DE102015011615A1 - Operating device for controlling a functional unit of a motor vehicle - Google Patents

Operating device for controlling a functional unit of a motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement (12), mindestens einem Schalterelement (14, 16, 18, 20) und jeweils mindestens einem dem jeweiligen Schalterelement (14, 16, 18, 20) zugeordneten elektrischen Schaltkreis (22, 24), wobei das Bedienelement (12) mittels einer an einer Bedienoberfläche (34) ausführbaren manuellen Betätigung bewegbar ist und durch das Bewegen des Bedienelements (12) mittels des mindestens einen Schalterelements (14, 16, 18, 20) der mindestens eine zugeordnete Schaltkreis (22, 24) in einen Freigabezustand geschaltet wird, wobei die Bedienvorrichtung (10) mindestens ein Sensorelement (44) umfasst, welches an der Bedienoberfläche (34) angeordnet ist und mittels welchem die manuelle Betätigung an der Bedienoberfläche (34) des Bedienelements (12) erfassbar ist, wobei das Steuersignal an die Funktionseinheit abgegeben wird, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises (22, 24) in den Freigabezustand auch die manuelle Betätigung des Bedienelements (12) durch das mindestens eine Sensorelement (44) erfasst wurde.The invention relates to an operating device (10) for a motor vehicle having an operating element (12), at least one switch element (14, 16, 18, 20) and at least one electrical circuit (14, 16, 18, 20) associated with the respective switch element (14). 22, 24), wherein the operating element (12) can be moved by means of a manual operation that can be carried out on a user interface (34) and by moving the operating element (12) by means of the at least one switch element (14, 16, 18, 20) of the at least one associated switching circuit (22, 24) is switched to a release state, wherein the operating device (10) comprises at least one sensor element (44) which is arranged on the user interface (34) and by means of which the manual operation on the user interface (34) of the operating element (12) is detectable, wherein the control signal is delivered to the functional unit, in addition to the circuit of each circuit (22, 24) in the release state Also, the manual operation of the operating element (12) has been detected by the at least one sensor element (44).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung zum Steuern einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to an operating device for controlling a functional unit of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle.

Für Kraftfahrzeuge sind etliche Bedienvorrichtungen bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 103 31 776 B3 einen Drehsteller, welcher entlang einer Bewegungskurve verschiebbar gelagert ist.For motor vehicles, several operating devices are known. For example, the shows DE 103 31 776 B3 a turntable, which is displaceably mounted along a movement curve.

Aus der DE 10 2006 039 388 A1 ist eine Bedienvorrichtung für ein elektrisches Gerät bekannt. Bei dieser Bedienvorrichtung erfasst ein erster Sensor ein Drehen eines Stellkörpers, ein zweiter Sensor eine Drehrichtung und ein dritter Sensor ein Verschieben des Stellkörpers. Der dritte Sensor kann dabei als optischer Sensor ausgebildet sein.From the DE 10 2006 039 388 A1 An operating device for an electrical device is known. In this operating device, a first sensor detects a rotation of a control element, a second sensor detects a direction of rotation, and a third sensor detects a displacement of the control element. The third sensor can be designed as an optical sensor.

Aus der DE 10 2011 055 319 A1 ist eine Bedienvorrichtung für ein Multifunktionssystem eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Bedienvorrichtung umfasst dabei ein oder mehrere Bedienelemente, welche beweglich und/oder berührungssensitiv ausgebildet sind. Weiterhin umfasst die Bedienvorrichtung eine Einleseeinheit, von der das Bedienelement elektrisch isoliert ist, wobei die Einleseeinheit eine zwei- oder dreidimensionale optische Sensorik aufweist, welche eine Bewegung des Bedienelements selbst und/oder Berührung auf dem Bedienelement erfasst. Nach der Konzeption der Bedienvorrichtung sind die optoelektronische Einleseeinheit und das Bedienteil voneinander getrennt. Konkret wird durch eine optische Sensorik eine Trennung der Detektierung der Bewegung des Bedienelements, das heißt einer Rotationsbewegung und/oder einer Verschiebung, von der mechanischen Bewegung des Bedienelements erreicht.From the DE 10 2011 055 319 A1 an operating device for a multifunction system of a motor vehicle is known. The operating device comprises one or more operating elements, which are designed to be movable and / or touch-sensitive. Furthermore, the operating device comprises a read-in unit of which the operating element is electrically insulated, wherein the read-in unit has a two-dimensional or three-dimensional optical sensor which detects a movement of the operating element itself and / or contact on the operating element. After the design of the operating device, the opto-electronic read-in unit and the control panel are separated from each other. Specifically, by means of an optical sensor system, a separation of the detection of the movement of the operating element, that is to say a rotational movement and / or a displacement, from the mechanical movement of the operating element is achieved.

Nachteilig an bekannten Bedienvorrichtungen zum Steuern einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs ist, dass diese bei einer Fehlfunktion die Funktionseinheit in einer unerwünschten Art und Weise steuern können. Insbesondere bei einem Schalter oder Taster, welcher zu seiner manuellen Betätigung gedrückt wird, kann sich dieser in der gedrückten bzw. betätigten Stellung verklemmen und/oder verhaken. Dadurch kann von der Bedienvorrichtung ungewollterweise ein Steuersignal an die Funktionseinheit ausgegeben werden, selbst wenn bereits die Betätigung des Schalters beendet wurde. Insbesondere wenn die Bedienvorrichtung zum Steuern einer sicherheitskritischen Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs genutzt werden soll, muss die Bedienvorrichtung so zuverlässig sein, dass eine solche unerwünschte Steuerung vermieden werden kann.A disadvantage of known control devices for controlling a functional unit of a motor vehicle is that they can control the functional unit in a malfunction in an undesirable manner. In particular, at a switch or button, which is pressed to its manual operation, this can jam in the depressed or actuated position and / or get caught. As a result, the control device may unintentionally output a control signal to the functional unit, even if the actuation of the switch has already been completed. In particular, when the operating device is to be used for controlling a safety-critical functional unit of the motor vehicle, the operating device must be so reliable that such unwanted control can be avoided.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bedienvorrichtung zum besonders zuverlässigen Steuern einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein besonders sicheres Kraftfahrzeug zu schaffen.It is an object of the present invention to provide an operating device for particularly reliable control of a functional unit of a motor vehicle. Furthermore, it is an object of the invention to provide a particularly safe motor vehicle.

Diese zwei Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Bedienvorrichtung als vorteilhafte Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs und umgekehrt anzusehen sind.These two objects are achieved by an operating device with the features of claim 1 and by a motor vehicle having the features of claim 9. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of the operating device are to be regarded as advantageous embodiments of the motor vehicle and vice versa.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung zum Steuern einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs. Die Bedienvorrichtung umfasst ein Bedienelement, mindestens ein Schalterelement und jeweils mindestens einen dem jeweiligen Schalterelement zugeordneten elektrischen Schaltkreis, wobei das Bedienelement mittels einer an einer Bedienoberfläche ausführbaren manuellen Betätigung aus einer Ausgangsstellung in eine Betätigungsstellung bewegbar ist und durch das Bewegen des Bedienelements in die Betätigungsstellung mittels des mindestens einen Schalterelements der mindestens eine zugeordnete Schaltkreis in einen Freigabezustand geschaltet wird. Bei der Bedienoberfläche handelt es sich vorzugsweise um eine Bedienoberfläche des Bedienelements. Bei der manuellen Betätigung kann es sich insbesondere um ein Drücken des Bedienelements handeln, wodurch dieses beispielsweise in ein Gehäuse hinein bewegt wird. Dazu kann das Bedienelement in dem Gehäuse und/oder an einem Aufnahmeschacht gelagert sein. Es sind jedoch auch andere Formen der manuellen Betätigung vorstellbar, beispielsweise ein Drehen oder Ziehen an dem Bedienelement. Das Bedienelement wird dabei entsprechend der manuellen Betätigung aus der Ausgangsstellung in die Betätigungsstellung bewegt. Dabei ist die Bedienvorrichtung dazu ausgebildet, ein Steuersignal an die Funktionseinheit nur abzugeben, falls jeder Schaltkreis in den Freigabezustand geschaltet ist.A first aspect of the invention relates to an operating device for controlling a functional unit of a motor vehicle. The operating device comprises an operating element, at least one switch element and in each case at least one electrical circuit assigned to the respective switch element, wherein the operating element can be moved from an initial position to an actuating position by means of a manual operation executable on a user interface and by moving the operating element into the actuating position by means of the at least one switch element, the at least one associated circuit is switched to a release state. The user interface is preferably a user interface of the operating element. The manual actuation can in particular be a depression of the operating element, as a result of which it is moved, for example, into a housing. For this purpose, the operating element may be mounted in the housing and / or on a receiving shaft. However, other forms of manual operation are conceivable, for example, a rotation or pulling on the operating element. The control is moved in accordance with the manual operation of the initial position in the operating position. In this case, the operating device is designed to deliver a control signal to the functional unit only if each circuit is switched to the enable state.

Durch ein ungewolltes Verbleiben des Bedienelements in der Betätigungsstellung könnte dann beispielsweise ein Steuersignal unerwünschterweise an die Funktionseinheit abgegeben werden, da jeder Schaltkreis dann weiterhin in den Freigabezustand geschaltet ist. Das Bedienelement kann beispielsweise ungewollterweise in der Betätigungsstellung durch ein Verklemmen und/oder Verhaken verbleiben.By an unwanted stay of the control element in the operating position then, for example, a control signal could be given undesirably to the functional unit, since each circuit is then still switched to the enable state. The control element may, for example, unintentionally remain in the operating position by jamming and / or hooking.

Deswegen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung mindestens ein Sensorelement umfasst, welches an der Bedienoberfläche angeordnet ist und mittels welchem die manuelle Betätigung an der Bedienoberfläche des Bedienelements erfassbar ist, wobei die Bedienvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Steuersignal an die Funktionseinheit abzugeben, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises in den Freigabezustand auch die manuelle Betätigung des Bedienelements durch das mindestens eine Sensorelement erfasst wurde. Dadurch kann die Bedienvorrichtung die Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig steuern. Mittels des mindestens einen Sensorelements kann durch Erfassen der manuellen Betätigung an der Bedienoberfläche verifiziert werden, dass die Bedienvorrichtung tatsächlich betätigt wird, und also ein Steuersignal an die Funktionseinheit ausgegeben werden soll. Damit eignet sich die Bedienvorrichtung auch für sicherheitskritische Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs, welche beispielsweise nach dem Automotive Safety Integrity Level, kurz ASIL, zugelassen werden müssen. Es wird von der Bedienvorrichtung also nur ein Steuersignal ausgegeben, wenn die Schaltung jeweiliger Schaltkreise in den Freigabezustand mittels der jeweiligen Schalterelemente und die durch das Sensorelement erfasste manuelle Betätigung gleichzeitig bestätigen, dass das Ausgeben eines solchen Steuersignals auch wirklich erwünscht ist.Therefore, it is inventively provided that the operating device comprises at least one sensor element, which is arranged on the user interface and by means of which the manual Actuation can be detected on the user interface of the operating element, wherein the operating device is adapted to deliver the control signal to the functional unit, if in addition to the circuit of each circuit in the release state, the manual operation of the control element was detected by the at least one sensor element. As a result, the operating device can control the functional unit of the motor vehicle particularly reliably. By means of the at least one sensor element can be verified by detecting the manual operation of the user interface that the operating device is actually operated, and thus a control signal to be output to the functional unit. Thus, the operating device is also suitable for safety-critical functional units of the motor vehicle, which must be approved for example according to the Automotive Safety Integrity Level, short ASIL. Thus, only one control signal is output by the operating device if the circuits of respective circuits in the release state by means of the respective switch elements and the manual operation detected by the sensor element simultaneously confirm that the outputting of such a control signal is also really desirable.

Im folgenden wird aus Gründen der Übersichtlichkeit auch von lediglich dem Sensorelement gesprochen. Dabei ist gedanklich mitzulesen, dass es sich um das mindestens eine Sensorelement handelt. Das heißt, es kann dann auch jeweils eine Mehrzahl von Sensorelementen vorgesehen sein.In the following, for reasons of clarity, only the sensor element is used. It should be remembered that it is the at least one sensor element. That is, it can then be provided in each case a plurality of sensor elements.

Bei dem Bedienelement kann es sich beispielsweise um einen monostabilen Schalter handeln, welcher nach dem Ende der manuellen Betätigung der Bedienoberfläche selbsttätig von der Betätigungsstellung in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Dieses Zurückkehren kann durch eine Beschädigung und/oder ein Verklemmen des Bedienelements verhindert werden. Der Freigabezustand eines Schaltkreises kann dabei sowohl einem geschlossenen als auch einem unterbrochenen Zustand des Schaltkreises entsprechen. Durch das Sensorelement kann ebenfalls ein Schaltkreis geschaltet werden. Entsprechend schaltet das Sensorelement bei einer erfassten manuellen Betätigung einen dem Sensorelement zugeordneten Schaltkreis in dem Freigabezustand. Das mindestens eine Sensorelement kann also dazu ausgebildet sein, bei einer erfassten manuellen Betätigung des Bedienelements wenigstens einen dem Sensorelement zugeordneten Schaltkreis in einen Freigabezustand zu schalten.The operating element may be, for example, a monostable switch, which automatically returns from the actuation position to the starting position after the end of the manual actuation of the user interface. This return can be prevented by damage and / or jamming of the control. The release state of a circuit can correspond to both a closed and an interrupted state of the circuit. By the sensor element can also be switched a circuit. In a corresponding manual operation, the sensor element correspondingly switches a circuit associated with the sensor element in the release state. The at least one sensor element can thus be designed to switch at least one sensor circuit associated with the circuit element in a release state upon a detected manual actuation of the operating element.

Bei dem Sensorelement handelt es sich um eine Art von Redundanz für das Schalterelement. Das Sensorelement erfasst dieselbe manuelle Betätigung wie die jeweiligen Schalterelemente. Das Sensorelement ist also nicht dazu ausgebildet, eine andere und/oder separate Betätigung zu erfassen. Insbesondere dient das Sensorelement nicht dazu, nach einer ersten Betätigung eine zweite Betätigung als Bestätigung der vorgenommen ersten Betätigung zu erfassen. Beispielhaft für eine solche erste Betätigung ist das Drehen eines Dreh-Drück-Schalters zur Auswahl eines Menüpunkts und beispielhaft für die zweite Betätigung das dann anschließende Drücken des Dreh-Drück-Stellers zur Bestätigung dieser Auswahl.The sensor element is a type of redundancy for the switch element. The sensor element detects the same manual operation as the respective switch elements. The sensor element is thus not designed to detect a different and / or separate operation. In particular, the sensor element does not serve, after a first actuation, to detect a second actuation as confirmation of the first actuation made. Exemplary of such a first actuation is the turning of a turn-push switch to select a menu item, and by way of example for the second actuation the subsequent pressing of the turn-push actuator to confirm this selection.

Vorzugsweise ist die Bedienvorrichtung mehrkanalig ausgebildet. Dies bedeutet zum einen, dass einem jeweiligen Schalterelement mehrere Schaltkreise zugeordnet sein können. Dann kommt es auch bei einer Fehlfunktion eines dieser Schaltkreise, beispielsweise bei einem Kabelbruch, nicht zu einer Fehlfunktion der Bedienvorrichtung. Mittels eines zweiten Schaltkreises kann dabei also bezüglich des ersten Schaltkreises überprüft werden, ob dieser wirklich in den Freigabezustand geschaltet werden sollte. Es handelt sich also dabei um redundante Schaltkreise. Ebenso kann eine Mehrzahl von Schalterelementen vorgesehen sein. Bei zwei Schalterelementen wird nur ein Steuersignal an die Funktionseinheit abgegeben, wenn beide Schalterelemente ihre jeweiligen Schaltkreise in den Freigabezustand geschaltet haben. Bei drei oder mehr Schalterelementen kann eines der Schalterelemente auch beispielsweise zur Überwachung der anderen Schalterelemente genutzt werden, um so die Bedienvorrichtung zuverlässig auch bei einem Ausfall und/oder einer Fehlfunktion einer der Schalterelemente weiter zum Steuern der Funktionseinheit nutzen zu können.Preferably, the operating device is designed mehrkanalig. This means, on the one hand, that a plurality of circuits can be assigned to a respective switch element. Then it comes even with a malfunction of one of these circuits, for example in a cable break, not to a malfunction of the operating device. By means of a second circuit can thus be checked with respect to the first circuit, whether this should really be switched to the enable state. So these are redundant circuits. Likewise, a plurality of switch elements may be provided. In the case of two switch elements, only one control signal is output to the functional unit when both switch elements have switched their respective circuits to the enable state. In the case of three or more switch elements, one of the switch elements can also be used, for example, for monitoring the other switch elements so as to be able to reliably continue to use the operating device even in the event of a failure and / or malfunction of one of the switch elements for controlling the functional unit.

Ebenso kann die Bedienvorrichtung vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere drei oder mehr Sensorelemente umfassen, wobei die Bedienvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Steuersignal an die Funktionseinheit abzugeben, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises in den Freigabezustand auch die manuelle Betätigung des Bedienelements durch mindestens zwei Sensorelemente erfasst wurde. Auch dadurch ist die Zuverlässigkeit der Bedienvorrichtung besonders hoch und/oder diese kann bei einem Ausfall einer der Sensorelemente weiter zum Steuern der Funktionseinheit genutzt werden. Durch die beschriebenen verschiedenen und miteinander kombinierbaren Möglichkeiten der Mehrkanaligkeit der Bedienvorrichtung kann diese die Funktionseinheit besonders zuverlässig steuern.Likewise, the operating device may preferably comprise at least two, in particular three or more sensor elements, wherein the operating device is adapted to deliver the control signal to the functional unit, if detected in addition to the circuit of each circuit in the release state, the manual operation of the operating element by at least two sensor elements has been. As a result, the reliability of the operating device is particularly high and / or it can be used in case of failure of one of the sensor elements continue to control the functional unit. By means of the described different and mutually combinable possibilities of the multi-channeling of the operating device, this can control the functional unit particularly reliably.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist es vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung als Totmannschalter ausgebildet ist. Das heißt, das Steuersignal wird an die Funktionseinheit nur abgegeben, solange die manuelle Betätigung an der Bedienoberfläche des Bedienelements andauert. Aufgrund des mindestens einen vorgesehenen Sensorelements ist die Bedienvorrichtung ein besonders zuverlässiger Totmannschalter. Damit kann eine sicherheitskritische Funktionseinheit besonders zuverlässig ausschließlich während der Dauer der manuellen Betätigung gesteuert und/oder aktiviert werden.In a further advantageous embodiment of the operating device, it is provided that the operating device is designed as deadman switch. That is, the control signal is delivered to the functional unit only as long as the manual operation on the user interface of the control element continues. Due to the at least one sensor element provided, the operating device is a particularly reliable deadman switch. Thus, a safety-critical functional unit can be controlled and / or activated particularly reliably only during the duration of the manual actuation.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Bedienvorrichtung umfasst das mindestens eine Sensorelement ein optisches Sensorelement, einen Kraftsensor, einen Drucksensor und/oder einen Berührungssensor. Beispiele für ein optisches Sensorelement sind eine Lichtschranke, eine Kamera, ein Laser, eine LED und/oder ein Infrarotstrahler. Beispiele für einen Kraftsensor sind eine Kraftmessdose, ein Piezoelement und/oder ein Dehnungsmessstreifen. Der Berührungssensor kann beispielsweise als kapazitive Bedienoberfläche des Bedienelements ausgebildet sein. Bei dem Berührungssensor kann es sich beispielsweise um ein Touchpad, einen Touchscreen, induktive Folien und/oder kapazitive Folien handeln. Die genannten Ausgestaltungsformen des Sensorelements eignen sich für eine besonders zuverlässige Erfassung der manuellen Betätigung an der Bedienoberfläche.In a further advantageous embodiment of the operating device, the at least one sensor element comprises an optical sensor element, a force sensor, a pressure sensor and / or a touch sensor. Examples of an optical sensor element are a light barrier, a camera, a laser, an LED and / or an infrared radiator. Examples of a force sensor are a load cell, a piezo element and / or a strain gauge. The touch sensor can be designed, for example, as a capacitive user interface of the operating element. The touch sensor can be, for example, a touchpad, a touchscreen, inductive films and / or capacitive films. The abovementioned embodiments of the sensor element are suitable for a particularly reliable detection of manual actuation on the user interface.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist es vorgesehen, dass wenigstens ein erstes der Sensorelemente einen anderen Sensortyp und/oder eine andere Funktionsweise aufweist als ein zweites der Sensorelemente. Bei dem Sensortyp kann es sich insbesondere um die Bauweise des Sensorelements handeln. Beispielsweise können zwei Sensorelemente eingesetzt werden, welche als Lichtschranke ausgebildet sind, jedoch eine andere Konstruktionsweise aufweisen. Dadurch kann vermieden werden, dass die Bedienvorrichtung ungewollterweise ein Steuersignal an die Funktionseinheit aufgrund eines konstruktiven Fehlers eines der Sensorelemente an die Funktionseinheit abgibt. Bei unterschiedlichen Konstruktions- und/oder Bauweisen des Sensorelements ist es extrem unwahrscheinlich, dass beide Konstruktions- und/oder Bauweisen denselben Fehler aufweisen. Dadurch ist die Bedienvorrichtung besonders sicher und zuverlässig.In a further advantageous embodiment of the operating device, it is provided that at least a first of the sensor elements has a different type of sensor and / or a different mode of operation than a second one of the sensor elements. The type of sensor may be, in particular, the construction of the sensor element. For example, two sensor elements can be used, which are designed as a light barrier, but have a different construction. This can avoid that the operating device unintentionally emits a control signal to the functional unit due to a design error of one of the sensor elements to the functional unit. In different design and / or construction of the sensor element, it is extremely unlikely that both construction and / or construction have the same error. As a result, the operating device is particularly safe and reliable.

Bei der Verwendung zweier Sensorelemente unterschiedlicher Funktionsweise ergeben sich hieraus zunächst ebenfalls die bereits genannten Vorteile. Unterschiedliche Funktionsweise kann hier bedeuten, dass die Sensorelemente verschiedene Methoden und/oder physikalische Effekte zur Erfassung der manuellen Betätigung nutzen. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit für das fehlerhafte Erfassen einer manuellen Betätigung an der Bedienoberfläche besonders reduziert werden. Beispielsweise kann ein Berührungssensor ein Berühren der Bedienoberfläche durch einen metallischen Gegenstand fälschlicherweise als manuelle Betätigung erfassen. Mittels eines optischen Sensorelements wie beispielsweise einer Kamera und entsprechender Bildauswertung kann dabei jedoch überprüft werden, ob die so erfasste manuelle Betätigung durch einen metallischen Gegenstand oder tatsächlich die Hand eines Benutzers ausgelöst wurde. Umgekehrt kann auch beispielsweise das optische Sensorelement fälschlicherweise eine manuelle Betätigung erfassen, welche dann aber durch eine Verifizierung durch den Berührungssensor als falsche Erfassung identifiziert werden kann.When using two sensor elements of different functions, this also initially results in the already mentioned advantages. Different modes of operation may mean here that the sensor elements use different methods and / or physical effects for detecting the manual actuation. As a result, the probability of erroneously detecting a manual operation on the user interface can be particularly reduced. For example, a touch sensor may erroneously detect a touch of the operation surface by a metallic object as a manual operation. By means of an optical sensor element such as a camera and corresponding image analysis can be checked, however, whether the thus detected manual operation was triggered by a metallic object or actually the hand of a user. Conversely, for example, the optical sensor element can erroneously detect a manual operation, which can then be identified by a verification by the touch sensor as a false detection.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist es vorgesehen, dass das Bedienelement wenigstens einen durchsichtigen Teilbereich und einen undurchsichtigen Teilbereich umfasst, wobei das Bedienelement in einem Aufnahmeschacht beweglich zwischen der Ausgangsstellung und der Betätigungsstellung gelagert ist, wobei das mindestens eine Schalterelement eine Lichtschranke umfasst, welche an dem Aufnahmeschacht angeordnet ist und durch das Bewegen des Bedienelements zwischen der Ausgangsstellung und der Betätigungsstellung relativ zur Lichtschranke aufgrund des durchsichtigen Teilbereichs und des undurchsichtigen Teilbereichs unterbrochen oder freigegeben wird. Ein solches Schalterelement kann nicht ungewollterweise durch beispielsweise eindringendes Wasser geschaltet werden. Durch den durchsichtigen Teilbereich und den undurchsichtigen Teilbereich wird es zudem besonders zuverlässig geschaltet, insbesondere ohne dass weitere bewegliche Teile notwendig sind. Außerdem kann es bei einer solchen Lichtschranke nicht zu Abnutzungserscheinungen kommen, welche zu einer Fehlschaltung führen könnten.In a further advantageous embodiment of the operating device, it is provided that the operating element comprises at least a transparent portion and an opaque portion, wherein the operating element is movably mounted in a receiving slot between the starting position and the actuating position, wherein the at least one switch element comprises a light barrier, which the receiving shaft is arranged and is interrupted or released by moving the operating element between the starting position and the actuating position relative to the light barrier due to the transparent portion and the opaque portion. Such a switch element can not be switched unintentionally by, for example, penetrating water. Due to the transparent portion and the opaque portion, it is also switched particularly reliable, especially without further moving parts are necessary. In addition, such a light barrier can not lead to signs of wear, which could lead to a faulty circuit.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist es vorgesehen, dass das mindestens eine Schalterelement einen elektromechanischen Taster, insbesondere einen Mikroschalter und/oder eine Carbon-Pille, umfasst, mittels welchen bei einer Bewegung des Bedienelements aus der Ausgangsstellung in die Betätigungsstellung der mindestens eine zugeordnete elektrische Schaltkreis mechanisch geschlossen oder geöffnet wird, um den Schaltkreis in den Freigabezustand zu schalten. Elektrisch wird also durch das als elektromechanischer Taster ausgebildete Schalterelement eine galvanische Verbindung in dem Schaltkreis geschlossen oder geöffnet. Elektromechanische Taster sind besonders zuverlässig. Außerdem handelt es sich um besonders kostengünstige Schalterelemente. Sind mehrere Schalterelemente vorgesehen, kann beispielsweise ein erster elektromechanischer Taster als Mikroschalter und ein zweiter elektromechanischer Taster als Carbon-Pille ausgebildet sein. Auch dadurch wird ein falsches Steuern der Funktionseinheit durch Fehler bei der Konstruktions- und/oder Bauweise der jeweiligen elektromechanischen Taster, welche auch als systemimmanente Fehler bezeichnet werden können, vermieden.In a further advantageous embodiment of the operating device, it is provided that the at least one switch element comprises an electromechanical probe, in particular a microswitch and / or a carbon pill, by means of which at least one associated electrical during movement of the operating element from the starting position to the actuating position Circuit is mechanically closed or opened to switch the circuit to the enable state. Electrically, therefore, a galvanic connection in the circuit is closed or opened by the switch element designed as an electromechanical switch. Electromechanical buttons are particularly reliable. In addition, it is particularly cost-effective switch elements. If a plurality of switch elements are provided, for example a first electromechanical pushbutton may be designed as a microswitch and a second electromechanical pushbutton may be in the form of a carbon pill. This also prevents incorrect control of the functional unit due to errors in the design and / or construction of the respective electromechanical pushbuttons, which can also be referred to as system-inherent errors.

Eines der Sensorelemente und/oder Schalterelemente kann auch beispielsweise als Hall-Sensor ausgebildet sein. Ein Hall-Sensor ermöglicht ein berührungsloses Erfassen der Stellung des Bedienelements. Dadurch ist der Hall-Sensor besonders verschleißarm. Dabei hat der Hall-Sensor den Vorteil, auch ein Signal zu Erzeugen während sich das Bedienelement in Ruhe befindet, das heißt nicht bewegt wird. One of the sensor elements and / or switch elements can also be designed, for example, as a Hall sensor. A Hall sensor allows a non-contact detection of the position of the operating element. As a result, the Hall sensor is particularly wear-resistant. The Hall sensor has the advantage of generating a signal while the control is at rest, that is not moved.

Ein elektromechanischer Taster kann, im Gegensatz zu beispielsweise einer Lichtschranke, üblicherweise nicht durch eine Verschmutzung wie eindringenden Staub ungewollterweise geschaltet werden. Deswegen ist eine Kombination von einem ersten Schalterelement, welches eine Lichtschranke umfasst, und einem zweiten Schalterelement, welches einen elektromechanischen Taster umfasst, besonders vorteilhaft. Die Bedienvorrichtung ist so besonders resistent gegen ein ungewolltes Steuern der Funktionseinheit sowohl aufgrund von in die Bedienvorrichtung eindringenden Flüssigkeiten als auch eindringendem Staub oder anderen Verschmutzungen. Die Bedienvorrichtung ist so besonders robust.An electromechanical pushbutton, unlike, for example, a photoelectric barrier, can not be switched by accidentally by a contaminant such as penetrating dust. Therefore, a combination of a first switch element, which includes a light barrier, and a second switch element, which includes an electromechanical switch, particularly advantageous. The operating device is thus particularly resistant to unintentional control of the functional unit both due to penetrating into the operating device liquids as well as penetrating dust or other contaminants. The operating device is so particularly robust.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ist es vorgesehen, dass das Sensorelement einen Kraftsensor umfasst, wobei die Bedienvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Steuersignal an die Funktionseinheit abzugeben, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises in den Freigabezustand auch eine bei der manuellen Betätigung an der Bedienoberfläche des Bedienelements durch den Kraftsensor erfasste Bedienkraft eine Mindestkraft überschreitet. Dadurch kann es nicht zu einer Fehlauslösung durch beispielsweise auf dem Bedienelement liegende, insbesondere leichte Gegenstände kommen. Außerdem kann so nicht fälschlicherweise eine manuelle Betätigung erfasst werden, falls beispielsweise der Bediener seinen Finger nach dem Ende der manuellen Betätigung auf der Bedienoberfläche ruhen lässt.In a further advantageous embodiment of the operating device according to the invention, it is provided that the sensor element comprises a force sensor, wherein the operating device is adapted to deliver the control signal to the functional unit, in addition to the circuit of each circuit in the release state and a manual operation on the User interface of the operating element detected by the force sensor operating force exceeds a minimum force. This can not lead to a false triggering by, for example, lying on the control, especially light objects. In addition, manual operation can not be erroneously detected, for example, if the operator rest his finger on the operating surface after the end of the manual operation.

Vorzugsweise umfasst das Sensorelement oder die Mehrzahl von Sensorelementen dazu eine Kombination von einem Kraftsensor und einem Berührungssensor. Dann wird eine Fehlauslösung durch leichte Gegenstände zuverlässig vermieden und auch eine Fehlauslösung durch besonders schwere Gegenstände, welche eine über der Mindestkraft liegende Kraft auf die Bedienoberfläche ausüben können, aber nicht dieselben leitenden Eigenschaften wie beispielsweise ein Finger eines Menschen aufweisen. Beispielsweise kann dafür das Sensorelement zwei übereinander angeordnete kapazitive Folien aufweisen. Durch Pressen auf die obere kapazitive Folie wird diese verformt und der anderen kapazitiven Folie angenähert. Sind die kapazitiven Folien dabei elektrisch miteinander verbunden, kann von der durch das Pressen induzierten Spannungsänderung auf eine Betätigungskraft geschlossen werden. Gleichzeitig kann das Berühren der oberen kapazitiven Folie deren Leiteigenschaften ändern, was ebenfalls gemessen werden kann. Ein solches Sensorelement kann die manuelle Betätigung der Bedienoberfläche also besonders zuverlässig erfassen.Preferably, the sensor element or the plurality of sensor elements for this purpose comprises a combination of a force sensor and a touch sensor. Then a false triggering by light objects reliably avoided and also a false triggering by particularly heavy objects, which can exert a force lying above the minimum force on the user interface, but not the same conductive properties such as a human finger have. For example, for this purpose, the sensor element may have two superimposed capacitive films. By pressing on the upper capacitive foil it is deformed and approximated to the other capacitive foil. If the capacitive foils are electrically connected to one another, it is possible to deduce an actuation force from the voltage change induced by the pressing. At the same time, touching the upper capacitive foil can change its conducting properties, which can also be measured. Such a sensor element can therefore detect the manual actuation of the user interface particularly reliably.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist es vorgesehen, dass wenigstens einer der Schaltkreise der Bedienvorrichtung in seinem Freigabezustand geschlossen ist und wenigstens ein weiterer der Schaltkreise in seinem Freigabezustand unterbrochen ist. Bei diesen Schaltkreisen kann es sich sowohl um jeweilige den Schalterelementen zugeordnete Schaltkreise als auch um jeweilige den Sensorelementen zugeordnete Schaltkreise handeln. Bei der manuellen Betätigung des Bedienelements und dessen Bewegen in die Betätigungsstellung wird also beispielsweise mittels eines Schalterelements ein Schaltkreis geschlossen und mittels eines weiteren Schalterelements ein Schaltkreis geöffnet. Durch eine solche widersinnige Verschaltung kann das ungewollte Ausgeben des Steuersignals bei einem Defekt einer der Schaltkreise besonders zuverlässig verhindert werden. Liegt beispielsweise bei einem der beiden Schaltkreise ein Kabelbruch vor, sind bei einer Betätigung beide Schaltkreise gleichzeitig geöffnet oder geschlossen. Dadurch kann detektiert werden, wenn ein Defekt in der Bedienvorrichtung vorliegt. Beispielsweise kann dann ein entsprechender Mikrocontroller die Bedienvorrichtung bis zu einer Reparatur deaktivieren.In a further advantageous embodiment of the operating device, it is provided that at least one of the circuits of the operating device is closed in its release state and at least one of the circuits is interrupted in its release state. These circuits may be circuits associated with respective switch elements as well as respective circuits associated with the sensor elements. During manual actuation of the operating element and its movement into the actuation position, therefore, a circuit is closed, for example by means of a switch element, and a circuit is opened by means of a further switch element. By such a contradictory interconnection, the unwanted outputting of the control signal can be particularly reliably prevented in the event of a defect in one of the circuits. For example, if a cable break occurs in one of the two circuits, both circuits are open or closed simultaneously when actuated. As a result, it can be detected if there is a defect in the operating device. For example, a corresponding microcontroller can then deactivate the operating device until it is repaired.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug. Erfindungsgemäß umfasst dieses Kraftfahrzeug wenigstens eine Bedienvorrichtung zum Steuern einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs gemäß dem ersten Erfindungsaspekt. Die sich aus der Verwendung der Bedienvorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ergebenden Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. Aufgrund der Verwendung der Bedienvorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt kann die Funktionseinheit besonders zuverlässig gesteuert werden. Damit ist das Kraftfahrzeug besonders sicher.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle. According to the invention, this motor vehicle comprises at least one operating device for controlling a functional unit of the motor vehicle according to the first aspect of the invention. The features and advantages resulting from the use of the operating device according to the first aspect of the invention can be found in the descriptions of the first aspect of the invention, with advantageous embodiments of the first aspect of the invention being regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa. Due to the use of the operating device according to the first aspect of the invention, the functional unit can be controlled particularly reliably. Thus, the motor vehicle is particularly safe.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist es vorgesehen, dass die Funktionseinheit ein autonomes Fahrsystem des Kraftfahrzeugs ist, welches mittels der Bedienvorrichtung nur für eine Dauer aktivierbar ist, während welcher die Bedienvorrichtung das Steuersignal an die Funktionseinheit abgibt. Das heißt, das autonome Fahrsystem ist nur während einer Zeitdauer aktiviert, während welcher alle Schaltkreise in die Freigabestellung geschaltet sind und gleichzeitig durch das mindestens eine Sensorelement die manuelle Betätigung des Bedienelements erfasst ist. Bei autonomen Fahrsystemen ist es notwendig, dass diese sofort deaktiviert werden, wenn ein Benutzer dies wünscht. Beispielsweise kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Gefahr wie beispielsweise eine Person vor dem Kraftfahrzeug detektieren, welche von dem autonomen Fahrsystem nicht erfasst wurde. Ein autonomes Fahren soll sofort beendet werden und das Fahrzeug zum Stillstand kommen, wenn der Fahrer in Reaktion auf die Gefahr aufhört, auf das Bedienelement zu drücken. Autonome Fahrsysteme sind besonders sicherheitskritisch und die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt eignet sich besonders gut zum Steuern einer solchen besonders sicherheitskritischen Funktionseinheit.In a further advantageous embodiment of the motor vehicle according to the invention, it is provided that the functional unit is an autonomous driving system of the motor vehicle, which can be activated by means of the operating device only for a duration during which the operating device emits the control signal to the functional unit. That is, the autonomous driving system is activated only during a period during which all the circuits in the Release position are switched and simultaneously detected by the at least one sensor element, the manual operation of the control element. In autonomous driving systems it is necessary that these are deactivated immediately if a user so desires. For example, a driver of the motor vehicle can detect a danger, such as a person in front of the motor vehicle, which was not detected by the autonomous driving system. Autonomous driving should be stopped immediately and the vehicle stopped when the driver ceases to press the control in response to the danger. Autonomous driving systems are particularly safety-critical and the operating device according to the invention according to the first aspect of the invention is particularly well suited for controlling such a particularly safety-critical functional unit.

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 genannten und/oder in den Figuren allein 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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Dabei zeigt:Showing:

1 in einer schematischen Schnittansicht eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung zum Steuern einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs; und 1 in a schematic sectional view of an operating device according to the invention for controlling a functional unit of a motor vehicle; and

2 in einer schematischen Detailansicht ein Sensorelement der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung gemäß 1. 2 in a schematic detail view of a sensor element of the operating device according to the invention 1 ,

1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Bedienvorrichtung 10 zum Steuern einer nicht gezeigten Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs. Die Bedienvorrichtung 10 umfasst ein Bedienelement 12, ein erstes als Lichtschranke ausgebildetes Schalterelement 14, ein zweites als Lichtschranke ausgebildetes Schalterelement 16, ein drittes als elektromechanischer Taster ausgebildetes Schalterelement 18 und ein viertes als elektromechanischer Taster ausgebildetes Schalterelement 20. Das Schalterelement 18 umfasst dabei eine Carbon-Pille, mittels welcher ein zugeordneter elektrischer Schaltkreis 22 geöffnet oder geschlossen werden kann. Das Schalterelement 20 umfasst ein Mikroschalter, welcher auch als Mikroswitch bezeichnet werden kann, mittels welchem ein weiterer elektrischer Schaltkreis 24 geschlossen werden kann. Auch mittels des Schalterelements 14 und des Schalterelements 16 können jeweils mindestens ein zugeordneter elektrischer Schaltkreis 50 und 52 geöffnet und geschlossen werden. Alle Schaltkreise 22, 24, 50, 52 sind dabei über eine Leiterplatte 26 zur Auswertung ihrer jeweiligen Schaltzustände mit einem Mikrocontroller 28 verbunden. Zudem sind die jeweiligen Schaltkreise geerdet. Die jeweiligen Schaltkreise können dabei auch als Steuerkreise bezeichnet werden. Außerdem ist wenigstens einer der Schaltkreise und/oder ein Signalausgang des Mikrocontrollers 28 über eine externe Schnittstelle 30 mit wenigstens einer Steuervorrichtung und/oder Anzeigevorrichtung verbunden. 1 shows a schematic sectional view of an operating device 10 for controlling a functional unit (not shown) of a motor vehicle. The operating device 10 includes a control 12 , A first designed as a photoelectric switch element 14 , A second designed as a photoelectric switch element 16 , a third designed as an electromechanical switch switch element 18 and a fourth switch element designed as an electromechanical pushbutton 20 , The switch element 18 comprises a carbon pill, by means of which an associated electrical circuit 22 can be opened or closed. The switch element 20 comprises a microswitch, which may also be referred to as a microswitch, by means of which a further electrical circuit 24 can be closed. Also by means of the switch element 14 and the switch element 16 can each have at least one associated electrical circuit 50 and 52 be opened and closed. All circuits 22 . 24 . 50 . 52 are about a circuit board 26 to evaluate their respective switching states with a microcontroller 28 connected. In addition, the respective circuits are grounded. The respective circuits can also be referred to as control circuits. In addition, at least one of the circuits and / or a signal output of the microcontroller 28 via an external interface 30 connected to at least one control device and / or display device.

Das Bedienelement 12 ist beweglich in einem Aufnahmeschacht 32 zwischen einer in 1 gezeigten Ausgangsstellung und einer Betätigungsstellung gelagert. Das Bedienelement 12 kann dabei mittels einer an einer Bedienoberfläche 34 manuell ausführbaren Betätigung aus der Ausgangsstellung in die Betätigungsstellung in Richtung der Schalterelemente 18, 20 gedrückt werden. Beispielsweise kann ein Benutzer mit seinem Finger auf die Bedienoberfläche 34 eine Kraft 36 ausüben, um das Bedienelement 12 nach unten zu drücken. Durch das Bewegen des Bedienelements 12 in die Betätigungsstellung werden mittels der Schalterelemente 18, 20 die jeweils zugeordneten Schaltkreise 22, 24 in einen Freigabezustand geschaltet. Außerdem umfasst das Bedienelement 12 zwei durchsichtige Teilbereiche 38 und drei undurchsichtige Teilbereiche 40. Durch das Bewegen des Bedienelements 12 aus der Ausgangsstellung in die Betätigungsstellung werden die beiden als Lichtschranken ausgebildeten Schalterelemente 14, 16 mittels des undurchsichtigen Teilbereichs 40 geschaltete, indem die jeweilige Lichtschranke unterbrochen wird. Durch die Unterbrechung der jeweiligen Lichtschranken werden die den Schalterelementen 14, 16 zugeordneten Schaltkreise 50, 52 in den Freigabezustand geschaltet.The operating element 12 is movable in a receiving shaft 32 between an in 1 shown starting position and an actuating position stored. The operating element 12 can by means of a on a user interface 34 manually executable operation from the initial position in the operating position in the direction of the switch elements 18 . 20 be pressed. For example, a user can place his finger on the user interface 34 a force 36 exercise the control 12 to press down. By moving the control 12 in the operating position by means of the switch elements 18 . 20 the respective associated circuits 22 . 24 switched to a release state. In addition, the operating element includes 12 two transparent sections 38 and three opaque sections 40 , By moving the control 12 from the initial position in the operating position, the two switch elements designed as light barriers 14 . 16 by means of the opaque portion 40 switched by the respective photocell is interrupted. By the interruption of the respective photocells, the switch elements 14 . 16 associated circuits 50 . 52 switched to the release state.

Die Bedienvorrichtung 10 ist dabei dazu ausgebildet, ein Steuersignal an die Funktionseinheit nur abzugeben, falls jeder Schaltkreis 22, 24, 50, 52 in den Freigabezustand geschaltet ist. Bei der Bedienvorrichtung 10 handelt es sich also um einen mehrkanaligen Taster. Durch die mehrfach redundanten Schalterelemente 14, 16, 18, 20 wird zuverlässig nur ein Steuersignal an die Funktionseinheit ausgegeben, falls das Bedienelement 12 wirklich in die Betätigungsstellung bewegt wurde. Eventuell vorliegende Kabelbrüche in den Schaltkreisen, Fehlschaltungen bei den Schalterelementen 14, 16, 18, 20 oder sonstige Beschädigungen können nur mit äußerst geringer Wahrscheinlichkeit zu einer ungewollten Ausgabe des Steuersignals führen. Diese Wahrscheinlichkeit kann weiter reduziert werden, indem wenigstens einer der Schaltkreise 22, 24, 50, 52 im Freigabezustand geschlossen ist und ein weiterer der Schaltkreise 22, 24, 50, 52 im Freigabezustand geöffnet ist.The operating device 10 is designed to deliver a control signal to the functional unit only if each circuit 22 . 24 . 50 . 52 is switched to the release state. At the operating device 10 So it is a multi-channel button. Due to the multiple redundant switch elements 14 . 16 . 18 . 20 reliably only a control signal is output to the functional unit, if the operating element 12 was really moved to the operating position. Possible cable breaks in the circuits, faulty circuits in the switch elements 14 . 16 . 18 . 20 or other damage can only lead with very low probability to an unwanted output of the control signal. This probability can be further reduced by using at least one of the circuits 22 . 24 . 50 . 52 is closed in the release state and another of the circuits 22 . 24 . 50 . 52 is open in the release state.

Auch jeweilige Fehlfunktionen der Schalterelemente 14, 16, 18, 20 müssen bei einer mehrkanaligen Bedienvorrichtung 10 gleichzeitig auftreten, um ungewollterweise ein Steuersignal durch die Bedienvorrichtung 10 an die Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs abzugeben. Die Schalterelemente 14, 16 können beispielsweise ungewollterweise durch eindringenden Schmutz in den Aufnahmeschacht 32 geschaltet werden, indem dieser Schmutz die jeweiligen Lichtschranken unterbricht. In diesem Fall werden jedoch nicht die Schalterelemente 18, 20 ungewollterweise geschaltet. Genauso kann eindringendes Wasser in den Aufnahmeschacht 32 ungewollterweise zu einer Schaltung der den Schalterelementen 18, 20 zugeordneten Schaltkreise 22, 24 führen, jedoch nicht oder nur in einem sehr unwahrscheinlichen Fall ein Unterbrechen der jeweiligen Lichtschranken der Schalterelemente 14, 16 bewirken. Damit arbeitet die Bedienvorrichtung 10 besonders zuverlässig. Also, any malfunction of the switch elements 14 . 16 . 18 . 20 need in a multi-channel control device 10 occur simultaneously to unintentionally a control signal through the operating device 10 to deliver to the functional unit of the motor vehicle. The switch elements 14 . 16 can, for example, unwanted by penetrating dirt in the receiving shaft 32 be switched by this dirt interrupts the respective photocells. In this case, however, not the switch elements 18 . 20 unintentionally switched. In the same way, penetrating water can enter the receiving shaft 32 unwanted to a circuit of the switch elements 18 . 20 associated circuits 22 . 24 lead, but not or only in a very unlikely event interrupting the respective photocells of the switch elements 14 . 16 cause. Thus, the operating device works 10 especially reliable.

Nach Beendigen der Betätigung an der Bedienoberfläche 34 mittels der Kraft 36 kehrt das Bedienelement 12 aus der Betätigungsstellung selbsttätig in die Ausgangsstellung zurück. Hierfür ist das Federelement 42 an der Unterseite des Bedienelements 12 angeordnet. Bei der Bedienvorrichtung 10 handelt es sich also um einen monostabilen Schalter, welcher auch als Druckknopf bezeichnet werden kann. Jedoch kann es durch ein Verhaken, Verklemmen und/oder Verkanten des Bedienelements 12 beispielsweise an dem Aufnahmeschacht 32 zu einem ungewollten Verbleiben des Bedienelements 12 in der Betätigungsstellung kommen. In diesem Fall würde dann, wenn die Bedienvorrichtung 10 keine weiteren Sicherheitsvorrichtungen umfasst, ungewollterweise das Steuersignal an die Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs abgegeben werden. Insbesondere bei sicherheitskritischen Systemen wie beispielsweise autonomen Fahrsystemen kann ein so abgegebenes, ungewolltes Steuersignal zu einer Gefährdung führen. Es ist erwünscht, dass die Abgabe des Steuersignals unmittelbar mit der Beendigung der manuellen Betätigung an der Bedienoberfläche 34 aufhört, auch wenn das Bedienelement 12 beispielsweise verklemmt ist.After finishing the operation on the user interface 34 by means of force 36 returns the control 12 from the operating position automatically back to the starting position. This is the spring element 42 at the bottom of the control 12 arranged. At the operating device 10 So it is a monostable switch, which can also be referred to as a push button. However, it may be due to snagging, jamming and / or tilting of the operating element 12 for example, on the receiving shaft 32 to an unwanted retention of the operating element 12 come in the operating position. In this case, then, if the operating device 10 does not comprise any further safety devices, the control signal is unintentionally delivered to the functional unit of the motor vehicle. In particular, in safety-critical systems such as autonomous driving systems can thus result in an unwanted control signal to a hazard. It is desirable that the delivery of the control signal occur immediately upon completion of the manual operation on the user interface 34 stops, even if the control 12 for example, is jammed.

Zu diesem Zweck umfasst die Bedienvorrichtung 10 ein Sensorelement 44, welches an der Bedienoberfläche 34 angeordnet ist und mittels welchem die manuelle Betätigung an der Bedienoberfläche 34 des Bedienelements 12 erfassbar ist. Weiterhin ist die Bedienvorrichtung 10 dazu ausgebildet, das Steuersignal an die Funktionseinheit abzugeben, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises 22, 24, 50, 52 in den Freigabezustand durch die jeweiligen Schalterelemente 14, 16, 18, 20 auch die manuelle Betätigung des Bedienelements 12 durch das Sensorelement 44 erfasst wurde. Das Sensorelement 44 stellt also eine weitere Redundanz bei der Bedienvorrichtung 10 dar. Die Bedienvorrichtung 10 gibt ausschließlich ein Steuersignal an die Funktionseinheit ab, wenn der Schalter beziehungsweise das Bedienelement 12 wirklich betätigt wird und nicht nur wenn sich dieses lediglich in der Betätigungsstellung befindet. Dadurch kann die Funktionseinheit mittels der Bedienvorrichtung 10 besonders zuverlässig gesteuert werden.For this purpose, the operating device comprises 10 a sensor element 44 , which is on the user interface 34 is arranged and by means of which the manual operation of the user interface 34 of the operating element 12 is detectable. Furthermore, the operating device 10 configured to deliver the control signal to the functional unit, in addition to the circuit of each circuit 22 . 24 . 50 . 52 in the release state by the respective switch elements 14 . 16 . 18 . 20 also the manual operation of the operating element 12 through the sensor element 44 was recorded. The sensor element 44 thus provides a further redundancy in the operating device 10 dar. The operating device 10 only outputs a control signal to the functional unit, if the switch or the operating element 12 is really operated and not only if this is only in the operating position. This allows the functional unit by means of the operating device 10 be controlled particularly reliable.

Das Sensorelement 44 kann beispielsweise als optisches Sensorelement, Kraftsensor, Berührungssensor und/oder Drucksensor ausgebildet sein. Wie in der schematischen Schnittansicht des Sensorelements 44 gemäß 2 gezeigt ist, ist das Sensorelement 44 hier beispielhaft als kombinierter Kraft- und Berührungssensor ausgebildet. Das Sensorelement 44 umfasst zwei kapazitive Folien 46. Diese kapazitiven Folien 46 sind an der Bedienoberfläche 34 des Bedienelements 12 übereinander angeordnet. Durch Berühren der oberen kapazitiven Folie 46 kann ein Berühren des Bedienelements 12 durch einen Menschen erfasst werden. Durch Ausüben der Kraft 36 wird diese Folie 46 so verformt, dass es in dem die beiden kapazitiven Folien 46 verbindenden Schaltkreis 48 zu einer Spannungsänderung kommt. Mittels dieser Spannungsänderung kann auf eine Größe der Betätigungskraft beziehungsweise der gezeigten Kraft 36 geschlossen werden. Der Schaltkreis 48 kann dabei mit dem Mikrocontroller 28 zur Auswertung verbunden sein.The sensor element 44 For example, it can be designed as an optical sensor element, force sensor, touch sensor and / or pressure sensor. As in the schematic sectional view of the sensor element 44 according to 2 is shown is the sensor element 44 formed here as an example as a combined force and touch sensor. The sensor element 44 includes two capacitive films 46 , These capacitive films 46 are on the user interface 34 of the operating element 12 arranged one above the other. By touching the upper capacitive foil 46 may be touching the control 12 be captured by a human. By applying the force 36 will this slide 46 deformed so that it in which the two capacitive films 46 connecting circuit 48 comes to a voltage change. By means of this voltage change can be to a size of the actuation force or the force shown 36 getting closed. The circuit 48 can do this with the microcontroller 28 be connected to the evaluation.

Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme kann die Bedienvorrichtung 10 dazu ausgebildet sein, das Steuersignal an die Funktionseinheit nur abzugeben, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises in den Freigabezustand auch eine bei der manuellen Betätigung an der Bedienoberfläche 34 des Bedienelements 12 durch das Sensorelement 44, welches wenigstens einen Kraftsensor umfasst, erfasste Bedienkraft eine Mindestkraft überschreitet. Dadurch kann auch die Abgabe des Steuersignals an die Funktionseinheit verhindert werden, wenn das Bedienelement 12 ungewollterweise in der Betätigungsstellung verbleibt und der Benutzer seinen Finger auf der Bedienoberfläche 34 belässt, ohne weitere Kraft auf das Bedienelement 12 auszuüben. Dadurch arbeitet die Bedienvorrichtung 10 besonders zuverlässig.As an additional safety measure, the operating device 10 be configured to only deliver the control signal to the functional unit, if in addition to the circuit of each circuit in the release state and a manual operation on the user interface 34 of the operating element 12 through the sensor element 44 , which comprises at least one force sensor, detected operating force exceeds a minimum force. As a result, the delivery of the control signal to the functional unit can be prevented if the operating element 12 unintentionally remains in the operating position and the user's finger on the user interface 34 leaves without any further force on the operating element 12 exercise. As a result, the operating device works 10 especially reliable.

Die Bedienvorrichtung 10 kann auch eine Vielzahl von Sensorelementen 44 umfassen. Diese Sensorelemente 44 können dabei einen jeweils anderen Sensortyp und/oder eine andere Funktionsweise aufweisen. Auch können jedem Sensorelement 44 verschiedene und/oder mehrere Schaltkreise zugeordnet sein. Wenigstens einer der Schaltkreise kann dabei in dem Freigabezustand geschlossen sein und ein weiterer der Schaltkreise in dem Freigabezustand geöffnet. Insgesamt kann die Bedienvorrichtung 10 also nicht nur mehrkanalige und/oder redundante Schalterelemente 14, 16, 18, 20 aufweisen, sondern auch redundante und/oder mehrkanalige Sensorelemente 44. Auch damit wird die Zuverlässigkeit der Bedienvorrichtung 10 besonders gesteigert.The operating device 10 can also be a variety of sensor elements 44 include. These sensor elements 44 can have a different sensor type and / or a different mode of operation. Also, each sensor element can 44 be assigned to different and / or multiple circuits. At least one of the circuits may be closed in the enable state and another of the circuits opened in the enable state. Overall, the operating device 10 So not only multi-channel and / or redundant switch elements 14 . 16 . 18 . 20 have, but also redundant and / or multi-channel sensor elements 44 , Even so, the reliability of the operating device 10 especially enhanced.

Aufgrund ihrer besonders großen Zuverlässigkeit ist die Bedienvorrichtung 10 besonders geeignet zum Steuern einer sicherheitskritischen Funktionseinheit. Sicherheitskritische Funktionseinheiten müssen beispielsweise nach dem Automotive Safety Integrity Level, kurz ASIL, zugelassen werden. Diese Zulassung betrifft auch jeweilige Steuerungseinrichtungen und Bedienvorrichtungen für solch eine sicherheitskritische Funktionseinheit. Sicherheitskritische Funktionseinheiten bei Kraftfahrzeugen sind beispielsweise autonome Fahrsysteme. Dazu gehört beispielsweise das sogenannte pilotierte Parksystem. Ein weiteres Beispiel ist ein sogenannter Stauassistent. Die Bedienvorrichtung 10 ist dabei vorzugsweise als Totmannschalter ausgebildet. Das heißt, bei einer Beendigung der Betätigung der Bedienvorrichtung 10 wird die damit verbundene Funktionseinheit näherungsweise gleichzeitig deaktiviert. Verzögerungen ergeben sich dabei im Wesentlichen nur durch eine Übertragungszeit von jeweiligen elektrischen Schaltimpulsen.Due to its particularly high reliability is the operating device 10 particularly suitable for controlling a safety-critical functional unit. Safety-critical functional units must, for example, be approved according to the Automotive Safety Integrity Level, or ASIL for short. This approval also relates to respective control devices and operating devices for such a safety-critical functional unit. Safety-critical functional units in motor vehicles are, for example, autonomous driving systems. This includes, for example, the so-called piloted parking system. Another example is a so-called traffic jam assistant. The operating device 10 is preferably designed as a deadman switch. That is, upon completion of the operation of the operating device 10 the associated functional unit is deactivated approximately simultaneously. Delays result essentially only by a transmission time of respective electrical switching pulses.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102011055319 A1 [0004] DE 102011055319 A1 [0004]

Claims (10)

Bedienvorrichtung (10) zum Steuern einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Bedienelement (12), mindestens einem Schalterelement (14, 16, 18, 20) und jeweils mindestens einem dem jeweiligen Schalterelement (14, 16, 18, 20) zugeordneten elektrischen Schaltkreis (22, 24, 50, 52), wobei das Bedienelement (12) mittels einer an einer Bedienoberfläche (34) ausführbaren manuellen Betätigung aus einer Ausgangsstellung in eine Betätigungsstellung bewegbar ist und durch das Bewegen des Bedienelements (12) in die Betätigungsstellung mittels des mindestens einen Schalterelements (14, 16, 18, 20) der mindestens eine zugeordnete Schaltkreis (22, 24, 50, 52) in einen Freigabezustand geschaltet wird, wobei die Bedienvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal an die Funktionseinheit nur abzugeben, falls jeder Schaltkreis (22, 24, 50, 52) in den Freigabezustand geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (10) mindestens ein Sensorelement (44) umfasst, welches an der Bedienoberfläche (34) angeordnet ist und mittels welchem die manuelle Betätigung an der Bedienoberfläche (34) des Bedienelements (12) erfassbar ist, wobei die Bedienvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, das Steuersignal an die Funktionseinheit abzugeben, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises (22, 24, 50, 52) in den Freigabezustand auch die manuelle Betätigung des Bedienelements (12) durch das mindestens eine Sensorelement (44) erfasst wurde.Operating device ( 10 ) for controlling a functional unit of a motor vehicle with a control element ( 12 ), at least one switch element ( 14 . 16 . 18 . 20 ) and at least one respective switch element ( 14 . 16 . 18 . 20 ) associated electrical circuit ( 22 . 24 . 50 . 52 ), whereby the operating element ( 12 ) by means of a on a user interface ( 34 ) executable manual operation from an initial position to an actuating position is movable and by moving the operating element ( 12 ) in the actuating position by means of the at least one switch element ( 14 . 16 . 18 . 20 ) the at least one associated circuit ( 22 . 24 . 50 . 52 ) is switched to a release state, wherein the operating device ( 10 ) is adapted to deliver a control signal to the functional unit only if each circuit ( 22 . 24 . 50 . 52 ) is switched to the release state, characterized in that the operating device ( 10 ) at least one sensor element ( 44 ), which on the user interface ( 34 ) and by means of which the manual operation on the user interface ( 34 ) of the operating element ( 12 ) is detectable, wherein the operating device ( 10 ) is adapted to deliver the control signal to the functional unit if in addition to the circuit of each circuit ( 22 . 24 . 50 . 52 ) in the release state, the manual operation of the operating element ( 12 ) by the at least one sensor element ( 44 ) was recorded. Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (10) als Totmannschalter ausgebildet ist.Operating device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the operating device ( 10 ) is designed as deadman switch. Bedienvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensorelement (44) ein optisches Sensorelement, einen Kraftsensor, einen Drucksensor und/oder einen Berührungssensor umfasst.Operating device ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one sensor element ( 44 ) comprises an optical sensor element, a force sensor, a pressure sensor and / or a touch sensor. Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (44) bereitgestellt sind und wenigstens ein erstes der Sensorelemente (44) einen anderen Sensortyp und/oder eine andere Funktionsweise aufweist als ein zweites der Sensorelemente (44).Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensor elements ( 44 ) and at least a first of the sensor elements ( 44 ) has a different type of sensor and / or a different mode of operation than a second one of the sensor elements ( 44 ). Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (12) wenigstens einen durchsichtigen Teilbereich (38) und einen undurchsichtigen Teilbereich (40) umfasst, wobei das Bedienelement (12) in einem Aufnahmeschacht (32) beweglich zwischen der Ausgangsstellung und der Betätigungsstellung gelagert ist, wobei das mindestens eine Schalterelement (14, 16) eine Lichtschranke umfasst, welche an dem Aufnahmeschacht (32) angeordnet ist und durch das Bewegen des Bedienelements (12) zwischen der Ausgangsstellung und der Betätigungsstellung relativ zur Lichtschranke aufgrund des durchsichtigen Teilbereichs (38) und des undurchsichtigen Teilbereichs (40) unterbrochen oder freigegeben wird.Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element ( 12 ) at least one transparent subregion ( 38 ) and an opaque subregion ( 40 ), wherein the operating element ( 12 ) in a receiving shaft ( 32 ) is movably mounted between the starting position and the actuating position, wherein the at least one switch element ( 14 . 16 ) comprises a light barrier, which at the receiving shaft ( 32 ) and by moving the control element ( 12 ) between the starting position and the actuating position relative to the light barrier due to the transparent portion ( 38 ) and the opaque subarea ( 40 ) is interrupted or released. Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schalterelement (18, 20) einen elektromechanischen Taster, insbesondere einen Mikroschalter und/oder eine Carbon-Pille, umfasst, mittels welchem bei einer Bewegung des Bedienelements (12) aus der Ausgangsstellung in die Betätigungsstellung der mindestens eine zugeordnete elektrische Schaltkreis (22, 24) mechanisch geschlossen oder geöffnet wird, um den jeweiligen Schaltkreis (22, 24) in den Freigabezustand zu schalten.Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one switch element ( 18 . 20 ) comprises an electromechanical probe, in particular a microswitch and / or a carbon pill, by means of which, during a movement of the operating element ( 12 ) from the initial position into the actuating position of the at least one associated electrical circuit ( 22 . 24 ) is mechanically closed or opened to the respective circuit ( 22 . 24 ) to switch to the release state. Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensorelement (44) einen Kraftsensor umfasst, wobei die Bedienvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, das Steuersignal an die Funktionseinheit abzugeben, falls zusätzlich zu der Schaltung jedes Schaltkreises (22, 24, 50, 52) in den Freigabezustand auch eine bei der manuellen Betätigung an der Bedienoberfläche (34) des Bedienelements (12) durch den Kraftsensor erfasste Bedienkraft eine Mindestkraft überschreitet.Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor element ( 44 ) comprises a force sensor, wherein the operating device ( 10 ) is adapted to deliver the control signal to the functional unit if in addition to the circuit of each circuit ( 22 . 24 . 50 . 52 ) in the release state also one during manual operation on the user interface ( 34 ) of the operating element ( 12 ) detected by the force sensor operating force exceeds a minimum force. Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Schaltkreise (22, 24, 50, 52) der Bedienvorrichtung (10) in seinem Freigabezustand geschlossen ist und wenigsten ein weiterer der Schaltkreise (22, 24) in seinem Freigabezustand unterbrochen ist.Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the circuits ( 22 . 24 . 50 . 52 ) of the operating device ( 10 ) is closed in its release state and at least one of the other circuits ( 22 . 24 ) is interrupted in its release state. Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Steuern einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs.Motor vehicle with at least one operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims for controlling a functional unit of the motor vehicle. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit ein autonomes Fahrsystem des Kraftfahrzeugs ist, welches mittels der Bedienvorrichtung (10) nur für eine Dauer aktivierbar ist, während welcher die Bedienvorrichtung (10) das Steuersignal an die Funktionseinheit abgibt.Motor vehicle according to claim 9, characterized in that the functional unit is an autonomous driving system of the motor vehicle, which by means of the operating device ( 10 ) can only be activated for a duration during which the operating device ( 10 ) outputs the control signal to the functional unit.
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