DE102013007962A1

DE102013007962A1 - Method for acting on a movement-force characteristic of an actuating element and manual input device with an actuating element

Info

Publication number: DE102013007962A1
Application number: DE102013007962.4A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Müller; Manuel Kühner; Manfred Mittermeier; Johann Schneider
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG; Preh GmbH
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-05-11
Also published as: DE102013007962B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einwirken auf eine Bewegungs-Kraft-Charakteristik eines Betätigungselements (26), wobei ein Beginn und/oder ein Ende einer manuellen Betätigung des Betätigungselements (26) erfasst wird, mittels eines Aktuators (22) ein vorgegebener mechanischer Impuls (16) erzeugt und mit einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung nach Erfassen des Beginns und/oder des Endes der manuellen Betätigung in das Betätigungselement (26) eingeleitet wird.The invention relates to a method for acting on a movement-force characteristic of an actuating element (26), a start and / or an end of manual actuation of the actuating element (26) being detected, by means of an actuator (22) a predetermined mechanical pulse ( 16) is generated and introduced into the actuating element (26) with a predetermined time delay after detection of the start and / or end of the manual actuation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einwirken auf eine Bewegungs-Kraft-Charakteristik eines Betätigungselements. Weiterhin betrifft die Erfindung eine manuelle Eingabevorrichtung zum Erfassen einer manuellen Eingabe, mit einem Betätigungselement, das aufgrund einer manuellen Eingabe ein entsprechendes Eingabesignal erzeugt, mit einem mechanisch mit dem Betätigungselement gekoppelten Aktuator, der zum Einwirken auf eine Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements eingerichtet ist, sowie mit einer den Aktuator steuernden Steuereinheit. Schließlich betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer manuellen Eingabevorrichtung.The present invention relates to a method for acting on a movement-force characteristic of an actuating element. Furthermore, the invention relates to a manual input device for detecting a manual input, with an actuating element which generates a corresponding input signal due to a manual input, with a mechanically coupled to the actuator actuator, which is adapted to act on a motion-force characteristic of the actuating element , as well as with a control unit controlling the actuator. Finally, the invention relates to a vehicle with a manual input device.

Eingabevorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind dem Grunde nach bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Eingabevorrichtungen, insbesondere manuelle Eingabevorrichtungen, dienen zum Erfassen einer manuellen Eingabe, die in der Regel von einem Nutzer vorgenommen wird. Zu diesem Zweck weist die Eingabevorrichtung in der Regel wenigstens ein Betätigungselement auf, das vom Nutzer durch Betätigung mittels einer Hand oder einem Finger betätigt werden kann. Auf diese Weise kann der Nutzer Funktionen in gewünschter Weise aktivieren und/oder deaktivieren. Solche Eingabevorrichtungen finden einen weiten Anwendungsbereich bei Fahrzeugen wie Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Luftfahrzeugen, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen und denen in der Regel der Steuerung von Fahrzeugfunktionen. Landfahrzeuge sind insbesondere Kraftfahrzeuge wie Personenkraftfahrzeuge oder Lastkraftfahrzeuge.Input devices of the generic type are basically known, so it does not require a separate printed evidence for this. Input devices, in particular manual input devices, serve to detect a manual input, which is usually performed by a user. For this purpose, the input device usually has at least one actuating element which can be actuated by the user by means of an operation by means of a hand or a finger. In this way, the user can activate and / or deactivate functions as desired. Such input devices find wide application in vehicles such as land vehicles, watercraft, aircraft, combinations thereof, and / or the like, and typically control of vehicle functions. Land vehicles are in particular motor vehicles such as passenger cars or trucks.

Es ist bekannt, das Betätigungselement mit einem Aktuator zu koppeln und hierdurch eine Rückwirkung für einen die Betätigung des Betätigungselements bewirkenden Nutzer zu erzeugen.It is known to couple the actuating element with an actuator and thereby produce a reaction for a user effecting the actuation of the actuating element.

Obwohl sich die Kopplung des Betätigungselements mit dem Aktuator bewährt hat, besteht hinsichtlich der Ausgestaltung und Realisierung der Rückwirkung weiterer Verbesserungsbedarf.Although the coupling of the actuating element has proved successful with the actuator, there is further need for improvement with regard to the design and realization of the reaction.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, die Rückwirkung ergonomischer zu gestalten.It is therefore the object of the invention to make the reaction more ergonomic.

Als Lösung wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Einwirken auf eine Bewegungs-Kraft-Charakteristik eines Betätigungselements, mit folgenden Schritten:

(a) Erfassen eines Beginns und/oder eines Endes einer manuellen Betätigung des Betätigungselements,
(b) Erzeugen eines vorgegebenen mechanischen Impulses mittels eines Aktuators und
(c) Einleiten des vorgegebenen mechanischen Impulses mit einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung nach Erfassen des Beginns und/oder des Endes der manuellen Betätigung in das Betätigungselement.

As a solution with the invention, a method for acting on a movement-force characteristic of an actuating element, comprising the following steps:

(a) detecting a beginning and / or an end of a manual operation of the actuating element,
(B) generating a predetermined mechanical pulse by means of an actuator and
(C) introducing the predetermined mechanical pulse with a predetermined time delay after detecting the beginning and / or the end of the manual operation in the actuator.

Mit der Erfindung lässt sich eine ergonomisch besser angepasste Bewegungs-Kraft-Charakteristik bei dem Betätigungselement erzeugen. Dadurch kann das subjektive haptische Empfinden des Nutzers bei Betätigung des Betätigungselements vorteilhaft beeinflusst werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Nutzer durch die erfindungsgemäß erzeugte haptische Rückwirkung den Eindruck eines hochwertigen Betätigungselements erhält. Dies eröffnet darüber hinaus weitere Einsatzfelder wie zum Beispiel Anwendungen im Bereich hochwertiger Fahrzeuge. Betätigungen können nicht nur ergonomisch günstiger sondern auch für den Nutzer besser identifizierbar gestaltet werden. Mit der Erfindung können ferner neue Einsatzbedingungen geschaffen werden.With the invention, an ergonomically better adapted motion-force characteristic can be generated in the actuator. As a result, the subjective haptic sensation of the user can be advantageously influenced upon actuation of the actuating element. In particular, it can be achieved that the user receives the impression of a high-quality actuating element as a result of the haptic reaction generated according to the invention. This also opens up additional fields of application, such as high-end vehicle applications. Actuations can be designed not only ergonomically cheaper but also for the user better identifiable. The invention can also be used to create new conditions of use.

Dadurch, dass lediglich mittels eines mechanischen Impulses auf das Betätigungselement eingewirkt wird, kann ein Aufwand für den Aktuator reduziert werden. Der Aktuator kann beispielsweise auf der Nutzung des elektrostriktiven, piezoelektrischen oder elektromagnetischen Effekts basieren. Das Betätigungselement kann durch einen Hebel, aber auch durch einen Schalter, eine Taste, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen gebildet sein. Mit dem Betätigungselement kann eine manuelle Betätigung des Nutzers erfasst werden. Das Betätigungselement setzt die manuelle Betätigung des Nutzers in ein Signal um, das beispielsweise ein elektrisches, pneumatisches, hydraulisches oder dergleichen Signal sein kann. Im Bereich der Kraftfahrzeuge kann das Betätigungselement üblicherweise als elektromechanisches Bauteil ausgebildet sein, welches aufgrund manueller Betätigung durch den Nutzer ein elektrisches Signal bereitstellt. Mittels des elektrischen Signals können Funktionen aktiviert und/oder deaktiviert aber auch gesteuert werden.As a result of the fact that the actuation element is acted upon merely by means of a mechanical impulse, an expense for the actuator can be reduced. The actuator may for example be based on the use of the electrostrictive, piezoelectric or electromagnetic effect. The actuator may be formed by a lever, but also by a switch, a button, combinations thereof and / or the like. With the actuator, a manual operation of the user can be detected. The actuator translates the manual operation of the user into a signal which may be, for example, an electrical, pneumatic, hydraulic or similar signal. In the field of motor vehicles, the actuating element can usually be designed as an electromechanical component, which provides an electrical signal due to manual actuation by the user. By means of the electrical signal functions can be activated and / or deactivated but also controlled.

Ein Impuls im Sinne der Erfindung ist eine vorgegebene, zeitlich begrenzte, mechanische Bewegung oder Krafteinwirkung. Der Impuls kann beispielsweise ein Rechteckimpuls, ein Nadelimpuls, aber auch ein Impuls mit einem kurvenförmigen Verlauf, beispielsweise ein Sinusimpuls oder dergleichen sein.An impulse in the sense of the invention is a predetermined, time-limited, mechanical movement or force. The pulse may be, for example, a rectangular pulse, a needle pulse, but also a pulse with a curved course, for example a sine pulse or the like.

Bei der Erfindung wirkt der Aktuator nur zu ganz bestimmten spezifischen Zeitpunkten auf das Betätigungselement ein. Zu diesem Zweck ist der Aktuator dazu ausgebildet, einen vorgegebenen mechanischen Impuls zu erzeugen, der beispielsweise durch einen Kraftimpuls, einen Bewegungsimpuls, Kombinationen hiervon oder dergleichen gebildet sein kann. Der Impuls kann prinzipiell parallel oder auch normal zu einer Betätigungsrichtung des Betätigungselements in das Betätigungselement eingeleitet werden. Der Aktuator kann den mechanischen Impuls beispielsweise aufgrund der Zuführung elektrischer, pneumatischer, hydraulischer oder dergleichen Energie erzeugen. Infolgedessen kann ein Aktuator beispielsweise durch einen Hubmagneten, eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung oder dergleichen gebildet sein. Das Erfassen der manuellen Betätigung kann anhand des durch das Betätigungselement erzeugten Signals vorgenommen werden. So kann beispielsweise mit einer geeigneten Erfassungseinrichtung erfasst werden, ob das Betätigungselement ein Signal erzeugt oder nicht, ein Signal ändert oder nicht oder dergleichen. Die Erfassungseinrichtung liefert das Erfassen der manuellen Betätigung als Information an den Aktuator, der mit der Erfassungseinrichtung in Kommunikationsverbindung steht. Daraufhin erzeugt der Aktuator den vorgegebenen mechanischen Impuls und leitet diesen mit einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung nach Erfassen des Beginns und/oder des Endes der manuellen Betätigung in das Betätigungselement ein. Dadurch kann die Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements in gewünschter Weise beeinflusst werden.In the invention, the actuator acts on the actuator only at very specific specific times. For this purpose, the actuator is designed to generate a predetermined mechanical pulse, for example, by a force pulse, a motion pulse, combinations thereof, or the like can be formed. The pulse can in principle be introduced parallel or normal to an actuating direction of the actuating element in the actuating element. The actuator may generate the mechanical impulse, for example due to the supply of electrical, pneumatic, hydraulic or the like energy. As a result, an actuator may be formed by, for example, a solenoid, a hydraulic or pneumatic piston-cylinder assembly, or the like. The detection of the manual operation can be performed on the basis of the signal generated by the actuator. Thus, it can be detected, for example with a suitable detection device, whether the actuating element generates a signal or not, a signal changes or not or the like. The detection means provides the detection of the manual operation as information to the actuator, which communicates with the detection means in communication. Thereafter, the actuator generates the predetermined mechanical pulse and initiates this with a predetermined time delay after detecting the beginning and / or the end of the manual operation in the actuator. Thereby, the movement-force characteristic of the actuator can be influenced in a desired manner.

Insbesondere der Umstand, dass lediglich ein vorgegebener mechanischer Impuls erzeugt werden muss, erlaubt es, den Aufwand für das Einwirken auf die Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements zu reduzieren. So muss beispielsweise der Aktuator lediglich für die Abgabe des vorgegebenen mechanischen Impulses ausgelegt sein.In particular, the fact that only a given mechanical pulse must be generated, it allows to reduce the cost of acting on the motion-force characteristic of the actuator. For example, the actuator must be designed only for the delivery of the predetermined mechanical pulse.

Es kann vorgesehen sein, dass der Aktuator lediglich genau einen einzigen mechanischen Impuls vorgegebener Art erzeugt und in das Betätigungselement einleitet. Darüber hinaus können jedoch auch mehrere vorgegebene mechanische Impulse erzeugt und in das Betätigungselement zeitlich gegeneinander versetzt, beispielsweise mit vorgegebenen zeitlichen Verzögerungen, eingeleitet werden. Die Anzahl der vorgegebenen mechanischen Impulse kann je nach Anwendung variiert werden. Dadurch kann eine hohe Flexibilität erreicht werden. Auf diese Weise können in gewünschter Weise Schaltspiele des Aktuators erzeugt werden.It may be provided that the actuator generates only a single mechanical impulse of a predetermined type and introduces it into the actuating element. In addition, however, a plurality of predetermined mechanical impulses can also be generated and offset in time relative to one another in the actuating element, for example with predetermined time delays. The number of mechanical impulses can be varied depending on the application. This allows a high degree of flexibility can be achieved. In this way, switching operations of the actuator can be generated in the desired manner.

Die Vorgabe des mechanischen Impulses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass Parameter des mechanischen Impulses zuvor festgelegt sind. Auf diese Weise kann eine aufwändige Berechnung von Parametern für den mechanischen Impuls vermieden werden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt sehr schnell ausgeführt und sehr kostengünstig realisiert werden. Vorzugsweise ist der mechanische Impuls an die Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements angepasst gewählt. Es handelt sich also hierbei um eine Voreinstellung, die vorzugsweise betätigungselementselektiv vorgesehen ist. Die erforderlichen vorzugebenden Parameter können beispielsweise empirisch anhand von Versuchen mit gewünschten Betätigungselementen ermittelt werden. Sie können in einer Speichereinheit abrufbar gespeichert werden.The specification of the mechanical impulse can be effected, for example, by predetermining parameters of the mechanical impulse. In this way, a complex calculation of parameters for the mechanical impulse can be avoided. As a result, the method according to the invention overall can be carried out very quickly and realized very inexpensively. Preferably, the mechanical pulse is selected adapted to the movement-force characteristic of the actuating element. It is therefore a default, which is preferably provided actuating elements selectively. The required parameters to be specified can be determined, for example, empirically on the basis of tests with desired actuating elements. They can be stored in a memory unit retrievable.

Um die gewünschte Wirkung zu erzeugen, sieht die Erfindung vor, dass der mechanische Impuls mit einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung nach Erfassen des Beginns und/oder des Endes der manuellen Betätigung in das Betätigungselement eingeleitet wird. Dadurch kann die Wirkung des mechanischen Impulses auf das Betätigungselement optimiert werden. Insbesondere können gewünschte Einwirkungen auf die Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements erreicht werden. Die zeitliche Verzögerung kann beispielsweise an Eigenwerte des Betätigungselements angepasst sein, beispielsweise Eigenschwingungen, Abmessungen oder dergleichen.In order to produce the desired effect, the invention provides that the mechanical pulse is introduced into the actuator at a predetermined time delay after detecting the beginning and / or end of the manual operation. As a result, the effect of the mechanical impulse on the actuator can be optimized. In particular, desired effects on the movement-force characteristic of the actuating element can be achieved. The time delay may, for example, be adapted to eigenvalues of the actuating element, for example natural oscillations, dimensions or the like.

Die vorgegebene zeitliche Verzögerung kann im Bereich einer oder mehrerer Millisekunden gewählt sein. Sie kann aber auch nahezu Null sein, beispielsweise lediglich begrenzt durch Signallaufzeiten, Reaktionszeiten und/oder dergleichen. Vorzugsweise ist die Verzögerung einstellbar. Sie kann zum Beispiel bei einer ersten Inbetriebnahme oder dergleichen eingestellt werden. Darüber hinaus kann die vorgegebene zeitliche Verzögerung natürlich auch fest vorgegeben sein, beispielsweise als Wert, der vorzugsweise bereits herstellungsseitig in einer Speichereinheit gespeichert ist.The predetermined time delay can be selected in the range of one or more milliseconds. However, it can also be almost zero, for example only limited by signal propagation times, reaction times and / or the like. Preferably, the delay is adjustable. It can be set, for example, at a first startup or the like. In addition, the predetermined time delay can, of course, also be fixed, for example as a value which is preferably already stored in the production unit in a memory unit.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Beginn und/oder Ende ein Beginn eines Ausschwingvorgangs des Betätigungselements erfasst wird.An embodiment of the invention provides that a beginning of a decay operation of the actuating element is detected as the beginning and / or end.

Die Erfassung kann natürlich auch mittels eines geeigneten Sensors realisiert sein, der ein entsprechendes Sensorsignal zur Steuerung des Aktuators bereitstellt.The detection can of course also be realized by means of a suitable sensor which provides a corresponding sensor signal for controlling the actuator.

Diese Ausgestaltung berücksichtigt, dass mit Beginn und/oder Ende einer manuellen Betätigung des Betätigungselements ein Eigenschwingvorgang, beispielsweise in Form einer Resonanz, ausgelöst wird. In der Regel handelt es sich hierbei um eine gedämpfte Schwingung. Der Beginn und/oder das Ende kann beispielsweise mit Erfassung des Eingabesignals erfasst werden. Darüber hinaus kann natürlich auch ein separater Sensor vorgesehen. sein, der den Beginn und/oder das Ende der Betätigung des Betätigungselements separat erfasst und ein entsprechendes Sensorsignal liefert. Insbesondere kann natürlich der Beginn der Eigenschwingung beziehungsweise Resonanz des Betätigungselements zum entsprechenden Erfassen dienen. Beispielsweise kann auch der Aktuator vorgesehen sein, als Sensor zur Erfassung des Beginns und/oder des Endes der Betätigung des Betätigungselements zu dienen.This embodiment takes into account that with the beginning and / or end of a manual actuation of the actuating element, a natural vibration process, for example in the form of a resonance, is triggered. As a rule, this is a damped oscillation. The beginning and / or the end can be detected, for example, with detection of the input signal. In addition, of course, a separate sensor provided. be separately detects the beginning and / or end of the actuation of the actuator and supplies a corresponding sensor signal. In particular, of course, the beginning of the natural vibration or resonance of the actuating element for serve corresponding detection. For example, the actuator can also be provided to serve as a sensor for detecting the beginning and / or the end of the actuation of the actuating element.

Mit Erfassen des Ausschwingvorgangs kann die zeitliche Verzögerung des Einleitens des mechanischen Impulses aktiviert werden, sodass der mechanische Impuls zu einem vorgegebenen Zeitpunkt auf die Schwingung des Ausschwingvorgangs auftrifft und sich zu der gewünschten Wirkung überlagert, sodass die gewünschte Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements erreicht wird. Der Wert für die zeitliche Verzögerung ist vorzugsweise fest eingestellt und für das Betätigungselement angepasst gewählt.By detecting the decay, the time delay of the initiation of the mechanical pulse can be activated, so that the mechanical pulse impinges on the oscillation of the decay process at a given time and superimposes itself on the desired effect, so that the desired movement-force characteristic of the actuating element is achieved , The value for the time delay is preferably fixed and selected adapted for the actuator.

Darüber hinaus wird als mechanischer Impuls vorzugsweise ein fest vorgegebener mechanischer Impuls verwendet. Der fest vorgegebene mechanische Impuls weist Parameter auf, die hinsichtlich der gewünschten Wirkung auf die Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements angepasst gewählt sind. Vorzugsweise ist zumindest während des bestimmungsgemäßen Betriebs eine Änderung von Parametern des mechanischen Impulses nicht vorgesehen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Parameter unveränderlich sind. So kann beispielsweise eine Impulslänge beziehungsweise Zeitdauer, aber auch eine Impulshöhe in gewünschter Weise vorgegeben sein. Der Impuls kann beispielsweise ein Kraftimpuls, ein Bewegungsimpuls, insbesondere ein translatorischer Bewegungsimpuls, aber auch ein Drehimpuls und/oder dergleichen sein. Vorzugsweise sind die Parameter des Impulses an den Ausschwingvorgang angepasst gewählt, beispielsweise hinsichtlich einer Amplitude des Impulses oder auch hinsichtlich der Zeitdauer, die an eine Periode der Eigenschwingung und/oder der Resonanz des Betätigungselements angepasst gewählt sein können. Vorzugsweise wird ein an den Ausschwingvorgang angepasster mechanischer Impuls verwendet.In addition, a fixed mechanical pulse is preferably used as the mechanical pulse. The fixed mechanical impulse has parameters that are adapted to the desired effect on the motion-force characteristics of the actuator adapted. Preferably, at least during normal operation, a change of parameters of the mechanical pulse is not provided. In addition, it can be provided that the parameters are immutable. Thus, for example, a pulse length or time duration, but also a pulse height can be predetermined in the desired manner. The pulse may be, for example, a force pulse, a motion pulse, in particular a translational motion pulse, but also an angular momentum and / or the like. Preferably, the parameters of the pulse are adapted to the decay, adapted, for example, with respect to an amplitude of the pulse or with respect to the time period, which may be selected adapted to a period of the natural vibration and / or the resonance of the actuator. Preferably, a mechanical pulse adapted to the decay process is used.

Weiterhin wird gemäß einer Ausgestaltung vorgeschlagen, dass eine Energie des mechanischen Impulses auf eine Energie des Ausschwingvorgangs abgestimmt ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Impuls Energieverluste des Ausschwingvorgangs ausgleicht, um dessen Wirkung in gewünschter Weise zu verlängern. Darüber hinaus kann aber auch vorgesehen sein, dass die Energie des mechanischen Impulses derart gewählt ist, dass sie an die Energie des Ausschwingvorgangs angepasst ist, sodass eine möglichst effektive Dämpfung des Ausschwingvorgangs erreicht werden kann. Vorzugsweise entspricht die Energie des mechanischen Impulses der des Ausschwingvorgangs, sodass eine weitgehend vollständige Unterdrückung des Ausschwingvorgangs erreicht werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine aktive Dämpfung des Ausschwingvorgangs erreichen. Natürlich können auch Kombinationen hiervon vorgesehen sein.Furthermore, it is proposed according to an embodiment that an energy of the mechanical pulse is tuned to an energy of the decay process. In particular, it can be provided that the pulse balances energy losses of the decay process in order to extend its effect in the desired manner. In addition, however, it can also be provided that the energy of the mechanical pulse is chosen such that it is adapted to the energy of the decay process, so that the most effective possible damping of the decay process can be achieved. Preferably, the energy of the mechanical pulse corresponds to that of the decay process, so that a substantially complete suppression of the decay process can be achieved. In this way, an active damping of the decay process can be achieved. Of course, combinations thereof may be provided.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der mechanische Impuls über eine Zeitdauer eingeleitet wird, die kleiner als eine halbe Schwingungsperiode des Ausschwingvorgangs ist. Hierdurch kann eine besonders schnelle Dämpfung des Ausschwingvorgangs erreicht werden. Insbesondere kann die Zeitdauer der halben Schwingungsperiode des Ausschwingvorgangs entsprechen. Dadurch lassen sich Wellen im Betätigungselement, die sich mechanisch ausbreiten, effektiv dämpfen. Daneben kann aber auch vorgesehen sein, dass der mechanische Impuls über eine Zeitdauer eingeleitet wird, die wesentlich kleiner als die halbe Schwingungsperiode des Ausschwingvorgangs ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Zeitdauer einer viertel Schwingungsperiode des Ausschwingvorgangs oder sogar weniger entspricht. Entsprechend angepasst ist bei dem mechanischen Impuls dessen Amplitude zu wählen, sodass eine zuverlässige Dämpfung erreicht werden kann. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass anstelle einer Dämpfung eine entsprechende Stützung des Ausschwingvorgangs erreicht werden soll, wozu der mechanische Impuls entsprechend phasenversetzt über die Zeitdauer eingeleitet wird. Dies ist zum Beispiel vorteilhaft, wenn das Betätigungselement einen vorgegebenen haptischen Effekt als Reaktion auf den Beginn und/oder das Ende der manuellen Betätigung des Betätigungselements liefern soll. Bei mehreren mechanischen Impulsen sind entsprechende Anpassungen vorzunehmen. So können während eines ersten Zeitraums die mechanischen Impulse zur Stützung des Ausschwingvorgangs phasengleich zugeführt werden, wohingegen in einem zweiten Zeitraum zum Zwecke der Dämpfung des Ausschwingvorgangs die mechanischen Impulse gegenphasig zur Schwingung des Ausschwingvorgangs eingeleitet werden.A further embodiment of the invention provides that the mechanical pulse is initiated over a period of time which is less than half an oscillation period of the decay process. As a result, a particularly rapid damping of the decay process can be achieved. In particular, the period of time may correspond to half the oscillation period of the decay process. As a result, waves in the actuator, which spread mechanically, effectively dampen. In addition, however, it can also be provided that the mechanical pulse is initiated over a period of time which is substantially less than half the oscillation period of the decay process. For example, it may be provided that the time period corresponds to a quarter oscillation period of the decay process or even less. The amplitude of the mechanical impulse has to be adjusted accordingly so that a reliable attenuation can be achieved. But it can also be provided that, instead of a damping, a corresponding support of the decay process is to be achieved, for which purpose the mechanical pulse is introduced correspondingly phase-shifted over the period of time. This is advantageous, for example, if the actuator is to provide a given haptic effect in response to the beginning and / or end of manual actuation of the actuator. For several mechanical impulses, appropriate adjustments must be made. Thus, during a first period, the mechanical impulses for supporting the decay process can be supplied in phase, whereas in a second period for the purpose of damping the decay process, the mechanical impulses are introduced in phase opposition to the oscillation of the decay process.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der mechanische Impuls bezüglich einer Ruhelage des Betätigungselements unipolar ist. Der Aktuator ist deshalb derart ausgelegt, dass er lediglich mechanische Impulse einer einzigen Polarität erzeugt. Hierdurch kann der Aktuator vereinfacht werden. Darüber hinaus werden Freiräume geschaffen, den mechanischen Impuls hinsichtlich seiner Parameter individuell besser einstellen zu können. Auch für die Einleitung des mechanischen Impulses in das Betätigungselement kann eine Vereinfachung erreicht werden.According to one embodiment, it is proposed that the mechanical pulse is unipolar with respect to a rest position of the actuating element. The actuator is therefore designed to generate only mechanical pulses of a single polarity. As a result, the actuator can be simplified. In addition, freedom is created to be able to adjust the mechanical impulse with regard to its parameters individually better. Also, for the introduction of the mechanical pulse in the actuator simplification can be achieved.

Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Polarität des mechanischen Impulses der Polarität einer ersten Halbschwingung des Ausschwingvorgangs entspricht. Dadurch lässt sich eine einfache Adaption der Erfindung an beliebige Betätigungselemente erreichen. Durch Verschiebung der zeitlichen Lage des mechanischen Impulses gegenüber der Schwingung des Ausschwingvorgangs beziehungsweise durch Verändern der Phasenlage kann entweder eine Unterstützung des Ausschwingvorgangs oder eine Dämpfung erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass der mechanische Impuls mit einer sehr kurzen Zeitdauer versehen im Bereich eines Polaritätswechsels der Schwingung des Ausschwingvorgangs eingeleitet wird. Dies erlaubt eine besonders günstige Wirkung, wenn der Ausschwingvorgang eine Bewegung betrifft. Die Phasenverschiebung beziehungsweise Zeitdauer des mechanischen Impulses gegenüber der Schwingung des Ausschwingvorgangs sind vorzugsweise fest vorgegeben.It proves particularly advantageous if the polarity of the mechanical pulse corresponds to the polarity of a first half-cycle of the decay process. This can be a simple Adaptation of the invention to achieve any actuators. By shifting the timing of the mechanical pulse with respect to the oscillation of the decay process or by changing the phase position either a support of the decay process or a damping can be achieved. In particular, it can be achieved that the mechanical pulse is provided with a very short time duration in the region of a polarity change of the oscillation of the decay process. This allows a particularly favorable effect when the decay process relates to a movement. The phase shift or duration of the mechanical pulse with respect to the oscillation of the decay process are preferably fixed.

Gemäß einer Weiterbildung wird wenigstens ein Parameter des mechanischen Impulses mit der Herstellung einer das Betätigungselement umfassenden Eingabevorrichtung fest vorgegeben. Dies erlaubt es, die Parameter des mechanischen Impulses an das jeweilige Betätigungselement individuell anzupassen, um so eine möglichst optimale Wirkung hinsichtlich Dämpfung oder Unterstützung des Ausschwingvorgangs erreichen zu können. Auf diese Weise können individuelle haptische Wirkungen des Betätigungselements erreicht und/oder individuelle Eigenschaften des Betätigungselements berücksichtigt werden. Natürlich können mehrere Parameter vorgesehen sein.According to a development, at least one parameter of the mechanical pulse is fixedly determined with the production of an input device comprising the actuating element. This makes it possible to adjust the parameters of the mechanical pulse to the respective actuator individually, so as to achieve the best possible effect in terms of damping or support of the decay process. In this way, individual haptic effects of the actuating element can be achieved and / or individual properties of the actuating element can be taken into account. Of course, several parameters can be provided.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Parameter, vorzugsweise bei einer Wartung der Eingabevorrichtung, aktualisiert wird. Insbesondere erfolgt die Aktualisierung des Parameters automatisch. Hierdurch können Alterungserscheinungen und/oder Veränderungen der Eigenschaften des Betätigungselements, wie beispielsweise des Ausschwingvorgangs oder dergleichen, berücksichtigt werden. Dies erlaubt es, dauerhaft eine zuverlässige Bewegungs-Kraft-Charakteristik bereitstellen zu können. Die automatische Aktualisierung kann in Abhängigkeit von der Alterung, einem Zeitablauf, einer Bewegung, insbesondere einer Schwingung, Kombinationen hiervon oder dergleichen erfolgen.In addition, it can be provided that the parameter is updated, preferably during maintenance of the input device. In particular, the update of the parameter is done automatically. As a result, aging phenomena and / or changes in the properties of the actuating element, such as the decay process or the like, are taken into account. This makes it possible to permanently provide a reliable motion-force characteristic. The automatic updating can be done depending on the aging, a timing, a movement, in particular a vibration, combinations thereof or the like.

Alternativ oder ergänzend wird gemäß einer Weiterbildung vorgeschlagen, dass der Parameter in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen vorzugsweise automatisch aktualisiert wird. Die auslösenden Umgebungsbedingungen können beispielsweise durch die Temperatur, Feuchtigkeit, insbesondere Luftfeuchtigkeit, Druck, Schwingungen, chemische Einwirkungen, Kombinationen hiervon oder dergleichen gebildet sein. Bei Schwingungen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Zähler vorgesehen ist, mittels dem die Anzahl der Schwingungen erfasst wird. Bei Erreichen einer vorgebbaren Anzahl der Schwingungen wird der Parameter automatisch aktualisiert.Alternatively or additionally, it is proposed according to a development that the parameter is preferably automatically updated as a function of ambient conditions. The triggering environmental conditions may be formed, for example, by the temperature, humidity, in particular atmospheric humidity, pressure, oscillations, chemical effects, combinations thereof or the like. In the case of oscillations, it may be provided, for example, that a counter is provided by means of which the number of oscillations is detected. When a predefined number of oscillations is reached, the parameter is updated automatically.

Weiterhin wird gemäß einer Ausgestaltung vorgeschlagen, dass der Parameter in wiederkehrenden Zeitintervallen aktualisiert wird. Die Zeitintervalle können sich über Stunden, Tage, Wochen, Monate, Jahre oder dergleichen erstrecken.Furthermore, it is proposed according to an embodiment that the parameter is updated in recurrent time intervals. The time intervals may extend over hours, days, weeks, months, years or the like.

Mit der Erfindung wird ferner eine manuelle Eingabevorrichtung zum Erfassen einer manuellen Eingabe vorgeschlagen, mit einem Betätigungselement, das aufgrund einer manuellen Eingabe ein entsprechendes Eingabesignal erzeugt, mit einem mechanisch mit dem Betätigungselement gekoppelten Aktuator, der zum Einwirken auf eine Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements eingerichtet ist, sowie mit einer den Aktuator steuernden Steuereinheit, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Verfahren der Erfindung auszuführen. Insbesondere wird eine manuelle Eingabevorrichtung zum Erfassen einer manuellen Eingabe vorgeschlagen, mit einem Betätigungselement, das aufgrund einer manuellen Eingabe ein entsprechendes Eingabesignal erzeugt, mit einem mechanisch mit dem Betätigungselement gekoppelten Aktuator, der zum Einwirken auf eine Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements eingerichtet ist, sowie mit einer den Aktuator steuernden Steuereinheit, wobei mittels der Steuereinheit ein Beginn und/oder ein Ende einer manuellen Betätigung des Betätigungselements erfassbar und der Aktuator derart ansteuerbar ist, dass der Aktuator einen vorgegebenen mechanischen Impuls erzeugt und mit einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung nach Erfassen des Beginns und/oder des Endes der manuellen Betätigung in das Betätigungselement einleitet.The invention further proposes a manual input device for detecting a manual input, comprising an actuating element which generates a corresponding input signal on the basis of a manual input, with an actuator mechanically coupled to the actuating element, which acts on a movement-force characteristic of the actuating element and a control unit controlling the actuator, wherein the control unit is adapted to carry out the method of the invention. In particular, a manual input device for detecting a manual input is proposed, with an actuating element, which generates a corresponding input signal due to a manual input, with an actuator mechanically coupled to the actuating element, which is set up to act on a movement-force characteristic of the actuating element, and with a control unit controlling the actuator, wherein by means of the control unit, a start and / or an end of a manual operation of the actuating element detected and the actuator is controlled such that the actuator generates a predetermined mechanical pulse and with a predetermined time delay after detecting the beginning and / or the end of the manual operation in the actuating element initiates.

Die manuelle Eingabevorrichtung wird somit im Sinne der Erfindung ertüchtigt, eine vorgegebene Bewegungs-Kraft-Charakteristik wenigstens eines ihrer Betätigungselemente bereitzustellen. Die manuelle Eingabevorrichtung ist vorzugsweise in einem Fahrzeug angebracht, beispielsweise in einem Armaturenbrett, einer Mittelkonsole, einer Tür und/oder dergleichen. Durch die Erfindung lässt sich erreichen, dass die manuelle Eingabevorrichtung mit ihrem wenigstens einen Betätigungselement eine haptische Wirkung bei Betätigung durch einen Nutzer bereitstellt, sodass das subjektive Empfinden des Nutzers positiv beeinflusst wird. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass der Nutzer auch ohne Sichtkontakt feststellen kann, ob er eine gewünschte Betätigung des Betätigungselements durchführt. Vorteilhaft ist dies beispielsweise bei Fahrzeugen während deren bestimmungsgemäßen Betriebs, wenn der Nutzer der Fahrer ist, der zugleich den Verkehr beobachten muss. Durch die Erfindung bekommt der Nutzer die Möglichkeit, haptisch eine manuelle Betätigung differenzieren zu können. Parameter des vorgegebenen mechanischen Impulses können mittels der Steuereinheit aktuatorgerecht eingestellt werden.The manual input device is thus in accordance with the invention capable of providing a predetermined motion-force characteristic of at least one of its actuators. The manual input device is preferably mounted in a vehicle, for example in a dashboard, a center console, a door and / or the like. By means of the invention it can be achieved that the manual input device with its at least one actuating element provides a haptic effect when actuated by a user, so that the subjective feeling of the user is positively influenced. This can be achieved, for example, that the user can determine even without visual contact, whether he performs a desired operation of the actuating element. This is advantageous, for example, in vehicles during their normal operation, when the user is the driver, who must also watch the traffic. By means of the invention, the user has the possibility of being able to differentiate haptically a manual actuation. Parameters of the predetermined mechanical impulse can be adjusted actuator by means of the control unit.

Weiterhin schlägt die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Eingabevorrichtung gemäß der Erfindung vor. Dadurch kann die Sicherheit bezüglich der Nutzung des Fahrzeugs weiter verbessert werden. Darüber hinaus ermöglicht es die Erfindung, vorzugsweise sensorlos eine geeignete haptische Einstellung eines Betätigungselements zu erreichen und damit eine ergonomisch günstige manuelle Eingabevorrichtung zu schaffen. Insbesondere erlaubt es die Erfindung, eine haptische Rückwirkung bei Betätigungselementen dahingehend zu verbessern, dass eine Nachahmung des haptischen Effekts klassischer, vorzugsweise passiver Bedienelemente erreicht werden kann. Dadurch kann auch durch Austausch eines klassischen Bedienelements durch eine mit der Erfindung aufgerüstete manuelle Eingabevorrichtung eine im Wesentlichen gleiche Wirkung erreicht werden, sodass ein Nutzer keine besonderen Umgewöhnungsumstände zu berücksichtigen braucht.Furthermore, the invention proposes a vehicle with an input device according to the invention. As a result, the safety with regard to the use of the vehicle can be further improved. In addition, the invention makes it possible, preferably without sensors, to achieve a suitable haptic adjustment of an actuating element and thus to create an ergonomically favorable manual input device. In particular, the invention makes it possible to improve a haptic reaction in actuators to the effect that an imitation of the haptic effect of classic, preferably passive controls can be achieved. As a result, a substantially identical effect can also be achieved by replacing a conventional operating element with a manual input device upgraded with the invention, so that a user need not consider any special habituation circumstances.

Weitere Merkmale und Vorteile sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Die Beschreibung dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken.Further features and advantages will be apparent from the following description of an embodiment. The description is merely illustrative of the invention and is not intended to be limiting thereof.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch ein Diagramm eines Weg-Zeit-Verlaufs einer Oberfläche eines Betätigungselements mit einem Aktuator ohne aktive Dämpfung; 1 schematically a diagram of a path-time course of a surface of an actuator with an actuator without active damping;

2 schematisch ein Diagramm mit einem exemplarischen Weg-Zeit-Verlauf der Oberfläche des Betätigungselements gemäß 1 mit aktiver Dämpfung; 2 schematically a diagram with an exemplary path-time course of the surface of the actuating element according to 1 with active damping;

3 eine manuelle Eingabevorrichtung in schematischer Ansicht mit einem Betätigungselement gemäß der Erfindung; und 3 a manual input device in a schematic view with an actuating element according to the invention; and

4 ein Personenkraftfahrzeug in schematischer Seitenansicht mit der manuellen Eingabevorrichtung gemäß 3. 4 a passenger vehicle in a schematic side view with the manual input device according to 3 ,

Klassische passive haptische Bedienelemente als Betätigungselemente erzeugen eine Rückmeldung mittels einer rein mechanischen Komponente wie zum Beispiel einer Feder, zusätzlichen Massen, einem Dämpfer und/oder dergleichen. Die Energie für die haptische Rückmeldung wird dabei durch den Nutzer während eines ersten Teils eines Betätigungsvorgangs, das heißt einer Betätigung, zugeführt und in der Regel in Form von potentieller Energie zwischengespeichert und für die haptische Rückmeldung bereitgestellt.Classic passive haptic controls as actuators generate feedback by means of a purely mechanical component such as a spring, additional masses, a damper and / or the like. The energy for the haptic feedback is thereby supplied by the user during a first part of an actuation process, that is an actuation, and usually stored in the form of potential energy and provided for the haptic feedback.

Insbesondere im automobilen Umfeld finden sich zunehmend aktive haptische Bedienelemente als Betätigungselemente. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass die haptische Rückmeldung durch ein aktives Element, nämlich einen Aktuator, erzeugt wird. Die Aktuatoren nutzen dabei häufig den elektrostriktiven oder piezoelektrischen oder elektromagnetischen Effekt.Especially in the automotive environment are increasingly active haptic controls as actuators. These are characterized in that the haptic feedback is generated by an active element, namely an actuator. The actuators often use the electrostrictive or piezoelectric or electromagnetic effect.

Die Anregung durch den Aktuator versetzt eine Oberfläche des aktiven Bedienelements beim Betätigen in Schwingung. Die Weg-Zeit-Charakteristik dieser Schwingung beeinflusst maßgeblich das subjektive haptische Empfinden des Nutzers bei Ausführung der Betätigung. Dabei erlaubt es der Aktuator, dass die Bewegung der Oberfläche beispielsweise parallel oder auch normal zur Betätigungsrichtung erfolgt. Bei passiven Bedienelementen erfolgt die Bewegung der Oberfläche üblicherweise parallel hierzu.Excitation by the actuator causes a surface of the active control element to vibrate when actuated. The path-time characteristic of this vibration significantly influences the subjective haptic sensation of the user when performing the operation. In this case, the actuator allows the movement of the surface, for example, parallel or normal to the direction of actuation. For passive controls, the movement of the surface is usually parallel to this.

Auch wenn die folgenden Ausführungen auf translatorisch bewegbare Betätigungselemente bezogen sind, können sie in dualer Weise auf rotatorisch betätigbare Betätigungselemente übertragen werden.Although the following embodiments are related to translationally movable actuators, they can be transferred in a dual manner to rotatably actuated actuators.

Unter Berücksichtigung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Weg-Zeit-Charakteristik des Betätigungselements als besondere Form einer Bewegungs-Kraft-Charakteristik mittels geeigneter Ansteuerung des Aktuators gezielt beeinflusst wird. Dadurch kann bei geeigneter Anregung eine aktive Dämpfung erreicht werden, die das Ausschwingverhalten beziehungsweise den Ausschwingvorgang zeitlich verkürzt. Dadurch empfindet der Nutzer die haptische Rückwirkung im Allgemeinen als präziser und hochwertiger.Taking into account the invention, it is provided that the travel-time characteristic of the actuating element is specifically influenced as a special form of a movement-force characteristic by means of suitable activation of the actuator. As a result, an active damping can be achieved with suitable excitation, which temporally shortens the decay behavior or the decay. As a result, the user generally perceives the haptic reaction as more precise and of higher quality.

1 zeigt in einem Diagramm exemplarisch schematisch eine Darstellung eines Weg-Zeit-Verlaufs einer nutzerrelevanten Oberfläche eines Betätigungselements 26 ohne aktive Dämpfung. Das Diagramm umfasst eine horizontale Zeitachse 20 sowie eine vertikale Wegachse 18. In 1 ist mit einem Graph 14 zu Beginn der Schwingung beziehungsweise des Ausschwingvorgangs eine kurzzeitige Betätigung des Aktuators dargestellt. Zugleich startet ein Ausschwingvorgang mit einer durch einen Graphen 10 dargestellten Schwingung. Hierbei handelt es sich um eine Eigenschwingung des entsprechenden Betätigungselements 26 nach Abklingen der Betätigung durch den Nutzer. Der Graph 10 zeigt eine gedämpfte Schwingung. 1 shows in a diagram by way of example schematically a representation of a path-time course of a user-relevant surface of an actuating element 26 without active damping. The diagram includes a horizontal time axis 20 as well as a vertical path axis 18 , In 1 is with a graph 14 at the beginning of the oscillation or the decay, a brief actuation of the actuator shown. At the same time, a decay process starts with a graph 10 shown vibration. This is a natural vibration of the corresponding actuator 26 after the operation has ceased by the user. The graph 10 shows a damped vibration.

2 zeigt den Ausschwingvorgang, wenn wenigstens eine geeignete Anregung der Oberfläche während des Ausschwingvorgangs durch einen Aktuator 22 erfolgt. Der Ausschwingvorgang ist hier mit einem Graphen 12 gekennzeichnet. Wie ersichtlich ist, ist die erste Halbschwingung des Graphen 12 mit der ersten Halbschwingung des Graphen 10 in 1 im Wesentlichen identisch. Im Anschluss an die erste Halbschwingung des Graphen 12 erfolgt eine polaritätsgleiche Zuführung eines mechanischen Impulses, gekennzeichnet durch den Graphen 16, der zu einer gegenphasigen Anregung in Bezug auf die Schwingung gemäß dem Graphen 12 erfolgt. Dadurch kann eine fast vollständige Auslöschung der Schwingung bereits nach der ersten Halbwelle des Graphen 12 erzeugt werden. 2 shows the decay process when at least one suitable excitation of the surface during the decay process by an actuator 22 he follows. The decay process is here with a graph 12 characterized. As can be seen, the first half-vibration of the graph is 12 With the first half-wave of the graph 10 in 1 essentially identical. Following the first half-vibration of the graph 12 a polarity-equal supply of a mechanical pulse, characterized by the graph 16 , which leads to an antiphase excitation with respect to the oscillation according to the graph 12 he follows. As a result, an almost complete extinction of the oscillation already after the first half-wave of the graph 12 be generated.

Durch eine geeignete Erfassung des Weg-Zeit- beziehungsweise Kraft-Zeit-Verlaufs kann der Zeitpunkt der gegenphasigen Ansteuerung zur Schwingung des Ausschwingvorgangs ermittelt werden.By a suitable detection of the path-time or force-time curve, the time of the antiphase drive to the oscillation of the decay process can be determined.

Insbesondere lässt sich die erfindungsgemäße Wirkung vorteilhaft mit einem piezoelektrischen Aktuator 22 erreichen, wie es in 3 dargestellt ist. Der Aktuator 22 kann in dieser Ausgestaltung zugleich auch als Sensor genutzt werden, da der piezoelektrische Effekt umkehrbar ist.In particular, the effect according to the invention can be advantageously achieved with a piezoelectric actuator 22 reach as it is in 3 is shown. The actuator 22 can also be used as a sensor in this embodiment, since the piezoelectric effect is reversible.

Die aktive Dämpfung durch den Aktuator 22 hat gegenüber einer passiven beziehungsweise rein mechanischen Dämpfung den Vorteil, dass sie sich gezielter beeinflussen lässt. Vor allem Elastomere haben als passive Dämpfungselemente hinsichtlich ihrer Strukturdämpfung und Steifigkeit eine ausgeprägte Temperaturabhängigkeit, die bei aktuatorbasierten aktiven Dämpfungen vermieden wird.The active damping by the actuator 22 has the advantage over passive or purely mechanical damping that it can be more selectively influenced. Elastomers in particular, as passive damping elements, have a pronounced temperature dependence in terms of their structural damping and rigidity, which is avoided in the case of actuator-based active damping.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, den Effekt der gegenphasigen Ansteuerung zur Schwingungsdämpfung zur Beeinflussung des haptischen Empfindens aktiver Bedienelemente zu nutzen.It proves to be particularly advantageous to use the effect of the anti-phase control for vibration damping for influencing the haptic sensation of active control elements.

Alternativ kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die haptische Rückwirkung durch eine nicht-phasenverschobene Einleitung eines mechanischen Impulses zunächst weiter verstärkt wird, bevor anschließend eine aktive Dämpfung erfolgt.Alternatively, it can also be provided that the haptic feedback is first further amplified by a non-phase-shifted introduction of a mechanical impulse, before subsequently an active damping takes place.

3 zeigt eine manuelle Eingabevorrichtung 24 zum Erfassen einer manuellen Eingabe eines Nutzers, mit einem Betätigungselement 26, das hier als Schalthebel ausgebildet ist. Aufgrund einer manuellen Eingabe des Nutzers erzeugt das Betätigungselement 26 ein entsprechendes Eingabesignal 28, das einer weiteren Verwendung wie zum Beispiel Aktivierung oder Deaktivierung einer Funktion zugeführt wird. Mit dem Betätigungselement 26 ist ein Aktuator 22 gekoppelt, der vorliegend als piezoelektrischer Aktuator ausgebildet ist. Die Kopplung ist derart gestaltet, dass mittels des Aktuators 22 eine Bewegung auf den Schalthebel 26 ausgeübt werden kann. Hierüber kann der Aktuator auf eine Bewegungs-Kraft-Charakteristik, hier einen Weg-Zeit-Verlauf der Oberfläche des Betätigungselements 26, einwirken. Die manuelle Eingabevorrichtung 24 umfasst ferner eine den Aktuator 22 steuernde Steuerung 34. Die manuelle Eingabevorrichtung 24 ist in einem Personenkraftwagen 36, wie in 4 dargestellt, angeordnet. 3 shows a manual input device 24 for detecting a manual input of a user, with an actuator 26 , which is designed here as a shift lever. Due to a manual input of the user generates the actuator 26 a corresponding input signal 28 which is supplied for further use, such as activation or deactivation of a function. With the actuator 26 is an actuator 22 coupled, which is in the present case designed as a piezoelectric actuator. The coupling is designed such that by means of the actuator 22 a movement on the gear lever 26 can be exercised. This allows the actuator to a motion-force characteristic, here a path-time profile of the surface of the actuator 26 , interact. The manual input device 24 further comprises an actuator 22 controlling control 34 , The manual input device 24 is in a passenger car 36 , as in 4 represented, arranged.

Die Steuerung 34 ist derart eingerichtet, dass sie den Aktuator 22, wie zuvor zu den 1 und 2 ausgeführt, steuert. Zu diesem Zweck erfasst die Steuerung 34 das Eingabesignal 28 des Betätigungselements 26. Darüber hinaus ist der Aktuator 22 über eine Erfassungsleitung 30 mit dem Betätigungselement 26 in Kommunikationsverbindung, über welche Erfassungsleitung 30 der Aktuator 22 ebenfalls das Eingabesignal 28 erfasst.The control 34 is set up to be the actuator 22 as before to the 1 and 2 executed, controls. For this purpose, the controller detects 34 the input signal 28 of the actuating element 26 , In addition, the actuator 22 via a detection line 30 with the actuating element 26 in communication connection, via which detection line 30 the actuator 22 also the input signal 28 detected.

Die Graphen 14 und 16 in den 1 und 2 bezeichnen einen vorgegebenen mechanischen Impuls des Aktuators 22. Der Impuls 16 ist eine vorgegebene, zeitlich begrenzte, mechanische Bewegung oder Krafteinwirkung. Der Impuls 16 kann beispielsweise ein Rechteckimpuls, ein Nadelimpuls, aber auch ein Impuls mit einem kurvenförmigen Verlauf, beispielsweise ein Sinusimpuls oder dergleichen sein. Er ist an die gewünschte Wirkung auf die Bewegungs-Kraft-Charakteristik des Betätigungselements 26 angepasst gewählt und fest eingestellt.The graphs 14 and 16 in the 1 and 2 denote a given mechanical pulse of the actuator 22 , The impulse 16 is a given, time-limited, mechanical movement or force. The impulse 16 may be, for example, a rectangular pulse, a needle pulse, but also a pulse with a curved course, such as a sine pulse or the like. It is the desired effect on the movement-force characteristics of the actuator 26 adapted selected and fixed.

Wenn, wie bei diesem Ausführungsbeispiel, die mechanischen Parameter des Betätigungselements 26 im Wesentlichen konstant sind, so kann eine separate Erfassung der Bewegung der Oberfläche beziehungsweise des Aktuators 22 eingespart werden, sodass ein sensorloser Betrieb erreicht werden kann.If, as in this embodiment, the mechanical parameters of the actuator 26 are substantially constant, so can a separate detection of the movement of the surface or of the actuator 22 be saved so that a sensorless operation can be achieved.

Neben der Erfassung der Bewegung der Oberfläche des Betätigungselements 26 kann auch die Erfassung bestimmter elektrischer Größen geeignet sein, um Rückschlüsse auf den Zustand des Betätigungselements 26 zu erhalten. Bei elektromagnetischen Aktuatoren kann hierzu beispielsweise eine Induktionsspannung oder auch ein Spulenstrom genutzt werden.In addition to detecting the movement of the surface of the actuator 26 also the detection of certain electrical variables may be suitable to draw conclusions about the state of the actuating element 26 to obtain. In the case of electromagnetic actuators, an induction voltage or else a coil current can be used for this purpose, for example.

Die Erfindung erlaubt es, eine weitgehend temperaturunabhängige Funktion des Betätigungselements 26 zu ermöglichen, insbesondere in einem Bereich, bei dem Menschen als Nutzer die Betätigungselemente 26 betätigen. Insbesondere gilt dies für Betätigungselemente mit einem Elastizitätsmodul mit geringer Temperaturabhängigkeit, wie beispielsweise bei Metallen, insbesondere Stahl.The invention allows a largely temperature-independent function of the actuating element 26 to allow, in particular in an area where humans as users the actuators 26 actuate. In particular, this applies to actuators with a modulus of elasticity with low temperature dependence, such as metals, especially steel.

Dominiert ferner die Federsteifigkeit das Systemverhalten des aktiven Bedienelements neben einer in der Regel konstanten Masse, kann die aktive Dämpfung vorzugsweise sensorlos ausgeführt sein. Insbesondere kommen hier Bedienelemente mit Strukturen aus Metall in Betracht.Further, the spring stiffness dominates the system behavior of the active control element in addition to a generally constant mass, the active damping can be preferably carried out sensorless. In particular, here are controls with structures made of metal into consideration.

Insbesondere erlaubt es die Erfindung, lediglich unipolare Anregungen durch den Aktuator 22 vorzusehen. Exemplarisch ist dies in 2 dargestellt, in der ein Kraftimpuls gemäß dem Graphen 14 zur Verkürzung der haptischen Rückwirkung in die gleiche Richtung wie der Kraftimpuls zum Auslösen der haptischen Rückwirkung gemäß Graphen 16 erfolgt.In particular, the invention allows only unipolar excitations by the actuator 22 provided. This is exemplified in 2 shown in which a force pulse according to the graph 14 to shorten the haptic reaction in the same direction as the force pulse to trigger the haptic reaction according to graphene 16 he follows.

Damit erreicht es die Erfindung, die haptische Rückwirkung bei aktiven Bedienelementen zu verbessern, die die Nachahmung des haptischen Eindrucks klassischer, insbesondere passiver Bedienelemente zum Ziel haben. Die Erfindung ist somit insbesondere darauf gerichtet, einen Ersatz klassischer Bedienelemente durch neuartige Bedienelemente zu gewährleisten, wobei die ergonomischen Eigenschaften nutzerseitig weitgehend erhalten bleiben. Dies erreicht die Erfindung durch die Nachahmung des haptischen Eindrucks.Thus, it achieves the invention to improve the haptic reaction in active controls that have the imitation of haptic impression classic, especially passive controls to the destination. The invention is therefore directed in particular to ensure replacement of classic controls by novel controls, the ergonomic properties largely remain user side. This is achieved by the invention by imitation of the haptic impression.

Die Erfindung erweist sich insbesondere vorteilhaft zum Einsatz bei klassischen Bedienelementen wie zum Beispiel sogenannten Mikroschaltern oder dergleichen.The invention proves to be particularly advantageous for use in classical controls such as so-called micro-switches or the like.

Das vorgenannte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. Insbesondere können natürlich Merkmale und Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, um zu weiteren bedarfsgerechten Ausgestaltungen zu gelangen, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.The aforementioned embodiment is merely illustrative of the invention and is not limitative of it. In particular, of course, features and embodiments may be combined in any way with each other in order to arrive at further needs-oriented embodiments, without departing from the spirit of the invention.

Claims

Method for acting on a movement-force characteristic of an actuating element ( 26 ), comprising the following steps: (a) detecting a beginning and / or an end of a manual actuation of the actuating element ( 26 ), (b) generating a predetermined mechanical impulse ( 16 ) by means of an actuator ( 22 ) and (c) initiation of the predetermined mechanical impulse ( 16 ) with a predetermined time delay after detecting the beginning and / or end of the manual actuation in the actuator ( 26 ).

A method according to claim 1, characterized in that in step (a) a beginning of a decay operation of the actuating element ( 26 ) is recorded as the beginning and / or end.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that as pulse ( 16 ) a fixed mechanical pulse is used.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that adapted to the decay process mechanical impulse ( 16 ) is used.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that an energy of the mechanical pulse ( 16 ) is tuned to an energy of the decay process.

Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that in step (c) the mechanical impulse ( 16 ) is initiated over a period of time that is less than half an oscillation period of the decay process.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mechanical impulse with respect to a rest position of the actuating element ( 26 ) is unipolar.

Method according to claim 7, characterized in that the polarity of the mechanical impulse ( 16 ) corresponds to the polarity of a first half-cycle of the decay process.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one parameter of the mechanical pulse ( 16 ) with the production of an actuating element ( 26 ) input device ( 24 ) is fixed.

A method according to claim 9, characterized in that the parameter, preferably during maintenance of the input device ( 24 ), is updated.

Manual input device ( 24 ) for detecting a manual input, with an actuating element ( 26 ), which due to a manual input, a corresponding input signal ( 28 ), with a mechanical with the actuator ( 26 ) coupled actuator ( 22 ) for acting on a movement-force characteristic of the actuating element ( 26 ) and with an actuator ( 22 ) controlling control unit ( 34 ), characterized in that by means of the control unit ( 34 ) a beginning and / or an end of a manual actuation of the actuating element ( 26 ) and the actuator ( 22 ) is controllable such that the actuator ( 22 ) a predetermined mechanical impulse ( 16 ) and with a predetermined time delay after detecting the beginning and / or the end of the manual operation in the actuator ( 26 ).

Vehicle ( 36 ) with an input device ( 24 ) according to claim 11.