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Die Erfindung betrifft ein kapazitives Kraftfahrzeugbediensystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeugbediensysteme bekannt, mit denen unterschiedliche Funktionen eines Kraftfahrzeugs gesteuert werden können, beispielsweise ein Multimediasystem eines Kraftfahrzeugs. Die aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugbediensysteme umfassen hierzu üblicherweise mechanische Bedienelemente wie Knöpfe, die von einem Fahrzeuginsassen gedrückt bzw. gedreht werden, um eine zugeordnete Funktion des Kraftfahrzeugs anzusteuern, beispielsweise die entsprechende Funktion zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen ist es zudem bekannt, dass die entsprechenden Kraftfahrzeugbediensysteme kapazitiv ausgebildet sind. Insofern sind kapazitiv ausgebildete Bedienelemente vorgesehen, die von einem Bediener genutzt werden, um die entsprechende Funktion des Kraftfahrzeugs anzusteuern. Es lässt sich mit einem kapazitiven Bedienelement in einfacher Weise eine Funktion des Kraftfahrzeugs ansteuern, da sich der Bediener in Abhängigkeit der Ausbildung des kapazitiven Bedienelements dem kapazitiven Bedienelement lediglich annähern bzw. das kapazitive Bedienelement berühren muss, was vom Kraftfahrzeugbediensystem entsprechend detektiert und umgesetzt wird.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten kapazitiven Kraftfahrzeugbediensysteme sind jedoch verhältnismäßig komplex aufgebaut, wodurch die Herstellungskosten hoch sind.
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Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten kapazitiven Kraftfahrzeugbediensysteme hinsichtlich der Erstinstallation problematisch sind, da eine bei der Kalibrierung des Kraftfahrzeugbediensystems notwendige Berührung des kapazitiven Kraftfahrzeugbediensystems zu sogenannten Schattensignalen führen kann, die eine korrekte Kalibrierung beeinträchtigen. Dies gilt es zu vermeiden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach aufgebautes und leicht zu bedienendes Kraftfahrzeugbediensystem zur Verfügung zu stellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein kapazitives Kraftfahrzeugbediensystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen kapazitiven Bildschirm mit einer Bedienoberfläche sowie eine zum kapazitiven Bildschirm separat ausgebildete Drehbetätigungsvorrichtung, die bereichsweise elektrisch leitfähig ist. Die Drehbetätigungsvorrichtung weist eine ortsfeste Basis und ein relativ zur ortsfesten Basis drehbares Betätigungselement auf. Die Drehbetätigungsvorrichtung ist über die ortsfeste Basis auf der Bedienoberfläche des kapazitiven Bildschirms befestigt. Die Drehbetätigungsvorrichtung umfasst zumindest ein elektrisch leitfähiges Interaktionselement, das mit dem kapazitiven Bildschirm interagiert. Das Kraftfahrzeugbediensystem umfasst zudem einen Drehgeber, der wenigstens drei unterschiedliche Detektionsbereiche aufweist. Der Drehgeber ist ausgebildet, die Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung zu erkennen.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass über die Drehbetätigungsvorrichtung eine elektrische Verbindung zwischen dem Bediener des Kraftfahrzeugbediensystems und dem kapazitiven Bildschirm hergestellt werden kann, wenn der Bediener die zumindest bereichsweise elektrisch leitfähige Drehbetätigungsvorrichtung berührt und betätigt, beispielsweise dreht. Bei der Betätigung entsteht eine elektrische Verbindung zwischen dem Bediener und dem kapazitiven Bildschirm.
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Die Drehbetätigungsvorrichtung ist dabei über die ortsfeste Basis derart auf der Bedienoberfläche des kapazitiven Bildschirms befestigt, dass keine laterale Bewegung der Drehbetätigungsvorrichtung in einer von der Bedienoberfläche aufgespannten Ebene bzw. parallel hierzu möglich ist. Es liegt somit eine feste Zuordnung zwischen der Drehbetätigungsvorrichtung sowie dem darunter angeordneten kapazitiven Bildschirm vor. Die ortsfeste Basis, über die die Drehbetätigungsvorrichtung auf der Bedienoberfläche befestigt ist, ist demnach unbeweglich auf der Bedienoberfläche des kapazitiven Bildschirms angeordnet, sodass die Drehbetätigungsvorrichtung stets und unabhängig von der durchgeführten Aktion dieselbe Fläche auf dem kapazitiven Bildschirm einnimmt. Beispielsweise ist die Drehbetätigungsvorrichtung, insbesondere die ortsfeste Basis, auf dem kapazitiven Bildschirm zumindest teilweise aufgeklebt, wodurch diese entsprechend ortsfest an dem kapazitiven Bildschirm befestigt ist.
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Das elektrisch leitfähige Interaktionselement kann sich bei einer Betätigung der Drehbetätigungsvorrichtung über den kapazitiven Bildschirm bewegen, insbesondere bei einer Drehbetätigung. Mit anderen Worten ist das elektrisch leitfähige Interaktionselement somit relativ zur ortsfesten Basis bzw. dem kapazitiven Bildschirm bewegbar. Hierzu kann das Betätigungselement, welches relativ zur Basis drehbar ist, zumindest einen Mitnehmer aufweisen, worüber bewegte Komponenten der Drehbetätigungsvorrichtung mitgenommen werden, beispielsweise das wenigstens eine elektrisch leitfähige Interaktionselement. Der Mitnehmer kann grundsätzlich durch eine entsprechende Kontur oder Geometrie des Betätigungselements ausgebildet sein.
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Der kapazitive Bildschirm kann in gewohnter Weise eingerichtet sein, sodass er die Position und/oder die Bewegung des wenigstens einen elektrisch leitfähigen Interaktionselements der Drehbetätigungsvorrichtung in Bezug auf den kapazitiven Bildschirm erfasst, wenn das Betätigungselements und damit einhergehend das elektrisch leitfähige Interaktionselement bewegt werden. Dies ist der Fall, da bei der Betätigung der Drehbetätigungsvorrichtung ein (elektrischer bzw. kapazitiver) Kontakt über das elektrisch leitfähige Interaktionselement zum kapazitiven Bildschirm vorliegt. Der kapazitive Bildschirm kann dann entsprechende Signale ausgeben, die in entsprechende Funktionen des Kraftfahrzeugs umgesetzt werden, beispielsweise von einer übergeordneten Steuer- und/oder Recheneinheit des Kraftfahrzeugs. Die Steuer- und/oder Recheneinheit kann aber auch Teil des kapazitiven Kraftfahrzeugbediensystems sein.
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Der Drehgeber, der die wenigstens drei unterschiedlichen Detektionsbereiche aufweist, ist zudem ausgebildet, die Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung eindeutig zu erkennen, insbesondere den Drehwinkel zu bestimmen. Dies bedeutet, dass aufgrund der drei unterschiedlichen Detektionsbereiche eindeutig festgestellt werden kann, ob das zur ortsfesten Basis drehbare Betätigungselement im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, insbesondere wie weit. Dies liegt daran, dass eindeutig festgestellt werden kann, in welcher Reihenfolge die wenigstens drei unterschiedlichen Detektionsbereiche ein entsprechendes Signal detektieren.
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Der Drehgeber, auch Encoder genannt, kann zudem als kapazitiver Drehgeber ausgebildet sein.
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Grundsätzlich ist über die wenigstens drei unterschiedlichen Detektionsbereiche des Drehgebers sichergestellt, dass die Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung eindeutig erkannt werden kann, sodass auch eine unerkannte Phasenverschiebung des Drehgebers keinen Einfluss auf die Empfindlichkeit bzw. die Genauigkeit der Drehrichtungserkennung mehr hat, was bei den aus dem Stand der Technik bekannten Drehbetätigungsvorrichtungen noch der Fall gewesen ist.
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Beispielsweise lässt sich über die Drehbetätigung der Drehbetätigungsvorrichtung eine Lautstärkeneinstellung vornehmen bzw. wird so durch ein Adressbuch bzw. eine Liste gescrollt. Über den Drehgeber lässt sich dann erkennen, ob die Lautstärken erhöht oder verringert werden soll, insbesondere wie stark. Dies gilt in analoger Weise für die Scrollrichtung im Adressbuch bzw. der Liste.
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Insbesondere ist das drehbare Betätigungselement elektrisch leitfähig, welches von dem Bediener des Kraftfahrzeugbediensystems kontaktiert wird, um die Drehbetätigungsvorrichtung zu betätigen.
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Ein Aspekt sieht vor, dass das Kraftfahrzeugbediensystem derart ausgebildet ist, dass in einer Ruheposition der Drehbetätigungsvorrichtung kein (elektrischer bzw. kapazitiver) Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen Interaktionselement und einem der wenigstens drei Detektionsbereiche vorliegt. Die Ruheposition kann auch als eine Startposition bei der Betätigung der Drehbetätigungsvorrichtung angesehen werden. Aufgrund des nicht vorliegenden Kontakts zwischen dem elektrisch leitfähigen Interaktionselement und einem der wenigstens drei Detektionsbereiche, kann sichergestellt werden, dass bei einer Annäherung an das drehbare Betätigungselement bzw. einer Berührung des drehbaren Betätigungselements nicht sofort ein Kontakt zum kapazitiven Bildschirm hergestellt wird. Dies gewährleistet eine fehlerfreie Kalibrierung. Der entsprechende elektrische bzw. kapazitive Kontakt wird erst beim Betätigten der Drehbetätigungsvorrichtung erzeugt, beispielsweise beim Drehen des drehbaren Betätigungselements. Hierdurch lassen sich die entsprechenden Schattensignale bei der Kalibrierung vermeiden, die zu Fehlern führen können.
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Insbesondere weist die Drehbetätigungsvorrichtung zumindest ein Halteelement auf, über das die Drehbetätigungsvorrichtung in der Ruheposition gehalten ist. Das Halteelement kann auch als Rastelement bezeichnet werden, da die Drehbetätigungsvorrichtung in vordefinierten Ruhe- bzw. Haltepositionen einrastet bzw. gehalten ist. Insbesondere wird das drehbare Betätigungselement in der Ruheposition über das Halteelement gehalten. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Halteelement mit dem drehbaren Betätigungselement zusammenwirkt.
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Beispielsweise ist das Halteelement federvorgespannt. Beim Verdrehen des Betätigungselements wird demnach das Halteelement gegen die Federvorspannung verstellt, sodass das Betätigungselement relativ zur ortsfesten Basis gedreht werden kann. Sobald eine Drehbetätigung des Betätigungselements durch den Bediener des Kraftfahrzeugbediensystems aufhört, drückt eine Haltefeder das Halteelement in eine entsprechende Aufnahme, wodurch die Drehbetätigungsvorrichtung, insbesondere das Betätigungselement, in der Ruheposition gehalten wird bzw. dort verrastet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt sind bzw. ist die Basis und/oder das Betätigungselement kreisringförmig ausgebildet. Bei dem Betätigungselement kann es sich demnach um einen Drehring handeln, der relativ zur ebenfalls kreisringförmig ausgebildeten Basis verdrehbar ist. Das Betätigungselement kann auf der Basis aufgesetzt sein. Mit anderen Worten nimmt das Betätigungselement die Basis haubenartig auf.
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Grundsätzlich kann somit die gesamte Drehbetätigungsvorrichtung in Draufsicht kreisringförmig ausgebildet sein.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Betätigungselement relativ zur ortsfesten Basis in einer zur Bedienoberfläche senkrechten Richtung beweglich ist, sodass die Drehbetätigungsvorrichtung zusätzlich eine Druckfunktion aufweist. Bei der Drehbetätigungsvorrichtung handelt es sich demnach um eine Dreh- und Druckbetätigungsvorrichtung, da das Betätigungselement sowohl relativ zur ortsfesten Basis verdreht als auch hierzu lateral bewegt werden kann, nämlich in einer zur Bedienoberfläche senkrechten Richtung.
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Zur Druckbetätigung kann das gleiche elektrisch leitfähige Interaktionselement vorgesehen sein, das auch zur Drehbetätigung verwendet wird.
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Alternativ können für die Druckbetätigung und die Drehbetätigung separat ausgebildete Interaktionselemente vorgesehen sein, also zumindest ein Druckbetätigungs-Interaktionselement sowie zumindest ein Drehbetätigungs-Interaktionselement.
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In einer einfachen Ausführungsform ist das Druckbetätigungs-Interaktionselement durch zumindest einen Rand des Betätigungselements ausgebildet. Bei dem Rand kann es sich um denjenigen handeln, der zur Basis radial innenseitig und/oder radial außenseitig vorgesehen ist, insbesondere beide Ränder. Bei einer Druckbetätigung der Druck- und Drehbetätigungsvorrichtung liegt der zumindest eine Rand auf dem kapazitiven Bildschirm, insbesondere der Bedienoberfläche, auf bzw. nähert sich dieser an, wodurch ein entsprechender kapazitiver bzw. elektrischer Kontakt hergestellt wird, der vom kapazitiven Bildschirm erfasst wird.
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Alternativ kann zumindest ein separat ausgebildetes Druckbetätigungs-Interaktionselement vorgesehen sein, welches sich bei der Druckbetätigung der Bedienoberfläche annähert bzw. diese berührt, was entsprechend vom kapazitiven Bildschirm erfasst wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das zumindest eine Druckbetätigungs-Interaktionselement als ein Kontaktstift ausgebildet. Beispielsweise ist wenigstens ein Paar von Kontaktstiften vorgesehen, über die die Druckbetätigung festgestellt wird. Es können also auch mehrere Paare von Kontaktstiften vorgesehen sein, um eine Redundanz zu schaffen, über die die Druckbetätigung erfasst wird.
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Das zumindest eine Drehbetätigungs-Interaktionselement kann durch eine Kugel, einen Schleifkontakt oder einen Kohlekontakt ausgebildet sein.
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Insbesondere sind ebenfalls mehrere Drehbetätigungs-Interaktionselemente vorgesehen, um eine entsprechende Redundanz bei der Erkennung einer Drehbetätigung zu gewährleisten.
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Die mehreren Drehbetätigungs-Interaktionselemente und/oder die mehreren Druckbetätigungs-Interaktionselemente können (gleichmäßig) verteilt dem Betätigungselement zugeordnet sein, insbesondere gemäß einem Raster.
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Zwischen dem Betätigungselement und der ortfesten Basis kann zumindest eine Rückstellfeder vorgesehen sein, die in einer zur Bedienoberfläche des kapazitiven Bildschirms senkrechten Richtung wirkt. Über die zumindest eine Rückstellfeder ist das Bedienelement in eine Ausgangsstellung hinsichtlich der Druckbetätigung vorgespannt. Sobald der Bediener keinen zur Bedienoberfläche senkrechten Druck mehr auf das Betätigungselement ausübt, wird das Betätigungselement von der zumindest einen Rückstellfeder in die Ausgangsstellung zurückgeführt.
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Zudem kann zwischen dem Betätigungselement und dem wenigstens einen Interaktionselement, insbesondere dem Drehbetätigungs-Interaktionselement, eine (elektrisch leitfähige) Vorspannfeder vorgesehen sein, über die das Interaktionselement vorgespannt ist. Beispielsweise stützt sich die Vorspannfeder am Betätigungselement ab und beaufschlagt das Interaktionselement in Richtung Basis bzw. kapazitivem Bildschirm. Bei einer Druckbetätigung der Drehbetätigungsvorrichtung kann die Vorspannfeder entsprechend gestaucht werden.
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Insbesondere stellt die Vorspannfeder gleichzeitig eine Rückstellfeder dar.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der Drehgeber sechs oder acht unterschiedliche Detektionsbereiche aufweist. Über die Anzahl der Detektionsbereiche lässt sich eine Redundanz bei der Erkennung der Drehrichtung sicherstellen. Je mehr unterschiedliche Detektionsbereiche vorgesehen sind, desto geringer ist das Risiko einer fehlerhaften Erkennung der Drehrichtung.
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Jeder Detektionsbereich dient grundsätzlich zur Signalerzeugung, sodass bei mehreren unterschiedlichen Detektionsbereichen entsprechend mehrere unterschiedliche Signale erzeugt werden, die jeweils ausgewertet werden können, um die Drehrichtung (und den Drehwinkel) zu bestimmen.
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Grundsätzlich können die wenigstens drei unterschiedlichen Detektionsbereiche in Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung nacheinander angeordnet sein. Hierdurch lässt sich eine Drehung im Uhrzeigersinn von einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn eindeutig unterscheiden, da ein Signal vom zweiten Detektionsbereich und ein anschließendes Signal vom dritten Detektionsbereich beispielsweise nur bei einer Drehung im Uhrzeigersinn auftritt, wohingegen bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn ein Signal vom ersten Detektionsbereich auf das Signal vom zweiten Detektionsbereich folgen würde.
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Die drei unterschiedlichen Detektionsbereiche können jeweils mehrfach vorliegen, wobei sie jeweils aufeinander folgen. Dies bedeutet, dass die drei unterschiedlichen Detektionsbereiche jeweils hintereinander angeordnet sind, um einen Detektionsabschnitt auszubilden, der die drei unterschiedlichen Detektionsbereiche in einer vorgegebenen Reihenfolge umfasst. Es können dann mehrere Detektionsabschnitte in Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung nacheinander angeordnet sein. Mit anderen Worten kann sich die vorgegebene Reihenfolge der Detektionsbereiche in Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung wiederholen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die wenigstens drei Detektionsbereiche als diskrete, elektrisch leitende Kontaktflächen ausgebildet. Die diskreten, elektrisch leitenden Kontaktflächen können der ortsfesten Basis der Drehbetätigungsvorrichtung zugeordnet sein, insbesondere in der ortsfesten Basis vorgesehen sein. Über das elektrisch leitfähige Betätigungselement und das hiermit interagierende elektrisch leitfähige Interaktionselement erfolgt dann ein elektrischer bzw. kapazitiver Kontakt zu wenigstens einem der Detektionsbereiche, worüber wiederum ein elektrischer bzw. kapazitiver Kontakt zum kapazitiven Bildschirm hergestellt werden kann.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die wenigstens drei Detektionsbereiche auf einer gemeinsamen Leiterplatte ausgebildet sind. Hierdurch lassen sich die mehreren Detektionsbereiche einfacher herstellen. Insbesondere sind weniger Teile vorhanden, weswegen die Montage des Kraftfahrzeugbediensystems vereinfacht ist. Die Leiterplatte kann in der ortsfesten Basis aufgenommen sein.
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Insbesondere weist die gemeinsame Leiterplatte eine Oberseite und eine zur Oberseite entgegengesetzte Unterseite auf, die zur Bedienoberfläche des kapazitiven Bildschirms gewandt ist, wobei eine Durchkontaktierung zwischen der Oberseite und der Unterseite vorgesehen ist. Auf der Unterseite der Leiterplatte können die Detektionsbereiche vorgesehen sein, die über die Durchkontaktierung mit Kontakten an der Oberseite elektrisch verbunden sind. Die Kontakte an der Oberseite interagieren mit dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Interaktionselement. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass ein einziges elektrisch leitfähiges Interaktionselement verwendet wird, um eine Drehbetätigung des Betätigungselements zu detektieren.
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Die Positionen der Detektionsbereiche und die Abstände der Detektionsbereiche untereinander können unabhängig von einer Rasterung des Betätigungselements gewählt werden, insbesondere einer Verteilung der Interaktionselemente in Bezug auf das Betätigungselement.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen kapazitiven Kraftfah rzeug bed iensystems,
- - 2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen kapazitiven Kraftfahrzeugbediensystems,
- - 3 eine schematische Querschnittansicht einer Drehbetätigungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen kapazitiven Kraftfahrzeugbediensystems,
- - 4 eine Perspektivansicht der Drehbetätigungsvorrichtung aus 3 mit transparent dargestellten Betätigungselement,
- - 5 eine schematische Darstellung, die das Konzept des verwendeten Drehgebers verdeutlicht, und
- - 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen kapazitiven Kraftfahrzeugbediensystems.
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In 1 ist ein kapazitives Kraftfahrzeugbediensystem 10 gezeigt, das in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommt, um beispielsweise eine Fahrzeugfunktion eines Kraftfahrzeugs anzusteuern, insbesondere ein Multimediasystem.
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Das kapazitive Kraftfahrzeugbediensystem 10 umfasst einen kapazitiven Bildschirm 12, der eine Bedienoberfläche 14 hat, sodass eine Berührung der Bedienoberfläche 14 oder eine Annäherung an die Bedienoberfläche 14 kapazitiv erfasst werden kann. Hierzu kann der kapazitive Bildschirm 12 einen sogenannten Touch-Sensor aufweisen, beispielsweise eine Sensorfolie.
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Zudem umfasst das kapazitive Kraftfahrzeugbediensystem 10 eine zum kapazitiven Bildschirm 12 separat ausgebildete Drehbetätigungsvorrichtung 16, die auf dem kapazitiven Bildschirm 12 angeordnet ist, wie aus 1 deutlich wird.
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Die Drehbetätigungsvorrichtung 16 ist zumindest teilweise auf der Bedienoberfläche 14 des kapazitiven Bildschirms 12 befestigt. Dies bedeutet, dass die Drehbetätigungsvorrichtung 16 eine Teilfläche der Bedienoberfläche 14 belegt, wobei die entsprechende Teilfläche stets konstant ist, da die Drehbetätigungsvorrichtung 16 auf dem kapazitiven Bildschirm 12 befestigt ist. Beispielsweise ist die Drehbetätigungsvorrichtung 16 mit dem kapazitiven Bildschirm 12 verklebt, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Insofern ist sichergestellt, dass die Drehbetätigungsvorrichtung 16 im Wesentlichen ortsfest in Bezug auf den kapazitiven Bildschirm 12 angeordnet ist. Somit kann die gesamte Drehbetätigungsvorrichtung 16 nicht auf dem kapazitiven Bildschirm 12 verschoben werden, also lateral in einer vom kapazitiven Bildschirm 12 aufgespannten Ebene, die der Bedienoberfläche 14 entspricht bzw. parallel hierzu ist.
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Die Drehbetätigungsvorrichtung 16 ist bereichsweise elektrisch leitfähig ausgebildet, sodass eine elektrische Verbindung über die Drehbetätigungsvorrichtung 16 zum kapazitiven Bildschirm 12 hergestellt werden kann, wenn ein Bediener des Kraftfahrzeugbediensystems 10, beispielsweise ein Fahrzeuginsasse, das kapazitive Kraftfahrzeugbediensystem 10 über die Drehbetätigungsvorrichtung 16 betätigt.
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Zur Betätigung weist die Drehbetätigungsvorrichtung 16 ein Betätigungselement 18 auf, welches vom Bediener entsprechend bedient werden kann. Das Betätigungselement 18 ist drehbar um eine Drehachse A, die senkrecht zur Bedienoberfläche 14 des kapazitiven Bildschirms 12 verläuft.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Drehbetätigungsvorrichtung 16 im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Dies gilt in analoger Weise für das drehbare Betätigungselement 18. Die Drehachse A fällt demnach mit dem Mittelpunkt des kreisringförmig Betätigungselements 18 zusammen.
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Das Betätigungselement 18 ist zumindest teilweise elektrisch leitfähig, sodass eine elektrische bzw. kapazitive Verbindung über die Drehbetätigungsvorrichtung 16 zum kapazitiven Bildschirm 12 hergestellt werden kann, wenn der Bediener das Betätigungselement 18 betätigt, wie bereits erläutert wurde.
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Der kapazitive Bildschirm 12, der mit der bereichsweise elektrisch leitfähigen Drehbetätigungsvorrichtung 16 zusammenwirkt, erkennt die Position und/oder eine Positionsveränderung der Drehbetätigungsvorrichtung 16, insbesondere eines Teils der Drehbetätigungsvorrichtung 16. Der kapazitive Bildschirm 12 erzeugt daraufhin entsprechende Signale, um eine zugeordnete Funktion des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Betätigung anzusteuern, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Aus 1 wird zudem deutlich, dass der kapazitive Bildschirm 12 an seiner Bedienoberfläche 14 einen Anzeigebereich 20 aufweist, der der Drehbetätigungsvorrichtung 16 zugeordnet ist. Bei einer Betätigung der Drehbetätigungsvorrichtung 16 kann somit eine optische Rückmeldung über den Anzeigebereich 20 erfolgen. Der Anzeigebereich 20 kann innerhalb der kreisringförmigen Drehbetätigungsvorrichtung 16 vorgesehen sein, sodass eine eindeutige Zuordnung des Anzeigebereichs 20 zur Drehbetätigungsvorrichtung 16 gegeben ist.
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Das Betätigungselement 18 der Drehbetätigungsvorrichtung 16 ist generell eingerichtet, relativ zur Bedienoberfläche 14 des kapazitiven Bildschirms 12 gedreht zu werden, nämlich um die Drehachse A.
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Hierbei wird das Betätigungselement 18 relativ zu einer ortsfesten Basis 22 der Drehbetätigungsvorrichtung 16 um die Drehachse A gedreht, wobei die ortsfeste Basis 22 unbeweglich auf der Bedienoberfläche 14 des kapazitiven Bildschirms 12 befestigt ist, wie aus 2 deutlich wird.
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Die ortsfeste Basis 22 kann zumindest teilweise auf dem kapazitiven Bildschirm 12 aufgeklebt sein, insbesondere einer Glasplatte 24 des Bildschirms 12. Darüber hinaus kann die Basis 22 einen Anbindungsabschnitt 26 aufweisen, der sich durch die Glasplatte 24 hindurch erstreckt, wodurch neben der stoffschlüssigen Verbindung (Klebung) eine mechanische Verbindung zwischen der Basis 22 und dem kapazitiven Bildschirm 12 vorgesehen ist, wie dies in 2 beispielhaft gezeigt ist.
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Aus den 1 und 2 wird deutlich, dass die ortsfeste Basis 22 ebenfalls kreisringförmig ausgebildet ist, weshalb die gesamte Drehbetätigungsvorrichtung 16 kreisringförmig ausgebildet ist.
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Das Kraftfahrzeugbediensystem 10 umfasst zudem einen Drehgeber 28, der wenigstens drei unterschiedliche Detektionsbereiche 30 aufweist, von denen in 2 lediglich ein Detektionsbereich 30 gezeigt ist.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die Detektionsbereiche 30 durch diskrete, elektrisch leitende Kontaktflächen 32 ausgebildet, die innerhalb der Basis 22 angeordnet sind. Die Kontaktflächen 32 liegen dabei auf dem der Bedienoberfläche 14 des kapazitiven Bildschirms 12 auf, wie aus 2 deutlich wird. Insofern kann über die elektrisch leitende Kontaktflächen 32 eine elektrischer bzw. kapazitiver Kontakt mit dem kapazitiven Bildschirms 12 hergestellt werden, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Generell ist der Drehgeber 28 eingerichtet, die Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung 16, insbesondere des Betätigungselements 18, zu erkennen, wobei dies aufgrund der wenigstens drei unterschiedlichen Detektionsbereiche 30 eindeutig möglich ist. Es kann also mithilfe des Drehgebers 28 erkannt werden, ob die Drehbetätigungsvorrichtung 16, insbesondere das Betätigungselement 18, im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn um die Drehachse A gedreht wird. Zudem kann über den Drehgeber 28 festgestellt werden, wie weit das Betätigungselement 18 verdreht worden ist, insbesondere um welchen Drehwinkel.
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Um eine Drehbetätigung zu erkennen, umfasst die Drehbetätigungsvorrichtung 16 zudem zumindest ein elektrisch leitfähiges Interaktionselement 34, welches in der gezeigten Ausführungsform durch eine elektrisch leitfähige Kugel ausgebildet ist.
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Das Interaktionselement 34 ist zwischen dem Betätigungselement 18 und der ortsfesten Basis 22 vorgesehen, wobei das drehbare Betätigungselement 18 wenigstens einen Mitnehmer 36 aufweist, über den das Interaktionselement 34 bei einer relativen Verdrehung zur ortsfesten Basis 22 mitgenommen wird.
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Das Interaktionselement 34 bewegt sich daraufhin relativ zur ortsfesten Basis 22, wobei es mit den unterschiedlichen Detektionsbereichen 30, also den diskreten, elektrisch leitenden Kontaktflächen 32, in einer von der Drehrichtung abhängigen Reihenfolge in Kontakt kommt. Dabei entsteht jeweils ein elektrischer Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen Interaktionselement 34 und dem entsprechenden Detektionsbereich 30.
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Es liegt dann also ein durchgehender elektrischer Kontakt vom Bediener über das elektrisch leitfähige Betätigungselement 18, das elektrisch leitfähige Interaktionselement 34 und dem entsprechenden Detektionsbereich 30 vor, was vom kapazitiven Bildschirm 12 entsprechend kapazitiv erfasst wird.
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Je nach Drehrichtung des Betätigungselements 18 werden die wenigstens drei unterschiedlichen Detektionsbereiche 30 in unterschiedlicher Reihenfolge elektrisch kontaktiert, wodurch die Drehrichtung eindeutig festgestellt werden kann, was nachfolgend noch erläutert wird.
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Zudem kann das Kraftfahrzeugbediensystem 10 wenigstens eine Halteeinheit 37 aufweisen, die sicherstellt, dass in einer Ruheposition der Drehbetätigungsvorrichtung 16 kein elektrischer Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen Interaktionselement 34 und einem der wenigstens drei Detektionsbereiche 30 vorliegt, wie aus den 3 und 4 deutlich wird.
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In der gezeigten Ausführungsform sind sogar zwei Halteeinheiten 37 vorgesehen, die zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, insbesondere diametral gegenüberliegend.
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Die Halteeinheit 37 umfasst jeweils ein Halteelement 38, das mit einer Haltefeder 40 zusammenwirkt, welche das Halteelement 38 gegen die Innenfläche des Betätigungselements 18 drückt. Die Innenfläche kann eine Kontur 42 mit einer Aufnahme 44 aufweisen, in die das Halteelement 38 von der Haltefeder 40 in der Rast- bzw. Halteposition gedrückt wird.
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Grundsätzlich können an der Kontur 42 mehrere Aufnahmen 44 ausgebildet sein, sodass mehrere definierte Haltepositionen für die Drehbetätigungsvorrichtung 16 definiert sind.
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Aufgrund der Rast- bzw. Halteposition ist sichergestellt, dass das Betätigungselement 18 eine vordefinierte Stellung einnimmt, in der das wenigstens eine Interaktionselement 34 nicht mit den Detektionsbereichen 30 elektrisch interagiert, also kein elektrischer Kontakt zwischen dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Interaktionselement 34 und einem der Detektionsbereiche 30 vorliegt, was auch in 3 gezeigt ist.
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In der in 3 gezeigten Ausführungsform sind insgesamt acht unterschiedliche Detektionsbereiche 30, die als diskrete, elektrisch leitende Kontaktflächen 32 ausgebildet sind, sowie drei elektrisch leitfähige Interaktionselemente 34 vorgesehen. Diese Interaktionselemente 34 können auch als Drehbetätigungs-Interaktionselemente bezeichnet werden.
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Die Interaktionselemente 34 sind gleichmäßig in Bezug auf das Betätigungselement 18 verteilt angeordnet, nämlich in Bezug auf die Drehachse A jeweils um 120° versetzt zueinander.
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Zudem geht aus den 3 und 4 hervor, dass die elektrisch leitfähigen Interaktionselemente 34 jeweils über eine Vorspannfeder 46 in Richtung des kapazitiven Bildschirms 12 beaufschlagt sind, wobei die Vorspannfedern 46 am Betätigungselement 18 anliegen. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die Interaktionselemente 34 bei einer Drehung des Betätigungselements 18 bewegen und mit den Detektionsbereichen 30 interagieren können, sofern eine Verdrehung aus der Halte- bzw. Rastposition stattfindet, also einer Drehbetätigung.
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Neben der Drehbetätigung umfasst die Drehbetätigungsvorrichtung 16 zudem noch eine Druckbetätigungsfunktion, sodass eine auf das Betätigungselement 18 in einer zur Bedienoberfläche 14 senkrechten Richtung ausgeübte Betätigung detektiert werden kann.
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Hierzu umfasst die Drehbetätigungsvorrichtung 16 in einer zur Bedienoberfläche 14 senkrechten Richtung wirksame Rückstellfedern 48, die in den 3 und 4 gezeigt sind. Die Rückstellfedern 48 sind zwischen der Innenseite des Betätigungselements 18 und der Basis 22 angeordnet, sodass das Betätigungselement 18 bei einer Druckbetätigung entgegen der Federkraft der Rückstellfedern 48 in Richtung der Basis 22 verstellt wird. Sobald die auf das Betätigungselement 18 ausgeübte Kraft nicht mehr vorliegt, stellen die Rückstellfedern 48 das Betätigungselement 18 in seine Ausgangsstellung zurück.
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Darüber hinaus umfasst die Drehbetätigungsvorrichtung 16 in der gezeigten Ausführungsform mehrere Druckbetätigungs-Interaktionselemente 50, die lediglich bei einer Druckbetätigung der Drehbetätigungsvorrichtung 16 einen elektrischen bzw. kapazitiven Kontakt mit dem kapazitiven Bildschirm 12 herstellen.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die Druckbetätigungs-Interaktionselemente 50 als Kontaktstifte ausgebildet, die jeweils paarweise angeordnet sind. Insgesamt sind drei Paare mit jeweils zwei Kontaktstiften vorgesehen, wodurch eine entsprechende Redundanz geschaffen ist.
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Die Drehbetätigungsvorrichtung 16 kann demnach auch als eine Dreh- und Druckbetätigungsvorrichtung bezeichnet werden.
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Grundsätzlich können die Vorspannfedern 46, über die die Interaktionselemente 34 vorgespannt sind, auch gleichzeitig als Rückstellfedern 48 dienen, da die Vorspannfedern 46 ebenfalls an der Innenseite des Betätigungselements 18 anliegen und bei einer Druckbetätigung komprimiert werden. Sobald keine Druckbetätigung mehr vorliegt, gehen die Vorspannfedern 46 auch in ihre Ausgangsstellung über, wodurch eine Rückstellkraft auf das Betätigungselement 18 ausgeübt wird. Insofern wirken die Vorspannfedern 46 und die Rückstellfedern 48 in eine gleiche Richtung.
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Im Gegensatz hierzu wirken die Haltefedern 40 in einer zu den Rückstellfedern 48 und den Vorspannfedern 46 senkrechen Richtung. Konkret wirken die Haltefedern 40 in radialer Richtung der Drehbetätigungsvorrichtung 16, also senkrecht zur Drehachse A, wohingegen die Rückstellfedern 48 und die Vorspannfedern 46 in axialer Richtung der Drehbetätigungsvorrichtung 16 wirken, also parallel zur Drehachse A.
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In 5 ist das Konzept des Drehgebers 28 mit den unterschiedlichen Detektionsbereichen 30 schematisch verdeutlicht, wobei sechs unterschiedliche Detektionsbereiche 30 vorgesehen sind, die zur Unterscheidung mit „A“ bis „F“ bezeichnet sind.
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Grundsätzlich sind die unterschiedlichen Detektionsbereiche 30 in Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung 16 nacheinander angeordnet, sodass diese, wie in 5 schematisch dargestellt, bei einer Drehung der Drehbetätigungsvorrichtung 16 nacheinander vom elektrisch leitfähigen Interaktionselement 34 elektrisch kontaktiert werden würden, wie dies schematisch mit den Pfeilen dargestellt ist.
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Es wird ferner deutlich, dass die unterschiedlichen Detektionsbereiche 30, die in Drehrichtung der Drehbetätigungsvorrichtung 16 nacheinander angeordnet sind, zusammen einen Detektionsabschnitt 52 ausbilden, von denen wiederum zwei nacheinander angeordnet sind. Ein Detektionsabschnitt 52 umfasst somit sämtliche unterschiedliche Detektionsbereiche 30; vorliegen die mit „A“ bis „F“ gekennzeichneten Detektionsbereiche 30.
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Grundsätzlich ist aufgrund der hohen Anzahl der Detektionsbereiche 30 eine sicherere Drehrichtungserkennung möglich, da eine entsprechende Redundanz geschaffen ist.
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Wenn bei einer Drehung des Betätigungselements 18 über drei aufeinanderfolgende Detektionsbereiche 30 beispielsweise kein Signal vom zweiten Detektionsbereich 30 ausgegeben wird, so kann dennoch über den dritten Detektionsbereich 30 erkannt werden, in welche Richtung das Betätigungselement 18 gedreht worden ist.
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In 5 ist dies anschaulich für die beiden Drehrichtungen dargestellt, da in einer ersten Drehrichtung, beispielsweise der Drehung im Uhrzeigersinn, ein Signal vom als „A“ bezeichneten Detektionsbereich 30, dann vom als „B“ bezeichneten Detektionsbereich 30, dann vom als „C“ bezeichneten Detektionsbereich 30, dann vom als „D“ bezeichneten Detektionsbereich 30 usw. erkannt werden müsste.
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Sofern beispielsweise vom als „B“ bezeichneten Detektionsbereich 30 kein Signal ausgegeben werden würde bzw. dieses fehlerhaft ist, kann dennoch auf die Drehrichtung geschlossen werden, sofern die anderen unterschiedlichen Detektionsbereiche 30 ein entsprechendes Signal ausgeben.
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Für die andere Drehrichtung, also die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn, ergibt sich dies in analoger Weise.
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Aufgrund der Anzahl der unterschiedlichen Detektionsbereiche 30 liegt somit eine entsprechende Redundanz bei der Drehrichtungserkennung vor.
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In 6 ist eine weitere Ausführungsform des Kraftfahrzeugbediensystems 10 gezeigt, bei der die Detektionsbereiche 30 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 54 ausgebildet sind, die eine Oberseite 56 und eine zur Oberseite 56 entgegengesetzte Unterseite 58 aufweist. Die Detektionsbereiche 30 sind an der Unterseite 58 vorgesehen, wobei zwischen der Oberseite 56 und der Unterseite 58 eine Durchkontaktierung 60 vorgesehen ist, sodass eine elektrische Verbindung zwischen Kontakten 62 an der Oberseite 56 und den Detektionsbereichen 30 an der Unterseite 58 gegeben ist.
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Die Kontakte 62 an der Oberseite 56 interagieren mit dem Interaktionselement 34, sodass eine elektrische Verbindung bis zu den Detektionsbereichen 30 an der Unterseite 58 vorliegt, die wiederum mit dem kapazitiven Bildschirm 12 zusammenwirkt, dessen Bedienoberfläche 14 der Unterseite 58 der Leiterplatte 54 zugewandt ist.
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Im Übrigen kann die in 6 gezeigte Ausführungsform in analoger Weise zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
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Grundsätzlich liegt somit ein einfach aufgebautes und leicht zu bedienendes Kraftfahrzeugbediensystem 10 vor, welches eine zuverlässige Drehrichtungserkennung gewährleistet, insbesondere eine fehlerfreie Kalibrierung.
