DE102015000480A1

DE102015000480A1 - Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit verschiedenen Bedienbereichen sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015000480A1
Application number: DE102015000480.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Wachinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG; Preh GmbH
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-01-16
Also published as: DE102015000480B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (24) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensoreinrichtung (34), und einer die Sensoreinrichtung (34) bedeckenden Bedienoberfläche (26), wobei die Sensoreinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, eine auf die Bedienoberfläche (26) aufgebrachte Betätigungskraft zu erfassen, und wobei die Bedienoberfläche (26) in einem ersten Bedienbereich (28) eine erste Steifigkeit aufweist und in zumindest einem zweiten Bedienbereich (30) eine gegenüber der ersten Steifigkeit größere zweiten Steifigkeit aufweist, wobei die Sensoreinrichtung (34) einen ersten Sensorbereich (42) aufweist, welcher eine erste Sensitivität aufweist und dem ersten Bedienbereich (28) zugeordnet ist, und zumindest einen zweiten Sensorbereich (44) aufweist, welcher eine zweite Sensitivität aufweist und dem zumindest einen zweiten Bedienbereich (30) zugeordnet ist, wobei die zweite Sensitivität gegenüber der ersten Sensitivität erhöht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensoreinrichtung, und einer die Sensoreinrichtung bedeckenden Bedienoberfläche, wobei die Sensoreinrichtung dazu ausgelegt ist, eine auf die Bedienoberfläche aufgebrachte Betätigungskraft zu erfassen, und wobei die Bedienoberfläche in einem ersten Bedienbereich eine erste Steifigkeit aufweist und in zumindest einem zweiten Bedienbereich eine gegenüber der ersten Steifigkeit größere zweiten Steifigkeit aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug.
Bedienvorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Mittels einer Bedienvorrichtung kann eine Person, beispielsweise ein Fahrer oder ein anderer Insasse des Kraftfahrzeugs, Funktionen des Kraftfahrzeugs auswählen, auslösen oder steuern. Die EP 2 450 207 A2 zeigt beispielsweise einen an einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs angeordneten Sensor, welcher berührungslos betätigbar ist, um beispielsweise eine Heckklappe des Kraftfahrzeugs zu öffnen.
Auch kann es sein, dass die Bedienvorrichtung drucksensitiv ausgestaltet ist und somit mittels einer Betätigungskraft, welche die Person beispielsweise mit ihrem Finger auf eine Bedienoberfläche der Bedienvorrichtung aufbringt und welche beispielsweise durch einen Drucksensor der Bedienvorrichtung erfasst wird, betätigbar ist. Dabei ist üblicherweise eine Krafterfassung bzw. eine Berührungserfassung an Bedienoberflächen, welche eben oder nur leicht gewölbt sind, unproblematisch. Sobald die Bedienoberfläche jedoch Strukturen, beispielsweise Kanten oder andere geometrisch geformte Elemente, aufweist, können Betätigungskräfte in diesen Bereichen auf der Bedienoberfläche nicht mehr problemlos erkannt und ausgewertet werden. Daraus ergeben sich Einschränkungen bezüglich der Anordnung der Bedienvorrichtungen im Kraftfahrzeug, da eine einwandfreie Betätigung der Bedienvorrichtung an Kanten oder Strukturen innerhalb des Kraftfahrzeugs nicht möglich ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige Bedienvorrichtung zu realisieren, welche besonders flexibel in einem Kraftfahrzeug positionierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bedienvorrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Sensoreinrichtung und eine die Sensoreinrichtung bedeckende Bedienoberfläche. Dabei ist die Sensoreinrichtung dazu ausgelegt, eine auf die Bedienoberfläche aufgebrachte Betätigungskraft zu erfassen. Die Bedienoberfläche weist einen ersten Bedienbereich mit einer ersten Steifigkeit und zumindest einen zweiten Bedienbereich mit einer gegenüber der ersten Steifigkeit größeren zweiten Steifigkeit auf. Darüber hinaus umfasst die Sensoreinrichtung einen ersten Sensorbereich, welcher eine erste Sensitivität aufweist und dem ersten Bedienbereich zugeordnet ist, und zumindest einen zweiten Sensorbereich, welcher eine zweite Sensitivität aufweist und dem zumindest einen zweiten Bedienbereich zugeordnet ist, wobei die zweite Sensitivität gegenüber der ersten Sensitivität erhöht ist. Mit anderen Worten ist die zweite Sensitivität größer als die erste Sensitivität.
Mittels der drucksensitiven Bedienvorrichtung können beispielsweise Funktionen des Kraftfahrzeugs ausgewählt und/oder ausgelöst werden, indem ein Nutzer die Betätigungskraft, beispielsweise mit seinem Finger, auf die Bedienoberfläche aufbringt oder die Bedienoberfläche berührt. Diese Betätigungskraft oder diese Berührung kann durch die Sensoreinrichtung erfasst werden.
Die Bedienoberfläche umfasst zumindest zwei Bedienbereiche, welche jeweils unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Die Steifigkeit als eine mechanische Kenngröße beschreibt einen Widerstand der Bedienoberfläche gegen eine Verformung der Bedienoberfläche durch die aufgebrachte Betätigungskraft. In dem ersten Bedienbereich, welcher die geringere Steifigkeit aufweist, kann die Bedienoberfläche leichter durch die aufgebrachte Betätigungskraft verformt werden, als die Bedienoberfläche in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich bei gleicher Betätigungskraft. Die Steifigkeit hängt insbesondere von den elastischen Eigenschaften der Bedienoberfläche sowie von der Geometrie der Bedienoberfläche ab. So kann zum Ausbilden der zweiten Steifigkeit bevorzugt zumindest eine Kante innerhalb des zweiten Bedienbereiches ausgebildet sein. Die erhöhte zweite Steifigkeit ergibt sich dabei durch das Biegemoment, welches zur Ausbildung der zumindest einen Kante auf die Bedienoberfläche aufgebracht ist. Die unterschiedlichen Steifigkeiten haben zur Folge, dass die Bedienoberfläche innerhalb der jeweiligen Bedienbereiche bei gleicher aufgebrachter Betätigungskraft unterschiedlich verformt wird. Bei einem Drucksensor gemäß dem Stand der Technik, welcher die Betätigungskraft auf die Bedienoberfläche der Bedienvorrichtung erfasst, hätte diese bedienbereichabhängige Verformbarkeit unterschiedliche, bedienbereichabhängige Sensorausgangssignale des Drucksensors zur Folge, was beispielsweise zu einem fehlerhaften Auslösen einer Funktion oder zu einem Nichtauslösen einer Funktion führen kann.
Um jedoch diese unterschiedlichen, bedienbereichabhängigen Verformbarkeit zu kompensieren, umfasst die drucksensitive Sensoreinrichtung erfindungsgemäß zumindest zwei Sensorbereiche, wobei der erste Sensorbereich eine geringere Sensitivität aufweist als der zumindest eine zweite Sensorbereich. Dabei ist der erste Sensorbereich von dem ersten Bedienbereich bedeckt und der zumindest eine zweite Sensorbereich von dem zumindest einen zweiten Bedienbereich bedeckt, sodass eine Betätigungskraft oder ein Betätigungsdruck auf den ersten Bedienbereich von dem ersten Sensorbereich erfasst wird und eine Betätigungskraft oder ein Betätigungsdruck auf den zweiten Bedienbereich von dem zweiten Sensorbereich erfasst wird. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Bedienbereich mit der höheren Steifigkeit dem Sensorbereich mit der höheren Sensitivität zugeordnet ist und der Bedienbereich mit der geringeren Steifigkeit dem Sensorbereich mit der geringeren Sensitivität zugeordnet ist, wobei durch die unterschiedlichen Sensitivitäten der Sensorbereiche die unterschiedlichen Steifigkeiten der Bedienoberfläche in den Bedienbereiche kompensiert sind.
Besonders bevorzugt ist dabei die jeweilige Sensitivität so eingestellt, dass ein Sensorausgangssignal der Sensoreinrichtung bei gleicher aufgebrachter Betätigungskraft unabhängig von einem Bedienort auf der Bedienoberfläche ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Sensitivität des ersten Sensorbereiches so eingestellt ist, dass das Aufbringen der Betätigungskraft auf einen Bedienort in dem ersten Bedienbereich das gleiche Sensorausgangssignal der gesamten Sensoreinrichtung zur Folge hat wie das Aufbringen der betragsmäßig gleichen Betätigungskraft auf einen Bedienort in dem zweiten Bedienbereich.
Somit kann in vorteilhafter Weise eine Betätigungskraft zuverlässig an Bedienoberflächen, welche geometrische Formen und Kanten aufweisen, erfasst und ausgewertet werden. Die Bedienvorrichtung kann somit besonders flexibel im Kraftfahrzeug positioniert werden, insbesondere in Bereichen des Kraftfahrzeugs, welche geometrische Formen und Kanten aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Sensoreinrichtung zwei elektrisch leitfähige Folien und einen elastisch verformbaren Träger auf, welcher zwischen den elektrisch leitfähigen Folien angeordnet ist. Die elektrisch leitfähigen Folien sowie der elastisch verformbare Träger bilden somit näherungsweise einen Plattenkondensator, bei welchem die elektrisch leitfähigen Folien die Elektroden des Plattenkondensators und der elektrisch nicht leitende, elastisch verformbare Träger das Dielektrikum zwischen den Elektroden bildet. Das Sensorausgangssignal der Sensoreinrichtung kann beispielsweise eine Gesamtkapazität des Plattenkondensators sein, welche proportional zu einem Flächeninhalt der elektrisch leitfähigen Folien und zu einer Permittivität bzw. Dielektrizitätszahl des elastisch verformbaren Trägers, sowie indirekt proportional zu einem Abstand der Folien zueinander, welcher durch eine Dicke des Dielektrikums gebildet ist, ist. Eine Betätigungskraft wird insbesondere kapazitiv ausgewertet, das heißt, es wird eine Veränderung der Gesamtkapazität des Plattenkondensators und damit des Ausgangssensorsignals erfasst.
Die Bedienvorrichtung weist insbesondere einen geschichteten Aufbau auf, welcher die Bedienoberfläche, eine erste der leitfähigen Folien als eine obere Elektrode, den elastisch verformbaren Träger und eine zweite der leitfähigen Folien als eine untere Elektrode, welche ortsfest bezüglich der oberen Elektrode ist, umfasst. Die Bedienoberfläche ist bevorzugt als eine flexible Folie ausgestaltet, welche beispielsweise an der Position der aufgebrachten Betätigungskraft durch die aufgebrachte Betätigungskraft lokal eindrückbar ist. Durch das Eindrücken der Bedienoberfläche und aufgrund der ortsfesten Anordnung der unteren Elektrode wird der elastisch verformbare Träger ebenfalls eingedrückt, wodurch die erste Folie auf die ortsfeste zweite Folie zubewegt wird. Dadurch wird ein Abstand der Folien zueinander und damit die Gesamtkapazität verändert. Durch die Verwendung von Folien als Elektroden ist die Bedienvorrichtung besonders platzsparend gestaltet.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die elektrisch leitfähigen Folien zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich einen größeren Flächeninhalt auf als in dem ersten Bedienbereich. Die elektrisch leitfähigen Folien und der elastisch verformbare Träger bilden also in dem ersten Bedienbereich einen ersten Plattenkondensator mit einer ersten Kapazität aus und in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich einen zweiten Plattenkondensator mit einer zweiten Kapazität aus. Der erste und der zweite Plattenkondensator sind somit parallel geschaltet, wodurch sich die Gesamtkapazität aus der Summe der ersten und der zweiten Kapazität ergibt. Dadurch dass die elektrisch leitfähigen Folien in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich einen größeren Flächeninhalt aufweisen als in dem ersten Bedienbereich, weist der zweite Plattenkondensator auch eine größere zweite Kapazität auf als der erste Plattenkondensator.
Aufgrund der größeren Steifigkeit der Bedienoberfläche in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich führt eine Betätigungskraft auf die Bedienoberfläche in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich zu einer geringeren Verformung der Bedienoberfläche, insbesondere zu einem geringeren Eindrücken der Bedienoberfläche, als die gleiche Betätigungskraft auf die Bedienoberfläche in dem ersten Bedienbereich mit der geringeren Steifigkeit. Dadurch verringert sich der Abstand der Folien zueinander trotz gleicher Betätigungskraft in dem zweiten Bedienbereich weniger als der Abstand der Folien zueinander in dem ersten Bedienbereich. Um diese bedienbereichabhängige Abstandsänderung zu kompensieren, ist der Flächeninhalt der elektrisch leitfähigen Folien in dem zweiten Bedienbereich gegenüber dem ersten Bedienbereich vergrößert. Somit weist die erste Kapazität bei einem Betätigungsdruck auf die weniger steife Bedienoberfläche den gleichen Wert auf wie die zweite Kapazität bei dem gleichen Betätigungsdruck auf die steifere Oberfläche. Die erste und die zweite Kapazität liefern bei gleichem Betätigungsdruck also den gleichen Beitrag zur Gesamtkapazität. Somit kann eine Sensitivität auf besonders einfache Weise durch die Flächeninhalte der elektrisch leitfähigen Folien in den jeweiligen Bedienbereichen eingestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich weist der elastisch verformbare Träger zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität in dem zumindest einen zweiten Sensorbereich eine höhere Permittivität auf als in dem ersten Sensorbereich. Durch eine Erhöhung der Permittivität oder der Dielektrizitätszahl des elastisch verformbaren Trägers in dem zumindest einen zweiten Sensorbereich kann das gleiche Resultat erreicht werden wie durch eine Vergrößerung des Flächeninhalts der elektrisch leitfähigen Folien in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich, da, wie bereits beschrieben, die Kapazität direkt proportional zum Flächeninhalt der Elektroden sowie zur Permittivität des Dielektrikums ist.
Alternativ oder zusätzlich weist der elastisch verformbare Träger zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität in dem zumindest einen zweiten Sensorbereich eine geringere Dicke auf als in dem ersten Sensorbereich, sodass ein Abstand der elektrisch leitfähigen Folien zueinander in dem zweiten Sensorbereich kleiner ist als in dem ersten Sensorbereich. Zur Vergrößerung der zweiten Kapazität in dem zweiten Sensorbereich kann alternativ oder zusätzlich zur Vergrößerung des Flächeninhalts der Folien sowie zur Vergrößerung der Permittivität des elastisch verformbaren Trägers auch der Abstand der Folien zueinander in dem zweiten Bedienbereich verkleinert werden. Zum Variieren des Abstands der Folien kann auf besonders einfache Weise die Dicke des elastischen Trägers lokal angepasst werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität der elastisch verformbare Träger in dem zweiten Sensorbereich eine größere Elastizität auf als in dem ersten Sensorbereich. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der elastisch verformbare Träger in dem ersten Sensorbereich ein größeres Elastizitätsmodul aufweist als in dem zweiten Sensorbereich. Dies hat zur Folge, dass der elastisch verformbare Träger in dem ersten Bedienbereich seiner Verformung durch eine unmittelbar auf die elektrisch leitfähigen Folie aufgebrachte Betätigungskraft mehr Widerstand entgegensetzt als der elastisch verformbare Träger in dem zweiten Bedienbereich. Somit würde der Abstand der elektrisch leitfähigen Folien zueinander in dem zweiten Bedienbereich durch eine unmittelbar auf die elektrisch leitfähige Folie aufgebrachte Betätigungskraft mehr verringert, als der Abstand der elektrisch leitfähigen Folien in dem ersten Bedienbereich durch eine unmittelbar auf eine der elektrisch leitfähigen Folie betragsmäßig gleiche Betätigungskraft. In Kombination mit der Bedienoberfläche wird somit der Abstand der Folien zueinander in dem zweiten Bedienbereich durch eine auf die steifere Bedienoberfläche aufgebrachte Betätigungskraft in gleichem Maße verändert wie der Abstand der Folien zueinander in dem ersten Bedienbereich durch eine auf die weniger steife Bedienoberfläche aufgebrachte, betragsmäßig gleiche Betätigungskraft. Somit kann die erhöhte Steifigkeit des ersten Bedienbereichs besonders einfach kompensiert werden. Insbesondere erhält der Nutzer bei gleicher aufgebrachter Betätigungskraft an jedem Bedienort auf der Bedienoberfläche die gleiche haptische Rückmeldung. Dies bedeutet, dass der Nutzer die bedienbereichabhängige Steifigkeit nicht direkt spürt, da diese durch die sensorbereichabhängige und damit bedienbereichabhängige Elastizität des Trägers kompensiert ist.
Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung oder einer Ausgestaltung davon. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Personenkraftwagen ausgebildet.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einer Seitenansicht;
2 eine schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung der Bedienvorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einer Draufsicht;
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in einer Seitenansicht; und
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in einer Draufsicht.
Gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
1 zeigt eine Bedienvorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik. Die Bedienvorrichtung 10 kann in einem hier nicht dargestellten Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Mittels der Bedienvorrichtung 10 können beispielsweise Funktionen des Kraftfahrzeugs ausgelöst und/oder ausgewählt werden. Solche Funktionen können beispielsweise Fahrerassistenzsysteme oder Infotainmentkomponenten des Kraftfahrzeugs betreffen. Die Bedienvorrichtung 10 ist hier in einer Seitenansicht bzw. einer Schnittansicht dargestellt. Bereiche der Bedienvorrichtung 10 in der x-y-Ebene sind somit hier nicht dargestellt.
Die Bedienvorrichtung 10 weist hier eine planare, nicht gewölbte Bedienoberfläche 12 und einen Drucksensor 14 auf. Der Drucksensor 14 umfasst eine erste Elektrode 16, eine zweite Elektrode 18 und einen elektrisch nicht leitenden Spacer bzw. Abstandshalter 20, durch welche näherungsweise ein Plattenkondensator gebildet wird. Die Bedienvorrichtung 10 weist also einen Schichtaufbau in negative z-Richtung auf, welcher die Bedienoberfläche 12, die erste Elektrode 16, den Abstandshalter 20 und die zweite Elektrode 18 umfasst.
Die Bedienvorrichtung 10 kann von einem Nutzer mit seinem Finger 22 bedient werden, indem der Finger 22 eine Betätigungskraft auf die Bedienoberfläche 12, insbesondere in negative z-Richtung, aufbringt. Die Bedienoberfläche 12 wird durch die aufgebrachte Betätigungskraft verformt bzw. eingedrückt, sodass die Betätigungskraft von dem Drucksensor 14 kapazitiv erfasst werden kann und daraufhin beispielsweise eine Funktion des Kraftfahrzeugs ausgelöst und/oder ausgewählt werden kann.
2 zeigt den Drucksensor 14 aus 1 in einer Draufsicht in der x-y-Ebene. Bereiche des Drucksensors 14 in z-Richtung sind somit nicht dargestellt. Zur Veranschaulichung ist in 1 und 2 jeweils eine Kante K eingezeichnet, wobei die in 1 eingezeichnete Kante K der in 2 eingezeichneten Kante K entspricht. Der Drucksensor 14 umfasst hier vier erste Elektroden 16. Aufgrund der Draufsicht auf den Drucksensor 14 sind hier nur die ersten Elektroden 16 sowie der sich in der Zeichenebene darunter, also in negativer z-Richtung befindliche, Abstandshalter 20 gezeigt. Die zweiten Elektroden 18 befinden sich in negative z-Richtung unter dem Abstandshalter 20 und sind hier somit nicht erkennbar. Die jeweils ersten Elektroden 16, der nichtleitende Abstandshalter 20 und die hier nicht gezeigten zweiten Elektroden 18 bilden jeweils einen Plattenkondensator, wobei jeder der Plattenkondensatoren eine aufgebrachte Betätigungskraft erfassen kann. Die Bedienvorrichtung 10 kann also an der Bedienoberfläche 12 Taster aufweisen, wobei jeweils ein Taster einem Plattenkondensator zugeordnet ist. Durch Drücken des jeweiligen Tasters, beispielsweise mit dem Finger 22, wird eine Kapazität des jeweiligen Plattenkondensators verändert, wodurch eine dem Taster zugeordnete Funktion des Kraftfahrzeugs ausgelöst und/oder ausgewählt werden kann.
Die in 1 und 2 gezeigten Bedienvorrichtungen 10 können jedoch nur dann zuverlässig quantitativ die Betätigungskraft ermitteln, wenn sich die Bedienoberfläche 12 an allen Stellen gleich gut verformen lässt, also wenn die Bedienoberfläche 12 an allen Stellen die gleiche Steifigkeit aufweist. Andernfalls müsste der Nutzer mit seinem Finger 22 an Stellen mit höherer Steifigkeit der Bedienoberfläche 12 eine höhere Betätigungskraft aufbringen als an Stellen mit geringerer Steifigkeit der Bedienoberfläche 12, um die gleiche Verformung der Bedienoberfläche 12 und damit das gleiche Sensorausgangssignal bereitzustellen. Bei den Bedienvorrichtungen 10 gemäß dem Stand der Technik wird der Drucksensor 14 aber nicht eigens an die sich darüber befindliche Bedienoberfläche 12 angepasst.
3 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung 24, ebenfalls zum Auswählen und/oder Auslösen von Funktionen des Kraftfahrzeugs einsetzbar ist. Die Bedienvorrichtung 24 ist hier in einer Seitenansicht bzw. einer Schnittansicht dargestellt. Bereiche der Bedienvorrichtung 24 in der x-y-Ebene sind somit hier nicht dargestellt Die Bedienvorrichtung 24 umfasst eine Bedienoberfläche 26, welche einen ersten Bedienbereich 28 und einen zweiten Bedienbereich 30 aufweist. Der erste Bedienbereich 28 weist dabei eine erste Steifigkeit auf und der zweite Bedienbereich 30 eine gegenüber der ersten Steifigkeit größere zweite Steifigkeit auf. Die zweite, größere Steifigkeit in dem zweiten Bedienbereich 30 resultiert hier aus Kanten 32, welche durch ein aufgebrachtes Biegemoment in dem zweiten Bedienbereich 30 ausgebildet sind. Die Bedienoberfläche 26 in dem zweiten Bedienbereich 44 wird also durch Aufbringen einer Betätigungskraft durch den Finger 22 weniger stark verformt als die Bedienoberfläche 26 in dem ersten Bedienbereich 42 durch Aufbringen der gleichen Betätigungskraft.
Die Bedienvorrichtung 24 umfasst außerdem eine Sensoreinrichtung 34, welche eine erste elektrisch leitfähige Folie 36, eine zweite elektrisch leitfähige Folie 38 und einen elastisch verformbaren Träger 40 aufweist. Die Bedienvorrichtung 10 weist also einen geschichteten Aufbau in negative z-Richtung, welcher die Bedienoberfläche 26, die erste elektrisch leitfähige Folie 36, den elastisch verformbaren, elektrisch nicht leitenden Träger 40 und die zweite elektrisch leitfähige Folie 38, welche ortsfest bezüglich der ersten Folie 36 ist, umfasst. Die Sensoreinrichtung 34 ist also als ein Plattenkondensator gebildet, welcher eine Gesamtkapazität C_ges aufweist. Die Gesamtkapazität C_ges ist direkt proportional zu einem Flächeninhalt A der elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 und zu einer Permittivität ε des elastisch verformbaren Trägers 40, sowie indirekt proportional zu einem Abstand der elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 zueinander, welcher durch eine Dicke d des elastisch verformbaren Trägers 40 gebildet ist. Durch Aufbringen einer Betätigungskraft durch den Finger 22 wird die Bedienoberfläche 26 an dem jeweiligen Bedienort eingedrückt und der elastisch verformbare Träger 40 wird verformt, insbesondere ebenfalls eingedrückt. Dadurch verringert sich die Dicke d des elektrisch verformbaren Trägers 40 und dadurch der Abstand der Folien 36 und 38 zueinander. Dies resultiert in einer Änderung der Gesamtkapazität C_ges und damit in einer Änderung des Sensorausgangssignals.
Die Sensoreinrichtung 34 weist außerdem einen ersten Sensorbereich 42 mit einer ersten Sensitivität und einen zweiten Sensorbereich 44 mit einer zweiten Sensitivität auf. In dem ersten Sensorbereich 42 bilden also die elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 einen ersten Plattenkondensator mit einer ersten Kapazität C1. Die erste Kapazität C1 ist proportional zu einem Flächeninhalt A1 der elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 in dem ersten Bedienbereich 28 und zu einer ersten Permittivität ε1 des elastisch verformbaren Trägers 40 in dem ersten Sensorbereich 42, sowie indirekt proportional zu einem ersten Abstand der elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 zueinander, welcher durch eine erste Dicke d1 des elastisch verformbaren Trägers 40 in dem ersten Sensorbereich 42 gebildet ist. In dem zweiten Sensorbereich 44 bilden die elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 einen zweiten Plattenkondensator mit einer zweiten Kapazität C2. Die zweite Kapazität C2 ist proportional zu einem Flächeninhalt A2 der elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 in dem zweiten Bedienbereich 30 und zu einer zweiten Permittivität ε2 des elastisch verformbaren Trägers 40 in dem zweiten Sensorbereich 44, sowie indirekt proportional zu einem zweiten Abstand der elektrisch leitfähigen Folien 36 und 38 zueinander, welcher durch eine zweite Dicke d2 des elastisch verformbaren Trägers 40 in dem zweiten Sensorbereich 42 gebildet ist. Die Gesamtkapazität C_ges ergibt sich dabei aus der Summe der ersten Kapazität C1 und der zweiten Kapazität C2. Um nun eine zweite Sensitivität zu erreichen, welche größer als die erste Sensitivität ist, kann nun die Fläche A2 größer als die Fläche A1 gewählt werden und/oder die Permittivität ε2 größer als die Permittivität ε1 gewählt werden und/oder die Dicke d2 kleiner als die Dicke d1 gewählt werden und/oder ein Elastizitätsmodul E2 des elastisch verformbaren Trägers 40 in dem zweiten Sensorbereich 44 kleiner gewählt werden als ein Elastizitätsmodul E1 des elastisch verformbaren Trägers 40 in dem ersten Sensorbereich 42.
Wird nun die Betätigungskraft von dem Finger 22 auf den ersten Bedienbereich 28 mit der geringeren Steifigkeit aufgebracht, so ändert sich die Dicke d1 des elastisch verformbaren Trägers 40 und damit der Abstand der elektrisch leitfähigen Folien 36, 38 in dem ersten Sensorbereich 42 weniger, als wenn der Finger 22 die gleiche Betätigungskraft auf den zweiten Bedienbereich 30 aufbringen würde. Dadurch, dass der erste Sensorbereich 42 aber eine geringere Sensitivität aufweist als der zweite Sensorbereich 44 ändert sich die Gesamtkapazität C_ges in dem gleichen Maße unabhängig von dem Bedienort. Somit kann die Betätigungskraft quantitativ und zuverlässig erfasst werden.
In 4 ist eine Ausführungsform einer Sensoreinrichtung 34 einer Bedienvorrichtung 24 in einer Draufsicht in der x-y-Ebene gezeigt. Die Sensoreinrichtung 34 umfasst hier vier erste elektrisch leitfähige Folien 36. Aufgrund der Draufsicht auf die Sensoreinrichtung 34 sind hier nur die ersten elektrisch leitfähigen Folien 36 sowie der sich in der Zeichenebene darunter, also in negative z-Richtung befindliche, elastisch verformbare Träger 40 gezeigt. Die zweiten elektrisch leitfähigen Folien 38 befinden sich in negativer z-Richtung unter dem elastisch verformbaren Träger 40 und sind hier somit nicht erkennbar. Die jeweils ersten Elektroden 16, der nichtleitende Abstandshalter 20 und die hier nicht gezeigten zweiten Elektroden 18 bilden jeweils einen Plattenkondensator, wobei jeder der Plattenkondensatoren die Gesamtkapazität C_ges aufweist.
Die elektrisch leitfähigen ersten Folien 36 weisen hier eine Trapezform auf, wodurch die elektrisch leitfähigen Folien 36 in dem ersten Sensorbereich 42 einen geringeren Flächeninhalt A1 als in dem zweiten Sensorbereich 44 aufweisen. Der Sensorbereich 44, in welchem die elektrisch leitfähigen Folien 36 den größeren Flächeninhalt A2 aufweisen, ist an der Kante 36 des zweiten Bedienbereiches 30 angeordnet. Die erhöhte zweite Sensitivität ist in diesem Ausführungsbeispiel somit durch den vergrößerten Flächeninhalt A2 eingestellt.
Durch das Ausführungsbeispiel ist eine Bedienvorrichtung bzw. ein Bedienteil mit kapazitiver Berührungsauswertung und/oder Kraftauswertung an geometrisch geformten Elementen, beispielsweise Kanten, gezeigt. Somit kann der Sensorbereich, welcher speziell an die Oberflächengeometrie, beispielsweise an einen stabilen und steifen Bereich, angepasst ist, einer Abweichung des Sensorausgangssignals entgegen wirken und somit eine Betätigungskraft zuverlässig erfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2450207 A2 [0002]

Claims

Bedienvorrichtung (24) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensoreinrichtung (34), und einer die Sensoreinrichtung (34) bedeckenden Bedienoberfläche (26), wobei die Sensoreinrichtung (34) dazu ausgelegt ist, eine auf die Bedienoberfläche (26) aufgebrachte Betätigungskraft zu erfassen, und wobei die Bedienoberfläche (26) in einem ersten Bedienbereich (28) eine erste Steifigkeit aufweist und in zumindest einem zweiten Bedienbereich (30) eine gegenüber der ersten Steifigkeit größere zweite Steifigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (34) einen ersten Sensorbereich (42) aufweist, welcher eine erste Sensitivität aufweist und dem ersten Bedienbereich (28) zugeordnet ist, und zumindest einen zweiten Sensorbereich (44) aufweist, welcher eine zweite Sensitivität aufweist und dem zumindest einen zweiten Bedienbereich (30) zugeordnet ist, wobei die zweite Sensitivität gegenüber der ersten Sensitivität erhöht ist.
Bedienvorrichtung (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (34) zwei elektrisch leitfähige Folien (36, 38) und einen elastisch verformbaren Träger (40) aufweist, welcher zwischen den elektrisch leitfähigen Folien (36, 38) angeordnet ist.
Bedienvorrichtung (24) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität die elektrisch leitfähigen Folien (36, 38) in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich (44) einen größeren Flächeninhalt (A2) aufweisen als in dem ersten Bedienbereich (42).
Bedienvorrichtung (24) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität der elastisch verformbare Träger (40) in dem zumindest einen zweiten Sensorbereich (44) eine größere Elastizität aufweist als in dem ersten Sensorbereich (42).
Bedienvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität der elastisch verformbare Träger (40) in dem zumindest einen zweiten Sensorbereich (44) eine höhere Permittivität (ε2) aufweist als in dem ersten Sensorbereich (42).
Bedienvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der jeweiligen Sensitivität der elastisch verformbare Träger (40) in dem zumindest einen zweiten Sensorbereich (44) eine geringere Dicke (d2) aufweist als in dem ersten Sensorbereich (42), sodass ein Abstand der elektrisch leitfähigen Folien (36, 38) zueinander in dem zumindest einen zweiten Sensorbereich (44) kleiner ist als in dem ersten Sensorbereich (42).
Bedienvorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen zweiten Bedienbereich (44) zumindest eine Kante (32) der Bedienoberfläche (26) ausgebildet ist, aufgrund welcher sich die zweite Steifigkeit ergibt.
Bedienvorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Sensitivität so eingestellt ist, dass ein Sensorausgangssignal der Sensoreinrichtung (34) bei gleicher aufgebrachter Betätigungskraft unabhängig von einem Bedienort auf der Bedienoberfläche (26) ist.
Bedienvorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienoberfläche (26) als eine flexible Folie ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Bedienvorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.