EP4598765A1 - Lenkstockschalter, lenkradsystem, kraftfahrzeug und verfahren - Google Patents

Lenkstockschalter, lenkradsystem, kraftfahrzeug und verfahren

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EP4598765A1
EP4598765A1 EP23761068.8A EP23761068A EP4598765A1 EP 4598765 A1 EP4598765 A1 EP 4598765A1 EP 23761068 A EP23761068 A EP 23761068A EP 4598765 A1 EP4598765 A1 EP 4598765A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering column
column switch
motor vehicle
touch sensor
control unit
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.)
Pending
Application number
EP23761068.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas MAUTERER
Thomas Fricke
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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
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    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels

Definitions

  • a steering column switch for a motor vehicle, in particular for an electric motor vehicle, for selecting functions, with a rigid lever and a lever cap that encloses the lever at least in sections, wherein the lever cap has at least one touch sensor for selecting at least one function by means of a defined touch by an operator, and with a control unit that is connected to the touch sensor in a data-communicating manner and is designed to detect the selected function and to forward the detected function to a control device of the motor vehicle via an interface of the control unit in order to carry out an action corresponding to the selected function.
  • a defined touch is understood to mean a touch that is carried out at a specific position or location for a specific time and/or with a specific pressure and/or a specific movement sequence.
  • the type of defined touch depends on the sensor or sensors selected.
  • the movement carried out to trigger the switch can be a tap or a press or rotation around the longitudinal axis of the steering column switch, with only the user's fingers indicating the rotation.
  • the lever cap is partially transparent and/or has a surface structure and/or an LED mat. This makes the position of the functions tangible or visible by means of haptics or sight, making operation easier. It can be advantageous if the lever cap is made of a plastic, for example a hard or flexible plastic.
  • the position is assigned to a function that is triggered by the defined touch. It is conceivable that a large number of positions on the steering column switch are each assigned a function.
  • Functions that can be stored and/or selected on the lever cap include, for example, safety-relevant functions such as direction indicators or windshield wipers, but also technical functions such as cruise control or radio control switches.
  • the touch sensor can act like a button, meaning it only emits impulses to activate a circuit or a process. This means that the touch sensor can only be activated by pressure, for example. The impulse is triggered depending on the line resistance. It is also conceivable that one or more intensity levels can be set and selected based on the length and/or pressure and/or the number of defined touches.
  • the functions can also depend on the lever cap, which is designed in such a way that it can be replaced depending on the user.
  • the lever and the lever cap can be detachably connected to one another.
  • Detachable connections can be, for example, snap-in connections, screw connections or adhesive connections. This allows the lever cap to be easily replaced.
  • the data-communicating connection between the touch sensor and the control unit is used for data transmission, i.e. data that tells the control unit which position is being touched and for how long. From this data, the control unit recognizes which function is to be carried out.
  • the data-communicating connection can be established with a cable, but also wirelessly, for example via radio.
  • the touch sensor or sensors can be attached to the inside and/or outside of the lever cap and/or integrated into the material of the lever cap. This allows adaptation to the respective conditions and the available sensors.
  • a capacitive touch sensor can be provided with a film.
  • the capacitive film can cover the entire surface of the lever cap or only be attached to certain positions.
  • Individual sensors can also be attached between the lever cap and the lever. You can then choose your own position. This increases the flexibility of the respective sensor position, so that the sensors can be positioned according to the user's specific needs to ensure that the user can operate them easily.
  • At least one strain gauge is provided for detecting the defined contact.
  • the control unit is able to detect and measure the change in resistance when the at least one strain gauge is touched.
  • the strength and length of a contact in an axial direction can be determined using the at least one strain gauge.
  • At least one strain gauge By means of at least one strain gauge, it can be easily determined that the function is only triggered when a certain force is applied.
  • a vibration motor is provided in and/or on the lever for haptic feedback of the selected function.
  • the vibration motor is designed to provide haptic feedback. It is conceivable that different vibration intensities can be selected using different vibration frequencies or rhythms.
  • the vibration can, for example, feel like a detent to give the operator haptic feedback that feels like selecting a function with a mechanical steering column switch.
  • control unit is designed to detect a selected function as soon as a determinable contact time of the defined touch is exceeded and/or as soon as a determinable contact pressure of the defined touch is exceeded.
  • the user-specific data can be stored on the control unit, for example, and can be programmed via an interface on the control unit and a human-machine interface.
  • control unit may have an interface for forwarding the function to be performed to a motor vehicle control system and/or a human-machine interface.
  • a steering wheel system according to the invention for a motor vehicle with a steering wheel, a steering wheel holder and at least one steering column switch according to one of the preceding claims, wherein the lever of the at least one steering column switch is fastened to the steering wheel or to the steering wheel holder.
  • a defined touch is understood to mean a touch that is carried out at a specific position or location for a specific time and/or with a specific pressure and/or a specific movement sequence.
  • the type of defined touch depends on the sensor or sensors selected.
  • the movement carried out to trigger it can be a tap or a press or rotation around the longitudinal axis of the steering column switch, with only the user's fingers indicating the rotation.
  • the position is assigned to a function that is triggered by the defined touch. It is conceivable that a large number of positions on the steering column switch are each assigned a function.
  • the defined touch is detected by means of a capacitive and/or a resistive touch sensor.
  • the touch sensor or sensors can be attached to the inside and/or outside of the lever cap and/or integrated into the material of the lever cap. This allows adaptation to the respective conditions and available sensors.
  • a capacitive touch sensor can be provided with a film.
  • the capacitive film can cover the entire surface of the lever cap or only be attached to certain positions.
  • Individual sensors can also be attached between the lever cap and the lever. The position of these sensors can then be chosen by the user. This increases the flexibility of the respective sensor positions, so that the sensors can be positioned according to the user's needs to ensure easy operation for each user.
  • the defined contact is detected by means of at least one strain gauge.
  • the at least one strain gauge is positioned along the longitudinal extension of the steering column switch.
  • at least one strain gauge in particular a cross strain gauge, is provided.
  • the control unit is able to detect and measure the change in resistance when the at least one strain gauge is touched.
  • the strength and length of a contact in an axial direction can be determined using the at least one strain gauge.
  • the defined touch is fed back by means of a vibration of the vibration motor.
  • the vibration motor is designed to provide haptic feedback.
  • the vibration motor is designed to provide haptic feedback. It is conceivable that different vibration intensities can be selected using different vibration frequencies or rhythms.
  • the vibration can, for example, feel like a detent to give the operator haptic feedback that feels like selecting a function with a mechanical steering column switch.
  • a selected function is detected as soon as a determinable contact time of the defined touch is exceeded and/or as soon as a determinable contact pressure of the defined touch is exceeded. This ensures that only previously defined touches select a function. This prevents unwanted functions from being triggered. It is conceivable that both the touch time and the touch pressure can be adapted to the needs of the operator. It is conceivable that the touch time is selected between 1 and 5 seconds, preferably between 1.5 and 4 seconds.
  • the user-specific data can be stored on the control unit, for example, and can be programmed via an interface on the control unit and a human-machine interface.
  • a position of the at least one touch sensor is adjusted via the control unit and/or that the touch sensor has a plurality of selection areas, wherein functions are assigned to the selection areas via the control unit.
  • the touch sensors can be assigned the respective functions using the interface and a human-machine interface.
  • FIG. 1 schematic representation of a steering column switch for a motor vehicle with various touch sensors
  • FIG. 2 schematic representation of a steering column switch with a touch sensor with selection areas
  • Figure 4 schematic representation of a motor vehicle
  • Figure 5 Method for executing a function by means of a steering column switch for a motor vehicle.
  • the respective steering column switch 1 provides a rigid lever 2 and a lever cap 3 that encloses the lever 2 at least in sections.
  • the lever cap 3 has at least one touch sensor 4 for selecting at least one function by means of a defined touch by an operator.
  • a control unit 5 is provided which is connected to the touch sensor 4 in a data-communicating manner and is designed to detect the selected function and to pass the detected function on to a control device of the motor vehicle via an interface 11 of the control unit 5 in order to carry out an action corresponding to the selected function.
  • the touch sensor 4 or the plurality of touch sensors 4 in Fig. 1 are resistive touch sensors 6; these react to actuation by means of pressure.
  • the touch sensor 4 in Fig. 2 is a capacitive touch sensor 7, the surface of which is distributed around the entire lever cap 3 and has various selected areas to which functions have been assigned.
  • both steering column switches 1 have a strain gauge 8. This extends in the longitudinal direction of the steering column switch 1. In order to detect movements of the steering column switch 1 in the horizontal or transverse direction, a cross strain gauge 8 is installed.
  • the functions set using the steering column switch 1 can be selected in different intensities.
  • the indicator can flash just a few times with a light or short touch, for example for a time of 1.2 seconds, or it can flash continuously with a defined touch with a higher pressure or for a longer time, for example a touch of 3 seconds, for a turning maneuver.
  • haptic feedback is provided by a vibration motor 9 in the lever 2.
  • the control unit 5 of the steering column lever according to Fig. 1 and Fig. 2 is designed to detect a selected function as soon as a definable contact time of the defined contact is exceeded and/or as soon as a definable contact pressure of the defined contact is exceeded.
  • the resistive touch sensors 6 shown in Fig. 1 are all already provided, but it is not necessary for all of these touch sensors 4 shown to have a stored function. Rather, the operator can adapt the assignment of the resistive touch sensors 6 to the desired functions according to his needs 140. This is carried out using the control unit 5.
  • the steering column switch 1 in Fig. 2 has a capacitive touch sensor 7. This is characterized by the fact that in principle its entire surface can be used as a sensor. However, it is useful for it to have several selection areas 10, as shown, wherein functions can be assigned to the selection areas 10 via the control unit 5.
  • control unit 5 has an interface 11 for forwarding 130 the function to be executed to a motor vehicle control system and/or a human-machine interface.
  • the steering column switch 1 according to Fig. 1, or Fig. 2, is suitable for use in a steer-by-wire steering wheel system with a steering wheel, a steering wheel holder and a steering column switch.
  • the lever 2 of the at least one steering column switch 1 is attached to the steering wheel or to the steering wheel holder.
  • Fig. 3 schematically shows a steering wheel system 12 for a motor vehicle 15, with a steering wheel 13, a steering wheel holder 14 and at least one steering column switch 1 as described above.
  • the lever 2 of the at least one steering column switch 1 is attached to the steering wheel 13 or to the steering wheel holder 14.
  • Fig. 4 shows a motor vehicle 15, in particular an electric motor vehicle 15, with a steering wheel system 12.
  • the steering wheel system 12 has at least one of the steering column switches described above in Figs. 1 to 2.
  • Fig. 5 shows the method 100 for executing a function using a steering column switch 1 according to one of Fig. 1 or 2.
  • the method 100 comprises the following steps:

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Lenkstockschalter (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug, zum Anwählen von Funktionen, mit einem starren Hebel (2) und einer den Hebel (2) zumindest abschnittsweise umschließenden Hebelkappe (3), wobei die Hebelkappe (3) zumindest einen Berührungssensor (4) zur Anwahl zumindest einer Funktion mittels einer definierten Berührung eines Bedieners aufweist, und mit einer mit dem Berührungssensor (4) datenkommunizierend verbundenen Kontrolleinheit (5), die ausgelegt ist, die angewählte Funktion zu erfassen (120) und über eine Schnittstelle (11) der Kontrolleinheit (5) die erfasste Funktion zur Durchführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion an eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeuges weiterzugeben.

Description

Beschreibung
Lenkstockschalter, Lenkradsystem, Kraftfahrzeug und Verfahren
Die Erfindung betrifft einen Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, ein Lenkradsystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie ein Verfahren zum Ausführen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10.
In neuen Konzepten für Kraftfahrzeuge verändern sich die Lenkkonzepte und deren Aufbau. So werden die Lenkkonzepte und damit einhergehend auch die Lenkräder zunehmend in die elektrische Steuerung eingebunden. Dadurch kann sich die Position und der Aufbau sowohl der Lenkung als auch der Lenkräder verändern. Dennoch sollen dem Fahrer oder Bediener die gewohnten Konzepte zum Auswählen zur Verfügung stehen. Demnach ist es notwendig, die Lenkstockhebel zur Auswahl der Fahrtrichtungsanzeige oder Scheibenwischanlage und diverser weiterer Funktionen an die neuen Gegebenheiten anzupassen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Lenkstockschalter und Lenkkonzepte bekannt, die sich in die elektrische Steuerung einbinden lassen. Diese sind meist mechanisch zu betätigen, weisen also eine Kulisse auf, um Schalter zu betätigen oder Teile zum Auswählen von Funktionen zu drehen. Aufgrund der konstruktiven Gestaltung derartiger Lenkstockschalter lassen sich diese nur schwer an neuartige Lenkkonzepte und Funktionen anpassen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Lenkung für ein Kraftfahrzeug zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug, ein Lenkradsystem für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Ausführen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei denen sich ein Lenkstockschalter einfach in eine Steuerung eines Kraftfahrzeugs einbinden lässt und der Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug eine einfache Anwahl der Funktionen des Lenkstockschalters zulässt und gleichzeitig variabel anpassbar ist. Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, durch ein Lenkradsystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zum Ausführen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lenkstockschalter beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lenkradsystem und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist einen Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein elektrisches Kraftfahrzeug, zum Anwählen von Funktionen, mit einem starren Hebel und einer den Hebel zumindest abschnittsweise umschließenden Hebelkappe, wobei die Hebelkappe zumindest einen Berührungssensor zur Anwahl zumindest einer Funktion mittels einer definierten Berührung eines Bedieners aufweist, und mit einer mit dem Berührungssensor datenkommunizierend verbundenen Kontrolleinheit, die ausgelegt ist, die angewählte Funktion zu erfassen und über eine Schnittstelle der Kontrolleinheit die erfasste Funktion zur Durchführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion an eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeuges weiterzugeben.
Als eine definierte Berührung wird vorliegend eine Berührung verstanden, die an einer bestimmten Position oder Stelle für eine bestimmte Zeit und/oder mit einem bestimmten Druck und/oder einem bestimmten Bewegungsablauf ausgeführt wird. Die Art der definierten Berührung ist dabei abhängig von dem gewählten Sensor bzw. den gewählten Sensoren. Die zum Auslösen durchgeführte Bewegung kann ein Antippen oder ein Drücken oder das Rotieren um die Längsachse des Lenkstockschalters sein, wobei lediglich die Finger des Benutzers das Rotieren andeuten. Denkbar ist es hier, dass die Hebelkappe teiltransparent ist und/oder eine Oberflächenstruktur und/oder eine LED-Matte aufweist. Dadurch wird mittels Haptik oder Sicht die Position der Funktionen fühl- oder sichtbar und erleichtert die Bedienung. Vorteilhaft kann dabei sein, wenn die Hebelkappe aus einem Kunststoff, beispielsweise einem harten oder flexiblen Kunststoff, ausgebildet ist. Dabei ist die Position einer Funktion zugeordnet, welche durch die definierte Berührung ausgelöst wird. Denkbar ist dabei, dass einer Vielzahl von Positionen an dem Lenkstockschalter jeweils eine Funktion zugeordnet ist.
Als Funktionen können beispielsweise sicherheitsrelevante Funktionen, wie Richtungsanzeiger oder Scheibenwischer, aber auch technische Funktionen, wie Tempomat oder Radiostellschalter, an der Hebelkappe hinterlegt und/oder angewählt werden.
Der Berührungssensor kann wie ein Taster agieren, das heißt, er gibt nur Impulse, um einen Stromkreis oder einen Prozess zu aktivieren. Dies bedeutet, dass der Berührungssensor beispielsweise nur durch Druck aktiviert werden kann. Der Impuls wird abhängig vom Leitungswiderstand ausgelöst. Denkbar ist weiterhin, dass über die Länge und/oder den Druck und/oder die Anzahl der definierten Berührung bzw. Berührungen eine oder mehrere Intensitätsstufen eingestellt und angewählt werden können.
Die Funktionen können ferner abhängig von der Hebelkappe sein, welche so konstruiert ist, dass sie abhängig vom Nutzer ausgetauscht werden kann. Für ein einfaches Austauschen der Hebelkappe an dem Hebel können der Hebel und die Hebelkappe lösbar miteinander verbunden sein. Als lösbare Verbindungen kommen hier zum Beispiel Rastverbindungen, Schraubverbindungen oder Klebverbindungen in Frage. Dies ermöglicht ein einfaches Austauschen der Hebelkappe.
Die datenkommunizierende Verbindung des Berührungssensors mit der Kontrolleinheit dient der Datenübertragung, also von Daten, die der Kontrolleinheit mitteilen, welche Position gerade definiert berührt wird und wie lange. Aus diesen Daten erkennt die Kontrolleinheit, welche Funktion ausgeführt werden soll. Die datenkommunizierende Verbindung kann dabei mit einem Kabel, aber auch kabellos, beispielsweise über Funk, aufgebaut werden.
Ein derartiger Lenkstockschalter kann auf einfache Art und Weise konstruktiv ausgestaltet sein. Da es keine Begrenzungen in der Abmessung auf Grund einer Mechanik gibt, ist man bei der Positionierung des Lenkstockschalters nicht mehr gebunden; dieser kann nun unabhängig von der Lenksäule untergebracht werden. Des Weiteren lässt sich der Lenkstockschalter an einen Benutzer anpassen, wobei auch ein benutzerspezifischer Austausch denkbar wäre. Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass der zumindest eine Berührungssensor ein kapazitiver und/oder ein resistiver Berührungssensor ist.
Der Berührungssensor oder die Berührungssensoren können dabei an der Innenseite und/oder der Außenseite der Hebelkappe aufgebracht werden und/oder in das Material der Hebelkappe integriert werden. Dies ermöglicht ein Anpassen an die jeweiligen Gegebenheiten und die zur Verfügung stehenden Sensoren.
Bei einem kapazitiven Berührungssensor kann eine Folie vorgesehen sein. Dabei kann die kapazitive Folie die gesamte Fläche der Hebelkappe einnehmen oder nur auf bestimmten Positionen angebracht werden. Ferner sind auch einzelne Sensoren zwischen der Hebelkappe und dem Hebel anbringbar. Deren Position kann dann selbst gewählt werden. Dies erhöht die Flexibilität der jeweiligen Sensorposition, sodass die Sensoren benutzerspezifisch positioniert werden können, um dem jeweiligen Nutzer eine einfache Bedienung zu gewährleisten.
Denkbar wäre hier auch, das bestehende System mit einer Hebelkappe mit einem kapazitiven und/oder resistiven Berührungssensor nachzurüsten.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass zumindest ein Dehnungsmessstreifen zur Erfassung der definierten Berührung vorgesehen ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine Dehnungsmessstreifen entlang der Längserstreckung des Lenkstockschalters positioniert ist. Um die Stärke bzw. Intensität der Berührung an jeder denkbaren Position entlang der Längsachse erfassen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest ein Dehnungsmessstreifen, insbesondere ein Kreuzdehnungsmessstreifen, vorgesehen ist.
Dabei ist die Kontrolleinheit in der Lage, die Änderung des Widerstands bei Berührung des zumindest einen Dehnungsmessstreifens zu erfassen und zu messen. Mittels des zumindest einen Dehnungsmessstreifens werden die Stärke und Länge einer Berührung in einer Achsrichtung erkennbar.
Mittels des zumindest einen Dehnungsmessstreifens kann auf einfache Art und Weise festgelegt werden, dass ein Auslösen der Funktion erst bei einer bestimmten Kraft durchgeführt wird. Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Vibrationsmotor im und/oder an den Hebel zur haptischen Rückkopplung der angewählten Funktion vorgesehen ist.
Der Vibrationsmotor ist dabei ausgelegt, ein haptisches Feedback zu geben. So ist es denkbar, dass mittels unterschiedlicher Vibrationsfrequenzen oder -rhythmen verschiedene Intensitäten einer Vibration gewählt werden können. Dabei kann sich die Vibration beispielsweise wie eine Rastierung anfühlen, um dem Bediener ein haptisches Feedback zu geben, welches sich anfühlt wie ein Anwählen einer Funktion mit einem mechanischen Lenkstockschalter.
Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass die Kontrolleinheit ausgelegt ist, eine angewählte Funktion zu erfassen, sobald eine bestimmbare Berührungszeit der definierten Berührung überschritten ist und/oder sobald ein bestimmbarer Berührungsdruck der definierten Berührung überschritten ist.
Dadurch wird sichergestellt, dass nur Berührungen, die vorher definiert wurden, eine Funktion anwählen. Dadurch wird verhindert, dass nicht gewollte Funktionen nicht ausgelöst werden. Denkbar ist hierbei, dass sowohl die Berührungszeit als auch der Berührungsdruck an die Bedürfnisse des Bedieners angepasst werden können. Es ist denkbar, dass die Berührungszeit zwischen 1 bis 5 Sek., vorzugsweise zwischen 1 ,5 bis 4 Sek., gewählt wird. Die benutzerspezifischen Daten können beispielsweise auf der Kontrolleinheit hinterlegt sein und können über eine Schnittstelle der Kontrolleinheit und einem Human-Machine-Interface programmierbar sein.
Auch ist es denkbar, dass eine Position des zumindest einen Berührungssensors über die Kontrolleinheit anpassbar ist und/oder dass der Berührungssensor mehrere Auswahlbereiche aufweist, wobei den Auswahlbereichen über die Kontrolleinheit Funktionen zuordenbar sind.
Vorteilhaft ist daran, dass die Positionen für den Benutzer frei wählbar sind und demnach an seine Bedürfnisse anpassbar. Denkbar wäre hier, dass die Berührungssensoren bereits in und/oder an der Hebelkappe vorgesehen sind, wobei über die Kontrolleinheit die Belegung der Berührungssensoren einstellbar ist. Weist der Berührungssensor Auswahlbereiche auf, so können diese ausgewählt und belegt werden. Die benutzerspezifischen Daten können beispielsweise auf der Kontrolleinheit hinterlegt sein und können über eine Schnittstelle der Kontrolleinheit und einem Human-Machine-Interface programmierbar sein.
Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass die Kontrolleinheit eine Schnittstelle zur Weitergabe der auszuführenden Funktion an eine Kraftfahrzeugsteuerung und/oder ein Human-Machine-Interface aufweist.
Dies ermöglicht eine einfache Weitergabe der Daten zum Ausführen der angewählten Funktion bzw. entsprechenden Funktionen. Des Weiteren kann mittels der Schnittstelle und eines Human-Machine-Interface die Belegung der Berührungssensoren mit den jeweiligen Funktionen durchgeführt werden.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Lenkradsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad, einer Lenkradhalterung und zumindest einem Lenkstockschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hebel des zumindest einen Lenkstockschalters an dem Lenkrad oder an der Lenkradhalterung befestigt ist.
Dies ist besonders vorteilhaft geeignet für Kraftfahrzeuge mit einem Steer-by-Wire Lenksystem.
Das Lenkradsystem gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Lenkstockschalter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug, mit einem Lenkradsystem nach Anspruch 8. Das Kraftfahrzeug gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung weist damit ebenfalls dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Lenkstockschalter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ausführen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche Ibis 7, aufweisend die folgenden Schritte:
- Definiertes Berühren des zumindest einen Berührungssensors des Lenkstockschalters durch einen Bediener zur Anwahl zumindest einer Funktion, - Erfassen der angewählten Funktion durch die Kontrolleinheit,
- Weitergabe der angewählten Funktion zur Durchführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion an eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs über die Schnittstelle der Kontrolleinheit.
Als eine definierte Berührung wird vorliegend eine Berührung verstanden, die an einer bestimmten Position oder Stelle für eine bestimmte Zeit und/oder mit einem bestimmten Druck und/oder einem bestimmten Bewegungsablauf ausgeführt wird. Die Art der definierten Berührung ist dabei abhängig von dem gewählten Sensor bzw. den gewählten Sensoren. Die zum Auslösen durchgeführte Bewegung kann ein Antippen oder ein Drücken oder das Rotieren um die Längsachse des Lenkstockschalters sein, wobei lediglich die Finger des Benutzers das Rotieren andeuten. Dabei ist die Position einer Funktion zugeordnet, welche durch die definierte Berührung ausgelöst wird. Denkbar ist dabei, dass einer Vielzahl von Positionen an dem Lenkstockschalter jeweils eine Funktion zugeordnet ist.
Als Funktionen können beispielsweise sicherheitsrelevante Funktionen, wie Richtungsanzeiger oder Scheibenwischer, aber auch technische Funktionen, wie Tempomat oder Radiostellschalter, an der Hebelkappe hinterlegt und/oder angewählt werden.
Für das Verfahren gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung gelten dieselben Vorteile, wie sie bereits zu dem Lenkstockschalter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die definierte Berührung mittels eines kapazitiven und/oder eines resistiven Berührungssensors erfasst wird.
Der Berührungssensor oder die Berührungssensoren können dabei an der Innenseite und/oder der Außenseite der Hebelkappe aufgebracht werden und/oder im Material der Hebelkappe integriert werden. Dies ermöglicht ein Anpassen an die jeweiligen Gegebenheiten und zur Verfügung stehender Sensoren.
Bei einem kapazitiven Berührungssensor kann eine Folie vorgesehen sein. Dabei kann die kapazitive Folie die gesamte Fläche der Hebelkappe einnehmen oder nur auf bestimmten Positionen angebracht werden. Ferner sind auch einzelne Sensoren zwischen der Hebelkappe und dem Hebel anbringbar. Deren Position kann dann selbst gewählt werden. Dies erhöht die Flexibilität der jeweiligen Sensorpositionen, sodass die Sensoren benutzerspezifisch positioniert werden können, um dem jeweiligen Nutzer eine einfache Bedienung zu gewährleisten.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass die definierte Berührung mittels zumindest eines Dehnungsmessstreifens erfasst wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine Dehnungsmessstreifen entlang der Längserstreckung des Lenkstockschalters positioniert ist. Um die Stärke bzw. Intensität der Berührung an jeder denkbaren Position entlang der Längsachse erfassen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest ein Dehnungsmessstreifen, insbesondere ein Kreuzdehnungsmessstreifen, vorgesehen ist.
Dabei ist die Kontrolleinheit in der Lage, die Änderung des Widerstands bei Berührung des zumindest einen Dehnungsmessstreifens zu erfassen und zu messen. Mittels des zumindest einen Dehnungsmessstreifens wird die Stärke und Länge einer Berührung in einer Achsrichtung erkennbar.
Mittels des zumindest einen Dehnungsmessstreifens kann auf einfache Art und Weise festgelegt werden, dass ein Auslösen der Funktion erst bei einer bestimmten Kraft durchgeführt wird.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass die definierte Berührung mittels einer Vibration des Vibrationsmotors rückgekoppelt wird. Der Vibrationsmotor ist ausgelegt, ein haptisches Feedback zu geben.
Der Vibrationsmotor ist dabei ausgelegt, ein haptisches Feedback zu geben. So ist es denkbar, dass mittels unterschiedlicher Vibrationsfrequenz oder -rhythmen verschiedene Intensitäten einer Vibration gewählt werden können. Dabei kann sich die Vibration beispielsweise wie ein Rastierung anfühlen, um dem Bediener ein haptisches Feedback zu geben, welches sich anfühlt wie ein Anwählen einer Funktion mit einem mechanischen Lenkstockschalter.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass eine angewählte Funktion erfasst wird, sobald eine bestimmbare Berührungszeit der definierten Berührung überschritten ist und/oder sobald ein bestimmbarer Berührungsdruck der definierten Berührung überschritten ist. Dadurch wird sichergestellt, dass nur Berührungen, die vorher definiert wurden, eine Funktion anwählen. Dadurch wird verhindert, dass nicht gewollte Funktionen nicht ausgelöst werden. Denkbar ist hierbei, dass sowohl die Berührungszeit als auch der Berührungsdruck an die Bedürfnisse des Bedieners angepasst werden können. Es ist denkbar, dass die Berührungszeit zwischen 1 bis 5 Sek., vorzugsweise zwischen 1 ,5 bis 4 Sek., gewählt wird. Die benutzerspezifischen Daten können beispielsweise auf der Kontrolleinheit hinterlegt sein und können über eine Schnittstelle der Kontrolleinheit und einem Human-Machine-Interface programmierbar sein.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Position des zumindest einen Berührungssensors über die Kontrolleinheit angepasst wird und/oder dass der Berührungssensor mehrere Auswahlbereiche aufweist, wobei den Auswahlbereichen über die Kontrolleinheit Funktionen zugeordnet werden.
Dies ermöglicht eine einfache Weitergabe der Daten zum Ausführen der angewählten Funktion bzw. entsprechenden Funktionen. Des Weiteren kann mittels der Schnittstelle und eines Human-Machine-Interface die Belegung der Berührungssensoren mit den jeweiligen Funktionen durchgeführt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist die Erfindung in den folgenden Figuren gezeigt:
Figur 1 schematische Darstellung eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug mit diversen Berührungssensoren,
Figur 2 schematische Darstellung eines Lenkstockschalters mit einem Berührungssensor mit Auswahlbereichen,
Figur 3 schematische Darstellung eines Lenkradsystems,
Figur 4 schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, Figur 5 Verfahren zum Ausführen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters für ein Kraftfahrzeug.
In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Lenkstockschalter 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug, zum Anwählen von Funktionen dargestellt. Der jeweilige Lenkstockschalter 1 sieht einen starren Hebel 2 und eine den Hebel 2 zumindest abschnittsweise umschließende Hebelkappe 3 vor. Dabei weist die Hebelkappe 3 zumindest einen Berührungssensor 4 zur Anwahl zumindest einer Funktion mittels einer definierten Berührung eines Bedieners auf. Ferner ist eine mit dem Berührungssensor 4 datenkommunizierend verbundene Kontrolleinheit 5 vorgesehen, die ausgelegt ist, die angewählte Funktion zu erfassen und über eine Schnittstelle 11 der Kontrolleinheit 5 die erfasste Funktion zur Durchführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion an eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeuges weiterzugeben.
Dabei ist der Berührungssensor 4 bzw. sind die Vielzahl an Berührungssensoren 4 in Fig. 1 resistive Berührungssensoren 6; diese reagieren auf eine Betätigung mittels Druck. Der Berührungssensor 4 in Fig. 2 ist ein kapazitiver Berührungssensor 7, dessen Fläche sich um die gesamte Hebelkappe 3 verteilt und diverse ausgewählte Bereiche aufweist, denen Funktionen zugeordnet wurden.
Um ein definierte Berührung genauer erfassen zu können, weisen beide Lenkstockschalter 1 einen Dehnungsmessstreifen 8 auf. Dieser erstreckt sich in Längsrichtung des Lenkstockschalters 1. Um Bewegungen des Lenkstockschalters 1 in die Horizontal- oder Querrichtung zu erfassen, ist ein Kreuzdehnungsmessstreifen 8 verbaut.
Die mittels des Lenkstockschalters 1 eingestellten Funktionen können in verschiedenen Intensitäten ausgewählt werden. Beispielsweise kann der Blinker bei einer leicht oder kurz, beispielsweise für eine Zeit von 1,2 Sek., definierten Berührung nur ein paar Mal blinken oder bei einer definierten Berührung mit einem höheren Druck oder für eine längere Zeit, beispielsweise einer Berührung von 3 Sek., durchgehend blinken für einen Abbiegevorgang. Um die richtige Intensitätsstufe der angewählten Funktion auswählen zu können, ist eine haptische Rückkopplung durch einen Vibrationsmotor 9 im Hebel 2 vorgesehen.
Die Kontrolleinheit 5 der Lenkstockhebel gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist ausgelegt, eine angewählte Funktion zu erfassen, sobald eine bestimmbare Berührungszeit der definierten Berührung überschritten ist und/oder sobald ein bestimmbarer Berührungsdruck der definierten Berührung überschritten ist. Die in Fig. 1 dargestellten resistiven Berührungssensoren 6 sind alle bereits vorgesehen, allerdings ist es nicht notwendig, dass alle dieser gezeigten Berührungssensoren 4 eine Funktion hinterlegt haben. Vielmehr kann der Bediener gemäß seinen Bedürfnissen die Belegung der resistiven Berührungssensoren 6 an die gewünschten Funktionen anpassen 140. Dies ist mittels der Kontrolleinheit 5 durchzuführen.
Der Lenkstockschalter 1 der Fig. 2 weist einen kapazitiven Berührungssensor 7 auf. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass im Prinzip seine gesamte Oberfläche als Sensor verwendet werden kann. Allerdings ist es sinnvoll, dass er, wie dargestellt, mehrere Auswahlbereiche 10 aufweist, wobei den Auswahlbereichen 10 über die Kontrolleinheit 5 Funktionen zuordenbar sind.
Um das Programmieren, also das Zuordnen und Anpassen 140 der Positionen der Auswahlbereiche 10 oder die Belegung der Berührungssensoren 4 zu vereinfachen, weist die Kontrolleinheit 5 eine Schnittstelle 11 zur Weitergabe 130 der auszuführenden Funktion an eine Kraftfahrzeugsteuerung und/oder ein Human-Machine-Interface auf.
Der Lenkstockschalter 1 gemäß Fig. 1, respektive Fig. 2, ist dabei für den Einsatz in einem Steer-By-Wire Lenkradsystem mit einem Lenkrad, einer Lenkradhalterung und einem Lenkstockschalter geeignet. Dabei ist der Hebel 2 des zumindest einen Lenkstockschalters 1 an dem Lenkrad oder an der Lenkradhalterung befestigt.
In Fig. 3 ist schematisch ein Lenkradsystem 12 für ein Kraftfahrzeug 15, mit einem Lenkrad 13, einer Lenkradhalterung 14 und zumindest einem, wie oben beschriebenen, Lenkstockschalter 1 dargestellt. Dabei ist der Hebel 2 des zumindest einen Lenkstockschalters 1 an dem Lenkrad 13 oder an der Lenkradhalterung 14 befestigt.
In Fig. 4 ist ein Kraftfahrzeug 15, insbesondere elektrisches Kraftfahrzeug 15, mit einem Lenkradsystem 12 dargestellt. Das Lenkradsystems 12 weist dabei zumindest einen der oben beschriebenen Lenkstockschalter der Fig. 1 bis 2 auf.
In Fig. 5 ist das Verfahren 100 zum Ausführen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters 1 gemäß einer der Fig. 1 oder 2 dargestellt. Das Verfahren 100 weist die folgenden Schritte auf:
- Definiertes Berühren 110 des zumindest einen Berührungssensors 4 des Lenkstockschalters 1 durch einen Bediener zur Anwahl zumindest einer Funktion, - Erfassen 120 der angewählten Funktion durch die Kontrolleinheit 5,
- Weitergabe 130 der angewählten Funktion zur Durchführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion an eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs über die Schnittstelle 11 der Kontrolleinheit 5.
Um die definierte Berührung 110 genauer ausführen zu können, werden in einem vorhergehenden Schritt bei dem Lenkstockschalter 1 gemäß Fig. 1 über die Kontrolleinheit 5 die Funktionen ihren benutzerdefinierten Positionen zugeordnet und somit die Belegung der Berührungssensoren 4 angepasst 140. In Fig. 2 werden den Funktionen die gewünschten Auswahlbereiche 10 des Berührungssensors 4 mit zugeordnet 150.
Dabei wird die definierte Berührung in Fig. 1 mittels eines kapazitiven Berührungssensors 4 und in Fig. 2 mittels eines resistiven Berührungssensors 4 jeweils in Kombination mit einem Kreuzdehnungsmessstreifen 8 erfasst.
Bei einer definierten Berührung wird die definierte Berührung mittels einer Vibration des Vibrationsmotors 9 rückgekoppelt. Die Rückkopplung kann dabei verschiedene Intensitätsstufe rückkoppeln 160 und hierfür unterschiedliche Vibrationsstärken und/oder - rhythmen aufweisen.
Des Weiteren wird eine angewählte Funktion erfasst 120, sobald eine bestimmbare Berührungszeit (Fig. 2) der definierten Berührung überschritten ist und/oder sobald ein bestimmbarer Berührungsdruck (Fig.1) der definierten Berührung überschritten ist.
Bezugszeichenliste
Lenkstockschalter
Hebel
Hebelkappe
Berührungssensor
Kontrolleinheit resistive Berührungssensoren kapazitiver Berührungssensor
Dehnungsmessstreifen, Kreuzdehnungsmessstreifen
Vibrationsmotor
Auswahlbereiche
Schnittstelle
Lenkradsystem
Lenkrad
Lenkradhalterung
Kraftfahrzeug
Verfahren
Definiertes Berühren
Erfassen
Weitergabe
Anpassen
Zuordnen
Rückkoppeln

Claims

Patentansprüche Lenkstockschalter (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches Kraftfahrzeug, zum Anwählen von Funktionen, mit einem starren Hebel (2) und einer den Hebel (2) zumindest abschnittsweise umschließenden Hebelkappe (3), wobei die Hebelkappe (3) zumindest einen Berührungssensor (4) zur Anwahl zumindest einer Funktion mittels einer definierten Berührung eines Bedieners aufweist, und mit einer mit dem Berührungssensor (4) datenkommunizierend verbundenen Kontrolleinheit (5), die ausgelegt ist, die angewählte Funktion zu erfassen (120) und über eine Schnittstelle (11) der Kontrolleinheit (5) die erfasste Funktion zur Durchführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion an eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeuges weiterzugeben. Lenkstockschalter (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Berührungssensor (4) ein kapazitiver
Berührungssensor (4, 6) und/oder ein resistiver Berührungssensor (4, 7) ist. Lenkstockschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dehnungsmessstreifen zur Erfassung der definierten Berührung vorgesehen ist. Lenkstockschalter (1) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vibrationsmotor (9) im und/oder an dem Hebel (2) zur haptischen Rückkopplung der angewählten Funktion vorgesehen ist. Lenkstockschalter (1) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (5) ausgelegt ist, eine angewählte Funktion zu erfassen (120), sobald eine bestimmbare Berührungszeit der definierten Berührung überschritten ist und/oder sobald ein bestimmbarer Berührungsdruck der definierten Berührung überschritten ist. Lenkstockschalter (1) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des zumindest einen Berührungssensors (4) über die Kontrolleinheit (5) anpassbar ist und/oder dass der Berührungssensor (4) mehrere Auswahlbereiche (10) aufweist, wobei den Auswahlbereichen (10) über die Kontrolleinheit (5) Funktionen zuordenbar sind. Lenkstockschalter (1) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (5) eine Schnittstelle (11) zur Weitergabe (130) der auszuführenden Funktion an eine Kraftfahrzeugsteuerung und/oder ein Human-Machine-Interface aufweist. Lenkradsystem (12) für ein Kraftfahrzeug (15), mit einem Lenkrad (13), einer Lenkradhalterung (14) und zumindest einem Lenkstockschalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hebel (2) des zumindest einen Lenkstockschalters (1) an dem Lenkrad (13) oder an der Lenkradhalterung (14) befestigt ist. Kraftfahrzeug (15), insbesondere elektrisches Kraftfahrzeug (15), mit einem Lenkradsystem (12) nach Anspruch 8. Verfahren (100) zum Ausführen einer Funktion mittels eines Lenkstockschalters (1) für ein Kraftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend die folgenden Schritte:
Definiertes Berühren (110) des zumindest einen Berührungssensors (4) des Lenkstockschalters (1) durch einen Bediener zur Anwahl zumindest einer Funktion,
Erfassen (120) der angewählten Funktion durch die Kontrolleinheit (5), Weitergabe (130) der angewählten Funktion zur Durchführung einer der angewählten Funktion entsprechenden Aktion an eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs über die Schnittstelle (11) der Kontrolleinheit (5). Verfahren (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Berührung mittels eines kapazitiven Berührungssensors (4,6) und/oder eines resistiven Berührungssensors (4, 7) erfasst wird. Verfahren (100) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Berührung mittels zumindest eines Dehnungsmessstreifens erfasst wird. Verfahren (100) nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Berührung mittels einer Vibration des Vibrationsmotors (9) rückgekoppelt (160) wird. Verfahren (100) nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine angewählte Funktion erfasst (120) wird, sobald eine bestimmbare Berührungszeit der definierten Berührung überschritten ist und/oder sobald ein bestimmbarer Berührungsdruck der definierten Berührung überschritten ist Verfahren (100) nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des zumindest einen Berührungssensors (4) über die
Kontrolleinheit (5) angepasst (140) wird und/oder dass der Berührungssensor (4) mehrere Auswahlbereiche (10) aufweist, wobei den Auswahlbereichen (10) über die Kontrolleinheit (5) Funktionen zugeordnet (150) werden.
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