BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung für einen Kraftwagen, einen Kraftwagen mit einer derartigen Eingabevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung eines Kraftwagens. In Kraftwagen werden zunehmend berührungssensitive Bedienteile eingesetzt, mittels welchen vielfältige Funktionen eines Kraftwagens angesteuert beziehungsweise bedient werden können. Derartige Bedienteile sind beispielsweise in Form von länglichen und flächigen Sensorleisten ausgebildet, welche eine Vielzahl von Symbolen für unterschiedliche ansteuerbare Fahr- zeugfunktionen aufweisen. Eine Herausforderung bei derartigen Bedienteilen besteht unter anderem darin, zu bestimmen, welche Fahrzeugfunktionen in Abhängigkeit von einer entsprechenden Betätigung eines derartigen Bedienteils ausgewählt und angesteuert werden sollen. Die US 2010050784 A1 zeigt ein Verfahren zur Ermittlung einer Betätigungskraft und einer Betätigungsposition durch Erfassung einer Abstandsänderung zwischen einer verformbaren Oberfläche und jeweiligen Sensoren.

Die US 2004227736 A1 zeigt einen kapazitätsbasierten Kraftsensor. Die Er- fassung einer Betätigungskraft und einer Betätigungsposition erfolgt dabei durch Ermitteln einer Impedanzänderung zwischen jeweiligen Elektroden.

Die US 2013076375 A1 zeigt einen Schaltkreis zur kapazitiven Sensierung. Die Erfassung einer durch ein Objekt ausgeübten Berührung erfolgt dabei durch Sensierung einer Änderung eines Abstands zwischen einer elektrisch leitenden sowie verformbaren Oberfläche und einer Sensoroberfläche.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher auf vereinfachte Weise eine Betätigungsposition, an welcher eine Bedienteiloberfläche berührt wird, sowie eine Betätigungskraft, mit welcher die Bedienteiloberfläche beaufschlagt wird, ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Eingabevorrichtung für einen Kraftwagen, einen Kraftwagen mit einer Eingabevorrichtung sowie durch ein Verfahren zürn Betreiben einer Eingabevorrichtung eines Kraftwagens mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung für einen Kraftwagen umfasst ein Bedienteil und ein unter dem Bedienteil angeordnetes Trägerteil. Des Weiteren umfasst die Eingabevorrichtung mehrere Sensoren, welche jeweils ein erstes Sensorteil und ein zweites Sensorteil aufweisen, die gegenüberlie- gend voneinander angeordnet sind, wobei das jeweils erste Sensorteil von einer Bedienteiloberfläche des Bedienteils abgewandten Bedienteilunterseite des Bedienteils und das jeweils zweite Sensorteil an einer der Bedienteilunterseite zugewandten Trägerteiloberseite des Trägerteils angeordnet ist, wobei die Sensoren dazu ausgebildet sind, einen jeweiligen Abstand zwischen ihren jeweiligen Sensorteilen zu erfassen. Ferner umfasst die Eingabevorrichtung eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, anhand der jeweils erfassten Abstände zwischen den ersten und zweiten Sensorteilen eine Durchbiegung des Bedienteils zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Durchbiegung eine Betätigungsposition, an welcher die Bedien- teiloberfläche berührt wird, sowie eine Betätigungskraft, mit welcher die Bedienteiloberfläche beaufschlagt wird, zu ermitteln.

Mit anderen Worten umfasst die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung eine einzige Sensoreinheit, welche die Sensoren aufweist, wobei mit Hilfe der Sensoren eine Durchbiegung des Bedienteils erfassbar ist, wenn ein Fahr- zeuginsasse beispielsweise mit einem Finger eine entsprechende Kraft auf das Bedienteil ausübt. Basierend auf der erfassten Durchbiegung kann mittels der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung sowohl die Betätigungskraft, die ein Fahrzeuginsasse auf das Bedienteil ausübt, also auch eine Position auf der Bedienteiloberfläche ermittelt werden, an welcher ein Fahrzeuginsasse beispielsweise mit seinem Finger eine entsprechende Kraft ausübt.

Durch die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung kann eine besonders einfach aufgebaute technische Lösung bereitgestellt werden, da nur noch eine einzige Sensoreinheit in Form der mehreren Sensoren sowohl zur Kraft- und zur Positionserkennung notwendig ist. Somit weist die Eingabevorrichtung einen besonders einfachen Aufbau auf, wodurch die Fehlermöglichkeiten beim Betreiben der Eingabevorrichtung erheblich reduziert werden können, da die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung zur Kraft- und zur Positionserkennung besonders wenige Bauteile benötigt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bedienteiloberfläche mehrere, jeweilige Funktionen des Kraftwagens kenn- zeichnende Symbole aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, eine der jeweiligen Funktionen in Abhängigkeit von der ermittelten Betätigungsposition auszuwählen und anzusteuern. Beispielsweise können die Symbole eine Warnblinkfunktion, die Aktivierung und Deaktivierung eines Parkassistenten, die Aktivierung und Deaktivierung einer elektronischen Sta- bilitätskontrolle und dergleichen betreffen. Je nach dem, an welcher Stelle beispielsweise ein Fahrer das Bedienteil betätigt, werden die entsprechenden Funktionen des Kraftwagens ausgewählt und entsprechend der Betätigung angesteuert. Das Bedienteil selbst ist dabei vorzugsweise einstückig ausgebildet, beispielsweise in Form einer biegsamen Leiste, welche zum Beispiel im Bereich einer Mittelkonsole des Kraftwagens angeordnet sein kann. Vorzugsweise umfasst die Eingabevorrichtung so viele Sensoren wie die Bedienteiloberfläche Symbole aufweist. Unterhalb der Symbole ist beispielsweise jeweils einer der Sensoren mit den beiden Sensorteilen angeordnet. Dadurch kann auf besonders exakte Weise erfasst werden, an wel- eher Stelle der Bedienteiloberfläche ein Fahrzeuginsasse die Bedienteiloberfläche berührt und entsprechend mit einer Betätigungskraft beaufschlagt hat.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die jeweils ausgewählte Funktion zudem in Abhängigkeit von der ermittelten Betätigungskraft entsprechend anzusteuern. Es können beispielsweise unterschiedliche Kraftwerte vorgegeben sein, bei deren Erreichen beziehungsweise Überschreitung die entsprechende Funktion des Kraftwagens unterschiedlich angesteuert wird. Beispielsweise kann eine elektronische Stabilitätskontrolle des Kraftwagens in Abhängigkeit von der erfassten Betätigungskraft unterschiedlich angesteuert werden, wobei beispielsweise ein leichter Druck nur dazu führt, dass der Modus des elektronischen Stabilitätsprogramm von einer Standardeinstellung auf eine Sporteinstellung verändert wird, bei welcher die elektronische Stabilitätskontrolle lediglich später eingreift. Sollte ein Fahrzeuginsasse je- doch einen bestimmten Kraftschwellwert überschreiten, kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die elektronische Stabilitätskontrolle vollständig deaktiviert wird. Im Wesentlichen können unterschiedliche Funktionen des Kraftwagens dadurch in verschiedenen Stufen aktiviert oder auch deaktiviert werden.

In weiterer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Eingabevorrichtung eine Speichereinheit aufweist, in welcher ein Kennfeld abgespeichert ist, welches die Durchbiegung des Bedienteils in Abhängigkeit von jeweiligen Betätigungskräften und Betätigungspositionen charakterisiert, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der ermittelten Durchbiegung und des Kennfelds die jeweils entsprechende Betätigungsposition und Betätigungskraft zu ermitteln. Zur Generierung dieses Kennfelds können beispielsweise mehrere Versuchsreihen durchgeführt werden, wobei das Bedienteil an jeweils vorgegebenen Betätigungspositionen mit unterschiedlichen Betätigungskräften beaufschlagt wird, wobei dabei jeweils eine entsprechende Durchbiegung des Bedienteils gemessen wird. Es kann aber auch eine Funktion in der Speichereinrichtung hinterlegt sein, mittels welcher unter Berücksichtigung der Biegesteifigkeit und insbesondere auch der Art der Lagerung des Bedienteils jeweilige Betätigungspositionen und Betätigungskräfte in Abhängigkeit von jeweiligen Werten für die erfassten Durchbiegungen des Bedienteils ermittelbar sind. Einflussgrößen wie beispielsweise die Materialeigenschaften und die Geometrie des Bedienteils können dabei ebenso durch die Funktion berücksichtigt wer- den. Mittels des in der Speichereinheit abgespeicherten Kennfelds oder mittels der in der Speichereinheit abgespeicherten Funktion können somit auf besonders einfache und zuverlässige Weise die entsprechenden Betätigungspositionen und Betätigungskräfte durch die Steuereinrichtung ermittelt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Trägerplatte eine Leiterplatte ist. Die Sensoren können somit direkt mit der Leiterplatte kontaktiert sein, sodass entsprechende von den Sensoren bereitgestellte Signale der Leiterplatte und mittels dieser wiederum der Steu- ereinrichtung zur Verfügung gestellt werden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Sensoren resistive, kapazitive oder induktive Sensoren sind. Alternativ ist es auch möglich, dass es sich bei den Sensoren um Dehnungsmessstreifen handelt.

Der erfindungsgemäße Kraftwagen umfasst die erfindungsgemäße Eingabe- Vorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung eines Kraftwagens, welcher ein Bedienteil und ein unter dem Bedienteil an- geordnetes Trägerteil umfasst, weist die folgenden Schritte auf:

- Erfassen von Abständen zwischen jeweiligen gegenüberliegend voneinander angeordneten ersten und zweiten Sensorteilen jeweiliger Sensoren, wobei das jeweils erste Sensorteil an einer von einer Bedienteiloberfläche des Bedienteils abgewandten Bedienteilunterseite des Be- dienteils und das jeweils zweite Sensorteil an einer der Bedienteilunterseite zugewandeten Trägerteiloberseite des Trägerteils angeordnet ist;

- Ermitteln einer Durchbiegung des Bedienteils anhand der jeweils er- fassten Abstände zwischen den ersten und zweiten Sensorteilen mittels einer Steuereinrichtung der Eingabevorrichtung;

- Ermitteln einer Betätigungsposition, an welcher die Bedienteiloberfläche berührt wird, in Abhängigkeit von der ermittelten Durchbiegung mittels der Steuereinrichtung;

- Ermitteln einer Betätigungskraft, mit welcher die Bedienteiloberfläche beaufschlagt wird, in Abhängigkeit von der ermittelten Durchbiegung mittels der Steuereinrichtung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Eingabevorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Seitenansicht einer Eingabevorrichtung für einen Kraftwagen, welche ein Bedienteil und ein unter dem Bedienteil angeordnetes Trägerteil aufweist.

Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Eingabevorrichtung für einen nicht dargestellten Kraftwagen umfasst ein Bedienteil 12 und ein unter dem Bedienteil 12 angeordnetes Trägerteil 14. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Trägerteil 14 um eine Leiterplatte. Die Eingabevorrichtung 10 umfasst meh- rere Sensoren 16, welche jeweils ein erstes Sensorteil 18 und ein zweites Sensorteil 20 aufweisen, die paarweise gegenüberliegend voneinander angeordnet sind. Die ersten Sensorteile 18 sind dabei an einer von einer Bedienteiloberfläche 22 des Bedienteils 12 abgewandten Bedienteilunterseite 24 des Bedienteils 12 angeordnet. Die zweiten Sensorteile 20 sind an einer der Bedienteilunterseite 24 zugewandten Trägerteiloberseite 26 angeordnet. Die Sensoren 16 sind dazu ausgebildet, einen jeweiligen Abstand A zwischen ihren jeweiligen Sensorteilen 8, 20 zu erfassen.

Die Eingabevorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, anhand der jeweils erfassten Abstände A zwischen den ersten und zweiten Sensorteilen 18, 20 eine Durchbiegung des Bedienteils 12 zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Durchbiegung eine Betätigungsposition P, an welcher die Bedienteiloberfläche 22 beispielsweise mit einem Finger 28 eines Fahrzeuginsas- sen berührt wird, sowie eine Betätigungskraft F, mit welcher die Bedienteiloberfläche 22 beaufschlagt wird, zu ermitteln.

Das Bedienteil 12 kann beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder Holz ausgebildet sein, wobei das Bedienteil 12 vorzugsweise leistenförmig und einstückig ausgebildet und beispielsweise im Bereich einer Mittelkonsole des Kraftwagens angeordnet ist. Beim Ausüben der Betätigungskraft F auf die Bedienteiloberfläche 22 wird das Bedienteil 12 partiell verformt, also durchgebogen. Dadurch wird der Abstand A zwischen den jeweiligen Sensorteilen 18, 20 verändert. Diese Änderung kann mittels der Sensoren 16 detektiert und die Betätigungskraft F entsprechend berechnet werden. Weiterhin kann durch die an verschiedenen Positionen angeordneten Sensorteile 18, 20 die Position P an der Bedienteiloberfläche 22 ermittelt werden, an welcher ein Fahrzeuginsasse beispielsweise mit seinem Finger 28 die Betätigungskraft F aufgebracht hat. Die Bedienteiloberfläche 22 weist vorzugsweise mehrere, jeweilige Funktionen des Kraftwagens kennzeichnende Symbole auf. Beispielsweise können die Symbole eine Warnblinkfunktion, die Deaktivierung und Aktivierung eines elektronischen Fahrerassistenzsystems und dergleichen betreffen. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, eine der jeweiligen Funktionen in Abhängigkeit von der ermittelten Betätigungsposition P auszuwählen und anzusteuern. Im vorliegenden Fall umfasst die Eingabevorrichtung 10 so viele Sensoren 16, wie die Bedienteiloberfläche 22 unterschiedliche Symbole auf- weist. Somit weist das Bedienteil 12 an seiner Bedienteiloberfläche 22 also sieben unterschiedliche hier nicht dargestellte Symbole auf, welche unterschiedliche durch Betätigung des Bedienteils 12 ansteuerbare Funktionen des Kraftwagens kennzeichnen. Ein Fahrzeuginsasse kann also dadurch, dass er beispielsweise mit seinem Finger 28 die Bedienteiloberfläche 22 an derjenigen Stelle mit einer entsprechenden Kraft beaufschlagt, an welcher eines der Symbole angeordnet ist, die dem Symbol zugewiesene Funktion des Kraftwagens ansteuern. Die Steuereinrichtung ist zudem dazu ausgebildet, die jeweils ausgewählte Funktion in Abhängigkeit von der ermittelten Betätigungskraft F entsprechend anzusteuern. Mit anderen Worten kann ein Fahrzeuginsasse dadurch, dass er das Bedienteil 12 an entsprechenden Stellen unterschiedlich stark herunterdrückt, die jeweiligen mittels des Bedienteils 12 ansteuerbaren Funk- tionen des Kraftwagens unterschiedlich ansteuern beziehungsweise beeinflussen.

Bei den Sensoren 16 kann es sich dabei um resistive, kapazitive oder auch um induktive Sensoren handeln. Alternativ ist es auch möglich, dass es sich bei den Sensoren 16 um Dehnungsmessstreifen handelt.

Die Eingabevorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine hier nicht dargestellte Speichereinheit, in welcher ein Kennfeld abgespeichert ist, welches die Durchbiegung des Bedienteils 12 in Abhängigkeit von jeweiligen Betäti- gungskräften F und Betätigungspositionen P charakterisiert, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der ermittelten Durchbiegung und des Kennfelds die entsprechende Betätigungsposition P und Betätigungskraft F zu ermitteln. Das Kennfeld kann beispielsweise durch entsprechende Versuchsreihen an der Eingabevorrichtung 10 ermittelt wer- den, indem das Bedienteil 12 mit jeweils vorgegebenen Kräften an unterschiedlichen vorgegebenen Positionen beaufschlagt wird, und jeweils entsprechende Durchbiegungen des Bedienteils 12 gemessen werden. Alternativ kann auch beispielsweise eine mathematische Funktion in der Speicher- einheit hinterlegt sein, mittels welcher unter Berücksichtigung der Biegesteif- igkeit, der Materialeigenschaften und der Geometrie des Bedienteils 12 jeweilige Betätigungspositionen P und Betätigungskräfte F in Abhängigkeit von jeweiligen Werten für die erfassten Durchbiegungen des Bedienteils 12 ermittelbar sind.

Mittels der erläuterten Eingabevorrichtung 10 können somit auf besonders einfache Weise jeweilige Betätigungskräfte F und Betätigungspositionen P in Abhängigkeit von einer erfassten Durchbiegung des Bedienteils 12 ermittelt und in entsprechende Steuerbefehle zum Ansteuern unterschiedlichster Fahrzeugfunktionen eines Kraftwagens umgesetzt werden.