the printed circuit board 16 is supported on the base module 14, as will be explained below.
  • the motor vehicle operating device comprises a diaphragm 24, which forms an operating surface 26, on which a plurality of switching symbols 28 are shown, which functions of the motor vehicle are assigned, which can be activated or deactivated via the switching symbols 28, as will be explained below.
  • the switching symbols 28 are partially transparent, so that they can be backlit by a search illumination 32.
  • the search illumination 32 also includes light guides 34, which are also shown in FIG.
  • the light guides 34 are each delimited laterally by Lichtabschottungen 36. This ensures that the functional light sources associated with the light exit surfaces 30, which are not shown in detail on the printed circuit board 16, are not illuminated by the light emanating from the light guides 34.
  • the switching symbols 28 are associated with both touch sensors 38 and pressure sensors 40.
  • the touch sensors 38 are arranged on the first printed circuit board surface 20, which in the assembled state of the motor vehicle operating device 10 is assigned to the user interface 26.
  • the touch sensors 38 are designed as capacitive sensors, in particular self-capacitive sensors, so that they already detect an approach to a corresponding switching symbol 28. Accordingly, these are electrode areas provided on the first board surface 20.
  • the touch sensors 38 may be formed as capacitive sensors that together with the user interface 26 form a capacitor whose electric field is changed, as long as the partially electrically conductive user interface 26 is touched.
  • the pressure sensors 40 are arranged on the second printed circuit board surface 22, via which the printed circuit board 16 is supported on the base module 14.
  • the basic module 14 has correspondingly designed support surfaces 42 on which the pressure sensors 40 rest accordingly when the motor vehicle operating device 10 is in the assembled state.
  • the pressure sensors 40 may be designed as capacitive sensors, for example by two opposing capacitor plates, so that they convert a change in distance into a corresponding electrical signal.
  • the pressure sensors 40 are formed as piezoelectric sensors, so that they convert an applied pressure into an electrical signal.
  • the plurality of pressure sensors 40 may also be designed mixed, that is, partly as capacitive sensors and the other part as piezoelectric sensors.
  • the printed circuit board 16 may comprise an evaluation unit 44 (see FIG. 3) which is coupled to the touch sensors 38 and the pressure sensors 40 in order to detect different operating or operating scenarios.
  • the touch sensors 38 together form a touch sensor 46, via which an approach to the user interface 26 or a specific switching symbol 28 and / or a touch of the corresponding switching symbol 28 can be detected and located. This is because each switch symbol 28 is associated with a touch sensor 38.
  • the touch sensor 46 may be formed by a capacitive foil having a matrix structure such that the individual touch sensors 38 are formed.
  • a corresponding allocation table can be stored in the evaluation unit 44, via which the signal values of the touch sensor 46 are assigned to the corresponding switching symbols 28 or the touch sensors 38 assigned to the switching symbols 28.
  • the pressure sensors 40 together form an actuating sensor 48, with which a mechanical actuation of the motor vehicle operating device 10, in particular the user interface 26 can be detected.
  • it is possible to deduce the location of the pressure application via the plurality of pressure sensors 40 in particular by means of a triangulation method. It can thus be carried out a spatially resolved actuation detection.
  • the pressure sensors 40 are distributed substantially homogeneously over the printed circuit board 16 so as to be able to detect the actuation of the user interface 26 as best as possible.
  • a first operating scenario may be that the plurality of touch sensors 38 detect an approach to the user interface 24, for example to activate the search light 32, so that the switching symbols 28 are each backlit. Accordingly, search light sources, such as LEDs, are activated.
  • a first function corresponding to the switching symbol 28 can be activated.
  • the rear fog lamp is activated if the finger of the vehicle occupant approaches the corresponding switching symbol 28.
  • the vehicle occupant must touch the user interface 24, in particular the corresponding switching symbol 28, with his finger in order to activate the first function.
  • a switching symbol 28 is assigned a plurality of functions which are activated as a function of the operation, that is, for example, by approaching, touching or mechanically pressing.
  • the headlights that an approximation to the corresponding switching symbol 28 results in switching on a stand illumination, whereas touching the corresponding switching symbol 28 activates the automatic light adjustment (dipped beam is activated if a light sensor recognizes that this is necessary).
  • the mechanical pressing of the corresponding switching symbol 28 is regarded as switching on the light, even if the automatic light setting would not yet provide this, since it is bright enough, for example.
  • the mechanical pressing via the actuation sensor 48 may only serve to confirm the touch of the corresponding switch symbol 28 previously detected by the touch sensor 46. As a result, unintentional contact with a switching symbol 28 and the otherwise associated unintentional activation of the associated switching function can be prevented.
  • the plurality of switching symbols 28 are each an approximation. Touch sensor 46 and an actuation sensor 48 assigned, although not each switching symbol 28, a corresponding pressure sensor 40 is assigned.
  • the evaluation unit 44 can also evaluate the time course of the detected forces in order to activate or deactivate a further function via this.
  • the evaluation unit 44 can continuously monitor the actuation sensor system 48 so that a force signal is generated, wherein a different function is performed at a higher force. For example, the light intensity is increased faster, if with more force the corresponding switching symbol 28 is pressed, if this is associated with an interior lighting.
  • an actuation threshold can be provided, which is programmable in particular. Accordingly, the force or the pressure can be adjusted, from which the actuating sensor 48 triggers or detects a pressing as an operation.
  • the evaluation unit 44 in combination with the touch sensor system 46 can detect how much surface area of the operating surface 26 is simultaneously actuated in order to close the pressure which has been applied thereto. This in turn may be related to the collected data from the actuation sensor 48.
  • a light strip may be provided as a motor vehicle operating device 10, which comprises the switching symbols 28 in a row.
  • n pressure sensors 40 it is possible with a few pressure sensors 40 to achieve high functionality of the motor vehicle operating device 10, in particular to allocate a plurality, for example n + 2 switching symbols 28, to an actuating sensor system, although only n pressure sensors 40 are provided.

Abstract

Eine Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs ist beschrieben, mit einer Bedienoberfläche (26), auf der mehrere Schaltsymbole (28) dargestellt sind, denen jeweils ein Berührungssensor (38) zugeordnet ist. Die Berührungssensoren (38) sind jeweils eingerichtet, eine Annäherung und/oder eine Berührung der Bedienoberfläche (26) zu erkennen. Die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) umfasst zudem mehrere Drucksensoren (40), die den Schaltsymbolen (28) zugeordnet sind, wobei die Anzahl der Drucksensoren (40) geringer als die Anzahl der Berührungssensoren (38) ist.

Description

Kraftfahrzeugbedienvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbedienvorrichtung für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeugbedienvorrichtungen bekannt, mit denen ein Fahrzeuginsasse Funktionen eines Kraftfahrzeugs steuern kann. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Lichtleiste oder eine Lichtinsel, an der die Fahrzeugbeleuchtung eingestellt werden kann. Darüber hinaus kann eine derartige Lichtleiste bzw. Lichtinsel weitere Funktionen umfassen, die der Fahrzeuginsasse über die entsprechende Kraftfahrzeugbedienvorrichtung steuern kann, beispielsweise Front- bzw. Heckscheibenheizung, Spielgelheizung oder Nebelschlussleuchte.
Es ist bekannt, dass Kraftfahrzeugbedienvorrichtungen eingesetzt werden, die eine Bedienoberfläche umfassen, auf der mehrere Schaltsymbole dargestellt sind. Die Schaltsymbole sind dabei auf Tasten aufgedruckt, die mechanisch betätigt werden, um die zugeordnete Funktion zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Den Tasten sind dabei Drucksensoren zugeordnet, die die mechanische Betätigung entsprechend erkennen.
Als nachteilig hat sich hierbei herausgestellt, dass für jede über ein zugeordnetes Schaltsymbol zu betätigende Funktion ein eigener Drucksensor vorgesehen sein muss, was die Kosten und den Herstellungsaufwand der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung entsprechend erhöht.
Zudem werden bei modernen Kraftfahrzeugen unter anderem kapazitive Kraftfahrzeugbedienvorrichtungen verwendet, die kapazitiv ausgebildete Bedienelemente umfassen, welche ebenfalls Schaltsymbole umfassen. Mit den kapazitiv ausgebildeten Bedienelementen lassen sich eine Annäherung sowie eine Berührung der Bedienoberfläche in einfacher Weise detektieren. Eine mechanische Betätigung ist dabei nicht erforderlich. Generell kann über die kapazitiv ausgebildeten Bedienelemente die gleiche Funktionalität wie mit den Drucksensoren erreicht werden, also eine Funktion aktivieren bzw. deaktivieren.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftfahrzeugbedienvorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig und einfach herzustellen ist, wobei sie eine gesteigerte Funktionalität aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftfahrzeugbedienvorrichtung für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs gelöst, mit einer Bedienoberfläche, auf der mehrere Schaltsymbole dargestellt sind, denen jeweils ein Berührungssensor zugeordnet ist, wobei die Berührungssensoren jeweils eingerichtet sind, eine Annäherung und/oder eine Berührung der Bedienoberfläche zu erkennen, wobei die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung zudem mehrere Drucksensoren umfasst, die den Schaltsymbolen zugeordnet sind, wobei die Anzahl der Drucksensoren geringer als die Anzahl der Berührungssensoren ist. Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung eine gesteigerte Funktionalität aufweist, indem unterschiedliche Sensoren verwendet werden, die zur Detektion unterschiedlicher Bedienungen bzw. Betätigungen der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung vorgesehen sind. Bei den unterschiedlichen Sensoren handelt es sich um die Berührungssensoren und die Drucksensoren. Über die Berührungssensoren kann eine Annäherung und/oder eine Berührung der Bedienoberfläche detektiert werden, wohingegen die zusätzlichen Drucksensoren einen auf die Bedienoberfläche ausgeübten Druck erfassen, also eine mechanische Betätigung, die eine Kraft erfordert. Da die Anzahl der Drucksensoren geringer als die Anzahl der Schaltsymbole ist, ist der Aufwand zur Herstellung der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung zudem geringer als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugbedienvorrichtungen, die mehrere Drucksensoren umfassen, die jeweils einer entsprechenden Taste zugeordnet sind. Die Drucksensoren können derart angeordnet sein, dass sie in einem Triangulationsverfahren, insbesondere unter Einbeziehung der Geometrie der Bedienoberfläche, den Ort auf der Bedienfläche bestimmen, auf den die Betätigungs- oder Bedienkraft aufgebracht ist. Demnach werden die von den mehreren Drucksensoren erfassten Signale ausgewertet, um (zumindest grob) auf den Ort auf der Bedienoberfläche zu schließen, an dem der Fahrzeuginsasse auf die Bedienoberfläche gedrückt hat.
Ein Aspekt sieht vor, dass die Berührungssensoren und/oder die Drucksensoren kapazitiv und/oder piezoelektrisch ausgebildet sind. Die Berührungssensoren können als selbstkapazitive Berührungssensoren ausgebildet sein, sodass sie in einfacher Weise eine Annäherung an die Bedienoberfläche detektieren. Die Drucksensoren können kapazitiv ausgebildet sein, wobei beispielsweise zwei Kondensatorplatten vorgesehen sind, deren Abstand zueinander verändert wird, sofern ein Druck auf die Bedienoberfläche ausgeübt wird. Dies wird entsprechend über die Drucksensoren bzw. das sich dadurch verändernde elektrische Feld erfasst, um auf eine entsprechende Betätigung zu schließen. Alternativ können die Drucksensoren durch piezoelektrische Sensoren ausgebildet sein, die einen aufgebrachten Druck (Betätigung) in ein elektrisches Signal umwandeln, was ausgewertet werden kann.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung eine Auswerteeinheit umfasst, die mit den Berührungssensoren und den Drucksensoren gekoppelt ist, um die erfassten Daten auszuwerten. Die jeweiligen Sensoren übertragen demnach die erfassten Daten an die Auswerteeinheit, also die Berührungs- bzw. Annäherungssignal sowie die Betätigungssignale. Die Auswerteeinheit wertet die unterschiedlichen Signale aus, um auf eine bestimmte Annäherung/Berührung bzw. Betätigung der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung zu schließen, insbesondere der Bedienoberfläche. Hierbei lassen sich die Signale der unterschiedlichen Sensoren miteinander verknüpfen, um beispielsweise eine Betätigung eines bestimmten Schaltsymbols zu erkennen, auch wenn diesem Schaltsymbol nicht direkt ein Drucksensor zugeordnet ist.
Insbesondere bilden die Berührungssensoren eine Berührungssensorik aus, die ausgebildet ist, eine Annäherung und/oder eine Berührung der Bedienoberfläche zu erkennen und zu lokalisieren. Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, dass den jeweiligen Schaltsymbolen genau ein Berührungssensor zugeordnet ist, sodass die Annäherung bzw. Berührung eines Schaltsymbols über den zugeordneten kapazitiv ausgebildeten Berührungssensor der Berührungssensorik erfasst wird. Das entsprechende Signal wird an die Auswerteeinheit weitergeleitet, die die der Annäherung bzw. Berührung zugeordnete Funktion aktiviert. Die Berührungssensorik kann ferner derart ausgebildet sein, dass sie bereits eine Annäherung an die gesamte Bedienoberfläche der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung erkennt, also nicht an ein konkretes Schaltsymbol, wobei aufgrund der Annäherung an die gesamte Bedienoberfläche eine Funktion aktiviert wird, beispielsweise eine Suchbeleuchtung der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung eingeschaltet wird, um die einzelnen Schaltsymbole zu hinterleuchten. Die Suchbeleuchtung ermöglicht es demnach, die auf der Bedienoberfläche vorhandenen Schaltsymbole einfacher zu finden, sodass sie entsprechend betätigt werden können.
Ferner können die Drucksensoren eine Betätigungssensorik ausbilden, die ausgebildet ist, einen Druck auf der Bedienoberfläche zu erkennen. Sobald der Fahrzeuginsasse auf die Bedienoberfläche drückt, wird dies von den mehreren Drucksensoren, also der Betätigungssensorik, erfasst. Wie bereits erläutert, können die Drucksensoren aufgrund eines Triangulationsverfahrens abschätzen, an welcher Position der Fahrzeuginsasse die Bedienoberfläche betätigt hat. Je mehr Drucksensoren vorhanden sind, desto genauer ist die Abschätzung. Insbesondere wird dabei die Bedienoberfläche als Randbedingung berücksichtigt.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Berührungssensorik und die Betätigungssensorik derart ausgebildet, dass sie zusammen eine Betätigung eines der mehreren Schaltsymbole erkennen. Die Berührungssensorik erfasst dabei beispielsweise, an welches Schaltsymbol sich das entsprechende Bedienobjekt zuvor angenähert hat, sodass über die Drucksensoren der Betätigungssensorik lediglich plausibilisiert wird, ob tatsächlich das entsprechende Schaltsymbol auch betätigt wurde, indem ein Druck auf das Schaltsymbol ausgeübt wurde. Hierdurch lässt sich eine ungewollte Betätigung durch unbeabsichtigtes Berühren wirkungsvoll verhindern.
In analoger Weise kann die Betätigungssensorik zur Plausibilisierung der Berührungssensorik dienen, sofern die Berührungssensorik auf eine Berührung reagiert. Generell kann die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung eingerichtet sein, eine Annäherung an die gesamte Bedienoberfläche, eine Annäherung an eines der mehreren Schaltsymbole, eine Berührung eines der mehreren Schaltsymbole und/oder ein Drücken eines der mehreren Schaltsymbole zu erkennen, insbesondere wobei unterschiedliche Funktionen den erkannten Zuständen zugeordnet sind. Aufgrund der Annäherung an die gesamte Bedienoberfläche kann eine Suchbeleuchtung eingeschaltet werden, sodass die auf der Bedienoberfläche dargestellten Schaltsymbole hinterleuchtet werden, wodurch es für den Fahrzeuginsassen leichter ist, das entsprechende, zu schaltende Schaltsymbol zu finden. Sobald das entsprechende Bedienobjekt, beispielsweise ein Finger des Fahrzeuginsassen, sich einem bestimmten Schaltsymbol annähert, was durch die Berührungssensoren detektiert werden kann, kann die zugeordnete Funktion bereits aktiviert werden, sodass er das entsprechende Schaltsymbol gar nicht erst berühren muss. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeuginsasse das entsprechende Schaltsymbol berühren muss, um die Funktion auszuführen. Alternativ hierzu kann vorgesehen, dass die Berührung des Schaltsymbols eine weitere, dem Schaltsymbol zugeordnete Funktion aktiviert. In analoger Weise kann eine weitere Funktion, die mit dem bestimmten Schaltsymbol verknüpft ist, aktiviert werden, indem das Schaltsymbol gedrückt wird, also ein mechanischer Druck auf das entsprechende Schaltsymbol ausgeübt wird.
Die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung kann in einer Ausführungsform maximal n Drucksensoren bei n+2 Berührungssensoren aufweisen, wobei n eine ganze Zahl > 1 ist. Hierdurch ist es möglich, dass über n Drucksensoren und n+2 Berührungssensoren eine extrem hohe Funktionalität der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung geschaffen ist. Da jedem Schaltsymbol ein Berührungssensor zugeordnet ist, gibt es n+2 Schaltsymbole, bei denen jeweils eine mechanische Betätigung erfasst werden kann, wobei weniger Drucksensoren als Schaltsymbole vorgesehen sind. Beispielsweise sind sechs Schaltsymbole an der Bedienoberfläche, sechs Berührungssensoren und vier Drucksensoren vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung eine Leiterplatte, wobei die Berührungssensoren auf einer ersten, der Bedienoberfläche zugeordneten Leiterplattenfläche der Leiterplatte angeordnet sind. Die Berührungssensoren können über Elektroden ausgebildet sein, die in den entsprechenden Bereichen der Leiterplatte angeordnet sind, die den Schaltsymbolen zugeordnet sind.
Beispielsweise ist die Bedienoberfläche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet, sodass sie zusammen mit den Elektroden auf der Leiterplatte die Berührungssensoren ausbildet. Die Bedienoberfläche kann an einer Blende vorgesehen sein, die ein Zweikomponenten-Spritzgussteil ist.
Ferner können die Drucksensoren auf einer zweiten, der ersten Leiterplattenfläche entgegengesetzten Leiterplattenfläche angeordnet sein. Die erste Leiterplattenfläche kann als Vorderseite bezeichnet werden, wohingegen die zweite Leiterplattenfläche als Rückseite bezeichnet werden kann. Die zweite Leiterplattenfläche, also die Rückseite, kann einem Grundmodul der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung zugeordnet sein, an dem sich die Drucksensoren abstützen, um einen entsprechend aufgebrachten Druck in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Hierdurch verändert sich der Abstand der Kondensatorplatten der kapazitiv ausgebildeten Drucksensoren, sofern ein Druck ausgeübt wird, da sich die dem Grundmodul zugeordneten Kondensatorplatten nicht weiter verschieben lassen, sodass ihr Abstand zu der Bedienoberfläche abnimmt. In analoger Weise wird bei piezoelektrischen Drucksensoren ein Druck erzeugt, der entsprechend in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbedienvorrichtung,
- Figur 2 die Vorderseite einer Leiterplatte der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbedienvorrichtung gemäß Figur 1 , und
- Figur 3 die Rückseite der Leiterplatte der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbedienvorrichtung gemäß Figur 1 . In Figur 1 ist eine Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10 gezeigt, die in der gezeigten Ausführungsform als eine Lichtinsel 12 ausgebildet ist. Die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10 umfasst ein Grundmodul 14, das eine Steckerkammer 15 umfasst, in die ein hier nicht dargestellter Stecker zur elektrischen Anbindung der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10 eingesetzt werden kann. In dem Grundmodul 14 wird zudem eine Leiterplatte 16 aufgenommen, die Kontaktstifte 18 aufweist, welche sich im zusammengebauten Zustand in die Steckerkammer 15 erstrecken, um von dem Stecker kontaktiert zu werden.
Die Leiterplatte 16 weist eine in Figur 1 dargestellte erste Leiterplattenfläche 20 auf, die auch als Vorderseite bezeichnet werden kann (Figur 2). Zudem weist die Leiterplatte 16 eine zur ersten Leiterplattenfläche 20 entgegengesetzte zweite Leiterplattenfläche 22 auf, die auch als Rückseite bezeichnet werden kann (Figur 3). Über die zweite Leiterplattenfläche 22 stützt sich die Leiterplatte 16 am Grundmodul 14 ab, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Zudem umfasst die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung eine Blende 24, die eine Bedienoberfläche 26 ausbildet, auf der mehrere Schaltsymbole 28 dargestellt sind, denen Funktionen des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, die entsprechend über die Schaltsymbole 28 aktiviert bzw. deaktiviert werden können, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Zudem sind in der Blende 24, insbesondere der Bedienoberfläche 26, Lichtaustrittsflächen 30 vorgesehen, über die eine aktivierte, durch die Schaltsymbole 28 dargestellte Funktion in optischer Weise dargestellt werden kann.
Die Schaltsymbole 28 sind teiltransparent ausgebildet, sodass sie von einer Suchbeleuchtung 32 hinterleuchtet werden können. Die Suchbeleuchtung 32 umfasst zudem Lichtleiter 34, die ebenfalls in Figur 1 dargestellt sind. Die Lichtleiter 34 sind jeweils durch Lichtabschottungen 36 seitlich abgegrenzt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die den Lichtaustrittsflächen 30 zugeordneten Funktionslichtquellen, die auf der Leiterplatte 16 nicht näher dargestellt sind, nicht mit dem von den Lichtleitern 34 ausgehenden Licht ausgeleuchtet werden. Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, in denen die Leiterplatte 16 von vorne sowie von hinten dargestellt ist, sind den Schaltsymbolen 28 sowohl Berührungssensoren 38 als auch Drucksensoren 40 zugeordnet. Die Berührungssensoren 38 sind auf der ersten Leiterplattenfläche 20 angeordnet, die im zusammengebauten Zustand der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10 der Bedienoberfläche 26 zugeordnet ist. Beispielsweise sind die Berührungssensoren 38 als kapazitive Sensoren, insbesondere eigenkapazitive Sensoren, ausgebildet, sodass sie eine Annäherung an ein entsprechendes Schaltsymbol 28 bereits detektieren. Dementsprechend handelt es sich um Elektrodenbereiche, die auf der ersten Leiterplattenfläche 20 vorgesehen sind. Alternativ können die Berührungssensoren 38 als kapazitive Sensoren ausgebildet sein, die mit der Bedienoberfläche 26 zusammen einen Kondensator ausbilden, dessen elektrisches Feld verändert wird, sofern die teilweise elektrisch leitfähig ausgebildete Bedienoberfläche 26 berührt wird.
Dagegen sind die Drucksensoren 40 auf der zweiten Leiterplattenfläche 22 angeordnet, über die sich die Leiterplatte 16 am Grundmodul 14 abstützt. Wie aus der Figur 1 hervorgeht, weist das Grundmodul 14 entsprechend ausgebildete Abstützflächen 42 auf, auf denen die Drucksensoren 40 entsprechend aufliegen, wenn sich die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10 in zusammengebautem Zustand befindet.
Die Drucksensoren 40 können als kapazitive Sensoren ausgebildet sein, beispielsweise durch zwei gegenüberliegende Kondensatorplatten, sodass sie eine Abstandsänderung in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandeln. Alternativ sind die Drucksensoren 40 als piezoelektrische Sensoren ausgebildet, sodass sie einen aufgebrachten Druck in ein elektrisches Signal umwandeln. Generell können die mehreren Drucksensoren 40 auch gemischt ausgebildet sein, also teilweise als kapazitive Sensoren und der andere Teil als piezoelektrische Sensoren.
Generell kann die Leiterplatte 16 eine Auswerteeinheit 44 umfassen (siehe Figur 3), die mit den Berührungssensoren 38 sowie den Drucksensoren 40 gekoppelt ist, um unterschiedliche Bedien- bzw. Betätigungsszenarien zu detektieren. Die Berührungssensoren 38 bilden zusammen eine Berührungssensorik 46 aus, über die eine Annäherung an die Bedienoberfläche 26 bzw. ein bestimmtes Schaltsymbol 28 und/oder eine Berührung des entsprechenden Schaltsymbols 28 erkannt und lokalisiert werden kann. Dies liegt daran, dass jedem Schaltsymbol 28 ein Berührungssensor 38 zugeordnet ist.
Generell kann die Berührungssensorik 46 durch eine kapazitive Folie gebildet sein, die eine Matrixstruktur aufweist, sodass die einzelnen Berührungssensoren 38 ausgebildet sind. Zur Auswertung kann in der Auswerteeinheit 44 eine entsprechende Zuordnungstabelle hinterlegt sein, über die eine Zuordnung der Signalwerte der Berührungssensorik 46 zu den entsprechenden Schaltsymbolen 28 bzw. den den Schaltsymbolen 28 zugeordneten Berührungssensoren 38 erfolgt. Zudem bilden die Drucksensoren 40 zusammen eine Betätigungssensorik 48 aus, mit der eine mechanische Betätigung der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10, insbesondere der Bedienoberfläche 26 erkannt werden kann. Zudem kann über die mehreren Drucksensoren 40 auf den Ort der Druckausübung geschlossen werden, insbesondere mittels eines Triangulationsverfahrens. Es kann somit eine ortsaufgelöste Betätigungserkennung erfolgen.
Die Drucksensoren 40 sind insbesondere im Wesentlichen homogen über die Leiterplatte 16 verteilt, um so die Betätigung der Bedienoberfläche 26 bestmöglich detektieren zu können.
Ein erstes Bedienungsszenario kann darin liegen, dass die mehreren Berührungssensoren 38 eine Annäherung an die Bedienoberfläche 24 detektieren, um beispielsweise die Suchbeleuchtung 32 zu aktivieren, sodass die Schaltsymbole 28 jeweils hinterleuchtet werden. Dementsprechend werden die Suchbeleuchtungslichtquellen, beispielsweise LEDs, aktiviert.
Sofern der Finger eines Fahrzeuginsassen sich einem bestimmten Schaltsymbol 28 nähert, wird dies ebenfalls über den zugeordneten Berührungssensor 38 detektiert, sodass eine dem Schaltsymbol 28 entsprechend zugeordnete, erste Funktion aktiviert werden kann. Beispielsweise wird die Nebelschlussleuchte aktiviert, sofern sich der Finger des Fahrzeuginsassen dem entsprechenden Schaltsymbol 28 nähert. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeuginsasse mit seinem Finger die Bedienoberfläche 24, insbesondere das entsprechende Schaltsymbol 28, berühren muss, um die erste Funktion zu aktivieren. Ferner kann vorgesehen sein, dass einem Schaltsymbol 28 mehrere Funktionen zugeordnet sind, die in Abhängigkeit von der Bedienung aktiviert werden, also beispielswese durch Annähern, Berühren oder mechanisches Drücken. Beispielsweise ist für die Frontscheinwerfer vorgesehen, dass eine Annäherung an das entsprechende Schaltsymbol 28 das Einschalten einer Standbeleuchtung zur Folge hat, wohingegen das Berühren des entsprechenden Schaltsymbols 28 die automatische Lichteinstellung aktiviert (Abblendlicht aktiviert, sofern ein Lichtsensor erkennt, dass dies nötig ist). Das mechanische Drücken des entsprechenden Schaltsymbols 28 wird dagegen als Einschalten des Lichts gewertet, auch wenn die automatische Lichteinstellung dies noch nicht vorsehen würde, da es beispielsweise hell genug ist.
Alternativ kann das mechanische Drücken über die Betätigungssensorik 48 lediglich dazu dienen, die Berührung des entsprechenden Schaltsymbols 28 zu bestätigen, das zuvor über die Berührungssensorik 46 erfasst wurde. Hierdurch lässt sich ein unbeabsichtigtes Berühren eines Schaltsymbols 28 und die ansonsten damit einhergehende unbeabsichtigte Aktivierung der zugeordneten Schaltfunktion verhindern.
Aufgrund des Triangulationsverfahrens mit der Berücksichtigung der Grenzen der Bedienoberfläche 26 kann trotz reduzierter Anzahl der Drucksensoren 40 im Vergleich zur Anzahl der Schaltsymbole 28 auf das entsprechend betätigte Schaltsymbol 28 geschlossen werden.
Generell sind den mehreren Schaltsymbolen 28 jeweils eine Annäherungsbzw. Berührungssensorik 46 sowie eine Betätigungssensorik 48 zugeordnet, obwohl nicht jedem Schaltsymbol 28 ein entsprechender Drucksensor 40 zugeordnet ist.
Dies liegt daran, dass zunächst die Annäherung bzw. Berührung über die entsprechende Berührungssensorik 46 detektiert wird, wohingegen nachher eine Betätigung der Bedienoberfläche 26 im Allgemeinen über die Drucksensoren 40 erfasst wird, also der Betätigungssensorik 48. Da die mehreren Drucksensoren 40 über die zweite Leiterplattenfläche 22 verteilt angeordnet sind, können die entsprechend von den Drucksensoren 40 ausgegebenen Signale untereinander ausgewertet werden, um mittels eines Triangulationsverfahrens zu bestimmen, an welcher Position ein Schaltsymbol 28 gedrückt worden ist. Diese Information kann als Plausibilitätsprüfung für die Berührungssensoren 38 herangezogen werden, über die zunächst die entsprechende Annäherung an das Schaltsymbol 28 bereits erkennt wurde. Neben der reinen Auswertung der mechanischen Betätigung kann die Auswerteeinheit 44 zudem den zeitlichen Verlauf der erfassten Kräfte auswerten, um hierüber eine weitere Funktion zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.
Ebenfalls kann die Auswerteeinheit 44 die Betätigungssensorik 48 kontinuierlich überwachen, sodass ein Kraftsignal erzeugt wird, wobei bei einer höheren Kraft eine andere Funktion ausgeführt wird. Beispielsweise wird die Lichtstärke schneller erhöht, sofern mit mehr Kraft das entsprechende Schaltsymbol 28 gedrückt wird, wenn dies einer Innenraumbeleuchtung zugeordnet ist.
Des Weiteren kann eine Betätigungsschwelle vorgesehen sein, die insbesondere programmierbar ist. Demnach kann die Kraft bzw. der Druck eingestellt werden, ab dem die Betätigungssensorik 48 auslöst bzw. ein Drücken als Betätigung erkennt.
Des Weiteren lässt sich über die Auswerteeinheit 44 in Kombination mit der Berührungssensorik 46 erkennen, wie viel Fläche der Bedienoberfläche 26 gleichzeitig betätigt wird, um hierüber auf den Druck zu schließen, der aufgebracht wurde. Dies kann wiederum mit den erfassten Daten von der Betätigungssensorik 48 in Zusammenhang gesetzt werden.
Alternativ zu der gezeigten Lichtinsel 12, die Schaltsymbole 28 in zwei Reihen aufweist, kann eine Lichtleiste als Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10 vorgesehen sein, die die Schaltsymbole 28 in einer Reihe umfasst.
Somit ist es möglich, mit wenigen Drucksensoren 40 eine hohe Funktionalität der Kraftfahrzeugbedienvorrichtung 10 zu erreichen, insbesondere mehrere, beispielsweise n+2 Schaltsymbole 28, einer Betätigungssensorik zuzuordnen, obwohl nur n Drucksensoren 40 vorgesehen sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs, mit einer Bedienoberfläche (26), auf der mehrere Schaltsymbole (28) dargestellt sind, denen jeweils ein Berührungssensor (38) zugeordnet ist, wobei die Berührungssensoren (38) jeweils eingerichtet sind, eine Annäherung und/oder eine Berührung der Bedienoberfläche (26) zu erkennen, wobei die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) zudem mehrere Drucksensoren (40) umfasst, die den Schaltsymbolen (28) zugeordnet sind, wobei die Anzahl der Drucksensoren (40) geringer als die Anzahl der Berührungssensoren (38) ist.
2. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungssensoren (38) und/oder die Drucksensoren (40) kapazitiv und/oder piezoelektrisch ausgebildet sind.
3. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) eine Auswerteeinheit (44) umfasst, die mit den Berührungssensoren (38) und den Drucksensoren (40) gekoppelt ist, um die erfassten Daten auszuwerten.
4. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungssensoren (38) eine Berührungssensorik (46) ausbilden, die ausgebildet ist, eine Annäherung und/oder eine Berührung der Bedienoberfläche (26) zu erkennen und zu lokalisieren.
5. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoren (40) eine Betätigungssensorik (48) ausbilden, die ausgebildet ist, einen Druck auf der Bedienoberfläche (26) zu erkennen.
6. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungssensorik (46) und die Betätigungssensorik (48) derart ausgebildet sind, dass sie zusammen eine Betätigung eines der mehreren Schaltsymbole (28) erkennen.
7. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) eingerichtet ist, eine Annäherung an die gesamte Bedienoberfläche (26), eine Annäherung an eines der mehreren Schaltsymbole (28), eine Berührung eines der mehreren Schaltsymbole (28) und/oder ein Drücken eines der mehreren Schaltsymbole (28) zu erkennen, insbesondere wobei unterschiedliche Funktionen den erkannten Zuständen zugeordnet sind.
8. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) maximal n Drucksensoren (40) bei n+2 Berührungssensoren (38) aufweist, wobei n eine ganze Zahl größer 1 ist.
9. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugbedienvorrichtung eine Leiterplatte (16) umfasst, wobei die Berührungssensoren (38) auf einer ersten, der Bedienoberfläche (26) zugeordneten Leiterplattenfläche (20) der Leiterplatte (16) angeordnet sind.
10. Kraftfahrzeugbedienvorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoren (40) auf einer zweiten, der ersten Leiterplattenfläche (20) entgegengesetzten Leiterplattenfläche (22) angeordnet sind.
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