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Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für die Steuerung eines Infotainment-Systems, aufweisend ein zylindrisches Bedienmodul mit einer Mantelfläche, die mit einer berührungssensitiven Sensorik ausgestattet ist, wobei das Bedienmodul eine integrierte Steuer- und Auswerteeinheit oder eine Kommunikationsschnittstelle zu einer externen Steuer- und Auswerteeinheit aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bedienung eines Infotainment-Systems.
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Derartige Bedienvorrichtungen sind vielseitig einsetzbar, insbesondere in Fahrzeugen. Weitere Verwendungsmöglichkeiten sind beispielsweise Smart-Home-Systemen oder bei modernen Gesellschaftsspiele.
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Die Druckschrift
DE 10 2017 200 992 A1 beschreibt eine solche Bedienvorrichtung. Die dort offenbarte Bedienvorrichtung weist ein zylindrisches Bedienmodul auf, welches um eine Drehachse drehbar gelagert ist und an seiner Mantelfläche ein berührungssensitives Bedienfeld aufweist. Die dort beschriebene berührungssensitive Bedienvorrichtung ist dazu eingerichtet, die Anzahl der berührenden Finger der Bedienperson zu ermitteln und darauf basierend eine Aktion auszuführen, also beispielsweise eine bestimmtes Menü oder Untermenü auf einem Display aufzurufen. Die Auswahl im jeweiligen Untermenü erfolgt dann über eine Drehung des Bedienmoduls bzw. die Drehung eines das Bedienmodul umgebenden Ringes. Die Navigation im Menü des Infotainment-Systems über die Anzahl der Finger ist nicht intuitiv, weil der Benutzer erst ermitteln muss, welche Fingeranzahl der jeweiligen Funktion zugeordnet ist. Des Weiteren unterliegt die dort beschriebene Bedienvorrichtung durch das drehbare Bedienmodul einem relativ hohen Verschleiß bei jeder Bedienung. Sobald der Drehmechanismus nicht mehr funktioniert, muss in der Regel das komplette Bedienmodul ausgetauscht werden, weil eine Reparatur nicht wirtschaftlich ist.
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Es sind zudem Bedienvorrichtungen bekannt, bei denen ein Touchscreen als Bedienmodul dient. Gerade in Fahrzeugen sind solche Touchscreens als Bedienmodul eher ungeeignet. Dies hängt damit zusammen, dass der Touchscreen sich gleichzeitig sowohl im nach vorne gerichteten Sichtfeld des Fahrers befinden, als auch mit der Hand in normaler Sitzposition erreichbar sein sollte. Diese beiden Anforderungen lassen sich oft nicht vereinbaren. Zudem werden Touchscreen durch die Bedienung häufig verschmutzt, sodass die Wiedergabe auf dem Display beeinträchtigt wird.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Bedienvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese intuitiver, bequem und sicher zu bedienen ist und gleichzeitig bessere Verschleißeigenschaften als die bekannten Bedienvorrichtungen aufweist.
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Hierzu schlägt die Erfindung ausgehend von einer Bedienvorrichtung der eingangs genannten Art vor, dass das zylindrische Bedienmodul in Umfangsrichtung unbeweglich befestigt ist, axial eine Beweglichkeit von maximal 1 mm, vorzugsweise maximal 0,5 mm aufweist und ein aktiver haptischer Feedbackgeber am Bedienmodul angeordnet ist.
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Bei der Steuerung des Infotainment-Systems mittels der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung bewegt die Bedienperson einen oder mehrere Finger in Umfangsrichtung über die in Umfangsrichtung feststehende Mantelfläche des Bedienmoduls. Die Bewegungsrichtung wird von der berührungssensitiven Sensorik detektiert und die detektierten Bewegungsdaten werden an die Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt. Anschließend wird mittels der Steuer- und Auswerteeinheit eine der detektierten Bewegung zugeordnete Aktion ausgeführt. Die Aktion kann beispielsweise das Einstellen der Lautstärke eines Audiosystems, die Auswahl eines Radiosenders oder die Einstellung eines Navigationsziels betreffen. Mittels einer Druck- oder Zugbelastung in axialer Richtung kann beispielsweise ein Menüpunkt ausgewählt oder bestätigt werden sowie in der Hierarchie des Menüs hoch und runter navigiert werden.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass an der Mantelfläche ein aktiver haptischer Feedbackgeber angeordnet ist. Der aktive haptische Feedbackgeber wird auf Basis der detektierten Bewegung der Finger an der Mantelfläche angesteuert, wobei das Feedback eine Drehbewegung des Bedienmoduls simuliert. D.h., dass der Feedbackgeber ein haptisches Signal über die Mantelfläche an die berührenden Finger übermittelt, sodass dem Benutzer das Gefühl vermittelt wird, er würde das Bedienmodul in Umfangsrichtung bewegen. Durch diese Simulation der Beweglichkeit des Bedienmoduls wird die Wahrnehmung des Benutzers bei der Bedienung gegenüber einem herkömmlichen gewohnten Drehsteller nicht verändert und die Bedienung bleibt intuitiv, ohne dass das Bedienmodul dabei einem mechanischen Verschleiß durch eine Drehbewegung unterliegt.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Steuer- und Auswerteeinheit die Bahngeschwindigkeit der Finger auf der Mantelfläche des Bedienmoduls anhand der Bewegungsdaten ermittelt. Anhand der Bahngeschwindigkeit der Finger auf der Mantelfläche kann auch die Geschwindigkeit der Navigation im Infotainment-System angepasst werden. Beispielsweise kann bei einer hohen Geschwindigkeit oder beim Überschreiten eines Schwellwerts direkt das Ende des jeweiligen (Unter-) Menüs angesteuert werden.
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Das in Umfangsrichtung unbewegliche Bedienmodul kann mechanisch sehr stabil ausgelegt werden, da es lediglich in axialer Richtung minimal auslenkbar ist. Diese Beweglichkeit ist notwendig, um eine Zug- und/oder Druckbelastung in axialer Richtung festzustellen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass am zylindrischen Bedienmodul eine weitere Sensorik angeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist, die axiale Auslenkung des Bedienmoduls zu detektieren. Über die Ausübung einer Druck- und/oder Zugkraft in axialer Richtung des zylindrischen Bedienmoduls kann im Menü des Infotainment-Systems jeweiligen Unterpunkte angewählt werden oder in der Hierarchie des Menüs nach oben navigiert werden. Als Sensorik zur Detektion der axialen Auslenkung eignen sich insbesondere Kraftsensoren.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die berührungssensitive Sensorik der Mantelfläche als kapazitive Touchfolie ausgebildet ist. Eine Touchfolie eignet sich besonders gut, die rohrförmige Mantelfläche des Bedienmoduls nahezu vollumfassend abzudecken.
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Um eine versehentliche Betätigung des Bedienmoduls auszuschließen, ist es zweckmäßig, wenn die Deckelfläche des zylindrischen Bedienmoduls berührungsunempfindlich ist. Berührungsunempfindlich ist hierbei so zu verstehen, dass eine Berührung, die zu keiner axialen Auslenkung führt, nicht detektiert wird.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die berührungssensitive Sensorik Näherungssensoren aufweist. Die Näherungssensoren sind dazu eingerichtet, eine Annäherung der Hand des Benutzers zu detektieren. Sobald eine Annäherung detektiert wurde, kann beispielsweise ein dem Bedienmodul zugeordnetes Beleuchtungselement eingeschaltet werden. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist, dass das Bedienmodul bei Annäherung aus einer Standby-Position axial in eine Bedienposition herausgefahren wird. D.h., dass das Bedienmodul beispielsweise in der Mittelkonsole eines Fahrzeugs versenkt ist, wenn es sich in einer Standby-Position befindet und erst bei Annäherung einer Hand in eine Bedienposition herausfährt. In der Standby-Position ist das Bedienmodul vor versehentlicher Beschädigung nahezu vollkommen geschützt. In Smart-Home-Anwendungen kann sich das Bedienmodul in der Standby-Position beispielsweise in der Wand befinden. Neben dem verbesserten Schutz vor Beschädigung, weist diese Funktion auch ästhetische Vorteile auf, wenn das Bedienmodul in der Standby-Position bündig mit der umgebenden Fläche, also beispielsweise der Wand in Smart-Home-Anwendungen, abschließt.
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Eine zusätzliche Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf der Deckelfläche des Bedienmoduls eine Anzeigeeinheit angerordnet ist. Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise als Display oder LED-Anzeige ausgeführt sein. Eine solche integrierte Anzeigeeinheit kann eine externe visuelle Anzeigeeinheit ergänzen oder je nach Anwendung sogar ersetzen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 a: Schematisch eine 3D-Ansicht eines Bedienmoduls einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung;
- 1b: Schematisch eine Seitenansicht des Bedienmoduls aus 1a;
- 2: Schematisch eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus 1b;
- 3: Schematisch ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung.
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In 1a und 1b ist ein zylindrisches Bedienmodul einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Bedienmodul 1 weist eine Mantelfläche 2 auf, die mit einer berührungssensitive Sensorik ausgestattet ist. Die Sensorik kann beispielsweise als kapazitive Touchfolie ausgebildet sein. Die kreisrunde Deckelfläche 3 des zylindrischen Bedienmoduls 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht berührungssensitiv ausgebildet. Hierdurch wird vermieden, dass durch ein versehentliches Berühren der Deckelfläche 3 eine Aktion unbeabsichtigt ausgelöst wird.
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Auf die Deckelfläche 3 kann insbesondere eine Druckbelastung ausgeübt werden, durch welche das zylindrische Bedienmodul 1 entlang seiner Zylinderachse minimal bewegt wird. Auch bei einer Zugbelastung in Richtung der Zylinderachse ist das Bedienmodul 1 minimal beweglich. Die Gesamtbeweglichkeit entlang der Zylinderachse beträgt hier 0,2-0,3 mm. Diese Auslenkung ist notwendig, um eine axiale Auslenkung des Bedienmoduls 1 über eine geeignete Sensorik zu detektieren.
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Das Bedienmodul 1 wird beispielsweise im Cockpit eines Fahrzeugs installiert, in der Regel in der Mittelkonsole, sodass der Fahrer das Bedienmodul bequem mit der Hand erreichen kann, ohne sich dabei nach vorne zu beugen und somit die Normalposition während der Fahrt nicht verlassen muss. Das Bedienmodul 1 ist in Umfangsrichtung unbeweglich angeordnet. Einem Verschleiß durch eine Drehbewegung um die Zylinderachse unterliegt das Bedienmodul 1 somit nicht.
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2 zeigt eine Schnittansicht des Bedienmoduls 1 entlang der Schnittachse A-A aus 1b. Neben den bereits in 1a und 1b Elementen ist ein aktiver haptischer Feedbackgeber 4 dargestellt. Die oben beschriebene berührungssensitive Sensorik 5 an der Mantelfläche 2 ist hier ebenfalls ersichtlich. Sowohl der aktive haptische Feedbackgeber 4 als auch die berührungssensitive Sensorik 5 an der Mantelfläche 2 sind kommunikativ mit einer hier nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit verbindbar (vgl. 3). Der haptische Feedbackgeber 4 ist dazu eingerichtet, mechanische Impulse auf die Mantel- und/oder Deckelfläche (2 und 3) des Bedienmodul 1 auszuüben und hierdurch der Bedienperson das Gefühl einer tatsächlichen Bewegung des Bedienmoduls 1 beispielsweise in Umfangsrichtung zu vermitteln. Zur Erzeugung der Impulse können geeignete Aktuatoren eingesetzt werden. Auf diese Weise bleibt die Handhabung der Bedienvorrichtung rein haptisch verglichen mit herkömmlichen Bedienvorrichtung nahezu identisch und intuitiv, ohne dass die Bedienvorrichtung durch die Drehung des Bedienmoduls 1 auf Verschleiß beansprucht wird.
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3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung. Im Bedienmodul 1 sind die berührungssensitive Sensorik 5, der aktive haptische Feedbackgeber 4 und eine weitere Sensorik 6 zur Detektion der axialen Auslenkung des Bedienmoduls 1 angeordnet. Zur Realisierung der weiteren Sensorik 6 können vorzugsweise Kraftsensoren eingesetzt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bewegt eine Bedienperson 7 ihre Finger in Umfangsrichtung über die Mantelfläche 2 des Bedienmoduls 1. Die berührungssensitive Sensorik 5 an der Mantelfläche 2 detektiert die Berührung durch die Finger der Bedienperson 7 und übermittelt die Berührungsdaten über eine Kommunikationsschnittstelle an eine Steuer- und Auswerteeinheit 8. Die Steuer- und Auswerteeinheit 8 kann im Bedienmodul 1 integriert sein oder außerhalb des Bedienmoduls 1 angeordnet sein. Die Steuer- und Auswerteeinheit 8 steuert einerseits den aktiven Feedbackgeber 4 an und übermittelt andererseits Befehle zur Ansteuerung eines Infotainment-Systems 9.
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Das Infotainment-System 9 kann zum Beispiel in einem Fahrzeug integriert sein. Es ist unter anderem dazu eingerichtet, ein Navigations-System, ein Audiosystem, ein Hörfunksystem, eine Klimaanlage und das Mobiltelefons der Bedienperson 7 anzusteuern. Das Infotainment-System 9 verfügt des Weiteren über eine audiovisuelle Schnittstelle, über die es der Bedienperson 7 Informationen und Audiodateien zur Verfügung stellen kann. Hierzu kann beispielsweise auch eine Anzeigeeinheit in Form eines Displays oder einer LED-Anzeige auf der Deckelfläche 3 angeordnet sein.
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Das Menü des Infotainment-Systems 9 ist hierbei hierarchisch aufgebaut. Die Bedienperson 7 kann mit den Drehbewegungen über die Mantelfläche 2 des Bedienmoduls 1 in der jeweiligen Menüebene navigieren.
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Zudem ist die weitere Sensorik 6 dazu ausgebildet, eine axiale Auslenkung des Bedienmoduls 1 zu detektieren. Wenn die weitere Sensorik 6 eine axiale Auslenkung detektiert, wird die Richtung der Auslenkung über eine Kommunikationsschnittstelle an die Steuer- und Auswerteeinheit 8 übermittelt. Die Bedienperson 7 kann einzelne Menüpunkte auswählen, indem sie eine Druckkraft in axialer Richtung auf das Bedienmodul 1 ausübt. Um in der Menühierarchie nach oben zu navigieren, kann die Bedienperson 7 auf das Bedienmodul 1 eine Zugkraft in axialer Richtung ausüben.
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Anhand der von der berührungssensitiven Sensorik 5 an der Mantelfläche 2 ermittelten Bewegungsdaten lässt sich neben der Richtung und des Umfangs der Bewegung auch die Bahngeschwindigkeit der Finger auf der Mantelfläche 2 ermitteln. So ist es beispielsweise bei einer höheren Bahngeschwindigkeit der Finger möglich, die Geschwindigkeit des Scrollings durch die jeweilige Menüebene anzupassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bedienmodul
- 2
- Mantelfläche
- 3
- Deckelfläche
- 4
- aktiver haptischer Feedbackgeber
- 5
- berührungssensitive Sensorik
- 6
- weitere Sensorik
- 7
- Bedienperson
- 8
- Steuer- und Auswerteeinheit
- 9
- Infotainment-System
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017200992 A1 [0003]