DE102019220050A1

DE102019220050A1 - Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019220050A1
Application number: DE102019220050.8A
Authority: DE
Inventors: Mark Bennemann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-06-18
Also published as: DE102019220067A1; DE102019220071A1; DE202018006400U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (500), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere zur Bedienung einer Funktion des Kraftfahrzeuges (1), wobei die Bedienvorrichtung (500) eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter LEDs (50) und eine über der Mehrzahl der LEDs angeordnete Faseroptik (51) umfasst, wobei eine Recheneinrichtung (57) vorgesehen ist zur Ermittlung, ob Licht zumindest einer ersten LED der Mehrzahl der LEDs (50) aufgrund einer Bedienhandlung auf eine der der Mehrzahl der nebeneinander angeordneten LEDs (50) abgewandten Seite der Faseroptik (51) reflektiert und zumindest in eine zweite LED der Mehrzahl der LEDs (50) eingestrahlt wird, und wobei die Faseroptik (51) eine erste Gruppe (555A) nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem ersten Durchmesser und zumindest eine zweite Gruppe (555B) nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem zweiten Durchmesser umfasst, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Bedienung einer Funktion, insbesondere des Kraftfahrzeuges, wobei die Bedienvorrichtung eine Mehrzahl, z.B. matrixartig nebeneinander angeordneter, LEDs umfasst, wobei eine Recheneinrichtung vorgesehen ist zur Ermittlung, ob Licht zumindest einer ersten LED der Mehrzahl der LEDs aufgrund einer Bedienhandlung zumindest in eine zweite LED der Mehrzahl der LEDs reflektiert und/oder eingestrahlt wird. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug mit einer Bedienvorrichtung. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb einer Bedienvorrichtung.
Die US 9 207 851 B1 offenbart eine Matrix aus LEDs, die hinter der Flüssigkristallschicht einer LCD-Vorrichtung angeordnet ist. Beispielsweise kann die Matrix aus LEDs eine Matrix aus weißen LEDs sein. Eine solche Matrix kann eine oder mehrere Reihen und eine oder mehrere Spalten enthalten, von denen jede eine oder mehrere LEDs enthält, die dafür konfiguriert sind, weißes Licht zu emittieren. Die Matrix aus weißen LEDs ist optisch und mechanisch konfiguriert, um als Hintergrundbeleuchtung für die LCD-Vorrichtung zu fungieren, während sie auch elektrisch konfiguriert ist, um ihre LEDs sowohl im Lichtemissionsmodus als auch im Lichterkennungsmodus zu betreiben.
Die US 2006/0086896 A1 offenbart eine Anordnung von rot-grün-blauen LEDs mit drei Chips in einer Matrixreihen-/Spaltenkonfiguration. Jede LED kann eine gemeinsame Kathode und drei separate Anoden haben. Anstelle eines einzelnen Zeilentreibers für jede Zeile können drei vorgesehen sein, z. B. einer für die Anode jedes roten, grünen und blauen Chips. Die gemeinsamen Kathoden für alle LEDs in einer gegebenen Spalte können zusammen mit Treibern verbunden sein. Jede Reihe kann einen Reihenleseverstärker aufweisen, der an einen roten Anodenbus eines Verstärkers angeschlossen sein kann. Eine Abtastprozedur kann sequentiell durchgeführt werden, z. B. jeweils eine Spalte. Alle blauen Zeilentreiber können aktiviert werden, während alle roten und grünen Zeilentreiber deaktiviert werden können. Dies bewirkt, dass nur die blauen Chips in den LEDs als Emitter wirken und Licht erzeugen. Die roten Chips können als Detektoren durch den Leseverstärker jeder Reihe verwendet werden. Wenn ein Finger mit einer der LEDs in einer solchen Spalte in Kontakt steht, kann Licht von dem Finger reflektiert werden und von den roten Chips empfangen werden. Nach einer kurzen Verzögerung (z. B. einer Mikrosekunde), damit sich die Werte der Verstärker einstellen können, kann ein ADC eine Umwandlung für jeden Eingangskanal durchführen, und die Ergebnisse können gespeichert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Bedienung eines Kraftfahrzeuges zu vereinfachen bzw. zu verbessern.
Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Funktion des Kraftfahrzeuges, gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei die Bedienvorrichtung eine Mehrzahl (insbesondere im Wesentlichen, insbesondere matrixartig, insbesondere) nebeneinander angeordneter (insbesondere matrixartig) LEDs und eine über der Mehrzahl der LEDs angeordnete Faseroptik (51) umfasst, wobei eine Recheneinrichtung vorgesehen ist zur Ermittlung, ob Licht zumindest einer ersten LED der Mehrzahl der LEDs aufgrund einer Bedienhandlung auf eine der der Mehrzahl der nebeneinander angeordneten LEDs abgewandte Seite der Faseroptik reflektiert und zumindest in eine zweite LED der Mehrzahl der LEDs eingestrahlt wird, und wobei die Faseroptik eine erste Gruppe nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem ersten Durchmesser und zumindest eine zweite Gruppe nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem zweiten Durchmesser umfasst, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser. Mittels der unterschiedlichen Durchmesser kann eine unterschiedliche Funktionalität implementiert werden. So kann z.B. vorgesehen sein, dass die Faser mit dem erheblich größeren Querschnitt einer Ein/Aus-Funktion zugeordnet ist, wohingegen die Fasern mit geringem Querschnitt ein Wischen detektieren sollen. Die Durchmesser der Fasern können insbesondere auch zur Optimierung der Bedienbarkeit der Bedienvorrichtung in Abhängigkeit von der Dimensionierung und/oder den Eigenschaften der LEDs genutzt werden. Der Durchmesser einer lichtleitenden Faser im Sinne dieser Offenbarung hängt insbesondere von der gewünschten Auflösung ab. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass bei einer gewünschten hohen Auflösung ein kleiner Durchmesser gewählt wird wohingegen bei einer gewünschten kleineren Auflösung ein größerer Durchmesser gewählt wird.
Die erste LED ist somit eine LED im Lichtemissionsmodus und die zweite LED ist eine LED im Lichterkennungsmodus. Zwischen diesen beiden Modi kann schnell gewechselt werden und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit, dass der Wechsel für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Ähnlich wie in der US 9 207 851 B1 bzw. in der US 2006/0086896 A1 offenbarten Lehre wechseln die LEDs mit derart hoher Frequenz zwischen Lichtemissionsmodus und Lichterkennungsmodus derart, dass dieser Wechsel für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Im einfachsten Fall wechselt der Modus/Zustand der LED derart, dass ermittelt wird, ob Licht der zweiten LED der Mehrzahl der LEDs in die erste LED der Mehrzahl der LEDs reflektiert und/oder eingestrahlt wird. Dann wiederum wird mittels der ersten LED der Mehrzahl der LEDs Licht in eine Faser der Faseroptik eingestrahlt und wiederum mittels der zweiten LED der Mehrzahl der LEDs geprüft, ob dieser Lichtstrahl reflektiert und durch eine Faser der Faseroptik in die zweite LED eingestrahlt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mit unterschiedlichen LEDs gewechselt wird, so dass z.B. anschließend eine dritte LED oder eine weitere LED der Mehrzahl der LEDs Licht in Richtung der ersten LED oder zweiten LED strahlt.
Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine optische Komponente, die aus vielen parallel angeordneten transparenten Fasern, insbesondere Glasfasern, als Lichtleitern (TIR) besteht, die zum Beispiel als Stützplatte miteinander zu einem mechanisch homogenen Block verschmolzen sind. Transparent im Sinne dieser Offenbarung kann transluzent bedeuten und/oder umfassen. Eine transparente Faser im Sinne dieser Offenbarung kann opak beschichtet sein bzw. eine opake Mantelfläche umfassen bzw. aufweisen, um Streulicht zu vermeiden. Eine opake Manteloberfläche einer Faser kann beispielsweise schwarz sein. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann auch als Fiberoptik oder fused fiber optics bezeichnet werden. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann eine Mehrzahl von Lichtleitern umfassen, die zumindest auf der der Mehrzahl der LEDs abgewandten Seite der Faseroptik (im Wesentlichen) senkrecht bzw. orthogonal zu der der Mehrzahl der LEDs zugewandten Seite der Faseroptik oder zu der Ebene, in der die Mehrzahl der LEDs angeordnet ist, ausgerichtet ist. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann als Faserbündel, als Faserbündel mit Teil-Faserbündeln oder als Faserplatte ausgestaltet sein. In einer Ausgestaltung der Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kommen Lichtleiter zum Einsatz, die nicht miteinander verschmolzen sind, sondern aus lose nebeneinander liegenden, biegsamen Einzelfasern bestehen, die lediglich an Ein- und Ausgangsseite geometrisch streng geordnet und fest eingefasst sind. Der Abstand der einzelnen Bildpunkte beträgt z.B. 4-10 µm. Die Faserplatte bzw. Faseroptik kann ein einstückiges Bauteil oder ein zusammengesetztes Strukturbauteil sein. Eine lichtleitende Faser im Sinne dieser Offenbarung besteht aus bzw. umfasst beispielsweise PE, PMMA oder Glas. Jede einzelne Faser besteht z.B. wie bei einem Lichtleiter aus einem Kernglas und einem einhüllenden niederbrechenden Mantelglas. Dazwischen sind z.B. zusätzlich Stränge aus schwarzem (absorbierendem) Glas angeordnet, um vagabundierendes Streulicht zurückzuhalten. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann Vergrößerungs- oder Verkleinerungseigenschaften aufweisen (Taper). Dann wird der nach dem Verschmelzen entstandene zylindrische Block (Faseroptik) nochmals erhitzt und gezogen, verjüngt sich in der Mitte und kann in der entstandenen Taille getrennt werden. Auf diese Weise kann ein Taper, das heißt eine Faseroptik, für eine vom 1:1-Maßstab abweichende Verkleinerung bzw. Vergrößerung hergestellt werden. Eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung kann semitransparent beschichtet sein.
Eine lichtleitende Faser im Sinne dieser Offenbarung hat insbesondere einen runden, insbesondere einen kreisrunden Querschnitt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine lichtleitende Faser im Sinne dieser Offenbarung einen rechteckig, einen quadratischen oder einen sechseckigen Querschnitt aufweist. Im Falle eines rechteckigen Querschnitts oder eines quadratischen Querschnitts ist insbesondere vorgesehen, dass Durchmesser im Sinne dieser Offenbarung die Diagonale ist.
Eine Gruppe von nebeneinander liegenden lichtleitenden Fasern umfasst insbesondere zumindest neun Fasern, insbesondere zumindest 25 Fasern. Eine Gruppe nebeneinander liegender lichtleitender Fasern im Sinne dieser Offenbarung umfasst dabei insbesondere drei Fasern in einer ersten Richtung orthogonal zu der Faserachse bzw. der Achse der Fasern bzw. der optischen Achse der Fasern bzw. einer Achse durch die Fasern und zumindest drei nebeneinander liegende lichtleitende Fasern in einer zweiten Richtung orthogonal zu der Faserachse bzw. der Achse der Fasern bzw. der optischen Achse der Fasern bzw. einer Achse durch die Fasern, wobei die erste Richtung orthogonal zur zweiten Richtung verläuft.
Eine Funktion eines Kraftfahrzeuges im Sinne dieser Offenbarung kann ein InfotainmentSystem, ein Navigationssystem, ein Telefon oder eine Telefonschnittstelle, ein Fensterheber, Bedienelemente für einen Seitenspiegel, ein Schiebedach u.ä. sein. Eine Bedienhandlung im Sinne dieser Offenbarung kann insbesondere das Berühren, insbesondere mit einem Finger, einer für die Bedienung vorgesehene Bedienfläche der Faseroptik sein. Eine Anordnung über der Mehrzahl der LEDs im Sinne dieser Offenbarung bedeutet insbesondere, dass die Faseroptiken bzw. die Fasern der Faseroptiken derart ausgestaltet sind, dass die LEDs Licht in die Fasern der Faseroptik einstrahlen.
Eine LED im Sinne dieser Offenbarung kann auch eine LED mit Farbfilter sein bzw. eine LED, die einen Farbfilter umfasst. Es ist insbesondere vorgesehen, dass unter LED im Sinne dieser Offenbarung auch OLED zu verstehen ist. Eine LED im Sinne dieser Offenbarung kann auch eine QDOT oder ein Laser sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Farbe weiß mittels Phosphor gebildet wird.
Eine Recheneinrichtung im Sinne dieser Offenbarung kann beispielsweise Schaltungen bzw. Auswerteschaltungen, wie sie in der US 9 207 851 B1 sowie der US 2006/0086896 A1 offenbart sind, umfassen. Eine Recheneinrichtung im Sinne dieser Offenbarung umfasst insbesondere eine Schnittstelle zu einem Fahrzeugbus, wie etwa eine CAN-Schnittstelle.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Faseroptik eine der der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite und eine der der Mehrzahl der LEDs abgewandte Seite (einem Benutzer der Bedienvorrichtung zugewandte Seite), wobei die der Mehrzahl der LEDs abgewandte Seite und/oder die der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite einen gekrümmten Bereich, eine Freiform bzw. Diskontinuitäten oder Knicke umfasst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Faseroptik, zumindest zum Teil, gekrümmt. Die Krümmung kann konvex und/oder konkav sein. Die Einkoppelfläche, d.h. die der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite der Faseroptik kann auch stufenförmig ausgestaltet sein. Die Faseroptik kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gebogen sein (2 ½ D).
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der ersten Gruppe nebeneinander liegender lichtleitender Fasern die Bedienung einer Einzelfunktion des Kraftfahrzeuges zugeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der zweiten Gruppe nebeneinander liegender lichtleitender Fasern eine Displayfunktion des Kraftfahrzeuges zugeordnet. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung betrifft insbesondere die Bedienung und Funktion, die über ein Bussystem bedienbar sind. Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere ein Infotainmentsystem und/oder ein Navigationssystem und/oder ein Telefon. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung nutzt z.B. eine Busschnittstelle der Recheneinrichtung. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine Funktion oder eine Mehrzahl von Funktionen, die abhängig davon ist, was angezeigt wird. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine menügeführte Bedienung. Eine Displayfunktion im Sinne dieser Offenbarung kann auch eine Mehrzahl von Apps umfassen, die, wenn sie angezeigt werden, bedienbar bzw. aufrufbar sind.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Mehrzahl der nebeneinander angeordneten LEDs eine erste Gruppe von nebeneinander angeordneten LEDs, die der ersten Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern zugeordnet ist und eine zweite Gruppe nebeneinander angeordneter LEDs, die der zweiten Gruppe nebeneinander liegender lichtleitender Fasern zugeordnet ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Faseroptik eine der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite und eine der Mehrzahl der LEDs abgewandte Seite, wobei die der Mehrzahl der LEDs abgewandte Seite einen gekrümmten Bereich umfasst.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung spaltet sich die Faseroptik in Richtung auf die der Mehrzahl LEDs abgewandte Seite und/oder in Richtung auf die der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite in zumindest zwei Teil-Faserbündel auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung spaltet sich die Faseroptik in Richtung auf die der Mehrzahl LEDs abgewandte Seite und/oder in Richtung auf die der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite in zumindest drei Teil-Faserbündel auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung spaltet sich die Faseroptik in Richtung auf die der Mehrzahl LEDs abgewandte Seite und/oder in Richtung auf die der Mehrzahl der LEDs zugewandte Seite in zumindest vier Teil-Faserbündel auf.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die erste LED ein erstes Licht-Emissionsspektrum, zum Beispiel überwiegend im Infrarotbereich, und eine zweite LED ein zweites Licht-Emissionsspektrum auf, wobei sich das erste Licht-Emissionsspektrum von dem zweiten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Bedienvorrichtung zumindest eine dritte LED mit einem dritten Licht-Emissionsspektrum und zumindest eine vierte LED mit einem vierten Licht-Emissionsspektrum auf wobei sich das zumindest erste Licht-Emissionsspektrum von dem zumindest dritten Licht-Emissionsspektrum und von dem zumindest vierten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet, wobei sich das zumindest zweite Licht-Emissionsspektrum von dem zumindest dritten Licht-Emissionsspektrum und von dem zumindest vierten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet, wobei sich das zumindest dritte Licht-Emissionsspektrum von dem zumindest vierten Licht-Emissionsspektrum unterscheidet, wobei die Recheneinrichtung zur Ermittlung ausgestaltet ist, ob Licht der zumindest ersten LED aufgrund einer Bedienhandlung in die zumindest zweite LED, in die zumindest dritte und/oder die zumindest vierte LED reflektiert und/oder eingestrahlt wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bilden die LEDs der Mehrzahl der LEDs ein Farbdisplay. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet die zweite Gruppe der LEDs ein Farbdisplay. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die LEDs der Mehrzahl der LEDs als Farbdisplay ausgestaltet (zur Darstellung unterschiedlicher farblicher Bildinhalte). In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zeigt das Display die Funktion der Bedienvorrichtung, zum Beispiel in Form eines Icons oder eines Symbols. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Display Teil eines, insbesondere Multi-Touch, HMIs, zum Beispiel eines gekapselten HMIs, wie es in 6, 7, und 8 der EP 1 764 674 B1 offenbart ist, wobei jedoch auf den Touchscreen 11 verzichtet wird und der transparente Teil 17 des Gehäuses durch eine Faseroptik im Sinne dieser Offenbarung ersetzt wird bzw. ist. Damit erfolgt die Bestimmung des Ortes einer Berührung ebenfalls im gekapselten Bereich, nämlich im bereits gekapselten Display. Auf diese Weise wird ein besonders robustes Multi-Touch fähiges und ggf. haptisches Feedback aufweisendes Anzeige-und Bediensystem geschaffen, insbesondere eines, das auch für den Außenbereich gut einsetzbar ist.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb einer Bedienvorrichtung, insbesondere zum Betrieb einer vorgenannten Bedienvorrichtung, wobei die Bedienvorrichtung eine Mehrzahl von LEDs umfasst, wobei über der Mehrzahl der LEDs eine Faseroptik angeordnet ist, wobei die Faseroptik eine erste Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern mit einem ersten Durchmesser und zumindest eine zweite Gruppe nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem zweiten Durchmesser umfasst, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser, wobei eine erste LED der Mehrzahl der LEDs Licht in eine Faser der ersten Gruppe nebeneinanderliegender lichtleitender Fasern strahlt, das in der Faser (mehrfach) reflektiert wird und aus der der ersten LED abgewandten Oberfläche der Faseroptik und/oder der Faser austritt, wobei ein Finger eines Bedieners zwecks Bedienung der Bedienvorrichtung die Faseroptik auf der der ersten LED abgewandten Oberfläche der Faseroptik berührt oder nahezu berührt, wobei aus der der ersten LED abgewandten Oberfläche der Faseroptik oder der Faser austretendes Licht, das von dem Finger (diffus) reflektiert und dadurch in die Faser und/oder in eine oder mehrere mittelbar oder unmittelbar benachbarte(n) Faser(n) der Faseroptik eingestrahlt wird, von dieser zu einer gerade nicht leuchtenden LED der Mehrzahl der LEDs geleitet wird, so dass die zweite LED ein Signal liefert, aufgrund dessen entschieden wird, ob eine Bedienung der Bedienvorrichtung vorgenommen wurde.
Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug, das eine vorgenannte Bedienvorrichtung umfasst. Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt. Unter einem Kraftfahrzeug im Sinne dieser Offenbarung kann auch ein motorisch angetriebenes Fahrzeug verstanden werden, zum Beispiel auch ein Fahrzeug für 3D Mobilität.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel für ein Kraftfahrzeug in einer Innenansicht,
2 eine Detailansicht des Lenkrades des Kraftfahrzeuges gemäß 1,
3 eine Prinzipansicht des Kraftfahrzeuges gemäß 1,
4 Bedienelemente gemäß 2 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung in vereinfachter Darstellung,
5 alternativ ausgestaltete Bedienelemente gemäß 2 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung in vereinfachter Darstellung,
6 die prinzipielle Ausgestaltung einer Bedienvorrichtung im Sinne der Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels,
7 ein Ausführungsbeispiel für eine Bedienvorrichtung unter Verwendung der Bedienelemente gemäß 3,
8 eine Draufsicht auf eines der Bedienelemente gemäß 3,
9 eine weitere Draufsicht auf ein anderes der Bedienelemente gemäß 3 und
10 ein zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 alternatives Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung unter Verwendung der Bedienelemente gemäß 3, wobei zumindest zwei Gruppen unterschiedlicher LEDs vorgesehen sind,
11 eine beispielhafte Ausgestaltung eines Bedienelementes in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeuges gemäß 1 in einer prinzipiellen Querschnittsdarstellung,
12 eine Draufsicht auf das Bedienelement gemäß 11, wobei eine Displayfunktion und zwei Einzelfunktionen implementiert sind.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein in 3 in einer Prinzipskizze dargestelltes Kraftfahrzeug 1 in einer Innenansicht. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 2 ein Lenkrad und Bezugszeichen 3 ein HMI. Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Tür, und mit Bezugszeichen 5 ist ein Bedienelement in der Mittelkonsole des Kraftfahrzeuges 1 bezeichnet. 2 zeigt - in Anlehnung an die EP 2 981 446 B1 - einen Ausschnitt des Lenkrades 2 aus 1 mit einer vergrößerten Darstellung eines im Bereich der Speiche 25 des Lenkrades 2 angeordneten Bedienbereichs 20 mit Bedienelementen 21, 22, 23, 24 zur Bedienung von Funktionen des Kraftfahrzeuges 1. In vorliegendem Ausführungsbeispiel dienen die Bedienelemente 22 und 24 der Bedienung eines Telefons MT über eine Telefonschnittstelle 14. Mittels der Bedienelemente 21 und 23 ist vorgesehen, die Lautstärke des Telefonsignals zu variieren.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein mit Bezugszeichen 3 bezeichnetes HMI, das ein Display 12, das mittels einer Anzeige- und Bediensteuerung 10 angesteuert wird, sowie eine Bedienanordnung 11 umfasst, die dem Display 12 zugeordnet ist, und mittels der über die Anzeige- und Bediensteuerung 10 das Display 12 bzw. die darauf dargestellten Informationen beeinflussbar ist bzw. sind. Die Bedienanordnung 11 kann zum Beispiel ein vor dem Display 12 angeordneter Touchscreen sein oder einen Touchscreen umfassen. Mittels der Bedienanordnung 11 sind nicht sicherheitskritische Funktionen des Kraftfahrzeugs 1, wie etwa die Telefonschnittstelle 14 für das Mobiltelefon MT, eine Klimaautomatik 15, ein Navigationssystem 16, ein Infotainmentsystem 17 oder weitere Funktionen ansteuerbar. Dazu sind die Telefonschnittstelle 14, die Klimaautomatik 15, das Navigationssystem 16, das Infotainmentsystem 17 sowie weitere nicht sicherheitskritische Funktionen datentechnisch mittels eines Bussystems B1 mit der Anzeige- und Bediensteuerung 10 des HMIs 3 verbunden. Weitere nicht sicherheitskritische Funktionen des Kraftfahrzeuges 1 können etwa eine WLAN-Schnittstelle 18, eine Bluetooth-Schnittstelle oder z.B. eine USB-Schnittstelle sein.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst zudem sicherheitsrelevante Funktionen wie etwa eine Motorsteuerung 31, ein ESP 32 oder eine Getriebesteuerung 33. Bezugszeichen 34, 35, 36 bezeichnen weitere sicherheitskritische Funktionen bzw. Module des Kraftfahrzeuges 1. Die sicherheitskritischen Module des Kraftfahrzeuges 31, 32, 33, 34, 35, 36 sind mittels eines Bussystems B2 gekoppelt, das über einen Gateway 100 mit dem Bussystem B1 gekoppelt ist.
4 und 5 zeigen den Bedienbereich 20 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung in vereinfachter Form. Der Bedienbereich 20 umfasst eine LED-Anordnung 50 und eine über der LED-Anordnung 50 angeordnete Faseroptik 51, wobei diese auch beabstandet voneinander angeordnet sein können, wie dies in 5 dargestellt ist. An der der LED-Anordnung 50 abgewandten Seite der Faseroptik 51 ist der Oberflächenbereich der Bedienelemente 21, 22 konvex gekrümmt mit einem konkaven Übergang, um die Haptik eines Bedienelementes zu simulieren.
6 zeigt die prinzipielle Ausgestaltung einer Bedienvorrichtung 500 im Sinne der Erfindung am Beispiel des Bedienbereichs 20. Dabei sendet eine LED 501 der als Display ausgestalteten LED-Anordnung 50 Licht aus, das in einer Faser 511 der Faseroptik 51 (mehrfach) reflektiert aus der der LED-Anordnung 50 abgewandten Seite der Faseroptik 51 austritt. Befindet sich der Finger F eines Bedieners zwecks Bedienung der Bedienvorrichtung 500 auf der der LED-Anordnung 50 abgewandten Oberfläche der Faseroptik 51, so wird das aus der Oberfläche austretende Licht in die Faser 511 der Faseroptik 51 und/oder in eine oder mehrere mittelbar oder unmittelbar benachbarte(n) Faser(n) der Faseroptik (diffus) reflektiert und von dieser zu einer gerade nichtleuchtenden LED 502 geleitet, mittels derer eine Recheneinrichtung 57 entscheiden kann, dass eine berührende Bedienung des entsprechenden Bedienelementes der Bedienvorrichtung 500 vorgenommen wurde. Die Recheneinrichtung 57 der Bedienvorrichtung 500 kommuniziert mit den Funktionen des Kraftfahrzeuges 1, die bedient bzw. gesteuert werden sollen, wie z.B. die Bedienelemente 21, 22, 23 und 24.
7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Faseroptik der 51 Bedienvorrichtung 500, wobei die Anordnung 50 nicht um eine als Faserplatte ausgestaltete Faseroptik ergänzt ist, sondern durch ein Faserbündel 55 mit Teil-Faserbündeln 551, 552, 553, 554, 555 und 556. Dabei entsprechen die Bedienflächen am Ende der Teil-Faserbündel 551, 552, 553 und 554 den Bedienelementen 21, 22, 23 und 24 und die Bedienflächen am Ende der Teil-Faserbündel 555 und 556 einem Bedienelement 25 zur Bedienung des Warnblinkers WBL und einem Bedienelement 26 einer Telefonnummernanzeige, wobei angezeigte Telefonnummern ausgewählt werden können. Die Fasern der Teil-Faserbündel 551, 552, 553 und 554 weisen einen Durchmesser auf, der kleiner ist, als der Durchmesser der Fasern des Teil-Faserbündels 555. Die Fasern des Teil-Faserbündels 556 weisen einen Durchmesser auf, der kleiner ist, als der Durchmesser der Teil-Faserbündel 551, 552, 553 und 554.
Die Bedienelemente 21, 22, 23 und 24 können in eine Bedienvorrichtung entsprechend der Bedienvorrichtung 500 integriert sein und entsprechend Teil einer Faseroptik sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Bedienelemente 21, 22, 23 und 24 als Softkeys ausgeführt sind, so dass die Bedienelemente 21, 22, 23 und 24 kontextabhängig unterschiedliche Funktionen bedienen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die LED-Anordnung 50 Symbole oder Icons erzeugt, die auf den jeweiligen Bedienelementen 21, 22, 23 und 24 sichtbar sind, und damit die aktuelle Funktionalität des jeweiligen Bedienelementes 21, 22, 23 und 24 anzeigen. In analoger Weise kann auch das HMI 3 mit einer als Faserplatte ausgerichteten Faseroptik versehen werden bzw. sein.
10 zeigt ein zu der in 7 dargestellten Bedienvorrichtung ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest zwei Gruppen 50A und 50B von LEDs der LED-Anordnung 50' eine Alternative zur LED-Anordnung 50 bilden. Dabei ist vorgesehen, dass die LEDs 50B einem TFT oder eine andere Form eines Matrixdisplays zur Darstellung variabler Informationen bei hoher Auflösung bilden. Dagegen sind die LEDs der Gruppe 50A mit geringerer Auflösung als die LEDs der Gruppe 50B ausgestaltet. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die LEDs der Gruppe 50A Einzel-LEDs sind wie sie z.B. in der US 9 207 801 B1 offenbart sind.
11 zeigt eine prinzipielle Querschnittsdarstellung der Bedienvorrichtung 5 gemäß 1, wobei vorgesehen ist, dass auf einer LED-Anordnung 550 eine Faseroptik 555 im Sinne einer Faserplatte angeordnet ist. Die Faseroptik 555 weist eine Gruppe 555A von Fasern und eine Gruppe 555B mit Fasern auf, wobei der Durchmesser der Fasern der Gruppe 555A geringer ist als der Durchmesser der Fasern der Gruppe 555B.
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Draufsicht auf das Bedienelement 5, wobei mittels der Gruppe 555A eine Displayfunktion 521 dargestellt wird und mittels der Gruppe 555B Einzelfunktionen 522. Die Displayfunktionen dienen insbesondere der Bedienung des Infotainmentsystems 17 und der Telefonschnittstelle 14. Die Einzelfunktionen 522 können beispielsweise das Ein- und Abschalten eines WSPs und das Umschalten eines Rennsportmodus betreffen. Auf diese Einzelfunktion wird über das Bussystem B1, ein nicht näher dargestelltes Gateway und einem weiteren nicht näher dargestellten Bussystem zugegriffen.
Die Elemente und Fasern in den 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 und 12 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z.B. die Größenordnungen einiger Elemente bzw. Fasern deutlich übertrieben gegenüber anderen Elementen bzw. Fasern dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Die Erfindung erlaubt eine adaptive Anpassung der Faserplatte bzw. Faseroptik an die notwendigen Gegebenheiten der Geometrie der vorhandenen LED-Matrix und der notwendigen Funktionen. Eine Anpassung an eine unebene Oberfläche ist ebenso möglich. Weiterhin kann die Empfindlichkeit jedes Bereichs eingestellt werden. Dabei ist es auch zweckmäßig einige Bereiche der Faseroptik bzw. Faserplatte ohne jegliche Funktion zu implementieren, um eine geschlossene Oberfläche zu gewährleisten. Insbesondere die Kombination der unterschiedlichen LEDs zu einem ganzheitlichen Anzeigedisplay erlaubt Kostenvorteile.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9207851 B1 [0002, 0006, 0012]
US 2006/0086896 A1 [0003, 0006, 0012]
EP 1764674 B1 [0019]
EP 2981446 B1 [0023]
US 9207801 B1 [0030]

Claims

Bedienvorrichtung (500), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere zur Bedienung einer Funktion eines Kraftfahrzeuges (1), wobei die Bedienvorrichtung (500) eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter LEDs (50) und eine über der Mehrzahl der LEDs (50) angeordnete Faseroptik (51) umfasst, wobei eine Recheneinrichtung (57) vorgesehen ist zur Ermittlung, ob Licht zumindest einer ersten LED der Mehrzahl der LEDs (50) aufgrund einer Bedienhandlung auf eine der der Mehrzahl der nebeneinander angeordneten LEDs abgewandte Seite der Faseroptik reflektiert und zumindest in eine zweite LED der Mehrzahl der LEDs (50) eingestrahlt wird, und wobei die Faseroptik (51) eine erste Gruppe (555A) nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem ersten Durchmesser und zumindest eine zweite Gruppe (555B) nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem zweiten Durchmesser umfasst, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser.
Bedienvorrichtung (500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faseroptik (51) zumindest eine dritte Gruppe nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem dritten Durchmesser umfasst, wobei sich der dritte Durchmesser von dem ersten Durchmesser und von dem zweiten Durchmesser unterscheidet.
Bedienvorrichtung (500) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinanderliegenden lichtleitenden Fasern der Faseroptik (51) einen festen Block bilden.
Bedienvorrichtung (500) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinanderliegenden lichtleitenden Fasern der Faseroptik (51) ein erstes Faserbündel und zumindest ein zweites Faserbündel bilden.
Bedienvorrichtung (500) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Faseroptik (51) in Richtung auf die der Mehrzahl der LEDs abgewandte Seite in zumindest zwei Teil-Faserbündel (551, 552, 553, 554, 555, 556) aufspaltet.
Bedienvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der nebeneinander angeordneten LEDs eine erste Gruppe von nebeneinander angeordneten LEDs umfasst, die der ersten Gruppe nebeneinander liegender Licht leitender Fasern zugeordnet ist und eine zweite Gruppe nebeneinander angeordneter LEDs, die der zweiten Gruppe nebeneinander liegender lichtleitender Fasern zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass es eine Bedienvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Gruppe nebeneinander liegender lichtleitender Fasern die Bedienung einer Einzelfunktion des Kraftfahrzeuges (1) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Gruppe nebeneinander liegender lichtleitender Fasern eine Displayfunktion des Kraftfahrzeuges (1) zugeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Bedienvorrichtung (500), insbesondere zum Betrieb einer Bedienvorrichtung (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bedienvorrichtung (500) eine Mehrzahl von LEDs umfasst, wobei über der Mehrzahl der LEDs eine Faseroptik (51) angeordnet ist, wobei die Faseroptik (51) eine erste Gruppe (555A) nebeneinander liegender Licht leitender Fasern mit einem ersten Durchmesser und zumindest eine zweite Gruppe (555B) nebeneinanderliegender Licht leitender Fasern mit einem zweiten Durchmesser umfasst, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser, wobei eine erste LED (501) der Mehrzahl der LEDs Licht in eine Faser (511) der ersten Gruppe (555A) nebeneinanderliegender lichtleitender Fasern strahlt, das in der ersten Faser (511) reflektiert oder mehrfach reflektiert wird und aus der der ersten LED (501) abgewandten Oberfläche der Faseroptik (51) und/oder der ersten Faser (511) austritt, wobei ein Finger (F) eines Bedieners zwecks Bedienung der Bedienvorrichtung (500) die Faseroptik (51) auf der der ersten LED (501) abgewandten Oberfläche der Faseroptik (51) berührt oder nahezu berührt, wobei aus der der ersten LED (501) abgewandten Oberfläche der Faseroptik (51) oder der Faser (511) austretendes Licht, das von dem Finger (F) (diffus) reflektiert und dadurch in die Faser (511) der Faseroptik (51) und/oder in eine oder mehrere mittelbar oder unmittelbar benachbarte(n) Faser(n) der Faseroptik eingestrahlt wird, von dieser zu einer gerade nicht leuchtenden LED (502) der Mehrzahl der LEDs geleitet wird, so dass die zweite LED (502) ein Signal liefert, aufgrund dessen entschieden wird, ob eine Bedienung der Bedienvorrichtung (500) vorgenommen wurde.