DE102015008184A1

DE102015008184A1 - Kraftfahrzeugbedienvorrichtung mit blindbedienbarem Touchscreen

Info

Publication number: DE102015008184A1
Application number: DE102015008184.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Lottes
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: WO2016206776A1; DE102015008184B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1), aufweisend einen Touchscreen (4) mit einem Oberflächenelement (8), das eine Berührfläche (15) bildet. Der Touchscreen (4) soll in kritischen Fahrsituationen ablenkungsarm bedienbar sein. Die Erfindung sieht hierzu vor, dass ein Signaleingang (19) zum Empfangen eines Zustandssignals (20) des Kraftfahrzeugs (1) bereitgestellt ist und eine Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, anhand des Zustandssignals (20) zwischen einem ersten Fahrzustand (21) und einem zweiten Fahrzustand (22) des Kraftfahrzeugs (1) zu unterscheiden, wobei das Oberflächenelement (8) zumindest einen elastischen Bereich (16) aufweist und eine Verstelleinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, den zumindest einen elastischen Bereich (16) jeweils in dem ersten Fahrzustand (21) in einer mit einem Randbereich (17) des Oberflächenelements (8) bündig abschließenden ersten Stellung und in dem zweiten Fahrzustand (22) in einer bezüglich des Randbereichs (17) erhabenen oder versenkten zweiten Stellung zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Durch die Bedienvorrichtung ist in dem Kraftfahrzeug ein Touchscreen (Berührbildschirm) bereitgestellt. Ein Benutzer kann ein Oberflächenelement des Touchscreens mit einem Berührobjekt, beispielsweise seinem Finger oder einem Stab, an einer beliebigen Berührstelle berühren. In Abhängigkeit von Berührkoordinaten der Berührstelle wird ein Berührsignal erzeugt.
Touchscreens werden in den Kraftfahrzeugen vor allem in Bezug auf eine Ablenkung des Fahrers während einer Fahrt immer wieder in Frage gestellt. Um sich auf einem Touchscreen zurechtzufinden und das korrekte Icon oder Bedienfeld auswählen zu können, muss der Fahrer seine Aufmerksamkeit vom Verkehrsgeschehen abwenden und den Touchscreen betrachten. Aufgrund der glatten Touchscreen-Oberfläche ist eine taktile Orientierung nämlich nicht möglich. Für eine schnelle visuelle Orientierung ist vor allem beim Design der graphischen Benutzerschnittstelle, die mittels des Touchscreens angezeigt wird, aufwändig auf eine ablenkungsarme Darstellung zu achten. Gerade wegen der Ablenkungsthematik können aber nicht alle Freiheitsgrade bei der Gestaltung eines Touchscreens genutzt werden. Die graphische Benutzerschnittstelle muss immer wieder aufgrund einer möglichen Ablenkung des Benutzers restriktiv ausgestaltet oder designt werden.
Aus der DE 10 2005 038 161 A1 ist ein Touchscreen für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem eine Eingabe nicht schon durch einfaches Berühren des Touchscreens, sondern durch Drücken auf den Touchscreen erfolgt. Mit anderen Worten muss der Benutzer eine vorbestimmte Mindestkraft auf den Touchscreen ausüben, um eine Erzeugung eines Steuersignals zu bewirken. Hierdurch kann der Benutzer mit einem Finger zunächst an der Berührfläche des Touchscreens nur entlang gleiten und sich somit bei der Auswahl eines auf dem Touchscreen angezeigten Bedienfelds räumlich besser orientieren.
Aus der US 2008/0024459 A1 ist ein Touchscreen mit haptischem Feedback bekannt. Bedient ein Benutzer den Touchscreen durch Auswählen oder Drücken einer Bedienfläche, so wird der Touchscreen mittels eines Aktors in eine Vibrationsbewegung versetzt, die der Benutzer am Finger spürt. Hierdurch fühlt der Benutzer, dass seine Eingabe erfolgreich von der Bedienvorrichtung erkannt und umgesetzt wurde.
Aus der US 2012/0194466 A1 ist ein Touchscreen mit haptischem Feedback bekannt, das unterschiedliche haptische Signale, sogenannte haptische Texturen, an einer Bedienfläche des Touchscreen erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug eine ablenkungsarm bedienbare Bedienvorrichtung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, die in an sich bekannter Weise einen Touchscreen (Berührbildschirm) mit einem Oberflächenelement aufweist, das eine Berührfläche bildet. Des Weiteren weist der Touchscreen eine Sensoreinrichtung zum Erzeugen eines Berührsignals in Abhängigkeit von Berührkoordinaten einer Berührstelle auf. Die Berührstelle ist derjenige Ort, an welchem ein Benutzer die Berührfläche mit einem Berührobjekt, beispielsweise einem Finger oder einem Stab, berührt.
Dieser an sich bekannte Aufbau oder diese an sich bekannte Ausgestaltung eines Touchscreens ist zum Lösen der obigen Aufgabe erfindungsgemäß wie folgt weitergebildet. Die Bedienvorrichtung weist einen Signaleingang zum Empfangen eines Zustandssignals des Kraftfahrzeugs auf. Eine Steuereinrichtung der Bedienvorrichtung ist dazu ausgelegt, anhand des Zustandssignals zwischen einem ersten Fahrzustand und einem zweiten Fahrzustand des Kraftfahrzeugs zu unterscheiden. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise auf der Grundlage eines Mikrocontrollers oder Mikroprozessors bereitgestellt sein.
Des Weiteren weist das Oberflächenelement des Touchscreens zumindest einen elastischen Bereich auf. Mit anderen Worten ist zumindest ein Bereich des Oberflächenelements zerstörungsfrei verformbar. Bei dem zumindest einen elastischen Bereich handelt es sich insbesondere um einen Teilbereich des Oberflächenelements, also nicht um das ganze Oberflächenelement. Insbesondere sind mehrere elastische Bereiche bereitgestellt.
Eine Verstelleinrichtung der Bedienvorrichtung ist dazu ausgelegt, den zumindest einen elastischen Bereich jeweils in dem ersten Fahrzustand in einer ersten Stellung zu halten, in welcher der elastische Bereich bündig mit einem ihn umgebenden Randbereich des Oberflächenelements abschließt. Der jeweilige Randbereich des elastischen Bereichs ist derjenige Teil des Oberflächenelements, welcher an den elastischen Bereich angrenzt und diesen umschließt. Mit anderen Worten kann die Bedienfläche des Oberflächenelements im ersten Fahrzustand insgesamt als eine flache oder ebene Fläche oder Platte geformt sein.
In dem zweiten Fahrzustand hält die Verstelleinrichtung dagegen den zumindest einen elastischen Bereich jeweils in einer zweiten Stellung. In der zweiten Stellung ist der jeweilige elastische Bereich in Bezug zu seinem Randbereich erhaben oder versenkt angeordnet. Mit anderen Worten ist jeder elastische Bereich des Oberflächenelements beispielsweise als Wölbung oder Kuhle ausgebildet oder geformt und hierdurch entsprechend an der Berührfläche als dreidimensionale Struktur fühlbar. Eine Stellung des jeweiligen Randbereichs des Oberflächenelements bleibt im ersten und im zweiten Fahrzustand unverändert. Mit anderen Worten wird nur der jeweilige elastische Bereich in die erhabene oder versenkte zweite Stellung bezüglich des Randbereichs bewegt und dort gehalten, wenn das Kraftfahrzeug vom ersten Fahrzustand in den zweiten Fahrzustand wechselt.
Das Oberflächenelement weist also eine veränderbare Form auf, die in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrzustand eingestellt wird. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass im ersten Fahrzustand ein flacher Touchscreen bereitsteht, der die an sich von einem Touchscreen bekannten Bedienmöglichkeiten zulässt. Im zweiten Fahrzustand sind die elastischen Bereiche als fühlbare Ausformungen der Bedienfläche von einem Fahrer auch ohne Hinschauen erstastbar und erlauben hierdurch eine Blindbedienung des Touchscreens, indem der Fahrer durch Fühlen den von ihm gewünschten oder angestrebten oder ausgesuchten Bereich des Touchscreens ertastet. Der Fahrer kann hierdurch ohne Hinsehen haptische Bedienelemente, nämlich die in der zweiten Stellung gehaltenen elastischen Bereiche, ertasten. Mit Halten ist hierbei gemeint, dass die jeweilige Stellung für die Dauer des jeweiligen Fahrzustandes fest eingestellt ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei den beiden Stellungen nicht um beispielsweise Endpositionen einer Vibrationsbewegung.
Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Gemäß einer Weiterbildung gibt der erste Fahrzustand an, dass eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs weniger als eine vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit beträgt, und der zweite Fahrzustand gibt an, dass die Fahrgeschwindigkeit mindestens die Grenzgeschwindigkeit beträgt. Die Grenzgeschwindigkeit beträgt hierbei bevorzugt weniger als 10 km/h, insbesondere weniger als 6 km/h. Insbesondere gibt der erste Fahrzustand an, dass das Kraftfahrzeug stillsteht, und der zweite Fahrzustand, dass das Kraftfahrzeug fährt oder rollt. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass während einer Fahrt mit einer Fahrgeschwindigkeit größer als die Grenzgeschwindigkeit dem Fahrer eine haptische Orientierung in Form der erhobenen oder versenkten elastischen Bereiche an dem Touchscreen bereitgestellt wird. Im ersten Fahrzustand, wenn es insbesondere sicher ist, den Touchscreen zu betrachten, stehen die Bedienmöglichkeiten einer ebenen oder glatten oder erhebungs- und versenkungslosen Bedienfläche bereit, indem der Touchscreen mit bündig abschließenden elastischen Bereichen bereitgestellt wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Verstelleinrichtung dazu ausgelegt, den zumindest einen elastischen Bereich jeweils zum Wechseln zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu verformen, indem durch die Verstelleinrichtung an einer der Berührfläche abgewandten Rückseite des Oberflächenelements ein Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases oder eines Gels eingestellt wird. Mit anderen Worten wird der elastische Bereich beispielsweise als Blase aufgepumpt oder im Falle einer Versenkung eingesogen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein Festkörperelement vorgesehen sein, das entlang einer Verstellrichtung senkrecht zur Berührfläche bewegt wird und gegen den jeweiligen elastischen Bereich drückt oder an ihm zieht. Beispielsweise kann als Festkörperelement ein Stempelelement oder Stab gegen das Oberflächenelement gedrückt werden, um den elastischen Bereich von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu bewegen. Genauso kann ein Stempelelement an dem Oberflächenelement ziehen, um hierdurch als zweite Stellung eine Versenkung oder Senke einzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Steuereinrichtung der Bedienvorrichtung dazu ausgelegt, ein Steuersignal für zumindest ein Gerät des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Mit anderen Worten kann mittels des Steuersignals das zumindest eine Gerät des Kraftfahrzeugs mittels der Bedienvorrichtung bedient werden. Als eine Gerät kann z. B. eine Infotainmentsystem (Informations-Unterhaltungssystem) bereitgestellt sein. Die Steuereinrichtung erzeugt das Steuersignal im zweiten Fahrmodus aber nur, falls ein Betrag einer Bedienkraft, mit welcher das Berührobjekt, also beispielsweise der Finger, gegen den zumindest einen elastischen Bereich des Oberflächenelements drückt, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Mit anderen Worten ist eine vorbestimmte Auslösekraft, die größer als der Schwellenwert ist, nötig, um eine Bedienhandlung auszulösen, das heißt das Steuersignal zu erzeugen. Mit anderen Worten erfolgt das Erzeugen des Steuersignals in Abhängigkeit von sowohl dem Berührsignal der Bedienstelle als auch dem Betrag der Bedienkraft. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Benutzer sich an der Bedienfläche mit dem Finger entlang tasten kann, um auf dem Touchscreen den von ihm gesuchte oder gewünschte Bedienfeld anhand der verformten elastischen Bereiche zu ertasten, ohne hierdurch bei einer Berührung des Touchscreens ein falsches Steuersignal oder unerwünscht ein Steuersignal auszulösen. Ein Bedienfeld ist ein grafisches Bedienelement zum Auslösen eines Steuersignals für das zu bedienende Gerät.
Zum Erfassen der Bedienkraft kann in an sich bekannter Weise ein Drucksensor bereitgestellt sein. Beispielsweise kann der Drucksensor einen Druck in der beschriebenen Flüssigkeit oder dem Gas oder dem Gel erfassen. Eine Kraftmessung ist auch in der Weise realisierbar, indem eine Änderung der Größe der berührten Bedienoberfläche erkannt wird. Je stärker ein Benutzer mit dem Finger auf die Bedienfläche drückt, desto breiter wird die Auflagefläche des Fingers auf der Bedienfläche.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Steuersignal im ersten Fahrmodus unabhängig von einem Betrag der Bedienkraft zu erzeugen. Mit anderen Worten wird das Steuersignal nur in Abhängigkeit von dem Berührsignal erzeugt. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine druckunabhängige Auslösung oder Erzeugung des Steuersignals allein durch Berühren der Bedienfläche unabhängig von der dabei aufgewendeten Bedienkraft möglich. Hierdurch ist die Steuereinrichtung reaktionsschneller. Zudem ist auch beispielsweise eine Bedienung mittels Wischbewegungen an dem Touchscreen realisierbar.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine Bewegungseinrichtung bereitgestellt, die einen haptischen Aktor darstellt. Die Bewegungseinrichtung ist dazu ausgelegt, durch Vibrieren und/oder Stoßen zumindest des Oberflächenelements ein Haptiksignal an der Berührfläche zu erzeugen. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, bei oder mit Erzeugen des Steuersignals die Bewegungseinrichtung zu aktivieren. Mit anderen Worten wird bei erfolgreichem Auslösen des Steuersignals durch den Benutzer diesem das Haptiksignal als Rückmeldung an der Berührfläche vermittelt. Eine Frequenz der Vibration liegt insbesondere in einem Bereich größer als 0,1 Hertz, insbesondere größer als 1 Hertz. Unter einem Stoß oder einer Erschütterung ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine einmalige Auslenkung des Oberflächenelements aus einer Ruhelage und eine anschließende und abschließende Rückkehr des Oberflächenelements in die Ruhelage gemeint. Die Dauer des Stoßes ist insgesamt insbesondere kleiner als 500 Millisekunden. Die Bewegungseinrichtung kann zum Erzeugen der Vibration und/oder des Stoßes beispielsweise einen Elektromagneten mit einem linear beweglich gelagerten Anker und/oder ein Piezoelement und/oder einen Rotationsmotor mit Unwucht aufweisen. Die Bewegung des Oberflächenelements kann senkrecht zur Berührfläche und/oder in einer Ebene der Berührfläche erfolgen. Es kann sich um eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung handeln.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Steuereinrichtung einen Bedienmodus auf, in welchem sie sowohl im ersten Fahrzustand als auch im zweiten Fahrzustand mittels eines Bildschirms des Touchscreens jeweils ein Bedienfeld in dem zumindest einen elastischen Bereich anzeigt. Mit anderen Worten ist der Bildschirminhalt im ersten Fahrzustand und im zweiten Fahrzustand gleich. Das Bedienfeld kann beispielsweise als graphisches Symbol angezeigt werden, z. B. als sogenannten Button (Taste) oder Slider (Schieber). Insbesondere ist jedes Bedienfeld auf den jeweiligen elastischen Bereich begrenzt. Diese Weiterbildung weist den Vorteil auf, dass der Benutzer sowohl im ersten Fahrzustand als auch im zweiten Fahrzustand jeweils den gleichen Bildinhalt sieht, wobei der Benutzer im zweiten Fahrzustand für die Bedienung der Bedienvorrichtung aber zusätzlich durch die zweite Stellung des zumindest einen elastischen Bereichs taktil oder haptisch unterstützt wird.
Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung auf. Die Bedienvorrichtung ist mit zumindest einem Gerät gekoppelt, um das zumindest eine Gerät zu steuern. Bei dem Gerät kann es sich im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise um ein Infotainmentsystem (Informations-Unterhaltungssystem), eine Klimaanlage oder ein Telematiksystem oder eine Fahrwerkssteuerung handeln. Das Steuern erfolgt bedienungsabhängig, das heißt in Abhängigkeit von einer Bedientätigkeit eines Benutzers an der Berührfläche der Bedienvorrichtung.
Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Durch eine Steuereinrichtung werden mittels eines Touchscreens Bedienfelder angezeigt und in Abhängigkeit von einer Berührstelle an einem Oberflächenelement des Touchscreens wird ein Steuersignal für zumindest ein Gerät des Kraftfahrzeugs erzeugt. Durch das Anzeigen der Bedienfelder ist dem Benutzer eine graphische Benutzerschnittstelle zum Bedienen des zumindest einen Geräts bereitgestellt. Um die Bedienung der Benutzerschnittstelle für unterschiedliche Fahrzustände des Kraftfahrzeugs zu vereinfachen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs eine Form des Oberflächenelements eingestellt wird, indem zumindest ein elastischer Bereich des Oberflächenelements jeweils in einem ersten Fahrzustand in einer bündig mit einem den elastischen Bereich umgebenden Randbereich abschließenden ersten Stellung und in einem zweiten Fahrzustand des Kraftfahrzeugs in einer bezüglich des Randbereichs versenkten oder erhabenen zweiten Stellung gehalten wird. Somit steht dem Fahrer im ersten Fahrzustand ein Touchscreen mit einer an sich bekannten ebenen Touchscreenbedienfläche bereit, während im zweiten Fahrzustand durch den versenkten oder erhabenen zumindest einen elastischen Bereich der Fahrer taktil eine Lage der angezeigten Bedienfelder erfühlen kann.
Zu dem erfindungsgemäßen Verfahren gehören auch Weiterbildungen, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Explosionsdarstellung einer Bedienvorrichtung des Kraftfahrzeugs.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In der Fig. ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 1 kann ein Gerät 2 oder mehrere Geräte aufweisen, die ein (nicht dargestellter) Benutzer des Kraftfahrzeugs mittels einer Bedienvorrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 1 bedienen kann. Bei dem Gerät 2 kann es sich beispielsweise um ein Infotainmentsystem, eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 1 oder ein Telematiksystem oder eine Fahrwerkssteuerung handeln.
Zum Bedienen des Geräts 2 kann ein Benutzer auf einem Touchscreen 4 der Bedienvorrichtung 3 in an sich bekannter Weise Bediensymbole oder Bedienfelder 5 beispielsweise mit dem Finger oder einem anderen Berührobjekt durch Berühren auswählen. In der Fig. sind der Übersichtlichkeit halber nur zwei Bedienfelder 5 dargestellt. Die Bedienfelder 5 werden durch einen Bildschirm 6 des Touchscreens 4 angezeigt. An den Bildschirm 6 sind des Weiteren eine Sensoreinrichtung 7 und ein Oberflächenelement 8 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 7 und das Oberflächenelement 8 sind transparent, so dass der Benutzer durch sie hindurch auf den Bildschirm 6 schauen kann, das heißt dass die Bedienflächen 5 durch sie hindurch von einem Benutzer im Fahrzeuginnenraum betrachtbar oder sichtbar sind.
Die Sensoreinrichtung 7 kann beispielsweise eine kapazitive Sensormatrix umfassen, mittels welcher in an sich bekannter Weise Berührkoordinaten einer Berührstelle auf dem Touchscreen 4 als Berührsignal 9 an eine Steuereinrichtung 10 der Bedienvorrichtung 3 signalisiert werden.
Die Steuereinrichtung 10 kann beispielsweise auf der Grundlage eines Mikrocontrollers oder Mikroprozessors realisiert sein. Die Steuereinrichtung 10 steuert auch den Bildschirm 6 und erzeugt für das Gerät 2 Steuersignale 11 in Abhängigkeit von einer Bedienung oder einer Bedienhandlung des Benutzers am Touchscreen 4. Beim oder nach dem Erzeugen eines Steuersignals 11 steuert die Steuereinrichtung 10 auch eine Bewegungseinrichtung 12 an, durch welche der Touchscreen 4 bei aktiver Bewegungseinrichtung 12 eine Vibration 13 oder eine Stoßbewegung ausführt. Hierdurch wird ein haptisches Feedback für den Benutzer beim Bedienen des Touchscreens 4 erzeugt. Die Bewegungseinrichtung 12 kann hierzu beispielsweise einen Klopfer aufweisen, der gegen den Touchscreen 4 stößt. Der Klopfer kann z. B. durch eine elektrische Spule mit beweglichem Eisenkern oder Permanentmagneten gebildet sein. Es kann auch eine Flächenverschiebung in einer Ebene des Touchscreens 4 erfolgen. Es kann auch eine Vibration in dem Touchscreen erzeugt werden. Entsprechende Aktoreinrichtungen zum Realisieren der Bewegungseinrichtung 12 sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Sensoreinrichtung 7 kann auch ein sogenanntes „Force-Press” realisieren, das heißt zusätzlich zu dem Berührsignal 9 kann durch die Sensoreinrichtung 6 auch ein Drucksignal oder Kraftsignal 14 erzeugt werden, welches eine durch den Benutzer mit dem Berührobjekt auf dem Oberflächenelement 8 ausgeübte Bedienkraft beschreibt oder mit der Bedienkraft korreliert.
Durch das Oberflächenelement 8 ist eine Berührfläche 15 des Touchscreens 4 gebildet, welche der Benutzer beim Bedienen der Bedienvorrichtung 3 mit dem Berührobjekt berührt. Das Oberflächenelement 8 weist elastische Bereiche 16 auf, die zerstörungsfrei verformbar ausgestaltet sind. Das Oberflächenelement 8 kann hierzu beispielsweise aus einer elastischen Kunststoffschicht oder Kunststofffolie gebildet sein, die beispielsweise auf einer Trägerplatte oder der Sensoreinrichtung 7 aufgeklebt sein kann, wobei die elastischen Bereiche 16 lose, das heißt klebefrei, an dem Träger oder der Sensoreinrichtung 7 anliegen. Somit sind die elastischen Bereiche 16 von jeweils einem Randbereich 17 umgeben, der sich nur durch Zerstörung verformen lässt, indem er von dem Träger oder der Sensoreinrichtung 7 abgelöst wird.
Eine Verstelleinrichtung 18 der Bedienvorrichtung 3 kann die elastischen Bereiche 17 zwischen einer planen, bündig mit den Randbereichen 17 anliegenden ersten Stellung und einer erhabenen oder versenkten zweiten Stellung bezüglich der Randbereiche 17, das heißt bezüglich einer Flächenebene der Bedienfläche 15 verformen. Hierzu kann durch die Verstelleinrichtung 18 beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas oder ein Gel jeweils zwischen den elastischen Bereich 16 und die Sensoreinrichtung 7 gepumpt werden. Es kann auch für jeden elastischen Bereich 16 in motorisch verfahrbares Stempelelement durch die Verstelleinrichtung 18 bereitgestellt sein.
Die Bedienvorrichtung 3 weist einen Signaleingang 19 auf, über welchen die Bedieneinrichtung 3 ein Zustandssignal 20 des Kraftfahrzeugs 1 empfängt. Das Zustandssignal 20 kann beispielsweise eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 angeben. In Abhängigkeit von dem Zustandssignal 20 unterscheidet die Steuereinrichtung 10 zwischen einem ersten Fahrzustand 21 und einem zweiten Fahrzustand 22. Im ersten Fahrzustand 21 steuert die Steuereinrichtung 10 die Verstelleinrichtung 18 derart an, dass sich die elastischen Bereiche 16 in der ersten Stellung befinden, das heißt ein Touchscreen 4 mit einer ebenen Bedienfläche 15 bereitgestellt ist. Im zweiten Fahrzustand steuert die Steuereinrichtung 10 die Verstelleinrichtung 18 derart an, dass die elastischen Bereiche 16 derart verformt sind, dass sie jeweils bezüglich des Randbereichs 17 hervorstehen oder ausgewölbt oder gekrümmt oder erhaben sind. Hierdurch bilden die elastischen Bereiche 16 jeweils eine durch Fühlen oder taktil von den Randbereichen 17 unterscheidbare Region.
Der Benutzer kann im zweiten Fahrzustand 22 ohne Hinzuschauen einen elastischen Bereich 16 durch Ertasten finden und durch Drücken der Bedienfläche 16 im elastischen Bereich die Bedienfläche 5, die darunter angezeigt wird, aktivieren oder auswählen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Erzeugung des zugeordneten Steuersignals 11 nur erfolgt, wenn zusätzlich anhand des Drucksignals 14 durch die Steuereinrichtung 10 erkannt wird, dass eine Bedienkraft des Benutzers beim Drücken des elastischen Bereichs 16 größer als ein vorbestimmter Mindestwert ist.
Im ersten Fahrzustand 21 steht dem Benutzer dagegen ein in bekannter Weise ausgeformter oder ausgestalteter Touchscreen 4 mit flacher oder ebener Bedienfläche 15 zur Verfügung. Er kann somit sämtliche mittels eines Touchscreens 4 möglichen Bedieneingaben, insbesondere Wischbewegungen oder Gleitbewegungen, ungehindert ausführen.
Durch die beschriebene Kombination der Techniken „Force-Press”, das heißt bedienkraftabhängiger Betätigung oder Auslösung einerseits und einem Touchscreen mit verformbar ausgestalteter Bedienfläche 15 ist es dem Fahrer möglich, während der Fahrt ein physisches Bedienteil anzubieten, nämlich einen erhabenen oder versenkten elastischen Bereich. Dies wird aber auf der Grundlage eines Touchscreens realisiert, der im ersten Fahrzustand in an sich bekannter Weise weiterhin genutzt werden kann.
Der Fahrer kann so durch dieses haptisch erfühlbare Display oder die haptisch erfühlbare Anzeige ohne Hinsehen haptisch hervorgehobene Bedienfelder ertasten. Diese lösen nicht, wie bei einem Touchscreen sonst üblich, bei bloßer Berührung aus, sondern erst nach einem „Force-Press”, das heißt bei einer Mindestandruckkraft oder Mindestanpresskraft des Benutzers an der Bedienfläche 15. Optional kann im Anschluss ein haptisches Feedback mittels der Bewegungseinrichtung 12 erzeugt werden.
Dadurch kann dem Fahrer während der Fahrt insgesamt ein physisches Bedienteil simuliert oder emuliert werden. Im Stand, was als der erste Fahrzustand definiert sein kann, kann dem Fahrer hingegen auf derselben Bedienfläche 15 ein Touchscreen angeboten werden, das die beispielsweise vom Smartphone gewohnte Bedienung ermöglicht.
Die Ablenkung während der Fahrt, das heißt im zweiten Fahrzustand, lässt sich somit minimieren, während der Fahrer im Stand eine gewohnte Bedienmodalität nutzen kann.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein haptischer Touchscreen mit Force-Press (kraftabhängiger Auslösung) und haptischem Feedback bereitgestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005038161 A1 [0003]
US 2008/0024459 A1 [0004]
US 2012/0194466 A1 [0005]

Claims

Bedienvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1), aufweisend: einen Touchscreen (4) mit einem Oberflächenelement (8), das eine Berührfläche (15) bildet, und mit einer Sensoreinrichtung (7) zum Erzeugen eines Berührsignals (9) in Abhängigkeit von Berührkoordinaten einer Berührstelle, an welcher ein Benutzer das Oberflächenelement (8) mit einem Berührobjekt berührt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signaleingang (19) zum Empfangen eines Zustandssignals (20) des Kraftfahrzeugs (1) bereitgestellt ist und eine Steuereinrichtung (10) der Bedienvorrichtung (3) dazu ausgelegt ist, anhand des Zustandssignals (20) zwischen einem ersten Fahrzustand (21) und einem zweiten Fahrzustand (22) des Kraftfahrzeugs (1) zu unterscheiden, wobei das Oberflächenelement (8) zumindest einen elastischen Bereich (16) aufweist und eine Verstelleinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, den zumindest einen elastischen Bereich (16) jeweils in dem ersten Fahrzustand (21) in einer mit einem den elastischen Bereich (16) umgebenden Randbereich (17) des Oberflächenelements (8) bündig abschließenden ersten Stellung und in dem zweiten Fahrzustand (22) in einer bezüglich des Randbereichs (17) erhabenen oder versenkten zweiten Stellung zu halten.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 1, wobei der erste Fahrzustand (21) angibt, dass eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) weniger als eine vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit beträgt, und der zweite Fahrzustand (22) angibt, dass die Fahrgeschwindigkeit mindestens die Grenzgeschwindigkeit beträgt.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstelleinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, den zumindest einen elastischen Bereich (16) jeweils zum Wechseln zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu verformen, indem durch die Verstelleinrichtung: a) an einer der Berührfläche (15) abgewandten Rückseite des Oberflächenelements (8) ein Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases oder eines Gels eingestellt wird und/oder b) ein Festkörperelement entlang einer Verstellrichtung senkrecht zur Berührfläche (15) bewegt wird.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, ein Steuersignal (11) für zumindest ein Gerät (2) des Kraftfahrzeugs (1) zu erzeugen und hierbei das Steuersignal (11) im zweiten Fahrmodus (22) nur zu erzeugen, falls ein Betrag einer Bedienkraft, mit welcher das Berührobjekt gegen den zumindest einen elastischen Bereich (16) des Oberflächenelements (8) gedrückt wird, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, das Steuersignal (11) im ersten Fahrmodus (21) unabhängig von einem Betrag der Bedienkraft zu erzeugen.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei eine Bewegungseinrichtung (12) bereitgestellt ist, die dazu ausgelegt ist, durch Vibrieren und/oder Stollen zumindest des Oberflächenelements (8) ein Haptiksignal an der Berührfläche (15) zu erzeugen, und wobei die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, mit Erzeugen des Steuersignals (11) die Bewegungseinrichtung (12) zu aktivieren.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, im ersten Fahrzustand (21) als auch im zweiten Fahrzustand (22) mittels eines Bildschirms (6) des Touchscreens (4) jeweils eine Bedienfläche (5) in dem zumindest einen elastischen Bereich (16) anzuzeigen.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bedienvorrichtung (3) mit zumindest einem Gerät (2) zum bedienungsabhängigen Steuern desselben gekoppelt ist.
Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung (3) in einem Kraftfahrzeug (1), wobei durch eine Steuereinrichtung (10) mittels eines Touchscreens (4) Bedienflächen (5) angezeigt werden und in Abhängigkeit von einer Berührstelle an einem Oberflächenelement (8) des Touchscreens (4) ein Steuersignal (11) für zumindest ein Gerät (2) des Kraftfahrzeugs (1) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs (1) eine Form des Oberflächenelements (8) eingestellt wird, indem zumindest ein elastischer Bereich (16) des Oberflächenelements (8) jeweils in einem ersten Fahrzustand (21) in einer bündig mit einem den elastischen Bereich (16) umgebenden Randbereich (17) abschließenden ersten Stellung und in einem zweiten Fahrzustand (22) des Kraftfahrzeugs (1) in einer bezüglich des Randbereichs (17) versenkten oder erhabenen zweiten Stellung gehalten wird.