DE102011104951B4

DE102011104951B4 - Benutzerschnittstellenvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011104951B4
Application number: DE102011104951.0A
Authority: DE
Inventors: Ingrid A. Rousseau
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: US20110316681A1; DE102011104951A1; US8482392B2; CN102310821A; CN102310821B

Abstract

Benutzerschnittstellenvorrichtung (18) für ein Fahrzeug (10), umfassend:ein Formgedächtnispolymerteil (22), das an dem Fahrzeug (10) angeordnet ist;eine Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24), die an dem Formgedächtnispolymerteil (22) definiert ist;eine Vielzahl von Aktivierungselementen (26), die nahe bei der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) an dem Formgedächtnispolymerteil (22) in Ansprechen auf einen Reiz von der Vielzahl von Aktivierungselementen (26) aktiviert wird, um zumindest eine physikalische Eigenschaft des Formgedächtnispolymerteils (22) an der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) zu verändern;wobei sich die Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) nicht von dem Formgedächtnispolymerteil (22) abheben, wenn das Formgedächtnispolymerteil (22) inaktiv ist, und wobei, wenn den Benutzerschnittstellenpositionen (24) zugeordneten Abschnitte des Formgedächtnispolymerteils (22) aktiviert sind, sich die Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) von inaktiven Abschnitten des Formgedächtnispolymerteils (22) abheben; undeine Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen (28), die ausgebildet sind, um eine Variable eines Fahrzeugsystems (34) einzustellen, wobei die Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen (28) nahe bei der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) angeordnet ist, sodass eine der Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen (28) eingestellt werden kann, wenn ein Benutzer eine entsprechende der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) berührt;dadurch gekennzeichnet , dassdie Aktivierungselemente (26) derart ausgebildet sind, dass sie den Reiz nur für eine vorbestimmte Dauer anwenden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstellenvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund
Die meisten herkömmlichen Fahrzeuge sind mit verschiedenen Benutzerschnittstellenvorrichtungen ausgestattet, um es Fahrzeuginsassen zu gestatten, eine breite Vielfalt von Systemen zu steuern. Insassensteuerungen, d. h. Schalter, Knöpfe, Hebel etc., sind typischerweise in Gruppierungen mit weiteren zugeordneten Steuerungen für ein Fahrzeugsystem angeordnet. Die steigende Anzahl von Zubehörsystemen und Optionen hat eine zunehmende Anzahl von erforderlichen Insassensteuerungen mit sich gebracht. Die zunehmende Anzahl von Insassensteuerungen kann dem Fahrzeug jedoch ein unordentliches Aussehen verleihen.
Aus der EP 1 850 359 A2 ist eine formveränderliche Taste bekannt geworden, die ein Formgedächtnismaterial umfasst, durch dessen Aktivierung sich die Gestalt der Taste ändern lässt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die aus der EP 1 850 359 A2 bekannte Taste hinsichtlich des Energieverbrauchs zu optimieren.
Zusammenfassung
Diese Aufgabe wird mit einer Benutzerschnittstellenvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Die Merkmale und Vorteile des Anspruchs 1 sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und besten Arten, die vorliegende Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und beigefügten Ansprüchen ohne weiteres verständlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines beispielhaften Fahrgastraumes für ein Fahrzeug und veranschaulicht eine erste Ausführungsform einer haptischen Vorrichtung;
2 ist eine vergrößerte schematische Draufsicht eines Abschnitts der haptischen Vorrichtung von 1;
3 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts der haptischen Vorrichtung von 1, in einem inaktiven Zustand gezeigt; und
4 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts der haptischen Vorrichtung der 1-2, in einem aktivierten Zustand gezeigt.

Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten durchweg auf die gleichen oder ähnliche Komponenten beziehen, ist 1 eine partielle perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines repräsentativen Fahrzeuges 10. Es sollte ohne weiteres einzusehen sein, dass 1 nur eine Anwendung der vorliegenden Erfindung ist und nicht auf die spezielle Konfiguration von 1 beschränkt sein soll. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 12, die ein Fahrzeuginneres definiert, das in 1 teilweise als Fahrgastraum 14 gezeigt ist. Ein Armaturenbrett 16 erstreckt sich entlang eines Endes des Fahrgastraumes 14. Zumindest eine haptische Vorrichtung, allgemein mit 18 bezeichnet, ist innerhalb des Fahrgastraumes 14 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform ist die haptische Vorrichtung 18 an dem Armaturenbrett 16 angeordnet. Die haptische Vorrichtung 18 ist eine Benutzerschnittstellenvorrichtung, die ein aktives Material wie z. B. ein Formgedächtnispolymer (SMP) verwendet, um sich zwischen dem aktiven und dem inaktiven Zustand zu bewegen, wie nachfolgend in größerem Detail erklärt. Im aktiven Zustand ist die haptische Vorrichtung 18 von dem Armaturenbrett 16 differenziert, z. B. durch eine erhöhte Fläche. Im inaktiven Zustand harmoniert die haptische Vorrichtung 18 mit dem Aussehen des Armaturenbretts 16, um eine saubere Ästhetik für das Fahrzeug 10 vorzusehen. In 1 sind eine erste haptische Vorrichtung 18A und eine zweite haptische Vorrichtung 18B veranschaulicht. Die erste haptische Vorrichtung 18A ist in einem inaktivierten Zustand veranschaulicht und die zweite haptische Vorrichtung 18B ist in einem aktivierten Zustand veranschaulicht. In der gezeigten Ausführungsform sind die haptischen Vorrichtungen 18A-B an dem Armaturenbrett 16 eines Fahrzeuges 10 veranschaulicht. Es sollte einzusehen sein, dass die haptischen Vorrichtungen 18A-B an einer beliebigen Stelle innerhalb des Fahrgastraumes 14 angeordnet sein können, die eine bequeme Schnittstellenposition für einen Fahrgast bereitstellen würde. Des Weiteren wird in Erwägung gezogen, dass die haptischen Vorrichtungen 18A-B mit verschiedenen Nicht-Automobil-Systemen verwendet werden können, die Benutzerschnittstellenvorrichtungen einsetzen. Das System kann z. B. für Haushalt- oder Industrieeinrichtungen und -Elektronikgeräte, industrielle Maschinensteuerungen, Blindenschriftvorrichtungen etc. dienen.
Jede haptische Vorrichtung 18 umfasst eine Aktivierungsvorrichtung 20 und ein Formgedächtnispolymer (SMP)-Teil 22, wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben wird. Jede haptische Vorrichtung 18 definiert auch eine Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen 24. Jede einer Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen 28 (in den 3 und 4 gezeigt) stellt eine andere Variable eines Systems 34 ein, dem die haptische Vorrichtung 18 zugeordnet ist. Jede Benutzerschnittstellenposition 24 ist einer jeweiligen Steuerungsvorrichtung 28 zugeordnet und entspricht dieser. Wenn das System 34, das der haptischen Vorrichtung 18 zugeordnet ist, z. B. ein Radio ist, kann eine der Benutzerschnittstellenpositionen 24 einer Steuerungsvorrichtung 28 zugeordnet sein, welche eine Lautstärke des Radios einstellt. Jedes Merkmal für das System 34 hätte eine zugeordnete Steuerungsvorrichtung 28 und eine entsprechende Benutzerschnittstellenposition 24 zum Einstellen oder Steuern dieses Merkmals des Systems 34. Die Benutzerschnittstellenpositionen 24 können gekennzeichnet sein oder ein Symbol aufweisen, das die zugeordnet Variable anzeigt, welche die Steuerungsvorrichtung 28 einstellt, um den Insassen bei der Steuerung des Systems 34 zu unterstützen. Demzufolge können die Anzahl, die Position und die Anordnung von Steuerungsvorrichtungen 28 und entsprechenden Benutzerschnittstellenpositionen 24 für eine spezielle haptische Vorrichtung 18 abhängig von dem System 34 variieren, dem die haptische Vorrichtung 18 zugeordnet ist.
SMP bezieht sich allgemein auf ein Polymermaterial, das beim Anlegen eines Aktivierungssignals eine Änderung einer physikalischen Eigenschaft wie z. B. einer Form, einer Abmessung, einer Formorientierung oder einer Kombination, die zumindest eine der vorhergehenden Eigenschaften in Kombination mit einer Änderung in seinem Elastizitätsmodul (d. h. einer Zunahme oder Abnahme der Steifigkeit), umfasst, zeigt. SMPs können wärmeempfindlich (d. h., die Änderung der Eigenschaft wird durch eine direkte thermische Aktivierung oder eine indirekte thermische Aktivierung über Ohm'sche Heizung, magnetische oder Strahlungserwärmung bewirkt), fotoempfindlich (d. h., die Änderung der Eigenschaft wird durch ein lichtbasiertes Aktivierungssignal bewirkt), feuchtigkeitsempfindlich (d. h., die Änderung der Eigenschaft wird durch eine Lösungsmittelabsorption bewirkt, wobei die Lösungsmittel Wasser oder andere organische Lösungs-mittel in ihrer flüssigen oder Dampfform oder ionische Flüssigkeiten umfassen können) oder eine Kombination sein, die mindestens eines der vorhergehenden umfasst.
Allgemein können SMPs Duroplast-Polymere oder thermoplastische Polymere sein, die einen Effekt „in eine Richtung“ zeigen, wobei das SMP sich eine einzige permanente Form merken kann und jede beliebige gewünschte temporäre Form annehmen kann. Die permanente Form wird während der Synthese des SMP auf eine gewünschte Form festgelegt. Dies wird ermöglicht durch physikalische Vernetzung im Fall eines thermoplastischen SMP oder durch kovalente Vernetzung im Fall eines Duroplast-SMP. Beim Erwärmen des SMP über eine spezifische Wärmeübergangstemperatur (d. h. die Übergangstemperatur des SMP) bei gleichzeitiger Anwendung einer Spannung oder Belastung wird eine temporäre Form des SMP erreicht und die Form, die durch Abkühlen des SMP unter derselben Spannung oder Belastung zurück unter seine Übergangstemperatur weiter festgelegt werden kann. Durch erneutes Erwärmen des SMP über seine Übergangstemperatur ohne dass eine Belastung oder Spannung darauf ausgeübt wird, wird die permanente Form des SMP wiedererlangt. Die Übergangstemperatur eines SMP kann unter anderem mit einer Erweichungstemperatur (T_g), einer Schmelzübergangstemperatur (T_m), einer Aufspaltungstemperatur (d. h. Wasserstoffbrückenaufspaltung, Aufspaltung der elektrostatischen Wechselwirkung, etc.), einer Isotropisierungstemperatur (z. B. Übergang von nematisch zu isotrop in flüssigem kristallinen Polymer oder Netzwerken) zusammenfallen. Die Übergangstemperatur ist daher von einer intrinsischen chemischen Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften des SMP abhängig. Alternativ können einige SMP-Zusammensetzungen derart hergestellt sein, dass sie einen Effekt „in zwei Richtungen“ zeigen, wobei das SMP sich mindestens zwei Formen merken kann. Solche „Zweirichtungs“-SMPs können daher ohne die Notwendigkeit jeglicher darauf anzuwendender äußerer mechanischer Spannungen oder Belastungen die Form von einer gemerkten Form in eine andere gemerkte Form ändern. Die Änderung der Form erfolgt einzig aufgrund eines thermischen Reizes (oder eines anderen Reizes, wie oben beschrieben).
Ein thermoplastisches SMP kann zumindest zwei verschiedenen Einheiten aufweisen, wobei jede Einheit verschiedene Segmente innerhalb des SMP definieren und unterschiedlich zu den Gesamteigenschaften des SMP beiträgt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Segment“ auf einen Block, einen Pfröpfling oder eine Sequenz desselben oder ähnlicher Monomer- oder Oligomereinheiten, die copolymerisiert sind, um das thermoplastische SMP zu bilden. Jedes Segment kann kristallin oder amorph sein und wird eine entsprechende Schmelzübergangs-(T_m) bzw. Erweichungstemperatur (T_g) oder sowohl eine Erweichungstemperatur T_g als auch eine Schmelzübergangstemperatur T_m aufweisen. Der Begriff „Wärmeübergangstemperatur“ wird hierin verwendet, um allgemein entweder auf eine Erweichungstemperatur T_g oder eine Schmelzübergangstemperatur T_m (oder beliebige andere thermische Übergänge, wie oben beschrieben) Bezug zu nehmen, je nachdem, ob das Segment ein amorphes Segment oder ein kristallines Segment ist. Für ein SMP, das (N) Segmente umfasst, kann z. B. gesagt werden, dass es (n) harte Segmente und (N-n) weiche Segmente aufweist, wobei das/die harte/n Segmente eine höhere Wärmeübergangstemperatur aufweist/en als jedes weiche Segment. Somit kann das SMP bis zu (N) Wärmeübergangstemperaturen aufweisen. In dem SMP wird die Wärmeübergangstemperatur des härtesten Segments als die „letzte Übergangstemperatur“ bezeichnet und die niedrigere Wärmeübergangstemperatur des so genannten „weichsten“ Segments wird als die „erste Übergangstemperatur“ bezeichnet.
Ein Duroplast-SMP kann zumindest zwei verschiedenen Einheiten aufweisen, wobei jede Einheit verschiedene Segmente innerhalb des SMP definiert und unterschiedlich zu den Gesamteigenschaften des SMP beiträgt. Ein Duroplast-SMP kann eine einzige Wärmeübergangstemperatur aufweisen, die mit einer Erweichungstemperatur (T_g) zusammenfällt, die ein Medianwert der beiden Erweichungstemperaturen der das SMP bildenden amorphen Einheiten ist. Das Duroplast-SMP kann auch zwei oder mehr Übergangstemperaturen aufweisen, die mit einer (Einphasensystem) oder mehreren (Mehrphasensystem) Erweichungstemperatur/en (T_g) und Schmelzübergangstemperatur/en (T_m) der das SMP bildenden Einheiten (d. h. amorph oder kristallin mit einer entsprechende Erweichungs- (T_g) bzw. Schmelzübergangstemperatur (T_m)) zusammenfallen. Die SMPs können auch, wie oben beschrieben, zusätzliche Wärmeübergänge zeigen. Im Gegensatz zu thermoplastischen SMPs sind Duroplast-SMPs kovalent vernetzte Netzwerke, sodass, selbst wenn sie über ihre höchste, letzte Übergangstemperatur erwärmt werden, ihre permanente Form (ursprünglich durch Aushärten und anschließendes Abkühlen des SMP festgelegt) nicht geändert werden kann und daher unabhängig von jeder nachfolgenden thermischen Behandlung unbegrenzt erhalten bleibt.
Wenn ein thermoplastisches SMP über seine letzte Übergangstemperatur erwärmt wird, kann dem thermoplastischen SMP eine permanente Form verliehen werden. Eine vorbestimmte oder permanente Form für das SMP kann durch ein nachfolgendes Abkühlen des SMP unter diese Temperatur festgelegt oder „sich gemerkt“ werden. Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „ursprüngliche Form“, „vorher definierte Form“, „vorbestimmte Form“ und „permanente Form“ gleichbedeutend und sollen untereinander austauschbar verwendet werden. Hingegen kann eine temporäre Form festgelegt werden, indem das SMP auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als eine Wärmeübergangstemperatur eines jeglichen weichen Segments ist, jedoch unter der letzten Übergangstemperatur liegt, dann eine äußere Spannung oder Belastung aufgebracht wird, um das SMP zu verformen, und das SMP danach unter die bestimmte Wärmeübergangstemperatur des weichen Segments abgekühlt wird, während die verformende äußere Spannung oder Belastung aufrechterhalten wird. Die ursprüngliche Form eines SMP kann wiedererlangt werden, indem das Material über die bestimmte Wärmeübergangstemperatur des weichen Segments, jedoch unter die letzte Übergangstemperatur erwärmt wird. Wenn ein Erwärmen über die letzte Übergangstemperatur eines thermoplastischen SMP erfolgt, während es sich unter einer gewissen äußeren Einschränkung (d. h. Kraft, räumlich etc) befindet, kann eine andere permanente Form, die sich von der vorherigen, oben beschriebenen, permanenten Form unterscheidet, programmiert und weiter festgelegt werden, indem zurück unter die letzte Übergangstemperatur abgekühlt wird, während die äußere Einschränkung aufrechterhalten wird.
Es sollte somit einzusehen sein, dass es durch Kombinieren mehrerer weicher Segmente möglich ist, mehrere temporäre Formen zu zeigen, und durch Kombinieren mehrerer harter Segmente kann es möglich sein, mehrere permanente Formen zu zeigen. In ähnlicher Weise wird bei Verwendung eines Ansatzes mit einer Schichtung oder einem Verbund eine Kombination aus mehreren SMPs Übergänge zwischen mehreren temporären und permanenten Formen zeigen. In der nachfolgend erläuterten Ausführungsform ist das SMP-Teil 22 allgemein ein SMP-Material mit einem Effekt „in eine Richtung“, das eine einzige permanente Form aufweist. Das SMP-Teil 22 befindet sich im temporären Zustand, wenn es deaktiviert ist, und im permanenten Zustand, wenn es aktiviert ist.
SMPs können mithilfe eines beliebigen geeigneten Mittels, z. B. unter Verwendung von Thermoelektrik, Strahlung oder eines elektrischen Feldes, erwärmt werden. Anders ausgedrückt kann das Aktivierungsmittel beispielsweise in der Form von Wärmeleitung von einem erwärmten Element in Kontakt mit dem Formgedächtnispolymer vorhanden sein. Dagegen können SMPs beispielsweise mithilfe eines beliebigen geeigneten Mittels abgekühlt werden, z. B. unter Verwendung von Kühlfluiden (z. B. gasförmigen Fluiden oder flüssigen Fluiden), Verdampfung eines Kältemittels, thermoelektrischer Kühlung oder durch Wegnehmen der Wärmequelle für eine Zeit, die ausreicht, um es dem SMP zu gestatten, über thermodynamische Wärmübertragung an die Umgebung abzukühlen.
Geeignete SMPs für die vorliegende Erfindung können Thermoplaste, Durchdringungsnetzwerke, halbdurchdringende Netzwerke; duroplaste oder gemischte Netzwerke sein. Die Polymere können ein einziges Polymer oder eine Mischung von Polymeren sein. Die Polymere können lineare oder verzweigte Polymere mit zusätzlichen Seitenketten oder dendritischen Strukturelementen sein.
Geeignete Polymerkomponenten, die zum Bilden eines Formgedächtnispolymers verwendet werden, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Epoxidnetzwerke, Polyvinylalkohole, Polyamide, Polyesteramide, Polyaminosäuren, Polyanhydride, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyalkylene, Polyacrylamide, Polyalkylenglykole, Polyalkylenoxide, Polyalkylenterephthalate, Polyorthoester, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylhalogenide, Polyester, Polylaktide, Polyglykolide, Polysiloxane, Polyurethane, Polyether, Polyetheramide, Polyetherester und Copolymere davon.
Unter Bezugnahme auf 1 ist die Vielzahl von Schnittstellenpositionen 24 an dem SMP-Teil 22 für die haptische Vorrichtung 18 definiert. Eine erste Aktivierungsvorrichtung 20A ist der ersten haptischen Vorrichtung 18A zugeordnet, welche ein erstes SMP-Teil 22A und eine erste Vielzahl von Schnittstellenpositionen 24A (in Strichlinien im deaktivierten Zustand gezeigt) aufweist. Ebenso ist eine zweite Aktivierungsvorrichtung 20B der zweiten haptischen Vorrichtung 18B zugeordnet, welche ein zweites SMP-Teil 22B und eine zweite Vielzahl von Schnittstellenpositionen 24B aufweist. Die erste Aktivierungsvorrichtung 20A schaltet die erste haptische Vorrichtung 18A zwischen dem deaktivierten und dem aktivierten Zustand. Ebenso schaltet die zweite Aktivierungsvorrichtung 20B die zweite haptische Vorrichtung 18B zwischen dem deaktivierten und dem aktivierten Zustand.
Das erste SMP-Teil 22A und das zweite SMP-Teil 22B können separate Komponenten sein oder können Abschnitte derselben Komponente sein. Zum Beispiel kann in der gezeigten Ausführungsform ein Abschnitt des Armaturenbretts 16 aus einem SMP-Material gebildet sein, allgemein bei 22 gezeigt, und sowohl das erste SMP-Teil 22A als auch das zweite SMP-Teil 22B umfassen. Alternativ können separate Teile, die aus den gleichen oder verschiedenen SMP-Materialien gebildet sind, von dem Armaturenbrett 16 getragen sein und das erste SMP-Teil 22A und das zweite SMP-Teil 22B bilden.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist die Aktivierungsvorrichtung 20 betätigbar, um ein Aktivierungssignal an zumindest ein Aktivierungselement 26 zu senden, welches einen Reiz erzeugt, der ausreicht, um einen Abschnitt des zugeordneten SMP-Teils 22 in den aktivierten Zustand zu ändern. Das heißt, das SMP-Teil 22 wird in Ansprechen auf den Reiz aktiviert, um zumindest eine physikalische Eigenschaft des SMP-Teils 22 zu verändern. Es kann eine Vielzahl von Aktivierungselementen 26 vorhanden sein, wobei jedes Aktivierungselement 26 nahe bei einer anderen der Benutzerschnittstellenpositionen 24 angeordnet ist. Wenn die Aktivierungselemente 26 den Reiz erzeugen, wird der Abschnitt des SMP-Teils 22, der die zugeordnete Benutzerschnittstellenposition 24 definiert, aktiviert, wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben. Der Begriff „Reiz“ ist hierin so zu interpretieren, dass er einen Signalisierungs- oder Auslösevorgang angibt, der vorgesehen ist, um eine Betätigung (z. B. Kontraktion, Expansion, Biegung oder eine andere physikalische Änderung) des SMP-Teils 22 zu beginnen, um sich von der temporären Form in die permanente Form zu bewegen. Die Aktivierungsvorrichtung 20 ist an dem Armaturenbrett 16 nahe bei dem SMP-Teil 22 oder an einer anderen für die Fahrgäste bequemen Position wie z. B. an einem Lenkrad 15 angeordnet. Die Aktivierungsvorrichtung 20 ist ein Schalter oder Sensor, der eine Eingabe von dem Fahrgast des Fahrzeuges detektiert und in Ansprechen darauf ein Aktivierungssignal an die Aktivierungselemente 26 sendet.
Es können mehrere Aktivierungsvorrichtungen 20A-B für jede der haptischen Vorrichtungen 18A-B verwendet werden, um einem Insassen des Fahrzeuges 10 mehrere unabhängige Optionen zum Aktivieren der haptischen Vorrichtungen 18A-B zu bieten. Alternativ kann nur eine Aktivierungsvorrichtung 20A-B für eine haptische Vorrichtung 18A-B verwendet werden oder es kann eine Aktivierungsvorrichtung 20 verwendet werden, um mehrere haptische Vorrichtungen 18A-B zu aktivieren, um eine ordentliche Ästhetik innerhalb des Fahrzeuges 10 aufrechtzuerhalten.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 2-4 ist ein Abschnitt einer haptischen Vorrichtung 18, der ein SMP-Teil 22 aufweist, in den 2-3 im deaktivierten Zustand und in 4 im aktivierten Zustand veranschaulicht. Das Aktivierungssignal von der Aktivierungsvorrichtung 20 wird von der Vielzahl von Aktivierungselementen 26 empfangen, die einen entsprechenden Reiz produzieren, z. B. Wärme abgeben, um eine thermische Differenz zu bewirken, um das SMP-Teil 22 aus dem deaktivierten in den aktivierten Zustand zu ändern. Jedes Aktivierungselement 26 kann einer Schnittstellenposition 24 zugeordnet sein. Die Aktivierungselemente 26 können nur einen ausreichenden Reiz aussenden, um einen Abschnitt des SMP-Teils 22, d. h. an der zugeordneten Schnittstellenposition 24, zu aktivieren. Daher wird zumindest eine physikalische Eigenschaft des SMP-Teils 22 an jeder Schnittstellenposition 24 in Ansprechen auf den durch ein jeweiliges Aktivierungselement 26 erzeugten Reiz verändert.
Wie in 4 ersichtlich, heben sich die Schnittstellenpositionen 24, wenn die haptische Vorrichtung 18 sich im aktivierten Zustand befindet, von den verbleibenden inaktiven Abschnitten des SMP-Teils 22 ab. Wenn die Schnittstellenpositionen 24 des SMP-Teils 22 sich im aktivierten Zustand befinden, kann ein Benutzer eine Eingabe (beispielsweise durch Berühren des SMP-Teils 22 an der Schnittstellenposition 24) an die Steuerungsvorrichtung 28 bereitstellen. Jeder der Schnittstellenpositionen 24 ist eine Steuerungsvorrichtung 28 zugeordnet. Die Steuerungsvorrichtungen 28 können jeweils ein Schalter oder Sensor sein, der nahe bei der Schnittstellenposition 24 angeordnet ist, und können dem System 34 für das Fahrzeug 10 zugeordnet sein, um eine Steuerung einer Variablen des Systems 34 vorzusehen, beispielsweise um die Radiolautstärke zu ändern. Die einer spezifischen Steuerungsvorrichtung 28 zugeordnete Variable kann eingestellt werden, wenn der Benutzer die entsprechende Benutzerschnittstellenposition 24 berührt.
Das SMP-Teil 22 kann beispielsweise eine gewählte Wärmeübergangstemperatur aufweisen, bei der es eine Änderung in seinem Elastizitätsmodul und/oder seiner Form erfährt. Anders ausgedrückt sind die Aktivierungselemente 26 betreibbar, um selektiv einen Reiz zu erzeugen, der auf das SMP-Teil 22 angewendet wird, um eine temporäre und reversible Änderung (z. B. Vergrößerung und/oder Verkleinerung) der Querschnittsfläche des SMP-Teils 22 zu bewirken. Die Aktivierungselemente 26 können z. B. elektrische, thermoelektrische, Strahlungs- oder magnetoelektrische Signale sein, um Wärme abzugeben. Durch dieses Mittel wechselt das SMP-Teil 22 von einer ersten, inaktivierten Position, die in 3 gezeigt ist, in eine zweite, aktivierte Position, die in 4 gezeigt ist. Idealerweise wird das Aktivierungssignal auf eine aktive Weise, d. h. in Ansprechen auf ein Signal von der Aktivierungsvorrichtung 20, die von dem Benutzer aktiviert wird, auf die Aktivierungselemente 26 angewendet. Das Aktivierungssignal kann jedoch auch auf eine passive Weise, d. h. in Ansprechen auf Umweltänderungen wie z. B. Differenzen in der Temperatur oder Schall, angewendet werden. Wenn die haptische Vorrichtung 18 z. B. für ein Radio ist, können die Aktivierungselemente 26 einen Reiz anwenden, um das SMP-Teil 22 zu aktivieren und es dem Benutzer zu gestatten, die Radiolautstärke einzustellen.
Das SMP-Teil 22 kann in den inaktiven Zustand zurückgebracht werden, wie in 3 gezeigt, indem damit aufgehört wird, den von den Aktivierungselementen 26 angelegten Reiz zu erzeugen. Aus diesem Grund können die Aktivierungselemente 26 derart gewählt sein, dass sie den Reiz eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Empfangen der Eingabe von der Aktivierungsvorrichtung 20 anwenden. Der Reiz von den Aktivierungselementen 26 wird also nur für eine vorbestimmte Zeitspanne angewendet werden. In der Ausführungsform, die in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der Reiz Wärme. Wenn das SMP-Teil 22 an den Schnittstellenpositionen 24 abkühlt, sind die statischen Kräfte auf dem SMP-Teil 22 wirksam, um das SMP-Teil 22 in den inaktiven Zustand (d. h. temporären Zustand) zurückzubringen, wie durch die Pfeile F in 3 angezeigt. Sowohl das Abkühlen des SMP-Teils 22 als auch die Kraft auf dem SMP-Teil 22 sind notwendig, um das SMP-Teil 22 aus dem aktiven Zustand (d. h. der permanenten Form) zurück in den inaktiven Zustand zu ändern. Somit können die Schnittstellenpositionen 24 eine Zeit lang im aktiven Zustand verbleiben, nachdem der Reiz von dem Aktivierungselement 26 weggenommen wurde.
Darüber hinaus kann der Reiz ausreichend Wärme anwenden, um die Temperatur des SMP-Teils 22 über die Übergangstemperatur anzuheben. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das SMP-Teil 22 in einem Armaturenbrett 16 für ein Fahrzeug 10 angeordnet. Daher muss die Übergangstemperatur für das SMP-Teil 22 über einer maximalen Umgebungstemperatur für das Armaturenbrett 16 liegen. Die maximale Umgebungstemperatur des Armaturenbretts 16 wäre die maximale Temperatur, die das Armaturenbrett 16 in dem Fahrzeug 10 erfahren würde. Sonneneinstrahlung und andere Umweltbedingungen können die maximale Umgebungstemperatur des Armaturenbretts 16 beeinflussen. Die Übergangstemperatur kann daher derart gewählt sein, dass sie einem vorbestimmten Temperaturwert entspricht, der über der maximalen erwarteten Umgebungstemperatur des Fahrzeuges 10 liegt. Ein Fachmann wäre in der Lage, eine Übergangstemperatur für das SMP-Teil 22 für eine spezielle Anwendung der haptischen Vorrichtung 18 auszuwählen.
Des Weiteren kann eine Deckschicht 30 (in den 3 und 4 in Strich-linien gezeigt) nahe bei dem SMP-Teil 22 angeordnet sein. Die Deckschicht 30 ist bevorzugt ein nicht aktives Material. Die Deckschicht 30 ist nahe bei dem SMP-Teil 22 auf einer den Aktivierungselementen 26 entgegengesetzten Seite angeordnet. In der Ausführungsform, die in den 3 und 4 gezeigt ist, sind die Steuerungsvorrichtungen 28 auf der gleichen Seite des SMP-Teils 22 angeordnet wie die Aktivierungselemente 26. Die Steuerungsvorrichtungen 28 können jedoch auf einer den Aktivierungselementen 26 entgegengesetzten Seite des SMP-Teils 22 und zwischen dem SMP-Teil 22 und der Deckschicht 30 angeordnet sein.
Die Schnittstellenpositionen 24 können mit einem Symbol 32 auf der Schutzschicht 30 gekennzeichnet sein, um anzuzeigen, welcher Variable des Systems 34 diese Benutzerschnittstellenposition 24 zugeordnet ist. Alternativ kann die Benutzerschnittstellenposition 24 nur durch das erhabene Erscheinungsbild des SMP-Teils 22 und der Schutzschicht 30 gekennzeichnet sein, wenn sie sich im aktiven Zustand befindet. Die Schutzschicht 30 kann auch dazu dienen, die durch den Benutzer gefühlte scheinbare Temperatur zu reduzieren, wenn er die Schnittstellenposition 24 berührt, um die Steuerungsvorrichtung 28 einzustellen.
Alternativ können die Aktivierungselemente 26 einen ersten Reiz in Ansprechen auf das Aktivierungssignal erzeugen. Nachdem der erste Reiz durch die Aktivierungselemente 26 angewendet wurde, kann ein Zwischenreiz an die Schnittstellenpositionen 24 gesendet werden. Der Zwischenreiz kann eine geringere Wärmemenge erzeugen als der erste Reiz, die ausreicht, um das SMP-Teil 22 im aktivierten Zustand zu halten. Der Zwischenreiz kann auch ein Kühlreiz sein. Der Kühlreiz kann sicherstellen, dass die Schnittstellenpositionen 24 eine angenehme Temperatur für die Berührung des Benutzers aufweisen. Allerdings würde der Zwischenreiz das SMP-Teil 22 nicht unmittelbar in den inaktiven Zustand zurückbringen, da auch Zeit notwendig ist, damit die statischen Kräfte F von dem Armaturenbrett 16 das SMP-Teil 22 in den inaktiven Zustand zurückbringen.

Claims

Benutzerschnittstellenvorrichtung (18) für ein Fahrzeug (10), umfassend: ein Formgedächtnispolymerteil (22), das an dem Fahrzeug (10) angeordnet ist; eine Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24), die an dem Formgedächtnispolymerteil (22) definiert ist; eine Vielzahl von Aktivierungselementen (26), die nahe bei der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) an dem Formgedächtnispolymerteil (22) in Ansprechen auf einen Reiz von der Vielzahl von Aktivierungselementen (26) aktiviert wird, um zumindest eine physikalische Eigenschaft des Formgedächtnispolymerteils (22) an der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) zu verändern; wobei sich die Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) nicht von dem Formgedächtnispolymerteil (22) abheben, wenn das Formgedächtnispolymerteil (22) inaktiv ist, und wobei, wenn den Benutzerschnittstellenpositionen (24) zugeordneten Abschnitte des Formgedächtnispolymerteils (22) aktiviert sind, sich die Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) von inaktiven Abschnitten des Formgedächtnispolymerteils (22) abheben; und eine Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen (28), die ausgebildet sind, um eine Variable eines Fahrzeugsystems (34) einzustellen, wobei die Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen (28) nahe bei der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) angeordnet ist, sodass eine der Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen (28) eingestellt werden kann, wenn ein Benutzer eine entsprechende der Vielzahl von Benutzerschnittstellenpositionen (24) berührt; dadurch gekennzeichnet , dass die Aktivierungselemente (26) derart ausgebildet sind, dass sie den Reiz nur für eine vorbestimmte Dauer anwenden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Aktivierungsvorrichtung (20) in Verbindung mit der Vielzahl von Aktivierungselementen (26), um ein Aktivierungssignal an diese zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Aktivierungsvorrichtung (20) an einem Lenkrad (15) für das Fahrzeug (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Aktivierungsvorrichtung (20) an einem Armaturenbrett (16) für das Fahrzeug (10) angeordnet ist und sich nahe bei dem Formgedächtnispolymerteil (22) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Aktivierungsvorrichtung (20) ein Schalter oder ein Sensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen (28) einen Schalter oder einen Sensor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Aktivierungselementen (26) ausgebildet ist, um Wärme mit einem von einem elektrischen, einem thermoelektrischen, einem Strahlungs- und einem magnetoelektrischen Signal abzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Deckschicht (30), die nahe bei dem Formgedächtnispolymerteil (22) auf einer entgegengesetzten Seite des Formgedächtnispolymerteils (22) zu der Vielzahl von Aktivierungselementen (26) angeordnet ist.