DE102011104419A1

DE102011104419A1 - Operating device for motor car, has actuator producing mechanical vibration of control element with pulse signal to user, where pulse signal is band-limited such that mechanical vibration is limited to frequency range on frequency spectrum

Info

Publication number: DE102011104419A1
Application number: DE102011104419A
Authority: DE
Inventors: Kamal Idrisi; Jörg Reisinger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2011-12-15

Abstract

The device (10) has a control element (12) operated by an user. An actuator e.g. electromagnetic actuator, electrostatic actuator or piezoelectric actuator, is mechanically coupled with the control element and controlled for producing mechanical vibration of the control element with a pulse signal to the user as haptic feedback of the control element. The pulse signal is band-limited such that the mechanical vibration of the control element is limited to a frequency range on a frequency spectrum, where the frequency range is between 200 and 300 hertz. An independent claim is also included for a method for operating an operating device for a motor car.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement, das von einem Benutzer bedienbar ist, und einem Aktor, der mechanisch mit dem Bedienelement gekoppelt ist und der zum Erzeugen einer mechanischen Schwingung des Bedienelements als haptische Rückmeldung auf das Bedienen des Bedienelements an den Benutzer ansteuerbar ist. Über dies betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Bedienvorrichtung.The invention relates to an operating device for a motor vehicle with a control element which can be operated by a user, and an actuator which is mechanically coupled to the operating element and for generating a mechanical vibration of the operating element as haptic feedback on the operation of the operating element to the user is controllable. About this, the present invention relates to a method for operating such an operating device.

In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend Bedienvorrichtungen mit entsprechenden Bedienelementen verbaut, mit denen eine haptische Rückmeldung an den Fahrer bzw. an den Bediener ausgegeben werden können. insbesondere bei spaltlosen Bedienflächen, bei denen eine Betätigung nicht sofort ersichtlich ist, ist es von Vorteil, wenn eine entsprechende haptische Rückmeldung ausgegeben wird. Eine solche haptische Rückmeldung kann beispielsweise durch eine mechanische Schwingung des Bedienelements erreicht werden.In modern motor vehicles operating devices are increasingly installed with appropriate controls with which a haptic feedback to the driver or to the operator can be issued. Especially with gapless control surfaces in which an operation is not immediately apparent, it is advantageous if a corresponding haptic feedback is issued. Such a haptic feedback can be achieved, for example, by a mechanical vibration of the operating element.

Momentan verwendete Bedienvorrichtungen, die eine haptische Rückmeldung ausgeben können, weisen mehrere Nachteile auf. Beispielsweise können die mechanischen Schwingungen deutlich in die umgebenden Bauteile bzw. die Umgebung einkoppeln. Somit entstehen Vibrationen und/oder akustische Geräusche, die störend auf den Bediener bzw. die Fahrzeuginsassen wirken können. Des Weiteren kann die haptische Rückmeldung bei bekannten Bedienvorrichtungen positionsabhängig sein. Dadurch werden abhängig von der Position unterschiedliche haptische und/oder akustische Charakteristika erzeugt. Um ein haptisches Signal zu erzeugen, das von dem Bediener deutlich wahrgenommen wird, werden oft entsprechende Aktoren mit einem hohen Energiebedarf verwendet.Currently used operating devices that can output a haptic feedback, have several disadvantages. For example, the mechanical vibrations can clearly couple into the surrounding components or the environment. This results in vibrations and / or acoustic noise that can interfere with the operator or the vehicle occupants. Furthermore, the haptic feedback can be position-dependent in known operating devices. As a result, different haptic and / or acoustic characteristics are generated depending on the position. In order to generate a haptic signal which is clearly perceived by the operator, corresponding actuators with a high energy requirement are often used.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung, mit der eine haptische Rückmeldung an den Bediener ausgegeben werden kann, besonders effektiv zu betreiben.The object of the present invention is to operate a control device, with which a haptic feedback can be output to the operator, particularly effective.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bedienvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Demnach wird bereitgestellt eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement, das von einem Benutzer bedienbar ist, und einem Aktor, der mechanisch mit dem Bedienelement gekoppelt ist und der zum Erzeugen einer mechanischen Schwingung des Bedienelements als haptische Rückmeldung auf das Bedienen des Bedienelements an den Benutzer mit einem Impulssignal ansteuerbar ist, wobei das Impulssignal bandbegrenzt ist und damit die mechanische Schwingung des Bedienelements im Frequenzspektrum auf zumindest einen Frequenzbereich begrenzt ist.This object is achieved by an operating device according to claim 1. Accordingly, there is provided an operating device for a motor vehicle having an operating element which can be operated by a user and an actuator which is mechanically coupled to the operating element and which generates a mechanical oscillation of the operating element as haptic feedback on the operation of the operating element to the user can be driven with a pulse signal, wherein the pulse signal is band-limited and thus the mechanical oscillation of the operating element in the frequency spectrum is limited to at least one frequency range.

Der Aktor der Bedienvorrichtung kann mit einem entsprechenden Impulssignal angesteuert werden, welches eine mechanische Schwingung des Aktors und somit des mit dem Aktor gekoppelten Bedienelements mit einer zuvor bestimmten schmalbandigen Frequenz bewirkt. Hierbei kann das Impulssignal so ausgewählt werden, dass die Übertragung von mechanischen Schwingungen an die Umgebung des Bedienelements verhindert bzw. reduziert wird. Somit entstehen keine akustischen Störungen aufgrund von Vibrationen des Gehäuses der Bedienvorrichtung oder benachbarter Bauteile, welche mechanisch mit dem Bedienelement gekoppelt sind. Zudem werden keine störenden mechanischen Vibrationen an andere Bedienelemente der Bedienvorrichtung übertragen. Hierbei ist es ebenso vorgesehen, dass der Aktor der Bedienvorrichtung mit einem entsprechenden Impulssignal angeregt wird, welches sich aus mehreren Frequenzen bzw. Frequenzbändern zusammen setzt. Beispielsweise können zwei schmalbandige Frequenzbereiche gleichzeitig angeregt werden. Die mechanischen Schwingungen des Aktors und somit des Bedienelements sowie die entsprechenden Dämpfungsparameter, welche eine Unterdrückung von unerwünschten Frequenzen bewirken, werden primär durch das Impulssignal eingestellt. Dieses Impulssignal kann beispielsweise mit einem entsprechenden Filter, beispielsweise einem Kammfilter, der die Vielfachen des Signals eliminiert, gefiltert werden.The actuator of the operating device can be controlled with a corresponding pulse signal, which causes a mechanical oscillation of the actuator and thus of the actuator coupled to the control element with a previously determined narrow-band frequency. Here, the pulse signal can be selected so that the transmission of mechanical vibrations to the environment of the control element is prevented or reduced. Thus, no acoustic interference due to vibrations of the housing of the operating device or adjacent components, which are mechanically coupled to the operating element. In addition, no disturbing mechanical vibrations are transmitted to other controls of the operating device. Here, it is also provided that the actuator of the operating device is excited with a corresponding pulse signal, which is composed of several frequencies or frequency bands together. For example, two narrowband frequency ranges can be excited simultaneously. The mechanical vibrations of the actuator and thus of the operating element as well as the corresponding damping parameters, which cause a suppression of undesired frequencies, are adjusted primarily by the pulse signal. This pulse signal can be filtered, for example, with a corresponding filter, for example a comb filter, which eliminates the multiples of the signal.

Bevorzugt liegt der zumindest eine Frequenzbereich in einem Bereich zwischen 100 und 400 Hz, insbesondere in einem Bereich zwischen 200 und 300 Hz. Die Auswahl des entsprechenden Frequenzbereichs, mit dem der Aktor angesteuert wird, ist an die haptische Empfindlichkeit des Menschen angepasst. Der Mensch kann haptische Rückmeldungen im Frequenzbereich zwischen 200 und 300 Hz besonders gut wahrnehmen. Wenn der Aktor der Bedienvorrichtung mit einem Impulssignal in diesem Frequenzbereicht betrieben wird, kann die Amplitude des Ansteuerungssignals reduziert werden und somit der Aktor mit einer geringeren Leistung betrieben werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bedienelement derart ausgebildet, dass ein Wert einer Frequenz zumindest einer mechanischen Schwingungsmode des Bedienelements in dem zumindest einen Frequenzbereich liegt. Um die haptische Rückmeldung des Bedienelements zu verbessern bzw. weiter zu konzentrieren, können zudem die mechanischen Schwingungseigenschaften des Bedienelements angepasst werden. Hierbei können die mechanischen Schwingungsmoden bzw. die Resonanzfrequenzen des Bedienelements an die Werte der Frequenzen angepasst werden, mit denen der Aktor angeregt wird. Ebenso können mehrere Schwingungsmoden des Bedienelements angeregt werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die mechanischen Schwingungseigenschaften des Bedienelements derart ausgebildet sind, dass die Frequenzen der einzelnen Schwingungsmoden einen deutlichen Abstand zueinander aufweisen. Wird das Bedienelement beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 100 und 400 Hz angeregt, so sollten die Abstände der Frequenzen der einzelnen Schwingungsmoden beispielsweise größer als 50 Hz sein. Auf diese Weise können Fertigungstoleranzen des Bedienelements bzw. dessen mechanischer Aufhängung besonders effektiv ausgeglichen werden und zudem kann eine Anregung der anderen Schwingungsmoden verhindert werden.The at least one frequency range is preferably in a range between 100 and 400 Hz, in particular in a range between 200 and 300 Hz. The selection of the corresponding frequency range with which the actuator is driven is adapted to the haptic sensitivity of humans. Humans can perceive haptic feedback in the frequency range between 200 and 300 Hz particularly well. If the actuator of the operating device is operated with a pulse signal in this frequency range, the amplitude of the drive signal can be reduced and thus the actuator can be operated at a lower power. In an advantageous embodiment, the operating element is designed such that a value of a frequency of at least one mechanical vibration mode of the operating element lies in the at least one frequency range. In order to improve the haptic feedback of the control element or to further focus, also the mechanical vibration characteristics of the control element can be adjusted. In this case, the mechanical vibration modes or the resonance frequencies of the operating element can be adapted to the values of the frequencies with which the actuator is excited. Likewise, several can Vibration modes of the control element are excited. It is advantageous if the mechanical vibration characteristics of the control element are designed such that the frequencies of the individual vibration modes have a significant distance from each other. If the control element is excited, for example, in a frequency range between 100 and 400 Hz, the distances between the frequencies of the individual vibration modes should be, for example, greater than 50 Hz. In this way, manufacturing tolerances of the control element or its mechanical suspension can be compensated particularly effectively and also excitation of the other vibration modes can be prevented.

Eine entsprechende Abstimmung der mechanischen Schwingungsmoden des Bedienelements kann beispielsweise durch die lokale Variation der Steifigkeit und der Masse des Bedienelements erreicht werden. Dies kann z. B. durch einen Schichtaufbau (Sandwich) mehrerer Materialien erreicht werden. Hierbei ist zu beachten, dass eine Erhöhung der Dicke des mechanisch schwingenden Teils des Bedienelements sowohl einen Einfluss auf die Masse als auch auf die Steifigkeit des Bedienelements hat. Um dies auszugleichen, können Materialien mit unterschiedlichen Materialeigenschaften verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, an dem Bedienelement durch eine entsprechende mechanische Bearbeitung Rippen bzw. Abdünnungen vorzusehen. Auf diese Weise kann die Steifigkeit des Bedienelements unabhängig von der Masse verändert werden und somit können auf einfache Weise die Schwingungsmoden des Bedienelements angepasst werden. Eine andere Möglichkeit, um die Frequenz der Schwingungsmoden des Bedienelements zu beeinflussen, insbesondere zu senken, besteht darin, die Masse des Aktors selbst zu verringern. Zudem kann die mechanische Lagerung bzw. die Wahl der Befestigungspunkte des Bedienelements entsprechend angepasst werden. Die Lagerung des Bedienelements kann hierzu fest, beweglich, oder mit einem oder mehreren Freiheitsgraden vorgesehen werden. Zudem können entsprechende Fügestellen optimiert werden oder entsprechende Verbindungen, wie beispielsweise Klebeverbindungen oder Schweißverbindungen, entsprechend angepasst werden.A corresponding tuning of the mechanical vibration modes of the operating element can be achieved for example by the local variation of the rigidity and the mass of the operating element. This can be z. B. can be achieved by a sandwich (sandwich) of several materials. It should be noted that an increase in the thickness of the mechanically oscillating part of the operating element has both an influence on the mass and on the rigidity of the operating element. To compensate for this, materials with different material properties can be used. Another possibility is to provide ribs or thinning to the operating element by means of a corresponding mechanical processing. In this way, the rigidity of the control element can be changed independently of the mass and thus can be easily adapted to the vibration modes of the control. Another possibility to influence the frequency of the vibration modes of the operating element, in particular to reduce, is to reduce the mass of the actuator itself. In addition, the mechanical storage or the choice of attachment points of the control can be adjusted accordingly. The storage of the operating element can be fixed, movable, or provided with one or more degrees of freedom for this purpose. In addition, corresponding joints can be optimized or appropriate connections, such as adhesive joints or welded joints, be adjusted accordingly.

Auf diese Weise können sowohl die Frequenz des Signals, mit der der Aktor angeregt wird, als auch die Schwingungsmoden des Bedienelements aufeinander abgestimmt werden, um eine Übertragung von unerwünschten mechanischen Schwingungen an die Umgebung zu vermeiden. Zudem kann durch die Auswahl der mechanischen Schwingungsmoden des Bedienelements eine Reduzierung der akustischen Störungen, welche beispielsweise durch luftinduzierten Körperschall erzeugt werden, verringert werden. Hierbei hat es sich gezeigt, dass gerade Schwingungsmoden schwächer in die umgebende Luft einkoppeln als ungerade Schwingungsmoden. Daher werden bevorzugt gerade Schwingungsmoden des Bedienelements angeregt.In this way, both the frequency of the signal with which the actuator is excited, as well as the vibration modes of the control element can be matched to prevent transmission of unwanted mechanical vibrations to the environment. In addition, by selecting the mechanical vibration modes of the control element, a reduction of the acoustic disturbances, which are generated, for example, by air-induced structure-borne noise, can be reduced. In this case, it has been shown that even vibration modes couple weaker into the surrounding air than odd vibration modes. Therefore, preferably just vibration modes of the control element are excited.

Bevorzugt weist die Bedienvorrichtung zumindest ein Kopplungselement zur Dämpfung einer Übertragung der mechanischen Schwingung des Bedienelements an eine Umgebung des Bedienelements auf. Um die Übertragung von mechanischen Schwingungen zusätzlich zu verringern, kann ein entsprechendes Kopplungselement bzw. mehrere Kopplungselemente in die Bedienvorrichtung integriert werden. Dieses Kopplungselement ist bevorzugt so ausgebildet, dass mechanische Schwingungen in einem Frequenzbereich, der dem Frequenzbereich entspricht, mit dem der Aktor angesteuert wird, nicht übertragen werden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Auslegung der mechanischen Dämpfungseigenschaften des Kopplungselements erreicht werden.The operating device preferably has at least one coupling element for damping a transmission of the mechanical oscillation of the operating element to an environment of the operating element. To additionally reduce the transmission of mechanical vibrations, a corresponding coupling element or a plurality of coupling elements can be integrated into the operating device. This coupling element is preferably designed so that mechanical vibrations in a frequency range corresponding to the frequency range with which the actuator is driven, are not transmitted. This can be achieved for example by a corresponding design of the mechanical damping properties of the coupling element.

In einer weiteren Ausführungsform ist mit der Bedienvorrichtung ein akustisches Signal ausgebbar. Zur Verstärkung des Wahrnehmungseffekts der Rückmeldung kann zusätzlich zu der haptischen Rückmeldung in Form einer mechanischen Schwingung ein akustisches Signal ausgegeben werden. Hierbei kann das akustische Signal beispielsweise durch das Bedienelement selbst erzeugt werden. Hierzu kann das Impulssignal, mit dem der Aktor angeregt wird, entsprechend angepasst werden. Ebenso ist es denkbar, ein akustisches Signal mit einer separaten Einrichtung, beispielsweise einem Lautsprecher, zu erzeugen.In a further embodiment, an acoustic signal can be output with the operating device. To amplify the perception effect of the feedback, in addition to the haptic feedback in the form of a mechanical vibration, an acoustic signal can be output. In this case, the acoustic signal can be generated, for example, by the operating element itself. For this purpose, the pulse signal with which the actuator is excited, be adjusted accordingly. It is also conceivable to generate an acoustic signal with a separate device, for example a loudspeaker.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktor ein elektromagnetischer, ein elektrostatischer oder ein piezoelektrischer Aktor. Die Schwingung, die mit dem Aktor erzeugt wird, wird bevorzugt in vertikaler Richtung ausgeführt. Ebenso ist es denkbar, dass mit dem Aktor eine horizontale Schwingung erzeugt wird.In a preferred embodiment, the actuator is an electromagnetic, an electrostatic or a piezoelectric actuator. The vibration generated with the actuator is preferably carried out in the vertical direction. It is also conceivable that a horizontal vibration is generated with the actuator.

Schließlich wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug durch Bedienen eines Bedienelements durch den Benutzer und Erzeugen einer mechanischen Schwingung des Bedienelements durch die Bedienvorrichtung als haptische Rückmeldung auf das Bedienen des Bedienelements an den Benutzer, wobei die mechanische Schwingung des Bedienelements im Frequenzspektrum auf zumindest einen Frequenzbereich begrenzt wird.Finally, the invention provides a method for operating an operating device for a motor vehicle by operating a control element by the user and generating a mechanical vibration of the operating element by the operating device as haptic feedback on the operation of the operating element to the user, wherein the mechanical vibration of the operating element in the frequency spectrum is limited to at least one frequency range.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Betreiben einer Bedienvorrichtung; 1 a schematic representation of the method for operating an operating device;

2 eine schematische Darstellung der akustischen Abstrahlungen einer Bedienvorrichtung; 2 a schematic representation of the acoustic emissions of an operating device;

3a eine schematische Darstellung der akustischen Abstrahlung einer Bedienvorrichtung, die mit einem breitbandigen Impuls angelegt wird; 3a a schematic representation of the acoustic radiation of an operating device, which is applied with a broadband pulse;

3b eine schematische Darstellung der akustischen Abstrahlung einer Bedienvorrichtung, die mit einem bandbegrenzten Signal angeregt wird; und 3b a schematic representation of the acoustic radiation of an operating device which is excited with a band-limited signal; and

4 eine schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung die über ein Kopplungselement mit der Umgebung gekoppelt ist. 4 a schematic representation of an operating device which is coupled via a coupling element with the environment.

Die nachfolgen näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The following detailed embodiments illustrate preferred embodiments of the present invention.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung die einzelnen Schritte eines Verfahrens Zum Betreiben einer Bedienvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug. Hierbei weist eine Bedienvorrichtung 10 eine Mehrzahl von Bedienelementen 12 auf. Unter Bedienelement 12 kann ein entsprechender Knopf, ein Taster, ein Schalter oder dgl. verstanden werden. Ebenso kann das Bedienelement 12 in einer geschlossenen Bedienfläche, wie z. B. einem Touchscreen, integriert sein. Zunächst muss das entsprechende Bedienelement 12 der Bedienvorrichtung 10 von dem Benutzer aufgefunden werden. Zu diesem Zweck bewegt der Benutzer seinen Finger 14 über die einzelnen Bedienelemente 12 der Bedienvorrichtung 10. Hierbei ist es sinnvoll, eine entsprechende suchhaptische Rückmeldung, beispielsweise durch Ertasten der Oberfläche bzw. durch Fixierung des Fingers 14 an der Oberfläche vor der Betätigung des Bedienelements 12, zu ermöglichen. Dazu kann der Finger 14 zunächst auf das Bedienelement 12 aufgelegt werden, ohne dass das Bedienelement 12 dabei betätigt wird. Das des Bedienelements 12 kann durch eine initiale makroskopische Bewegung des Bedienelements 12 erreicht werden. Zu diesem Zweck kann der Bediener mit seinem Finger 14 einen mechanischen Druck auf das Bedienelement 12 ausüben. Dies ist in 1 durch den Pfeil 16 veranschaulicht. Hierbei ist es ebenso denkbar, dass das Bedienen des Bedienelements 12 ohne initiale makroskopische Bewegung des Fingers 14 ausgeführt wird. Dann wird durch jede Berührung des Bedienelements 12 das Bedienelement 12 ausgelöst bzw. bedient. Hierbei ist allerdings kein suchhaptisches Abtasten möglich. 1 shows a schematic representation of the individual steps of a method for operating an operating device 10 for a motor vehicle. This has an operating device 10 a plurality of controls 12 on. Under control element 12 a corresponding button, a button, a switch or the like. Can be understood. Likewise, the control element 12 in a closed control surface, such. As a touch screen, integrated. First, the appropriate control element 12 the operating device 10 be found by the user. For this purpose, the user moves his finger 14 about the individual controls 12 the operating device 10 , In this case, it makes sense to provide a corresponding search-haptic feedback, for example by palpating the surface or by fixing the finger 14 on the surface before operating the operating element 12 to enable. This can be the finger 14 first on the control 12 be hung without the operating element 12 thereby being actuated. That of the control element 12 may be due to an initial macroscopic movement of the operating element 12 be achieved. For this purpose, the operator can use his finger 14 a mechanical pressure on the control 12 exercise. This is in 1 through the arrow 16 illustrated. It is also conceivable that the operation of the operating element 12 without initial macroscopic movement of the finger 14 is performed. Then, every touch of the control element 12 the operating element 12 triggered or operated. However, no haptic scanning is possible.

Als Bestätigung der Bedienung des Bedienelements 12 wird durch die Bedienvorrichtung 10 ein entsprechender mechanischer Impuls in Form einer mechanischen Schwingung an das Bedienelement 12 und dadurch an den Finger 14 übertragen. Dies kann beispielsweise mit einem hier nicht dargestellten Aktor erfolgen, der in der Bedienvorrichtung 10 angeordnet ist und der mechanisch mit dem Bedienelement 12 gekoppelt ist. Ein solcher Aktor kann beispielsweise ein elektrostatischer, ein elektromagnetischer oder ein piezoelektrischer Aktor sein. Der Aktor kann so ausgebildet sein, dass er entweder eine horizontale oder eine vertikale Bewegung bzw. Schwingung ausführen kann. Ein solcher Aktor wird entsprechend mit einem Impulssignal angesteuert, so dass eine mechanische Schwingung an das Bedienelement 12 als haptische Rückmeldung auf das Bedienen des Bedienelements 12 an dem Benutzer erzeugt wird.As confirmation of the operation of the operating element 12 is through the operating device 10 a corresponding mechanical impulse in the form of a mechanical vibration to the operating element 12 and thereby to the finger 14 transfer. This can be done, for example, with an actuator, not shown here, in the operating device 10 is arranged and the mechanically with the operating element 12 is coupled. Such an actuator can be, for example, an electrostatic, an electromagnetic or a piezoelectric actuator. The actuator can be designed so that it can perform either a horizontal or a vertical movement or vibration. Such an actuator is driven in accordance with a pulse signal, so that a mechanical vibration to the operating element 12 as a haptic feedback on the operation of the control 12 is generated at the user.

Mechanische Schwingungen bzw. der mechanische Impuls, der von dem Aktor an das Bedienelement 12 und somit an einen Finger 14 übertragen wird, ist in 1 schematisch durch die Darstellung des Signalverlaufs 18 eines solchen Impulses dargestellt.Mechanical vibrations or the mechanical impulse from the actuator to the operating element 12 and thus to a finger 14 is transmitted in 1 schematically by the representation of the waveform 18 represented such a pulse.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung, die akustische Abstrahlung an die Umgebung, die bei einer Bedienvorrichtung 10 mit einem Bedienelement 12 auftreten kann. In 2 ist eine die Bedienvorrichtung 10 umgebende Komponente 20 dargestellt. Um eine haptische Rückmeldung an den Benutzer bzw. an dessen Finger 14 zu erzeugen, wird zunächst ein hier nicht dargestellter Aktor mit einem Impulssignal angesteuert. Die mechanische Schwingung des Aktors, der mechanisch mit dem Bedienelement 12 gekoppelt ist, wird an das Bedienelement 12 übertragen. Die mechanische Schwingung des Bedienelements 12 kann an die umgebende Komponente 20 übertragen werden. Dies ist in 2 durch die Linie 22 dargestellt. Dies kann zu Vibrationen der umgebenden Komponente 20 und somit zu akustischen Störungen führen. Eine solche mechanische Schwingung oder akustische Störung die von dem Bedienelement 12 an die umgebende Komponente 20 übertragen wird, kann sich beispielsweise in einem Vibrieren oder Rattern der Komponente 20 zeigen. Ebenso können die mechanischen Schwingungen des Bedienelements 12 als Schall oder akustische Signal an die Umgebung der Bedienvorrichtung 10 übertragen werden. Dies ist in 2 schematisch durch die Linie 24 dargestellt. Die akustische Abstrahlung an die Komponente 20 bzw. an die Umgebung soll möglichst vermieden werden. Eine vorbestimmte akustische Abstrahlung des Bedienelements 12 kann allerdings gewünscht sein. Hierbei saute das akustische Signal möglichst unauffällig sein und nicht störend wirken. Dieses akustische Signal ist in 2 schematisch durch die Linie 26 dargestellt. Auf diese Weise kann beispielsweise zusätzlich zu der haptischen Rückmeldung mit dem Bedienelement 12 ein akustisches Signal erzeugt werden, welches die Wahrnehmung verstärken kann. 2 shows in a schematic representation, the acoustic radiation to the environment, in an operating device 10 with a control 12 can occur. In 2 is one the operating device 10 surrounding component 20 shown. For a haptic feedback to the user or on his finger 14 To generate, an actuator, not shown here, is first driven with a pulse signal. The mechanical vibration of the actuator, the mechanical with the control 12 is coupled to the control 12 transfer. The mechanical vibration of the control element 12 can be to the surrounding component 20 be transmitted. This is in 2 through the line 22 shown. This can cause vibrations of the surrounding component 20 and thus lead to acoustic interference. Such a mechanical vibration or acoustic interference from the control 12 to the surrounding component 20 can be transmitted, for example, in a vibrating or chattering of the component 20 demonstrate. Likewise, the mechanical vibrations of the control element 12 as sound or acoustic signal to the environment of the operating device 10 be transmitted. This is in 2 schematically through the line 24 shown. The acoustic radiation to the component 20 or to the environment should be avoided as possible. A predetermined acoustic radiation of the operating element 12 may be desired. Here, the acoustic signal sneeze as inconspicuous as possible and not disturbing. This acoustic signal is in 2 schematically through the line 26 shown. In this way, for example, in addition to the haptic feedback with the operating element 12 an acoustic signal can be generated which can enhance the perception.

3a zeigt eine Bedienvorrichtung 10 mit einem Bedienelement 12, wobei hier ein nicht dargestellter Aktor mit einem breitbandigen Impulssignal 28 angeregt wird. Ein solches breitbandiges Impulssignal 28 beinhaltet viele Einzelfrequenzen mit abnehmender Amplitude. Wird der Aktor der Bedienvorrichtung 10 mit einem solchen Impulssignal 28 angeregt, können alle Bauteile der Bedienvorrichtung mit einer breitbandigen mechanischen Schwingung angeregt werden. Dies führt dazu, dass zusätzlich zu der akustischen Abstrahlung des Bedienelements 12 selbst, die in 3a mit dem Pfeil 30 dargestellt ist, eine mechanische Schwingung des Gehäuses welche eine akustische Abstrahlung bewirkt, die in 3a durch den Pfeil 32 dargestellt ist, und die akustische Abstrahlung in die Umgebung, welche in 3b durch den Pfeil 34 dargestellt ist, erzeugt wird. Die akustische Abstrahlung, die von der Schwingung des Gehäuses erzeugt wird, und die akustische Abstrahlung, die in die Umgebung eingekoppelt wird, kann störend auf den Bediener bzw. die anderen Fahrzeuginsassen wirken. 3a shows an operating device 10 with a control 12 , Here, an unillustrated actuator with a broadband pulse signal 28 is stimulated. Such a broadband pulse signal 28 includes many single frequencies with decreasing amplitude. Will the actuator of the operating device 10 with such a pulse signal 28 stimulated, all components of the operating device can be excited with a broadband mechanical vibration. This causes, in addition to the acoustic radiation of the control element 12 myself, the in 3a with the arrow 30 is shown, a mechanical vibration of the housing which causes an acoustic radiation in 3a through the arrow 32 is shown, and the acoustic radiation into the environment, which in 3b through the arrow 34 is shown is generated. The acoustic radiation generated by the vibration of the housing, and the acoustic radiation that is coupled into the environment, can interfere with the operator or other vehicle occupants.

Erfindungsgemäß wird der Aktor der Bedienvorrichtung nicht mit einem breitbandigen Impuls angeregt, sondern mit einem gefilterten bandbegrenztem Impulssignal 36. In 3b ist ein solches bandbegrenztes Impulssignal 36 exemplarisch dargestellt. Durch ein solches Impulssignal 36 kann erreicht werden, dass bevorzugt nur eine akustische Abstrahlung des Bedienelements 12 erzeugt wird. Diese ist in 3b durch den Pfeil 30 dargestellt. Akustische Abstrahlungen, die aufgrund von mechanischen Schwingungen des Gehäuses erzeugt werden, und akustische Abstrahlungen an die Umgebung entstehen hierbei nicht bzw. werden stark verringert. Dies ist in 3b schematisch durch das Kreuz 38 dargestellt. Das Bedienelement 12 wird bevorzugt mit einem Impulssignal 36, angesteuert, dessen Frequenzbereich in einem Bereich zwischen 100 und 400 Hz, insbesondere in einem Bereich zwischen 200 und 300 Hz, liegt. In diesem Frequenzbereich kann der Mensch haptische Rückmeldungen besonders gut wahrnehmen.According to the actuator of the operating device is not excited with a broadband pulse, but with a filtered band-limited pulse signal 36 , In 3b is such a band limited pulse signal 36 exemplified. By such a pulse signal 36 can be achieved that preferably only an acoustic radiation of the control element 12 is produced. This is in 3b through the arrow 30 shown. Acoustic emissions, which are generated due to mechanical vibrations of the housing, and acoustic emissions to the environment do not arise or are greatly reduced. This is in 3b schematically through the cross 38 shown. The operating element 12 is preferred with a pulse signal 36 , driven, whose frequency range is in a range between 100 and 400 Hz, in particular in a range between 200 and 300 Hz. In this frequency range, people can perceive haptic feedback very well.

Zusätzlich zur Anpassung des Impulssignals 36, mit der Aktor angesteuert wird, können die mechanischen Schwingungseigenschaften des Bedienelements 12 angepasst werden. Eine oder mehrere mechanische Schwingungsmoden des Bedienelements 12 können an den Frequenzbereich angepasst werden, mit dem der Aktor angesteuert wird. Zu diesem Zweck können die Masse und die mechanische Steifigkeit des Bedienelements 12 entsprechend ausgelegt werden. Dies kann z. B. durch die Auswahl des Materials, durch einen Schichtaufbau mehrerer Materialien oder durch eine mechanische Bearbeitung des Bedienelements 12 erreicht werden. Ebenso kann die mechanische Aufhängung bzw. Befestigung des Bedienelements 12 angepasst werden. Somit kann mit dem Bedienelement 12 besonders effektiv eine haptische Rückmeldung erzeugt werden und störende Vibrationen und akustische Abstrahlungen werden vermindert.In addition to the adjustment of the pulse signal 36 , which controls the actuator, allows the mechanical vibration characteristics of the control element 12 be adjusted. One or more mechanical vibration modes of the control 12 can be adapted to the frequency range with which the actuator is controlled. For this purpose, the mass and the mechanical rigidity of the control element 12 be designed accordingly. This can be z. B. by the selection of the material, by a layer structure of several materials or by a mechanical processing of the operating element 12 be achieved. Likewise, the mechanical suspension or attachment of the control element 12 be adjusted. Thus, with the control 12 Particularly effective haptic feedback can be generated and disturbing vibrations and acoustic emissions are reduced.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung 10, die über ein Kopplungselement 40 an eine umgebende Komponente 20 gekoppelt ist. Hierbei ist das Kopplungselement 40 so ausgebildet, dass die mechanischen Schwingungen der Bedienvorrichtung 10 bzw. des Bedienelements 12 gedämpft werden. Insbesondere sollen die Frequenzen, mit denen das Bedienelement 12 betrieben wird, nicht an die umgebende Komponente 20 übertragen wird. Zu diesem Zweck können die Dämpfungseigenschaften des Kopplungselements 40 durch eine entsprechende Materialauswahl und/oder eine entsprechende Formgebung angepasst werden. 4 shows a schematic representation of an operating device 10 , which has a coupling element 40 to a surrounding component 20 is coupled. Here is the coupling element 40 designed so that the mechanical vibrations of the operating device 10 or the operating element 12 be steamed. In particular, the frequencies with which the control element should be 12 is operated, not to the surrounding component 20 is transmitted. For this purpose, the damping properties of the coupling element 40 be adapted by an appropriate choice of material and / or a corresponding shape.

Durch die zuvor beschriebene Bedienvorrichtung 10 kann aus der Summe der Einzelmaßnahmen als Ergebnis eine gleichförmige und hochwerte Bedienhaptik erreicht, welche zudem eine angenehme Akustik aufweist.By the previously described control device 10 can be achieved from the sum of the individual measures as a result, a uniform and high-quality operating haptics, which also has a pleasant acoustics.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Bedienvorrichtungoperating device
1212: Bedienelementoperating element
1414: Fingerfinger
1616: Pfeilarrow
1818: Darstellungpresentation
2020: Komponentencomponents
2222: Linieline
2424: Linieline
2626: Linieline
2828: Impulspulse
3030: Pfeilarrow
3232: Pfeilarrow
3434: Pfeilarrow
3636: Impulssignalpulse signal
3838: Kreuzcross
4040: Kopplungselementcoupling element

Claims

Operating device ( 10 ) for a motor vehicle, having - a control element ( 12 ), which is operable by a user, and - an actuator, which is mechanically connected to the operating element ( 12 ) and for generating a mechanical oscillation of the operating element ( 12 ) as haptic feedback on the operation of the operating element ( 12 ) to the user with a pulse signal ( 36 ) is controlled, characterized in that The pulse signal ( 36 ) is band-limited and thus the mechanical oscillation of the operating element ( 12 ) is limited in the frequency spectrum to at least one frequency range.

Operating device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the at least one frequency range is in a range between 100 and 400 Hz, in particular in a range between 200 and 300 Hz.

Operating device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the operating element ( 12 ) is designed such that a value of a frequency of at least one mechanical vibration mode of the operating element ( 12 ) in the at least one frequency range.

Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the operating device ( 10 ) at least one coupling element ( 40 ) for damping a transmission of the mechanical vibration of the operating element ( 12 ) to an environment of the control element ( 12 ) having.

Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that with the operating device ( 10 ) An acoustic signal can be output.

Operating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator is an electromagnetic, an electrostatic or a piezoelectric actuator.

Method for operating an operating device ( 10 ) for a motor vehicle by - operating a control element ( 12 ) by a user, and - generating a mechanical vibration of the operating element ( 12 ) by the operating device ( 10 ) as haptic feedback on the operation of the operating element ( 12 ) to the user, characterized in that - the mechanical vibration of the operating element ( 12 ) is limited in the frequency spectrum to at least one frequency range.