VORRICHTUNG ZUR BEDIENUNG MEHRERER FUNKTIONEN IN EINEM KRAFTFAHRZEUG

Vorrichtung zur Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug, mit einer mehrere Bedienfelder aufweisenden Schalterleiste, welche um eine Drehachse verschwenkbar gelagert ist, wobei durch eine manuelle

Betätigung der Schalterleiste in Abhängigkeit davon, auf welchem der Bedienfelder sie betätigt wird, unterschiedliche Funktionen ausgelöst werden, und mit Mitteln zur Erkennung, auf welchem ihrer Bedienfelder die Schalterleiste betätigt wird. Eine derartige Vorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 024 776 A1 bekannt. Bei einer Ausführungsform der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung ist eine mehrere Bedienfelder aufweisende

Schalterleiste um eine Drehachse verschwenkbar gelagert. Die Schalterleiste weist mehrere kapazitive Sensorflächen als Mittel zur Erkennung, auf welchem ihrer Bedienfelder sie betätigt wird, auf. Durch ein Verschwenken der Schalterleiste können Schaltbausteine oder Schaltkontakte betätigt und so Schaltfunktionen ausgelöst werden.

Die DE 10 2010 024 776 A1 offenbart damit das Funktionsprinzip einer Vorrichtung, welche berührungssensitive und druckbetätigbare kontaktierende Schaltelemente kombiniert. Als Schaltelemente werden insbesondere Kippschalter vorgeschlagen. Das Betätigen von Kippschaltern erfordert einen haptisch deutlichen

wahrnehmbaren Betätigungsweg, der über das hebelartig wirkende Bedienelement noch vergrößert wird. Ein derartig weiter Betätigungsweg ist nicht in jedem Fall erwünscht. Darüber hinaus ergeben sich durch die Verwendung kapazitiver

Sensorflächen Einschränkungen hinsichtlich der Materialauswahl für die

Schalterleiste. So können insbesondere keine metallischen oder metallisierten Materialien verwendet werden. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat gegenüber dem zuvor beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, eine Ausführung der Schalterleiste auch mit metallischen oder metallisierten Materialien zu ermöglichen und dennoch nur sehr geringe Schalthübe zu erfordern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schalterleiste bezüglich ihrer Längserstreckung biegeweich und bezüglich der dazu senkrechten

Quererstreckung biegesteif ausgeführt ist, und dass der Schalterleiste mehrere in Richtung ihrer Längserstreckung verteilt angeordnete Kraftsensoren zugeordnet sind.

Bevorzugt umfasst die Schalterleiste eine flache, in sich biegeweiche

Betätigungsplatte sowie mit dieser verbundene, die Biegesteifigkeit in der

Quererstreckung erzeugende Versteifungsrippen, die im Bereich ihrer der

Verbindung mit der Betätigungsplatte abgewandten Enden die Drehachse aufnehmen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Kraftsensoren das bei Betätigung der Schalterleiste um die Drehachse aufgebrachte Drehmoment abstützen und darüber hinaus zur Ermittlung eines bei Betätigung der Schalterleiste aufgrund ihrer Biegeweichheit bezüglich ihrer

Längserstreckung erzeugten Kraftprofils dienen, das insbesondere zur Erkennung herangezogen ist, auf welchem ihrer Bedienfelder die Schalterleiste betätigt wird. Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung ist mit Mitteln zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung beim Betätigen der Schalterleiste versehen, insbesondere in Form eines elektromagnetischen Aktuators, der so angeordnet ist, dass durch diesen die Betätigungsplatte zu einer Verschiebung parallel zu der Drehachse ansteuerbar ist. Dies ist zB dadurch erleichtert, dass die Schalterleiste im

Wesentlichen aus Kunststoff besteht, und die Versteifungsrippen mit jeweils zwei als Filmscharnieren ausgebildeten Gelenken versehen sind, die Bewegungen der Versteifungsrippen um Achsen, die zur Richtung der Betätigung der Schalterleiste parallel sind, ermöglichen.

In einer besonders kompakten Ausführungsform dieser Weiterbildung umfasst der elektromagnetische Aktuator einen gegenüber der Schalterleiste ortsfest

angebrachten elektrischen Haftmagneten, der mit einem mit der Schalterleiste fest verbundenen ferromagnetischen Element kooperiert. Dieser elektrische Haftmagnet ist dabei bevorzugt mit dem ferromagnetischen Element unter Zwischenlage eines nichtmagnetischen elastischen Elements, welches etwa aus Gummi, Silikon, einem thermoplastischen Elastomer oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen kann, kraftschlüssig verbunden.

Die verwendeten Kraftsensoren können etwa als scheibenförmige Sensoren ausgebildet sein, die nach einem kapazitiven Wirkprinzip funktionieren. Solche, beispielsweise parallele Kondensatorscheiben aufweisende Sensoren können besonders in Betätigungsrichtung sehr kleine Abmessungen aufweisen und Kräfte über einen kurzen Betätigungsweg erfassen. Alternativ können die Kraftsensoren auch als piezoelektrische Sensoren ausgeführt sein. Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Dabei zeigen: Fig. 1 : eine schematische Darstellung der Schalterleiste einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung

a) in Aufsicht

b) in einer Seitenansicht einschließlich der Zuordnung eines Kraftsensors Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der Schalterleiste gemäß Fig. 1

Fig. 3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß verwendeten elektromagnetischen Aktuators, verbunden mit einer Betätigungsplatte der Schalterleiste

Die Figur 1 zeigt eine Schalterleiste 1 einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in einer schematischen Darstellung. Die Schalterleiste 1 ist zur

Bedienung mehrerer Funktionen in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und weist dazu mehrere Bedienfelder 2a, 2b, ... auf, wobei jedes dieser Bedienfelder zumindest einer der bedienbaren Funktionen in der Weise zugeordnet ist, dass bei einer manuellen Betätigung der Schalterleiste 1 in Abhängigkeit davon, auf welchem der Bedienfelder 2a, 2b, ... sie betätigt wird, die diesem jeweils zugeordnete Funktionen ausgelöst wird.

Die Schalterleiste 1 ist zur Ermöglichung der Betätigung um eine Drehachse 3, die in der Zeichnung auch als Y-Achse bezeichnet ist, verschwenkbar gelagert. Sie besteht im Wesentlichen aus einer flachen, in sich relativ biegeweichen

Betätigungsplatte 2, auf deren in der Darstellung sichtbaren Oberfläche die

Bedienfelder 2a, 2b, ... angeordnet sind. Mit der Betätigungsplatte 2 fest verbunden sind mehrere Versteifungsrippen 5, die sich parallel zu der in der Zeichnung mit X bezeichneten Achse erstrecken. Die Versteifungsrippen 5 erzeugen durch ihre Ausrichtung in X-Richtung und ihre Verbindung mit der Betätigungsplatte 2 deren Biegesteifigkeit in ihrer Quererstreckung. Im Bereich ihrer der Verbindung mit der Betätigungsplatte 2 abgewandten Enden nehmen die Versteifungsrippen 5 die Drehachse 3 auf, um die sie frei drehbeweglich sind. Insgesamt bewirkt die beschriebene Anordnung also, dass die Schalterleiste 1 bezüglich ihrer

Längserstreckung biegeweich und bezüglich der dazu senkrechten

Quererstreckung biegesteif ausgeführt ist. Der Schalterleiste 1 sind mehrere in Richtung ihrer Längserstreckung verteilt angeordnete Kraftsensoren 4 zugeordnet. Diese sind in der dargestellten

Ausführungsform so angeordnet, dass sich unter jeder Versteifungsrippe 5 jeweils ein Kraftsensor 4 befindet, der ein bei auf die jeweilige Versteifungsrippe 5 bei Drehung um die Drehachse 3 ausgeübtes Drehmoment abstützt und die

entsprechende Kraft misst. Bei einer an einem beliebigen Ort auf der

Betätigungsplatte 2 erfolgenden Krafteinleitung im Sinne einer Betätigung erfährt der diesem Ort am nächsten liegende Kraftsensor 4 die höchste Kraft. Da die Betätigungsplatte 2 auch in ihrer Längserstreckung nur begrenzt biegeweich ist, erfahren auch die benachbarten Kraftsensoren 4 noch Betätigungskräfte, die jedoch mit der Entfernung von dem Ort der Krafteinleitung immer geringer werden. Aus der Verteilung bzw. dem Profil der bei einer Betätigung der Schalterleiste 1

gemessenen Kräfte aller Kraftsensoren 4 lässt sich somit nicht nur die Betätigung als solche feststellen, sondern auch der Ort der Krafteinleitung, und somit das mit der Betätigung gemeinte Bedienfeld 2a, 2b, ... ermitteln.

Die Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der Schalterleiste 1 zur Ermöglichung einer Bewegung der Schalterleiste 1 in einer Richtung parallel zu der Drehachse 3, also gemäß der Darstellung in Y-Richtung. Durch eine solche Bewegung mittels des eines ebenfalls schematisch dargestellten Aktuators 6 in Form etwa eines

Elektromagneten kann eine haptische Rückmeldung realisiert werden.

Im Unterschied zu der Ausführung gemäß Fig. 1 sind die die Versteifungsrippen 5 hier zusätzlich mit jeweils zwei als Filmscharnieren ausgebildeten Gelenken 5', 5" versehen. Die Betätigungsplatte 2 und die Versteifungsrippen 5 sind dabei vorzugsweise als Kunststoffteil einstückig miteinander ausgebildet. Die Gelenke 5', 5" befinden sich jeweils in der Nähe der Drehachse 3 sowie in der Nähe der Verbindung der Versteifungsrippe 5 mit der Betätigungsplatte 2. Sie ermöglichen Bewegungen der Versteifungsrippen 5 um Achsen, die zu in der Darstellung als Z- Achse bezeichneten Richtung parallel sind. Diese Richtung entspricht im

Wesentlichen der Richtung der Betätigung der Schalterleiste 1 . Wie insbesondere aus Fig. 2 c) ersichtlich, ergibt sich durch die jeweils zwei Gelenke 5', 5" jeweils einer Versteifungsrippe 5 die Möglichkeit, durch parallele Knickungen aller

Versteifungsrippen 5 mit Hilfe eines Aktuators 6 eine Verschiebung der

Betätigungsplatte 2 in Y-Richtung, also parallel zu der Drehachse 3 vorzunehmen. Die gleichzeitig auch in X-Richtung erfolgende Verschiebung ist praktisch vernachlässigbar, da bereits die Verschiebung in Y-Richtung nur um einen sehr geringen Betrag erfolgt.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des elektromagnetischen Aktuators 6 schematisch dargestellt, die einen besonders kompakten Aufbau der gesamten Anordnung ermöglicht. Der elektromagnetische Aktuator 6 besteht dabei im

Wesentlichen aus einem gegenüber der Schalterleiste 1 ortsfest angebrachten elektrischen Haftmagneten 7. Dieser elektrische Haftmagnet 7 besteht aus einem im Querschnitt kreisrunden und in dem hier dargestellten Längsschnitt E-förmig ausgebildeten ferromagnetischen Kern 8, in dem eine Spule 9 aus Kupferdraht aufgenommen ist. Durch Bestromung der Spule 9 kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, durch dass eine anziehende Kraftwirkung auf ein in der Nähe befindliches ferromagnetisches Element wie zB ein Eisenplättchen 10 ausgeübt wird.

Der elektrische Haftmagnet 7 ist mit einem solchen Eisenplättchen 10 unter Zwischenlage eines nichtmagnetischen elastischen Plättchens 1 1 verbunden, welches etwa aus Gummi, Silikon, einem thermoplastischen Elastomer oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen kann. Bei Bestromung der Spule 9 zieht der

Haftmagnet 7 das Eisenplättchen 10 an und dieses bewegt sich auf den

Haftmagneten 7 zu, wobei das elastische Plättchen 1 1 zusammengepresst wird. Wird die Bestromung der Spule 9 unterbrochen, entspannt sich das elastische Plättchen 1 1 und das Eisenplättchen 10 wird in seine ursprüngliche Position zurück verlagert.