-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung zum Steuern von Funktionen eines Kraftfahrzeugs.
-
Eingabevorrichtungen zum Steuern von Fahrzeugfunktionen wie etwa Gangauswahl, Blinker, Scheibenwischer, Scheinwerfer, Klimatisierung, Autoradio, Medienwiedergabe etc. sind im Cockpit herkömmlicherweise an vielen Stellen verteilt. Diese Stellen können nicht alle gleich gut zugänglich sein. Um Bedienelemente an schlecht zugänglichen Stellen zu betätigen, muss der Fahrer eines Kraftfahrzeugs Aufmerksamkeit aufwenden, die er nicht mehr dem ihn umgebenden Verkehr widmen kann.
-
Im Interesse der Sicherheit ist es daher wünschenswert, dass die Bedienelemente so leicht wie möglich zugänglich bzw. durch möglichst geringe Handbewegungen erreichbar sind. Ein bekanntes Ergebnis des Bemühens der Entwickler, diese Anforderung zu erfüllen, sind Multifunktions-Lenkräder, an denen diverse Tasten, etwa zur Steuerung von Fahrerassistenzsystemen, eines Autoradios etc, so angeordnet sind, dass der Fahrer sie betätigen kann, ohne dafür die Hände vom Lenkrad nehmen zu müssen, oder Scheibenwischer-Steuerhebel, deren Knauf in mehreren Freiheitsgraden beweglich oder mit Stellschaltern besetzt ist, um den Scheibenwischer nicht nur ein- und auszuschalten, sondern auch das Wischintervall zu steuern und/oder die Abgabe von Scheibenreinigungsflüssigkeit zu steuern. In
DE 10 2006 019 065 A1 findet sich sogar der Vorschlag, am Knauf eines Schalthebels Bedienelemente für diverse Fahrzeugfunktionen anzubringen.
-
Die Vielfalt an in modernen Kraftfahrzeugen verfügbaren Assistenz- und Komfortfunktionen nimmt ständig zu, nicht aber der Platz im Cockpit, wo Bedienelemente für diese Funktionen platziert werden können. Je zahlreicher die Bedienelemente werden und je dichter sie platziert werden, umso mehr Aufmerksamkeit muss der Fahrer aufwenden, um Bedienungsfehler zu vermeiden, was wiederum der Sicherheit abträglich ist. So besteht insbesondere im Fall des aus
DE 10 2006 019 065 A1 bekannten Schalthebels eine erhebliche Gefahr, dass wenn der Fahrer den Knauf umgreift, um die Gangschaltung zu betätigen, eines der Bedienelemente des Knaufs anspricht und eine vom Fahrer nicht beabsichtigte Funktion auslöst.
-
Aus
DE 10 2009 031 649 A1 ist eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der die Gefahr von Fehlbedienungen dadurch vermindert werden soll, dass die Eingabevorrichtung zwei Spalten von berührungsempfindlichen Elementen umfasst und eine Eingabe nur dann als gültig akzeptiert wird, wenn einander entsprechende Elemente beider Spalten gleichzeitig berührt werden. Eine solche Bedienung erfordert wiederum ein hohes Maß an Aufmerksamkeit von Seiten des Fahrers. Auch der Platzbedarf für die redundanten berührungsempfindlichen Elemente ist hoch, so dass diese Eingabevorrichtung wenig geeignet ist, um auf engem Raum Bedienungselemente für eine große Zahl von Funktionen unterzubringen.
-
Aufgabe der Erfindung ist, eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, deren Handhabung wenig Aufmerksamkeit des Fahrers erfordert und die dennoch ein hohes Maß an Sicherheit gegen Fehlbedienung bietet und die Steuerung vieler Funktionen auf engem Raum ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem ersten berührungs- und/oder bewegungsempfindlichen Element und wenigstens einem ersten zu dem Element benachbarten, auf die Annäherung eines Körperteils ansprechenden Sensor und einer mit dem Element und dem Sensor verbundenen Auswerteeinheit die Auswerteeinheit eingerichtet ist, eine Berührung und/oder Bewegung des ersten Elements nur dann als eine Eingabe zu bewerten, wenn der erste Sensor keine gleichzeitige Annäherung anzeigt. D. h. die Funktion des ersten Sensors ist entgegengesetzt zu der eines Bedienelements der zweiten Spalte in
DE 10 2009 031 649 A1 : Während bei letzterem die Berührung Voraussetzung für die Gültigkeit einer Eingabe ist, wird gemäß der Erfindung genau in diesem Fall ein Ansprechen des berührungs- und/oder bewegungsempfindlichen Elements ignoriert. Dies ermöglicht die Unterscheidung zwischen einer – vom Fahrer beabsichtigten – gezielten Berührung des Elements mit der Fingerspitze und einer zufälligen Berührung, z. B. durch einen Handballen, der sich an dem Element und evtl. benachbarter Oberfläche abstützt, um eine sichere, von Erschütterungen durch die Fahrbewegung unbeeinträchtigte Betätigung eines anderen, benachbarten Elements zu ermöglichen.
-
Um diskrete Funktionen ein- und auszuschalten, kann das erste Element eine Taste sein. Die Taste kann unter dem Druck eines Fingers beweglich sein, muss es aber nicht.
-
Das erste Element kann in einer Halterung um wenigstens eine Achse drehbar sein und ein für die Drehung repräsentatives Signal an die Auswerteeinheit liefern. Ein solches Element kann eingesetzt werden, um eine Größe zu steuern, die eine Vielzahl nichtverschwindender Werte annehmen kann, wie etwa die Lautstärke eines Autoradios, oder sie kann der Auswahl oder Vorauswahl einer Funktion unter einer Mehrzahl von Alternativen dienen, wobei im Falle der Vorauswahl die Aktivierung der Funktion zweckmäßigerweise erst dann erfolgt, wenn die Vorauswahl über ein zweites Bedienelement bestätigt worden ist.
-
Der erste Sensor kann eine Strahlungsquelle und eine für die Strahlung der Quelle empfindliche Zelle umfassen. Die Zelle kann insbesondere angeordnet sein, um, wenn sich ein Körperteil in der Nähe des ersten Sensors befindet, von diesem reflektierte Strahlung der Quelle aufzufangen.
-
Wenn der Sensor für von dem Körperteil emittierte Infrarotstrahlung empfindlich ist, kann die Strahlungsquelle entfallen.
-
Um die Nähe eines menschlichen Körperteils zu erfassen, ist auch ein kapazitiver Näherungsschalter gut geeignet.
-
Um die Sicherheit der Unterscheidung zwischen beabsichtigter und unbeabsichtigter Betätigung des Elements weiter zu verbessern, können der erste und wenigstens ein zweiter Sensor um das Element herum angeordnet sein. Die Reaktion der Auswerteeinheit auf ein Ansprechen des zweiten Sensors kann je nach Einbausituation unterschiedlich sein. Denkbar ist z. B., ein Ansprechen des Elements dann zu ignorieren, wenn beide Sensoren eine gleichzeitige Annäherung anzeigen.
-
Wenn der erste Sensor weiter von dem ersten Element entfernt ist als der zweite Sensor, dann ist die Anzeige einer Annäherung durch den ersten Sensor ein sichererer Hinweis auf eine unbeabsichtigte und zu ignorierende Betätigung.
-
Ein Zwischenraum zwischen erstem Element und erstem Sensor kann genutzt werden, um ein zweites berührungs- und/oder bewegungsempfindliches Element unterzubringen. In diesem Fall kann die Erfassung einer Annäherung durch den ersten Sensor genutzt werden, um eine gleichzeitige Betätigung der ersten Taste als unbeabsichtigt zu erkennen, während sie auf die Auswertung einer Betätigung der zweiten Taste keinen Einfluss hat, und umgekehrt.
-
Das erste Element (und ggf. weitere Elemente) kann (können) Teil eines beweglichen Handgriffs sein, durch dessen Bewegung eine Funktion des Kraftfahrzeugs steuerbar ist, insbesondere eines Schalt-/Wählhebels.
-
Ein Schalt-/Wählhebel hat im Allgemeinen eine erste Auflagefläche, auf der beim Schalten der Handballen ruht, und eine zweite Auflagefläche, an der beim Schalten die Finger angreifen. Hier kann der erste Sensor zweckmäßigerweise zwischen dem ersten Element und der zweiten Bedienfläche platziert sein.
-
Die die Auswerteeinheit mit einem Pedal wie etwa Kupplungs-, Gas- oder Bremspedal des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Indem sie eingerichtet ist, eine Berührung und/oder Bewegung des ersten Elements nur dann als eine Eingabe zu bewerten, wenn das Ausmaß der Betätigung des Pedals eine Schwelle (die Null sein kann) nicht übersteigt, kann die Auslösung einer durch das erste Element gesteuerten Funktion zu Zeiten, zu denen der Fahrer offensichtlich mit anderen Dingen beschäftigt ist, sicher vermieden werden.
-
Denkbar ist auch, eine Verbindung der Auswerteeinheit zu einem Navigationssystem vorzusehen, die es dem Navigationssystem ermöglicht, die Erkennung einer Eingabe durch die Auswerteeinheit zu Zeiten zu unterbinden, in denen die Aufmerksamkeit des Fahrers durch Anweisungen des Navigationssystems in Anspruch genommen sein dürfte.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
-
Beschreibung 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung;
-
2 eine Ansicht eines als Teil der Eingabevorrichtung verwendbaren Schalt-/Wählhebels; und
-
3 ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens der Auswerteeinheit der Eingabevorrichtung aus 1 verbundenen Auswerteeinheit.
-
In dem Blockdiagramm der 1 ist mit 1 eine Auswerteeinheit bezeichnet, die als eigenständiger Mikroprozessor oder Mikrocontroller oder als Software implementiert sein kann, die einen Teil der Verarbeitungsleistung eines herkömmlicherweise für andere Aufgaben verwendeten Mikroprozessors oder Mikrocontrollers beansprucht. An die Auswerteeinheit 1 sind mehrere Tasten 2, 3, 4 eines Bedienfeldes 5 angeschlossen, das im Cockpit eines Kraftfahrzeugs, z. B. am Armaturenbrett, am Lenkrad oder an einer anderen für den Fahrer gut erreichbaren Stelle angeordnet ist. Bestandteil des Bedienfeldes 5 sind ferner Sensoren 6, 7, die auf die Nähe einer Hand des Fahrers oder Berührung durch die Hand ansprechen. Technisch muss zwischen den Tasten 2, 3, 4 und den Sensoren 6, 7 kein Unterschied bestehen; im Prinzip können beides z. B. Oberflächenbereiche eines Armaturenbretts o. dgl. sein, hinter denen jeweils ein kapazitiver Näherungsschalter, ein Infrarotsensor oder eine Fotozelle, kombiniert mit einer Leuchtdiode, deren von einer vor dem Sensor gehaltenen Oberfläche, etwa eines Fingers, reflektiertes Licht die Fotozelle empfängt, angeordnet ist, oder es können in Öffnungen des Armaturenbretts aufgenommene, durch Kontakt mit der Hand bewegbare und durch ihre Bewegung einen Schalter betätigende Tastenkörper sein. Lediglich die Art, wie die Signale der Tasten 2, 3, 4 einerseits und die der Sensoren 6, 7 andererseits von der Auswerteinheit 1 verarbeitet werden, ist unterschiedlich, und während die Tasten 2, 3, 4, z. B. durch Abweichung in Farbe oder Relief, von der umgebenden Oberfläche des Armaturenbretts für den Fahrer deutlich unterscheidbar sein sollten, ist dies bei den Sensoren 6, 7 nicht nötig.
-
Benachbart zu den Tasten 2, 3, 4 kann eine Auflagefläche 8 vorgesehen sein, auf der der Fahrer, während er die Tasten 2, 3, 4 betätigt, den Handballen abstützen kann, um die Finger an den Tasten trotz eventueller durch die Bewegung des Fahrzeugs bedingter Erschütterungen ruhig zu halten und eine unbeabsichtigte Tastenberührung zu vermeiden.
-
Die Sensoren 6, 7 sind hier zwischen den zur Auflagefläche 8 benachbarten Schaltern 2, 3 einerseits und dem von der Auflagefläche abgewandten Schalter 4 platziert, um anzusprechen, wenn ihnen beim Betätigen der Taste 4 ein Finger des Fahrers nahe kommt. Wenn gleichzeitig mit dem Ansprechen des Sensors 6 bzw. 7 eine Berührung des Schalters 2 bzw. 3 erfasst wird, kann davon ausgegangen werden, dass sie versehentlich erfolgt ist; daher ignoriert die Auswerteschaltung 1 eine Berührung des Schalters 2 oder 3, wenn sie mit dem Ansprechen des Sensors 6 oder 7 zeitlich überlappt.
-
Einer vereinfachten Abwandlung zufolge kann der Schalter 4 die Funktion eines Sensors übernehmen, indem bei gleichzeitiger Betätigung des Schalters 4 und eines der Schalter 2, 3 zumindest die Betätigung des Schalters 3 von der Auswerteschaltung 1 ignoriert wird.
-
Weitere Eingänge der Auswerteeinheit 1 können mit einem Fahrzeug-Navigationssystem 9 und/oder einem oder mehreren Pedalen wie etwa Gas-, Brems- oder Kupplungspedal verbunden sein, von denen in der Fig. der Einfachheit halber nur eins dargestellt und mit 10 bezeichnet ist. Im Falle einer Verbindung zum Fahrzeug-Navigationssystem 9 kann letzteres eingerichtet sein, zu beurteilen, ob sich das Fahrzeug gerade in einer kritischen Verkehrssituation, z. B. beim Einfädeln auf eine Schnellstraße oder Autobahn, befindet, in der davon ausgegangen werden kann, dass der Fahrer mit Lenken vollauf beschäftigt ist und daher vermutlich nicht die Absicht hat, irgendeine der durch die Tasten 2, 3, 4 erreichbaren Funktionen auszulösen, um in einer solchen Situation eine eventuelle Betätigung dieser Tasten als versehentlich zu erkennen und zu ignorieren.
-
Genauso kann davon ausgegangen werden, dass der Fahrer weder die Zeit noch die Absicht hat, die Funktionen der Tasten 2, 3, 4 auszulösen, wenn er gerade für einen Gangwechsel das Kupplungspedal getreten hat, oder wenn er heftig bremst oder beschleunigt, so dass die Auswerteeinheit 1 auch in diesem Fall eine Betätigung der Tasten 2, 3, 4 ignoriert.
-
Ausgänge der Auswerteeinheit 1 sind hier an einen Bildschirm 11 angeschlossen; weitere hier nicht dargestellte Ausgänge führen zu beliebigen mit Hilfe der Tasten 2, 3, 4 gesteuerten Baugruppen des Fahrzeugs. Zu diesen Baugruppen kann das oben erwähnte Navigationssystem 9 gehören, aber auch beliebige Fahrerassistenzsysteme, etwa zur automatischen Regelung der Fahrgeschwindigkeit und/oder des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, ein Audiosystem und vieles mehr.
-
2 zeigt in einer Ansicht aus Fahrerperspektive einen Schalt-/Wählhebel 12, der ein Bedienfeld 5 mit mehreren Bedienelementen, hier Tasten 13, 14, 15 und einen Trackball 16, trägt. Das Bedienfeld 5 ist am Scheitel eines Knaufs 17 des Schalt-/Wählhebels 12 angeordnet, zwischen einer ersten Auflagefläche 18, an der beim Schalten der Handballen des Fahrers anliegt, und einer zweiten Auflagefläche 19 an der vom Fahrer abgewandten Seite des Knaufs 17, an der beim Schalten die Finger angreifen, so dass, wenn beim Schalten die Hand eines der Bedienelemente 13–16 betätigt, sie auch von einem am Rand des Bedienfelds 5 angeordneten Sensoren 20, 21, 22 erfasst wird. Indem in diesem Fall die Auswerteeinheit 1 die Betätigung der Bedienelemente 13–16 ignoriert, ist eine versehentliche Auslösung der von diesen Bedienelementen gesteuerten Funktionen während des Schaltens ausgeschlossen.
-
3 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm eines exemplarischen Arbeitsverfahrens der Auswerteeinheit 1. Für die Zwecke dieser Beschreibung wird angenommen, dass das Bedienfeld 5 am Schalt-/Wählhebel 12 angeordnet ist und die in 2 dargestellten Bedienelemente 13–16 und Sensoren 20–22 aufweist. Das Verfahren ist jederzeit durch ein eine Betätigung des Pedals 10 anzeigendes Signal oder ein auf eine kritische Verkehrssituation hinweisendes Signal des Navigationssystems 9 unterbrechbar.
-
In Schritt S1 wartet die Auswerteeinheit die Betätigung eines beliebigen der Bedienelemente 13–16 ab. Die an eine Betätigung anschließende Verarbeitung hängt ab von der Identifizierung des betätigten Elements in Schritt S2. Ist die Taste 13 berührt oder eingedrückt worden, so überprüft die Auswerteeinheit die Ausgabe des von ihr abgewandten seitlichen Sensors 22 und des von der Auflagefläche 18 abgewandten Sensors 21. Zeigt einer dieser beiden Sensoren die Nähe eines Fingers an (S3, S4), dann wird die Betätigung als versehentlich erkannt und ignoriert: das Verfahren kehrt zu Schritt S1 zurück. Die Ausgabe des zur betätigten Taste 13 unmittelbar benachbarten Sensors 20 ist für die Entscheidung nicht relevant, da dieser mit einer nicht zu vernachlässigenden Wahrscheinlichkeit auch bei einer gewollten Betätigung ansprechen kann.
-
Im Falle einer Betätigung der Taste 14 sind die Funktionen der Sensoren 20, 22 vertauscht: der Sensor 20 wird ausgewertet, der Sensor 22 nicht (S4, S5). Die Taste 15 hat keinen unmittelbar angrenzenden Sensor, ihre Betätigung wird als ungewollt erkannt und ignoriert, wenn ein beliebiger der Sensoren 20–22 anspricht (S3–S5). Entsprechendes gilt, falls die erfasste Betätigung eine Drehung des Trackballs 16 ist.
-
Wenn die Betätigung eines der Bedienelemente 13–16 als gewollt erkannt wurde, ist der nächste Schritt S6 in jedem Falle eine Übernahme der Kontrolle über den – zuvor z. B. zur Ausgabe von Informationen des Navigationssystems 9 genutzten – Bildschirm 11 durch die Auswerteeinheit 1. Angezeigt wird auf dem Bildschirm ein Menü mit Menüpunkten in Form von mehreren durch eine Beschriftung oder ein Ideogramm einer über sie aktivierbaren Funktion individualisierten Zeilen oder in Zeilen und Spalten angeordneten Feldern. Einer der Menüpunkte ist durch die Farbe seiner Darstellung als vorausgewählt gekennzeichnet. Es kann z. B. je einer der angezeigten Menüpunkte dem Navigationssystem 9, einem Autoradio, einem CD-Spieler, einem Fahrerassistenzsystem etc. zugeordnet sein. Ferner wird ein Zeitgeber in Gang gesetzt.
-
In Schritt S7 wartet die Auswerteeinheit die nächste Betätigung eines der Bedienelemente 13–16 ab. Falls die vom Zeitgeber abgemessene Wartezeit ohne Betätigung eines Bedienelements abläuft, gibt die Auswerteeinheit den Bildschirm 11 wieder frei und kehrt zu Schritt S1 zurück. Wird ein Bedienelement betätigt, so wird es in Schritt S8 identifiziert, und wie zuvor im Anschluss an Schritt S2 wird (hier zusammenfassend durch Schritte S9–S11 dargestellt) wird geprüft, ob die Betätigung beabsichtigt war. Bei als unbeabsichtigt erkannter Betätigung kehrt das Verfahren zu Schritt S7 zurück.
-
Wenn das absichtlich betätigte Bedienelement die Taste 13 ist, dann interpretiert die Auswerteeinheit 1 dies als eine Bestätigung des auf dem Bildschirm als vorausgewählt angezeigten Menüpunktes und startet die dem Menüpunkt zugeordnete Funktion (S13). Diese Funktion kann die unmittelbare Aktivierung einer an die Auswerteeinheit angeschlossenen Vorrichtung sein, oder die Darstellung einer nächsttieferen Menüebene auf dem Bildschirm 11. Wenn z. B. der so bestätigte Menüpunkt das Autoradio ist, dann wird es, falls es zuvor ausgeschaltet war, von der Auswerteeinheit 1 eingeschaltet. Außerdem wird, unabhängig davon, ob es zuvor ein- oder ausgeschaltet war, als nächsttiefere Menuebene eine Abbildung eines Radios mit Tasten zum Auswählen eines Frequenzbandes oder eines voreingestellten Senders, Reglern für Lautstärke, Balance etc. angezeigt. Anschließend kehrt das Verfahren zu Schritt S7 zurück, um weitere Benutzereingaben abzuwarten oder nach Ablauf des Zeitgebers den Bildschirm wieder freizugeben.
-
Eine Betätigung der Taste 14 bewirkt die Beendigung der dem vorausgewählten Menüpunkt zugeordneten Funktion (S14), also z. B. das Ausschalten des Autoradios, gefolgt von der Rückkehr nach S7.
-
Eine Betätigung der Taste 15 führt, falls vorhanden, zur Rückkehr (S15) zur nächsthöheren Menuebene. Falls keine solche Menüebene existiert, bleibt die Betätigung der Taste 15 ohne Wirkung.
-
Durch Drehen des Trackballs kann der Benutzer einen anderen Menüpunkt vorauswählen (S16), um z. B. anstelle des Autoradios das Navigationssystem 9 oder eines der Fahrerassistenzsysteme zu steuern, oder um, falls zuvor in Schritt S12 auf die Darstellung des Radios umgeschaltet worden ist, einen Cursor auf einem von dessen Bedienelementen zu platzieren und dieses so vorauszuwählen und es – nach Rückkehr zu S7 und anschließender Betätigung über die Taste 13 in einer wiederum nächsttieferen Menüebene zu verstellen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Auswerteeinheit
- 2
- Taste
- 3
- Taste
- 4
- Taste
- 5
- Bedienfeld
- 6
- Sensor
- 7
- Sensor
- 8
- Auflagefläche
- 9
- Navigationssystem
- 10
- Pedal
- 11
- Bildschirm
- 12
- Schalt-/Wählhebel
- 13
- Taste
- 14
- Taste
- 15
- Taste
- 16
- Trackball
- 17
- Knauf
- 18
- Auflagefläche
- 19
- Auflagefläche
- 20
- Sensor
- 21
- Sensor
- 22
- Sensor
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006019065 A1 [0003, 0004]
- DE 102009031649 A1 [0005, 0007]
