DE102018009543A1

DE102018009543A1 - Bedienvorrichtung

Info

Publication number: DE102018009543A1
Application number: DE102018009543.7A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Käfer; Frank Stier; Felix Hake
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Bedienfläche (2). Die Bedienvorrichtung (1) weist eine Sensoreinrichtung (6) auf, derart dass durch Bewegung eines Elements (7), insbesondere eines Körperteils, wie des Fingers, des Benutzers in der Nähe zur Bedienfläche (2) und/oder durch Berührung der Bedienfläche (2) ein Signal (8) mittels der Sensoreinrichtung (6) erzeugbar ist. Des Weiteren weist die Bedienvorrichtung (1) eine Projektionseinrichtung (5) zur Projektion eines Bildelements (3, 4) auf der Bedienfläche (2) auf. Die Bedienfläche (2) umfasst die Sensoreinrichtung (6), insbesondere indem die Sensoreinrichtung (6) in die Bedienfläche (2) integriert ist und/oder die Bedienfläche (2) sensitiv ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Bedienvorrichtungen werden in Kraftfahrzeugen zur Bedienung unterschiedlichster Funktionen durch einen Benutzer eingesetzt. Insbesondere kann eine solche Bedienvorrichtung am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs Verwendung finden.
Eine derartige, aus der DE 10 2013 007 105 A1 bekannte Bedienvorrichtung weist eine Bedienfläche sowie eine Sensoreinrichtung auf. Des Weiteren umfasst die Bedienvorrichtung eine Projektionseinrichtung zur Projektion eines Bildelements auf die Bedienfläche. Durch Bewegung eines Elements, bei dem es sich insbesondere um ein Körperteil des Benutzers, wie des Fingers einer Hand des Benutzers, handeln kann, in der Nähe zur Bedienfläche und/oder durch Berührung der Bedienfläche mittels des Elements und/oder durch Druckeinwirkung mittels des Elements auf die Bedienfläche ist mittels der Sensoreinrichtung ein Signal erzeugbar. Das Signal löst dann wiederum eine durch das Bildelement symbolisierte, korrespondierende Funktion im Kraftfahrzeug aus. Es hat sich herausgestellt, dass in manchen Fällen Ungenauigkeiten bei der Erzeugung des Signals auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedienvorrichtung im Hinblick auf die Präzision der Bedienung weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bedienvorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung umfasst die Bedienfläche die Sensoreinrichtung. Insbesondere kann es sich dabei anbieten, dass die Sensoreinrichtung in die Bedienfläche integriert ist und/oder die Bedienfläche sensitiv ausgebildet ist. Aufgrund der mittels der Bedienfläche selbst erfolgenden Detektion der Bedienung durch den Benutzer werden Ungenauigkeiten vermieden und es ist in vorteilhafter Weise eine präzise Bedienung der Bedienvorrichtung sichergestellt. Des Weiteren lässt sich dadurch die Bedienvorrichtung kompakter als bisher ausbilden. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung kann es sich bei dem auf die und/oder auf der Bedienfläche projizierten Bildelement um ein Symbol, eine Markierung, eine Funktionsanzeige, die Beleuchtung eines Bereichs, eine Information o. dgl. handeln. Das Signal kann wiederum in der Art eines Schalt- und/oder Steuersignals zum Schalten und/oder zur Auslösung einer dem jeweiligen Symbol, der Markierung, dem Bereich o. dgl. zugeordneten Funktion dienen. Insbesondere kann es sich dabei um eine entsprechende Funktion im Kraftfahrzeug handeln.
Die Sensoreinrichtung lässt sich in einfacher Art und Weise dem jeweiligen Funktionszweck der Bedienvorrichtung anpassen. Dabei kann die Sensoreinrichtung kapazitiv, resistiv, induktiv, mittels Surface Acoustic Waves (SAW), mittels eines Piezoelements, mittels eines Hallelements o. dgl. arbeiten. Mit Hilfe solcher Sensoren kann in hochpräziser Art und Weise das Signal durch Berührung der Bedienfläche mittels des Elements und/oder durch Druckeinwirkung mittels des Elements auf die Bedienfläche von der Sensoreinrichtung erzeugt werden.
In einer anderen Ausgestaltung kann die Sensoreinrichtung auch mittels einer Kamera in optischer Art, mittels einer TOF(Time of Flight)-Messung, mittels Radar o. dgl. arbeiten. Mit Hilfe solcher Sensoren kann in hochpräziser Art und Weise das Signal durch Bewegung des Elements in der Nähe zur Bedienfläche von der Sensoreinrichtung erzeugt werden.
Zwecks flexibler Darstellung der Bildelemente auf der Bedienfläche kann die Projektionseinrichtung mittels eines LED- und/oder eines Laser-Beamers arbeiten. Die Bedienfläche kann in weiterer Ausgestaltung eine für den Benutzer sichtbare und/oder zugängliche Vorderseite sowie eine für den Benutzer nicht sichtbare und/oder unzugängliche Rückseite aufweisen, wobei die Einwirkung mittels des Elements an der für den Benutzer sichtbaren und/oder zugänglichen Vorderseite erfolgt. Dabei kann die Bedienfläche aus einem lichtundurchlässigen Material bestehen. Somit kann die Projizierung in einfacher Art und Weise an der dem Benutzer zugewandten Seite der Bedienfläche, also von vorne, erfolgen. Das heißt, die Projektionseinrichtung projiziert das Bildelement auf die Vorderseite der Bedienfläche, wobei das Bildelement in direkter Art auf der Vorderseite für den Benutzer sichtbar ist. In einer anderen Ausgestaltung kann die Bedienfläche aus einem lichtteildurchlässigen Material bestehen. Somit kann die Projizierung in einfacher Weise sowohl an der dem Benutzer zugewandten als auch von der dem Benutzer abgewandten Seite der Bedienfläche, also von vorne und/oder von hinten, erfolgen. Insbesondere kann die Projektionseinrichtung das Bildelement auf die Rückseite der Bedienfläche projizieren, wobei das Bildelement dann in indirekter Art auf der Vorderseite für den Benutzer sichtbar ist.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ist nachfolgendes festzustellen.
Es besteht das Erfordernis, dass im Inneren des Fahrzeugs mehr Funktionen bedient werden müssen, wobei die Bedienoberfläche dazu individuell gestaltbar sein sollte. Durch die bisherigen ortsfesten Bedienkomponenten ist dies nicht möglich. Zusätzlich fordern Automobilhersteller in Bezug auf die zukünftige Bedienung ein sauberes und schlichtes Design, bei dem in manchen Fällen herkömmliche Knöpfe und/oder Schalter ungewünscht sind. Gegebenenfalls können im Innenraum von zukünftigen autonomen Fahrzeugen herkömmliche Bedienelemente eine Außenseiterrolle spielen. Die Funktionen werden jedoch vielfältiger werden und müssen dabei dennoch in einfacher aber verständlicher Weise dargestellt werden und bedienbar sein.
Bei der diese Anforderungen erfüllenden Bedienvorrichtung können Informationen und/oder Bedienelemente mit Hilfe eines Projektors auf freie Flächen im Inneren des Autos projiziert werden. Somit können beliebig viele Bedienelemente mit einem beliebigen Layout und/oder mit einem dem Automobilhersteller angepassten Design dargestellt werden. Ebenfalls ist eine Individualisierung für jeden Benutzer so leicht möglich. Die Bedienoberfläche ist zudem mit einer sensitiven Technologie ausgestattet, welche Berührungen und/oder Bewegungen detektieren kann. Somit kann die Bedienung von einfachen Knöpfen, Kippschaltern, Schiebereglern, Drehreglern o. dgl. umgesetzt werden und es können sogar Zoom- und/oder andere Multi-Touch-Gesten zur Bedienung eingesetzt werden. Mögliche Sensorprinzipien können hier beispielsweise kapazitive, resistive, induktive Sensoren, SAW (Surface Acoustic Waves) Technologie, Piezo-Sensoren, Hall-Sensoren o. dgl. sein. Alternativ können auch Verfahren verwendet werden, die die Erkennung der Berührungen und/oder Bewegungen vom Bedienfeld trennen, wie beispielsweise Kamera, TOF(Time of Flight) oder Radar. Für die Projektion können beispielsweise lichtstarke LED- und/oder Laser-Beamer genutzt werden, welche die Bedienelemente auf Flächen darstellen. Die Bedienoberfläche besteht aus einem Material, welches bei einer Projizierung von vorne entsprechend der Seite des Benutzers lichtundurchlässig oder teildurchlässig ist sowie bei einer Projizierung von hinten lediglich lichtteildurchlässig ist.
Geschaffen ist somit eine Bedienvorrichtung mit sensitiver Bedienoberfläche und mit projizierten Bedienelementen. Insbesondere können mittels der Bedienvorrichtung Informationen und/oder farbige Elemente auf einem Lenkrad im Kraftfahrzeug projiziert werden. Hierfür kann ein Miniprojektor in das Lenkrad integriert sein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mehrere verschiedene Bedienelemente auf einer Oberfläche dargestellt und/oder benutzt werden können. Anstatt der bisherigen fixierten Knöpfe und/oder Regler können nunmehr auf den Flächen mehrere Elemente in verschiedenen Layouts und/oder Rastern dargestellt werden. Zudem können die Elemente einfacher modifiziert und/oder kostengünstiger produziert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 eine Bedienvorrichtung in schematischer Art entsprechend einer ersten Ausführung und
2 eine Bedienvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführung.

In 1 ist eine Bedienvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug zu sehen, die beispielsweise zur Bedienung des Autoradios dient. Die Bedienvorrichtung 1 umfasst eine Bedienfläche 2, wobei es sich bei der Bedienfläche 2 um einen Teil der Oberfläche der Speiche eines Lenkrads, des Armaturenbretts, der Mittelkonsole o. dgl. im Kraftfahrzeug handelt. Weiter umfasst die Bedienvorrichtung 1 eine Projektionseinrichtung 5 zur Projektion eines Bildelements 3 auf die und/oder auf der Bedienfläche 2, wobei es sich beispielsweise bei dem Bildelement 3 um das Symbol für den Lautstärkeregler des Autoradios handelt. Des Weiteren werden Informationen als Bildelement 4, wie eine Senderübersicht für das Autoradio, ebenfalls mittels der Projektionseinrichtung 5 auf die und/oder auf der Bedienfläche 2 projiziert. Schließlich ist noch eine Sensoreinrichtung 6 für die Bedienvorrichtung 1 vorgesehen, die in 1 schematisch als kapazitiv arbeitende Sensoreinrichtung dargestellt ist. Erfindungsgemäß ist die Sensoreinrichtung 6 von der Bedienfläche 2 umfasst, und zwar ist insbesondere die Sensoreinrichtung 6 in die Bedienfläche 2 integriert und/oder die Bedienfläche 2 selbst ist sensitiv ausgebildet. Mit Hilfe der Sensoreinrichtung 6 ist durch Bewegung eines Elements 7, bei dem es sich um ein Körperteil des Benutzers, beispielsweise um einen Finger von dessen Hand, handelt, in der Nähe zur Bedienfläche 2 und/oder durch Berührung der Bedienfläche 2 mittels des Elements 7 und/oder durch Druckeinwirkung mittels des Elements 7 auf die Bedienfläche 2 ein Signal 8 erzeugbar. Selbstverständlich kann es sich bei dem Element 7 auch um einen Stift o. dgl. handeln.
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem auf die und/oder auf der Bedienfläche 2 projizierten Bildelement 3 um ein Symbol, eine Markierung, eine Funktionsanzeige, die Beleuchtung eines Bereichs oder um ein sonstiges Zeichen. Das Signal 8 dient dann in der Art eines Schalt- und/oder Steuersignals zum Schalten und/oder zur Auslösung einer dem jeweiligen Symbol, der Markierung, dem Bereich o. dgl. zugeordneten Funktion im Kraftfahrzeug. Handelt es sich beispielsweise bei dem Bildelement 3 um das Symbol für den Lautstärkeregler, so wird durch dessen Betätigung mittels des Fingers 7 des Benutzers ein die vom Benutzer gewählte Lautstärke codierendes Signal 8 erzeugt. Das Signal 8 wird dann an das Autoradio übertragen, wobei das Autoradio daraufhin die gewählte Lautstärke einstellt.
In 1 ist eine mit einem Kondensator C kapazitiv arbeitende Sensoreinrichtung 6 dargestellt. Ebenso kann die Sensoreinrichtung 6 gemäß 2 resistiv mit einem Widerstand R arbeiten. Selbstverständlich kann die Sensoreinrichtung 6 auch induktiv mit einer Spule, mittels Surface Acoustic Waves (SAW), mittels eines Piezoelements, mittels eines Hallelements o. dgl. arbeiten, was jedoch nicht weiter gezeigt ist. Eine derartig ausgestaltete Sensoreinrichtung 6 eignet sich besonders, wenn das Signal 8 durch Berührung der Bedienfläche 2 mittels des Elements 7 und/oder durch Druckeinwirkung mittels des Elements 7 auf die Bedienfläche 2 von der Sensoreinrichtung 6 erzeugt werden soll. Weiterhin kann die Sensoreinrichtung 6 auch mittels einer optischen Kamera, mittels einer TOF(Time of Flight)-Messung, mittels Radar o. dgl. arbeiten. Eine derartig ausgestaltete Sensoreinrichtung 6 eignet sich wiederum besonders, wenn das Signal 8 durch Bewegung des Elements 7 in der Nähe zur Bedienfläche 2 von der Sensoreinrichtung 6 erzeugt werden soll.
Die Bedienfläche 2 weist gemäß 2 eine für den Benutzer sichtbare und/oder zugängliche Vorderseite 9 sowie eine für den Benutzer nicht sichtbare und/oder unzugängliche Rückseite 10 auf. Die Einwirkung mittels des Elements 7 erfolgt dabei an der für den Benutzer sichtbaren und/oder zugänglichen Vorderseite 9. Die Projektionseinrichtung 5 arbeitet beispielsweise mittels eines Leuchtdioden(LED)- und/oder eines Laser-Beamers. Ist die Projektionseinrichtung 5 an der dem Benutzer zugewandten Vorderseite 9 der Bedienfläche 2 angeordnet, wie in 1 gezeigt ist, so besteht die Bedienfläche 2 aus einem für Licht in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum undurchlässigen Material oder auch aus einem für Licht teildurchlässigen Material. Ist hingegen die Projektionseinrichtung 5 an der dem Benutzer abgewandten Hinterseite beziehungsweise Rückseite 10 der Bedienfläche 2 angeordnet, wie in 2 zu sehen ist, so besteht die Bedienfläche 2 aus einem für Licht in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum teildurchlässigen Material. Ist somit die Projektionseinrichtung 5, wie in 1 gezeigt ist, an der Vorderseite 9 angeordnet, so projiziert die Projektionseinrichtung 5 das Bildelement 3, 4 in direkter Weise auf die Vorderseite 9 der Bedienfläche 2, wobei das Bildelement 3, 4 auf der Vorderseite 9 für den Benutzer sichtbar ist. Ist hingegen die Projektionseinrichtung 5, wie in 2 näher zu sehen ist, an der Rückseite 10 angeordnet, so projiziert die Projektionseinrichtung 5 das Bildelement 3, 4 auf die Rückseite 10 der Bedienfläche 2. Aufgrund der für Licht in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum teildurchlässigen Ausgestaltung der Bedienfläche 2 wird dann das Bildelement 3, 4 auf der Vorderseite 9 für den Benutzer sichtbar.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung zur Darstellung und Nutzung von Informationen und/oder Bedienelementen auf verschiedensten Oberflächen im Kraftfahrzeug genutzt werden. Besonders vorteilhaft lässt sich die gemäß der 2 ausgestaltete Erfindung für eine Lenkradbedieneinheit verwenden, wobei die Projektionseinrichtung in der Art eines Miniprojektors direkt im Lenkrad angeordnet ist. Des Weiteren kann die Erfindung nicht nur für Bedienelemente im Kraftfahrzeug Verwendung finden. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung lässt sich auch an sonstigen Geräten, beispielsweise Hausgeräten, Werkzeugmaschinen, Computersteuerungen o. dgl., einsetzen.
Bezugszeichenliste

1:: Bedienvorrichtung
2:: Bedienfläche
3,4:: Bildelement
5:: Projektionseinrichtung
6:: Sensoreinrichtung
7:: Element / Finger
8:: Signal
9:: Vorderseite (der Bedienfläche)
10:: Rückseite (der Bedienfläche)

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 102013007105 A1 [0003]

Claims

Bedienvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Bedienfläche (2) sowie mit einer Sensoreinrichtung (6), derart dass durch Bewegung eines Elements (7), insbesondere eines Körperteils, wie des Fingers einer Hand, des Benutzers, in der Nähe zur Bedienfläche (2) und/oder durch Berührung der Bedienfläche (2) mittels des Elements (7) und/oder durch Druckeinwirkung mittels des Elements (7) auf die Bedienfläche (2) ein Signal (8) mittels der Sensoreinrichtung (6) erzeugbar ist, und mit einer Projektionseinrichtung (5) zur Projektion eines Bildelements (3, 4) auf die und/oder auf der Bedienfläche (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfläche (2) die Sensoreinrichtung (6) umfasst, insbesondere dass die Sensoreinrichtung (6) in die Bedienfläche (2) integriert ist und/oder die Bedienfläche (2) sensitiv ausgebildet ist.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem auf die und/oder auf der Bedienfläche (2) projizierten Bildelement (3, 4) um ein Symbol, eine Markierung, eine Funktionsanzeige, die Beleuchtung eines Bereichs, eine Information o. dgl. handelt.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (8) in der Art eines Schalt- und/oder Steuersignals zum Schalten und/oder zur Auslösung einer dem jeweiligen Symbol, der Markierung, dem Bereich o. dgl. zugeordneten Funktion, insbesondere im Kraftfahrzeug, dient.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (6) kapazitiv, resistiv, induktiv, mittels Surface Acoustic Waves (SAW), mittels eines Piezoelements, mittels eines Hallelements o. dgl. arbeitet, insbesondere derart dass das Signal (8) durch Berührung der Bedienfläche (2) mittels des Elements (7) und/oder durch Druckeinwirkung mittels des Elements (7) auf die Bedienfläche (2) von der Sensoreinrichtung (6) erzeugt wird.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (6) mittels einer Kamera, mittels einer TOF(Time of Flight)-Messung, mittels Radar o. dgl. arbeitet, insbesondere derart dass das Signal (8) durch Bewegung des Elements (7) in der Nähe zur Bedienfläche (2) von der Sensoreinrichtung (6) erzeugt wird.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (5) mittels eines LED- und/oder eines Laser-Beamers arbeitet.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfläche (2) aus einem lichtundurchlässigen und/oder einem lichtteildurchlässigen Material besteht.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfläche (2) eine für den Benutzer sichtbare und/oder zugängliche Vorderseite (9) sowie eine für den Benutzer nicht sichtbare und/oder unzugängliche Rückseite (10) aufweist, und dass die Einwirkung mittels des Elements (7) an der für den Benutzer sichtbaren und/oder zugänglichen Vorderseite (9) erfolgt.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (5) das Bildelement (3, 4) auf die Vorderseite (9) der Bedienfläche (2) projiziert, wobei das Bildelement (3, 4) auf der Vorderseite (9) für den Benutzer sichtbar ist.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (5) das Bildelement (3, 4) auf die Rückseite (10) der Bedienfläche (2) projiziert, wobei das Bildelement (3, 4) auf der Vorderseite (9) für den Benutzer sichtbar ist.