Gangwahlschalter für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Erfassen einer Betätigung eines Gangwahlschalters für ein Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gangwahlschalter für ein Kraftfahrzeug und auf ein Verfahren zum Erfassen einer Betätigung eines Gangwahlschalters für ein Kraftfahrzeug.

Die US 8,884,897 B2 beschreibt ein Eingabegerät mit einem berührungsempfindlichen Display, das zumindest ein Piezoelement zum Erzeugen von Vibrationen aufweist.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Gangwahlschalter für ein Kraftfahrzeug sowie ein verbessertes Verfahren zum Erfassen einer Betätigung eines Gangwahlschalters für ein Kraftfahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Es wird ein Gangwahlschalter für ein Kraftfahrzeug vorgestellt, wobei der Gangwahlschalter folgendes Merkmal aufweist:

zumindest ein piezoelektrisches Sensorelement zum Erfassen einer Betätigung des Gangwahlschalters.

Unter einem Gangwahlschalter kann ein Schalter zum Wählen einer Getriebestellung eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes, verstanden werden. Unter einem Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Pkw, ein Lkw oder ein Nutzfahrzeug verstanden werden. Unter einem piezoelektrischen Sensorelement kann ein elektronisches Bauelement verstanden werden, das ausgebildet sein kann, um bei einer Krafteinwirkung durch einen piezoelektrischen Effekt eine elektrische Spannung als Sensorsignal zu erzeugen. Das piezoelektrische Sensorelement kann je nach Ausführungsform ausgebildet sein, um einen Druck, eine Beschleunigung, eine Spannung oder eine Kraft zu erfassen. Der hier vorgeschlagene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass in einen Gangwahlschalter mithilfe eines piezoelektrischen Sensorelements eine hublose, beispielsweise drucksensitive Taste zum Bedienen des Gangwahlschalters integriert werden kann. Dadurch kann die Anzahl der Bauteile des Gangwahlschalters reduziert werden, womit sich der Montageaufwand und die Kosten bei der Herstellung des Gangwahlschalters reduzieren. Ferner kann durch einen Verzicht auf mechanische Tasten eine Geräuschbildung, kurz NVH genannt (Noise Vibration Harshness;„Geräusch, Vibration, Rauheit"), vermieden werden. Zudem kann der Gangwahlschalter durch die Verwendung eines derartigen Sensorelements mit einem einteiligen Gehäuse realisiert werden, wodurch das Eindringen von Staub und Flüssigkeit ins Innere des Gehäuses verhindert oder zumindest erschwert werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht in der Erweiterung der technologischen und gestalterischen Möglichkeiten des Gangwahlschalters.

Gemäß einer Ausführungsform kann das piezoelektrische Sensorelement ausgebildet sein, um eine Druckkraft als die Betätigung zu erfassen. Durch diese Ausführungsform kann der Gangwahlschalter mit einer druckempfindlichen Taste zur Betätigung des Gangwahlschalters realisiert werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Gangwahlschalter eine Steuereinheit aufweist, die ausgebildet ist, um unter Verwendung eines von dem piezoelektrischen Sensorelement bereitgestellten Sensorsignals eine Wechselspannung an das piezoelektrische Sensorelement anzulegen, um eine Vibration des piezoelektrischen Sensorelements zu bewirken. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um unter Verwendung des Sensorsignals ein akustisches Signal oder ein Anzeigesignal zum Anzeigen von Informationen, etwa über einen in den Gangwahlschalter integrierten Bildschirm, auszugeben. Unter einem Sensorsignal kann ein durch eine Krafteinwirkung auf das piezoelektrische Sensorelement erzeugtes elektrisches Signal verstanden werden. Unter einer Steuereinheit kann ein elektrisches Gerät zum Verarbeiten und Ausgeben von Signalen verstanden werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um die Wechselspannung ansprechend auf das Sensorsignal bereitzustellen. Durch diese Ausführungsform kann der Bedienkomfort beim Betätigen des Gangwahlschalters verbessert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Gangwahlschalter mit einem Gehäuse zum Aufnehmen des piezoelektrischen Sensorelements realisiert sein. Das Gehäuse kann zumindest ein Bedienfeld zum Bedienen des Gangwahlschalters aufweisen. Das piezoelektrische Sensorelement kann im Bereich des Bedienfelds angeordnet sein, um eine Berührung des Bedienfelds als die Betätigung zu erfassen. Unter einem Bedienfeld kann ein Abschnitt einer Außenfläche des Gehäuses verstanden werden. Das Bedienfeld kann ausgeformt sein, um zur Betätigung des Gangwahlschalters durch einen Finger eines Benutzers, etwa durch einen Daumen oder einen Zeigefinger, berührt zu werden. Das piezoelektrische Sensorelement kann beispielsweise auf einer dem Bedienfeld gegenüberliegenden Innenwandfläche des Gehäuses angeordnet sein, um die Berührung des Bedienfelds zu erfassen. Je nach Ausführungsform kann das piezoelektrische Sensorelement als Teil des Bedienfelds realisiert sein. Alternativ kann das piezoelektrische Sensorelement als separates Bauelement realisiert sein, wobei das piezoelektrische Sensorelement beispielsweise durch Verkleben oder ein sonstiges geeignetes Fügeverfahren innerhalb des Gehäuses im Bereich des Bedienfelds befestigt sein kann. Das Gehäuse kann auch eine Mehrzahl von Bedienfeldern aufweisen, wobei jedes der Bedienfelder mit je einem piezoelektrischen Sensorelement kombiniert sein kann. Die Bedienfelder können etwa an unterschiedlichen Orten am Gehäuse angeordnet sein. Durch diese Ausführungsform kann die Herstellung des Gangwahlschalters stark vereinfacht werden. Ferner wird dadurch eine geschlossene Konstruktion des Gehäuses ermöglicht, womit das Eindringen von Staub und Flüssigkeit in den Gangwahlschalter verhindert werden kann.

Beispielsweise kann das Bedienfeld als Parktaste zum Wählen einer Parkstellung ausgeführt sein. Je nach Ausführungsform kann das Bedienfeld zusätzlich oder alternativ als Entsperrtaste zum Entsperren des Gangwahlschalters oder Umschalttaste zum Umschalten in einen manuellen Schaltmodus ausgeführt sein. Dadurch wird eine Ansteuerung unterschiedlicher Funktionen eines Fahrzeuggetriebes durch den Gangwahlschalter ermöglicht. Besonders günstig ist es, wenn das Bedienfeld durch eine Vertiefung oder Erhebung im Gehäuse realisiert ist. Dadurch wird eine einfache und kostengünstige Herstellung des Gehäuses ermöglicht.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Bedienfeld eine Beschriftung aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann das Bedienfeld eine Markierung aufweisen. Dadurch kann die Bedienbarkeit des Gangwahlschalters verbessert werden.

Hierbei kann das Bedienfeld als Daumentaste realisiert sein. Dadurch kann der Gangwahlschalter durch einen Daumen, etwa durch Drücken, betätigt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Gehäuse zumindest ein Anzeigefeld zum Anzeigen von Informationen aufweisen. Unter einem Anzeigefeld kann ein Bildschirm verstanden werden. Beispielsweise kann das Anzeigefeld als Teil des Gehäuses realisiert sein. Durch diese Ausführungsform können Informationen auf dem Gangwahlschalter angezeigt werden. Beispielsweise kann das Anzeigefeld ausgebildet sein, um die Informationen unter Verwendung eines von der Steuereinheit bereitgestellten Anzeigesignals anzuzeigen.

Des Weiteren kann der Gangwahlschalter einen Haltesockel zum Halten des Gehäuses umfassen. Hierbei kann das Gehäuse als gebogener Handgriff mit einer Fingerauflagefläche zum Auflegen eines Fingers und, zusätzlich oder alternativ, einer Handauflagefläche zum Auflegen einer Handinnenfläche ausgebildet sein. Je nach Ausführungsform kann das Bedienfeld als Teil der Fingerauflagefläche oder der Handauflagefläche realisiert sein. Unter einem Haltesockel kann beispielsweise ein platten- oder sockeiförmiges Element zum Montieren des Gangwahlschalters im Kraftfahrzeug verstanden werden. Je nach Ausführungsform kann das Gehäuse an zumindest einer Stelle eine Biegung oder Krümmung aufweisen. Diese Ausführungsform ermöglicht eine ergonomische Formgebung des Gangwahlschalters.

Hierbei können der Haltesockel und das Gehäuse einteilig ausgeführt sein. Dadurch können die Herstellungskosten des Gangwahlschalters reduziert werden. Zudem kann dadurch eine stabile Verbindung zwischen Haltesockel und Gehäuse geschaffen werden.

Zudem kann sich die Fingerauflagefläche zumindest teilweise um ein freies Ende des Gehäuses erstrecken. Beispielsweise kann sich die Fingerauflagefläche hierbei entlang einer Oberseite, einer Unterseite oder einer die Ober- und Unterseite miteinander verbindenden Seitenfläche des freien Endes erstrecken. Auch durch diese Ausführungsform kann die Ergonomie des Gangwahlschalters verbessert werden.

Es ist ferner von Vorteil, wenn das Bedienfeld in der Handauflagefläche benachbart zum Haltesockel angeordnet ist. Dadurch kann ein versehentliches Berühren des Bedienfelds durch einen Finger vermieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Gangwahlschalter zumindest ein weiteres piezoelektrisches Sensorelement zum Erfassen einer weiteren Betätigung aufweisen. Hierbei können das piezoelektrische Sensorelement und das weitere piezoelektrische Sensorelement an verschiedenen Orten am Gangwahlschalter angeordnet oder anordenbar sein. Durch diese Ausführungsform kann der Gangwahlschalter mit mehreren hublosen Tasten realisiert werden.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft schließlich ein Verfahren zum Erfassen einer Betätigung eines Gangwahlschalters gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Einlesen eines von dem piezoelektrischen Sensorelement bereitgestellten Sensorsignals; und

Auswerten des Sensorsignals, um die Betätigung zu erfassen.

Das Verfahren kann beispielsweise von einer vorangehend beschriebenen Steuereinheit ausgeführt werden.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Gangwahlschalter gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Gangwahlschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Gangwahlschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Betätigung eines Gangwahlschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 100 mit einem Gangwahlschalter 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Gangwahlschalter dient zum Wählen einer Getriebestellung eines Getriebes des Kraftfahrzeugs 100 und umfasst ein piezoelektrisches Sensorelement 104, das ausgebildet ist, um eine Betätigung des Gangwahlschalters 102 zu erfassen. Dabei ist der Gangwahlschalter 102 ausgeformt, um durch eine Person, insbesondere einen Fahrer des Fahrzeugs 100, bedient zu werden. Beispielsweise ist das piezoelektrische Sensorelement 104 als Piezo-Drucksensor zum Erfassen einer durch einen Finger auf den Gangwahlschalter 102 ausgeübten Druckkraft realisiert.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gangwahlschalters 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Gangwahlschalter 102 handelt es sich beispielsweise um einen anhand von Figur 1 beschriebenen Gangwahlschalter. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Gangwahlschalter 102 ein Gehäuse 200 auf, in dem das piezoelektrische Sensorelement 104 angeordnet ist. Das Gehäuse 200 ist mit einem Bedienfeld 202 zum Bedienen des Gangwahlschalters 102 durch eine Berührung mit einem Finger ausgeformt. Das piezoelektrische Sensorelement 104 ist innerhalb des Gehäuses 200 angrenzend an das Bedienfeld 202 angeordnet, um die Berührung des Bedienfelds 202 erfassen zu können. Ferner ist das piezoelektrische Sensorelement 104 ausgebildet, um ansprechend auf die Berührung ein die Berührung repräsentierendes Sensorsignal 204 bereitzustellen. Eine in den Gangwahlschalter 102 integrierte optionale Steuereinheit 206 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Sensorsignals 204 eine Wechselspannung 208 an das piezoelektrische Sensorelement 104 anzulegen. Mittels der Wechselspannung kann das piezoelektrische Sensorelement 104 in Vibration versetzt werden. Zum Bereitstellen der Wechselspannung 208 kann die Steuereinheit 206 mit einer geeigneten Energiequelle verbunden sein. Die Vibration des piezoelektrischen Sensorelements 104 vermittelt einem Bediener des Gangwahlschalters 102 somit ein haptisches und/oder akustisches Feedbacksignal.

Je nach Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 106 ausgebildet, um zusätzlich oder alternativ zu der Wechselspannung 208 in Abhängigkeit von dem Sensorsignal 204 ein Anzeigesignal 210 zum Anzeigen von Informationen über ein Anzeigefeld 212 oder ein akustisches Signal 214 zur Wiedergabe durch einen Lautsprecher 216 bereitzustellen. Das Anzeigefeld 212 und der Lautsprecher 216 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel in den Gangwahlschalter 102 integriert. Beispielsweise kann das Anzeigefeld 212 als Teil des Gehäuses 200 realisiert sein. Alternativ kann es sich bei dem Anzeigefeld 212 und dem Lautsprecher 216 auch um außerhalb des Gehäuses 200 angeordnete externe Einheiten handeln. So kann es sich bei dem Anzeigefeld 212 beispielsweise um ein Zentraldisplay oder Kombiinstrument im Kraftfahrzeug und bei dem Lautsprecher um einen Fahrzeuglautsprecher handeln.

Gemäß dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Gangwahlschalter 102 beispielhaft ein weiteres piezoelektrisches Sensorelement 218, das angrenzend an ein weiteres Bedienfeld 220 am Gehäuse 200 angeordnet ist und analog zum piezoelektrischen Sensorelement 104 ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Berührung des weiteren Bedienfelds 220 ein die Berührung des weiteren Bedienfelds 220 repräsentierendes weiteres Sensorsignal 222 bereitzustellen und an die Steuereinheit 206 zu senden. Entsprechend ist die Steuereinheit 206 ausgebildet, um unter Verwendung des weiteren Sensorsignals 222 eine weitere Wechselspannung 224 an das weitere piezoelektrische Sensorelement 218 anzulegen, um das weitere piezoelektrische Sensorelement 218 in Vibration, zum Zweck der Erzeugung eines haptischen und/oder akustischen Feedbacksignals, zu versetzen. Optional ist die Steuereinheit 206 ausgebildet, um das Anzeigesignal 210 oder das akustische Signal 214 oder beide Signale 210, 214 ferner unter Verwendung des weiteren Sensorsignals 222 bereitzustellen.

Beispielhaft sind die beiden Sensorelemente 104, 218 an unterschiedlichen Wandabschnitten einer Innenseite des Gehäuses 200 angeordnet.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Gangwahlschalters 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines Gangwahlschalters, wie er vorangehend anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Gangwahlschalter 102 mit einem Haltesockel 300 zum Halten des Gehäuses 200 realisiert. Das Gehäuse 200 ist als länglicher, fingerförmiger Handgriff mit einer leichten Krümmung realisiert. Hierbei ist ein Ende des Gehäuses 200 mit dem Haltesockel 300 verbunden. Beispielsweise sind das Gehäuse 200 und der Haltesockel 300 einteilig ausgeführt. Mittels des Haltesockels 300 kann der Gangwahlschalter 102 fest im Kraftfahrzeug verankert werden.

Eine von dem Haltesockel 300 abgewandte Oberseite des Gehäuses 200 fungiert als Handauflagefläche 302 zum Auflegen einer Handinnenfläche. Die Handauflagefläche 302 endet am Haltesockel 300. Ferner grenzt an die Handauflagefläche 302 eine Fingerauflagefläche 304 zum Auflegen eines Fingers an, die sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel größtenteils um ein freies Ende des Gehäuses 200 sowie entlang einer Längsseite des Gehäuses 200 erstreckt. Hierbei sind das Bedienfeld 202 und das Anzeigefeld 212 benachbart zueinander an der von dem Haltesockel 300 abgewandten Oberseite des Gehäuses 200 angeordnet, während das weitere Bedienfeld 220 unterhalb des Bedienfelds 202 und des Anzeigefelds 212 an einer an die Oberseite angrenzenden Seitenwand des Gehäuses 200 angeordnet ist. Bei dem Anzeigefeld 212 handelt es sich etwa um ein einteiliges Display mit Anzeigebereich.

Gemäß dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gangwahlschalter 102 mit drei integrierten Piezo-Drucksensoren als Sensorelemente anstelle mechanischer Tasten, d. h. anstelle von Schaltern mit mechanischen Kontakten, realisiert. Hierzu weist die Handauflagefläche 302 ein zusätzliches Bedienfeld 306 auf, hier eine Umschalttaste zum Umschalten in einen manuellen Schaltmodus. Das zusätzliche Bedienfeld 306 kann analog zu den beiden Bedienfeldern 202, 220 mit einem zusätzlichen piezoelektrischen Sensorelement zum Erfassen einer Berührung des zusätzlichen Bedienfelds 306 gekoppelt sein. Das zusätzliche piezoelektrische Sensorelement kann beispielsweise an einer dem zusätzlichen Bedienfeld 306 gegenüberliegenden Innenwand des Gehäuses 200 angeordnet sein und ebenfalls mit der Steuereinheit des Gangwahlschalters 102 verbunden sein. Gemäß Figur 3 ist das zusätzliche Bedienfeld 306 benachbart zu einer an den Haltesockel 300 angrenzenden Unterkante des Gehäuses 200 angeordnet.

In dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die drei Bedienfelder 202, 220, 306 beispielhaft als tastenförmige Vertiefungen in einer Außenwand des Gehäuses 200 ausgeführt. Alternativ können die drei Bedienfelder auch als Erhebungen ausgeformt sein. Beispielsweise sind die beiden Bedienfelder 202, 220 als drucksensitive, hublose Tasten zur Betätigung durch einen Daumen oder einen Zeigefinger realisiert.

Optional erfolgt mittels der Steuereinheit beim Berühren eines der drei Bedienfelder ein akustisches oder haptisches Feedback.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Gangwahlschalter 102 als einzelnes Bauteil mit integrierten elektronischen Schaltelementen in Form der piezoelektrischen Sensorelemente realisiert.

Figur 4 zeigt ein Verfahren 400 zum Erfassen einer Betätigung eines Gangwahlschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielsweise kann das Verfahren 400 im Zusammenhang mit einem vorangehend anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Gangwahlschalter durchgeführt werden, insbesondere etwa durch eine Steuereinheit, wie sie anhand von Figur 2 beschrieben ist. Bei dem Verfahren 400 wird in einem Schritt 410 das von dem piezoelektrischen Sensorelement bereitgestellte Sensorsignal eingelesen. In einem weiteren Schritt 420 wird das Sensorsignal ausgewertet, um die Betätigung des Gangwahlschalters zu erfassen. Gemäß einem optionalen Ausführungsbeispiel wird in einem Schritt 430 unter Verwendung des Sensorsignals eine Wechselspannung am Sensorelement erzeugt. Optional wird im Schritt 430 zusätzlich oder alternativ ein Anzeigesignal zum Anzeigen von Informationen oder ein akustisches Signal unter Verwendung des Sensorsignals erzeugt.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezuqszeichen

100 Kraftfahrzeug

102 Gangwahlschalter

104 piezoelektrisches Sensorelement

200 Gehäuse

202 Bedienfeld

204 Sensorsignal

206 Steuereinheit

208 Wechselspannung

210 Anzeigesignal

212 Anzeigefeld

214 akustisches Signal

216 Lautsprecher

218 weiteres piezoelektrisches Sensorelement

220 weiteres Bedienfeld

222 weiteres Sensorsignal

224 weitere Wechselspannung

300 Haltesockel

302 Handauflagefläche

304 Fingerauflagefläche

306 zusätzliches Bedienfeld

400 Verfahren zum Erfassen einer Betätigung eines Gangwahlschalters

410 Schritt des Einlesens

420 Schritt des Auswertens

430 Schritt des Erzeugens