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Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Bedienvorrichtung weist ein Touchpad oder Touchscreen oder allgemein eine Scheibe mit einer mehrere Sensoren umfassenden Sensormatrix zum Sensieren einer Berührung und/oder einer Druckkraft auf. Zum Betätigen der Bedienvorrichtung muss ein Benutzer mit einem Finger die Scheibe drücken. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Aktor die Scheibe bewegt, so dass die Scheibe aus einer Ausgangslage heraus eine mit dem Finger zu spürende Auslenkbewegung ausführt, wodurch an der Scheibe ein haptisches Feedback für den Benutzer erzeugt wird.
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Eine Bedienvorrichtung der beschriebenen Art ist beispielsweise aus der
US 2005/0225539 A1 bekannt. Danach ist die Scheibe eines Touchscreens federnd gelagert und wird zum Erzeugen des haptischen Feedbacks mittels eines Motors geschüttelt. Die Scheibe führt so eine periodische, gedämpfte Schwingung aus. Im Zusammenhang mit einer Auslenkung der Scheibe in der Scheibenebene ist eine einmalige ruckartige Auslenkungsbewegung beschrieben.
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Aus der
DE 103 15 841 A1 ist ebenfalls eine Bedieneinrichtung mit haptischer Rückmeldung bekannt. Bei dieser Bedieneinrichtung sind die Taster zum Drücken und zum Erzeugen des haptischen Feedbacks örtlich getrennt von einer Anzeigeeinrichtung.
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Aus der
DE 10 2005 048 230 A1 ist ein Touchscreen bekannt, der zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks in der Scheibenebene des Touchscreens bewegt wird. Hierbei ist eine Rüttelbewegung mit mehreren Schwingungsperioden vorgesehen.
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Aus der
DE 10 2009 034 871 A1 ist ein Bediensystem zum Erfassen von Nutzereingaben in einem Kraftfahrzeug mit haptischem Bedienfeedback bekannt. Das Feedback ist eine Vibration mit kontinuierlich ansteigender Frequenz, aber konstanter Vibrationsamplitude.
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In der
DE 10 2007 005 889 A1 ist eine Bedieneinheit für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei welcher eine haptische Rückmeldung durch einen elektromagnetischen, elektrostatischen oder piezoelektrischen Aktor erzeugt wird. Hierbei wird ein Touchscreen in eine periodische Schwingung mit einer Frequenz von 100 Hertz bis 400 Hertz versetzt.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Bedienvorrichtungen mit Touchscreen und haptischem Feedback hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die Scheibe des Touchscreens in eine mehrere Schwingungsperioden andauernde Schwingung versetzt wird. Dies ist aber in der Regel nötig, um einen Resonanzeffekt zu erzielen, durch welchen auch mit einem verhältnismäßig leistungsschwachen Aktor eine spürbare Schwingung in der Scheibe des Touchscreens erzeugt wird.
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Im Gegensatz dazu ist ein haptisches Feedback bei den ebenfalls in Kraftfahrzeugen in der Regel vorhandenen Drucktastern nicht als periodische Schwingung vorgesehen, sondern das passive, translatorische Bedienelement wird in eine Betätigungsrichtung gedrückt und das hierdurch bewirkte Auslösen der durch den Drucktaster gesteuerten Funktion wird dem Nutzer oft als schlagartiger Abfall (Klick) vermittelt, der durch eine wegabhängige Betätigungskraft bewirkt wird (Kraft-Weg-Verlauf). Der Kraftabfall kann ursächlich mit einem impulshaften Geräusch, also einem Klick-Geräusch, gekoppelt sein. Die technische Realisierung des Kraft-Weg-Verlaufs erfolgt in der Regel durch Gummischaltmatten, Schnappscheiben, die auch als Knackfrosch bezeichnet werden, oder Mikroschalter.
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Bei einer Betätigung eines Drucktasters und anschließender Betätigung eines Touchscreens mit haptischem Feedback spürt der Benutzer also deutlich eine Inhomogenität des haptischen Feedbacks.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug die Homogenität der Bedienhaptik sicherzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Entsprechend ist durch die Erfindung eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. In der bekannten Weise weist die Bedienvorrichtung eine von einem Benutzer mit einem Finger für eine Bedienhandlung zu berührende berührungssensitive Scheibe auf, die eine Sensormatrix mit mehreren Sensoren aufweist, wie von einem Touchscreen und eine Touchpad bekannt ist. Zum Erkennen, ob der Benutzer die Scheibe drückt, ist eine Steuereinrichtung bereitgestellt, welche die Sensorsignale der Sensormatrix empfängt und anhand der Sensorsignale eine Berührung der Scheibe und/oder ein Loslassen der Scheibe erkennt. Letzteres ist der Fall, wenn der Benutzer seinen Finger wieder von der Scheibe abhebt, also der Druck nachlässt. Bei Erkennen der Berührung und/oder des Loslassens sendet die Steuereinrichtung jeweils ein Anregungssignal aus, das dazu dient, einen Aktor zu aktivieren. Dieser Aktor ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von dem Anregungssignal die Scheibe zu bewegen und/oder zu verformen, so dass die Scheibe aus einer Ausgangslage heraus eine mit dem Finger zu spürende Auslenkungsbewegung ausführt. Die Ausgangslage kann hierbei von der bei unbetätigtem Zustand eingenommenen Ruhelage der Scheibe verschieden sein, damit der Benutzer die Scheibe zunächst mit einer vorbestimmten Betätigungskraft drücken und damit verformen oder auslenken soll, bevor das haptische Feedback erzeugt wird. Das Anregungssignal kann auch erzeugt werden, wenn eine Zustandsänderung der Bedienvorrichtung als haptisches Feedback signalisiert werden soll, also z. B. jedes Mal wenn beim Scrollen durch ein Bedienmenu ein neuer Menüpunkt erreicht worden ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ist der Aktor nun dazu ausgelegt, keine mehrere Perioden umfassende Schwingung auszuführen, sondern nur eine unidirektional wirkende Kraft an der Scheibe zu erzeugen und hierdurch die Scheibe mit einer vorbestimmten Impulsenergie zu beaufschlagen. Der Aktor reißt oder stößt also nur an der Scheibe mit einem einzelnen Ruck. Die Scheibe selber könnte hierbei aber dann in Schwingung geraten und entsprechend einem Masse-Feder-System eine mehrere Perioden umfassende Schwingung ausführen. Um dies zu verhindern, wird bei der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung die Auslenkbewegung durch die Steuereinrichtung mittels des Anregungssignals gesteuert. Das Auslenksignal ist hierbei in der Weise ausgelegt, dass ein überwiegender Teil der Impulsenergie in einer ersten Halbwelle der Auslenkbewegung auf die Scheibe und/oder den Finger übertragen wird.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass der Benutzer beim Drücken der Scheibe das auch von Drucktastern bekannte Schnappen oder Klopfen oder Klicken spürt. Zugleich kann die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung mit sehr einfachen Mitteln bereitgestellt werden, da nur ein Aktor nötig ist, der eine Kraft nur in eine Richtung erzeugen können muss. Der Aktor kann hierbei die Kraft mit einem Kraftrichtungsvektor auf die Scheibe übertragen, der in der Scheibenebene liegt oder quer oder senkrecht zur Scheibenebene ausgerichtet ist.
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Wie bereits ausgeführt, kann die Scheibe als Bestandteil eines Touchscreens oder eines Touchpads bereitgestellt sein.
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Da der Aktor seine Kraft nur in eine Richtung ausübt, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Scheibe und/oder eine Halteeinrichtung der Scheibe dazu ausgelegt ist, eine Rückstellkraft in Richtung zu der der Ruhelage hin zu erzeugen. Besonders bevorzugt ist hierbei, dass durch eine mechanische Verspannung der Scheibe, also deren elastische Verformung, selbst die Rückstellkraft gebildet ist. Dann sind keine zusätzlichen mechanischen Komponenten nötig.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist bei der Auslenkbewegung die maximale Auslenkung der Scheibe aus der Ausgangslage kleiner als 0,7 mm, insbesondere kleiner als 0,5 mm. Hierdurch wird das Material der Scheibe geschont und es ist nur ein Aktor mit verhältnismäßig geringer Antriebsleistung nötig. Indem hierbei aber die Impulsenergie in der ersten Halbwelle der Auslenkbewegung konzentriert ist, reicht diese geringe Auslenkung vollkommen, um ein für den Benutzer spürbares Feedback zu erzeugen.
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Das Anregungssignal zum Steuern der vom Aktor erzeugten Kraft ist bevorzugt nicht-periodisch. Hierdurch werden Schwingungen in der Scheibe vermieden. Das Anregungssignal ist hierbei bevorzugt als Impuls ausgeführt, das heißt es weist einen zeitlichen Verlauf auf, der von Null beginnend in eine Amplitudenrichtung einsteigt, um dann wieder auf die Nulllinie abzufallen und dort zu bleiben. Der Anstieg ist hierbei bevorzugt als Sprung ausgestaltet, also als steigende Flanke, durch welche die Amplitude in einem Zeitraum von beispielsweise weniger als einer oder zwei oder fünf Millisekunden von der Nulllinie auf die Maximalamplitude ansteigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anregungssignal eine abfallende Rampe und/oder einen mehrstufig abfallenden Verlauf aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Scheibe nach der maximalen Auslenkung beim Zurückschwingen in die Ausgangslage gebremst wird, so dass Überschwinger gedämpft sind.
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Der beschriebene Verlauf des Anregungssignals kann als Analogsignal, also als kontinuierlich verlaufend, ausgebildet sein. Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Anregungssignal durch eine Pulsweitenmodulation gebildet ist, also der vorstehend beschriebene Verlauf einen Mittelwert des durch Pulsweitenmodulation erzeugten Ausgangssignals darstellt. Eine Pulsweitenmodulation weist den Vorteil auf, dass das Anregungssignal ohne Digital-Analog-Wandler durch einfaches Schalten zwischen zwei Schaltzuständen erzeugt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung besteht darin, dass zahlreiche unterschiedliche Typen von Aktoren verwendet werden können. Bevorzugt werden Aktoren mit einem PT1-Verhalten bereitgestellt, also Aktoren, die bezogen auf die Ausgangsgröße Kraft zumindest näherungsweise gemäß einem PT1-Glied funktionieren, also ein proportionales Übertragungsverhalten mit einer Verzögerung erster Ordnung aufweisen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Anregungssignal nicht aufwendig über eine Invertierung des Streckenmodells ermittelt werden muss, wie es beispielsweise im Zusammenhang mit der Vorsteuerung im Bereich der Regelungstechnik üblich ist. Insbesondere kann mit einem Aktor mit PT1-Verhalten auch eine stufenförmige Anregung zuverlässig erzeugt werden. Ein Beispiel für einen solchen Aktor ist, abgesehen von den bekannten Nicht-linearitäten dieser Aktor-Klasse, ein elektrodynamischer Aktor mit der Eingangsgröße Spannung und der Ausgangsgröße Kraft. Eine weitere, besonders geeignete Aktorklasse sind elektroaktive Polymere. Diese weisen den Vorteil auf, dass die abfallende Flanke des Aktivierungssignals als gleitende und damit besonders gut dämpfende Bewegung umgesetzt werden kann. Ein Aktor auf Basis eine Piezokristall eignet sich auch zum Erzeugen von mechanischen Anregungsimpulsen.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, welches eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung sowie zumindest ein mechanisches Betätigungselement, beispielsweise einen Drucktaster oder einen Wippschalter, aufweist. Das Betätigungselement zeichnet sich dadurch aus, dass es einen Schnappmechanismus aufweist, welcher den eingangs beschriebenen schlagartigen Abfall in der Kraft-Weg-Kennlinie aufweist, also einen spürbaren Klick beim Drücken erzeugt. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist nun vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung mit ihrer Scheibe (Touchscreen oder Touchpad) und dem Aktor dazu ausgelegt ist, mittels des Aktors einen beim Auslösen des Betätigungselements (Drucktaster) durch den Schnappmechanismus hervorgerufenen haptischen Eindruck mittels der Scheibe zu imitieren. Mit anderen Worten fühlt der Benutzer beim Drücken der Scheibe, also beispielsweise eines Touchpads, denselben Klick-Effekt, wie beim Drücken des Betätigungselements, wie also beispielsweise des Drucktasters. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug die Bedienhaptik homogen ist.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen ausgestaltet.
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Die Erfindung wird auch durch ein Verfahren realisiert, bei welchem bei Erkennen einer Berührung der beschriebenen Scheibe mittels eines Aktors eine Auslenkungskraft nur in eine vorbestimmte Richtung erzeugt und hierdurch die Scheibe mit einem unidirektionalen Auslenkungsimpuls beaufschlagt wird.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche Merkmale aufweisen, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund werden die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal erläutert.
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Bei der Sensormatrix der Scheibe kann es sich um Berührungssensoren und/oder Drucksensoren oder aber auch um Näherungssensoren handeln, durch welche beispielsweise eine Veränderung in einer elektrischen Kapazität durch Annäherung des Fingers messbar gemacht ist.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
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2 ein Diagramm mit einem schematisierten Verlauf einer Auslenkbewegung einer berührungssensitiven Scheibe des Kraftfahrzeugs von 1,
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3 bis 6 jeweils ein Diagramm mit einem schematisierten Verlauf eines Anregungssignals einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs von 1.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In 1 ist von einem Kraftfahrzeug 10 der Fahrzeuginnenraum 12 gezeigt. Dargestellt ist ein Armaturenbrett 14, in welches ein Touchpad 16 und ein Drucktaster 18 eingebaut sein können. Für die folgenden Erläuterungen ist für eine bessere Orientierung eine Auslenkrichtung X definiert.
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Der Drucktaster 18 stellt ein Betätigungselement dar, welches beim Drücken auf eine Tastfläche 20 beispielsweise mit dem Finger nachgibt und sich in die Auslenkrichtung X in das Armaturenbrett 14 hineinbewegt. Hierbei wirkt auf den drückenden Finger eine Rückstellkraft R' zu der in 1 gezeigten Ruhelage des Drucktasters 18 hin. Der Verlauf der Rückstellkraft R' in Abhängigkeit von der Auslenkung X ist in 1 unterhalb des Drucktasters 18 gezeigt. Der Drucktaster 18 kann eine Schnappscheibe 22 aufweisen, durch welche die Rückstellkraft R' mit zunehmender Auslenkung X zunächst immer weiter ansteigt, um dann an einem Schnapppunkt 24 schlagartig abzufallen, so dass der Benutzer mit seinem Finger ein Klicken spürt.
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Das Touchpad 16 stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung dar. Das Touchpad 16 kann eine Scheibe 26 mit einer Sensormatrix 28 aufweisen. Die Sensormatrix 28 kann in bekannter Weise eine Vielzahl von einzelnen Sensoren 30 aufweisen, von denen in 1 der Übersichtlichkeit halber nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Sensoren 30 der Sensormatrix 28 sind mit einer Steuereinrichtung 32 gekoppelt, bei der es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller oder ein Steuergerät handeln kann. Die Steuereinrichtung 32 erkennt anhand der Sensorsignale S der Sensoren 30, wenn ein Benutzer mit seinem Finger 34 auf die Scheibe 26 drückt. Anhand der Sensorsignale S kann insbesondere erkannt werden, wo auf der Scheibe 26 der Berührpunkt des Fingers 34 mit der Scheibe 26 ist. Das Touchpad 16 kann auch als Touchscreen ausgestaltet sein.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist bei einer Betätigung des Touchpads 16 sichergestellt, dass der Benutzer den als in der Regel hochwertig empfundenen haptischen Eindruck, den er beim Auslösen des Drucktasters 18 aufgrund des Klick-Effekts empfindet, auch bei dem Touchpad 16 empfindet. Das Touchpad 16 ist hierdurch gemäß der Erfindung als aktives, translatorisches, also zu drückendes, Bedienelement ausgelegt. Der Benutzer spürt an der Fingerspitze des Fingers 34 trotz der geschlossenen Oberfläche der Scheibe 26 beim Drücken der Scheibe 26 ein Klicken, wie er es auch beim Drucktaster 18 spürt. Drückt der Benutzer mit dem Finger 34 auf die Scheibe 16 mit einer Drückbewegung 36, so wirkt auf den Finger 34 eine Rückstellkraft R, deren Verlauf in Abhängigkeit von der Auslenkung X ebenfalls in 1 dargestellt ist. Der Kraft-Weg-Verlauf 38 zeigt, dass ebenfalls die Rückstellkraft R mit zunehmender Auslenkung X größer wird, um dann an einem Schnapppunkt 40 schlagartig abzufallen.
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Bei der Scheibe 26 ist hierbei keine Schnappscheibe verwendet, sondern ein Aktor 42, welcher mechanisch mit der Scheibe gekoppelt ist, z. B. angeklebt ist, und bei Erreichen des Schnapppunktes 40 eine Auslenkkraft F auf die Scheibe ausübt. Hierdurch wird die Scheibe 26 ruckartig in die Auslenkungsrichtung X ausgelenkt, was der Benutzer mit dem Finger 34 als ein Klicken an der Scheibenoberfläche empfindet.
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Der Aktor 42 wird von der Steuereinrichtung 32 mittels eines Auslenksignals U, das beispielsweise ein Spannungssignal sein kann, gesteuert. Die Steuereinrichtung 32 erkennt anhand der Sensorsignale S, dass der Finger 34 die Scheibe 26 drückt und erzeugt bei Erreichen des Schnapppunktes 40 das Auslenksignal U. Der Aktor 42 zieht in dem gezeigten Beispiel an der Scheibe 26, so dass diese sich weiter in Richtung Auslenkungsrichtung X bewegt.
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Eine Amplitude des Auslenksignals U kann einer Amplitude einer durch den Aktor 42 bewirkten Auslenkung der Scheibe 26 entsprechen. Es kann auch ein Druck auf die Scheibe 26 durch den Aktor 42 ausgeübt werden. Alternativ dazu kann eine zur Drückbewegung 36 laterale Auslenkung durch einen in einer Scheibenebene der Scheibe 26 wirkenden Aktor 42' erzeugt werden.
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Die durch das Aktivieren des Aktors 42 mittels des Auslenksignals U bewirkte aktive Auslenkung der Scheibe 26 am Schnapppunkt 40 ist in 2 noch einmal genauer dargestellt. Gezeigt ist der Verlauf der Auslenkung X über der Zeit t. Bei Erreichen des Schnapppunktes 40 zieht der Aktor 42 mit der Auslenkungskraft F an der Scheibe 26, so dass sich die Auslenkung X ausgehend von ihrer momentanen Ausgangslage am Schnapppunkt 40 weiter vergrößert. Durch die Massenträgheit der Scheibe 26 und der Aktorkomponenten des Aktors 42 ergibt sich ein geschwungener Verlauf der Auslenkungsbewegung 44. Der Aktor 42 lenkt die Scheibe 26 mit einem einzigen Impuls aus, das heißt die Auslenkungskraft F wirkt unidirektional für eine vorbestimmte Zeitdauer 46. Eine maximale zusätzliche Auslenkung 52, die durch den Aktor 42 nach Erreichen des Schnapppunktes 40 bewirkt wird, kann in einem Bereich bis 7 mm, bevorzugt bis 5 mm, liegen.
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Danach kann vorgesehen sein, dass die Scheibe 26 durch ihre mechanische Verformung selbständig in die Ausgangslage zurück schwingt. Hierbei ist aber sichergestellt, dass der überwiegende Teil der von dem Aktor auf die Scheibe 26 übertragenen Impulsenergie in einer ersten Halbwelle 46 konzentriert ist und auf den Finger 34 übertragen wird. Ein Durchschwingen 50 der Scheibe 26 ist bei dem Touchpad 16 stark gedämpft.
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Hierzu wird das Auslenksignal U von der Steuereinrichtung 32 auf eine auf die Scheibe 26 und ihre mechanische Aufhängung angepasste Art erzeugt. Hierbei mögliche Signalverläufe des Auslösesignals U sind in 3 bis 6 erläutert.
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Bei dem Anregungssignal U gemäß 3 ist die steigende Flanke 54 gemäß einer Sprungfunktion gebildet. Hierdurch wird der Klick-Effekt erzeugt. Der abfallende Bereich 56 weist zwei Stufen 58 auf. Durch dieses mehrstufige Abfallen des Anregungssignals U wird die Scheibe 26 bei ihrer Bewegung geführt oder abgebremst.
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In 4 ist ein Anregungssignal U mit insgesamt drei Stufen 58 als mehrstufiger Verlauf gezeigt. Hierdurch wird vermieden, dass der Nutzer mit dem Finger 34 das stufenweise Zurückführen als weitere Klicks bemerkt.
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In 5 ist ein Anregungssignal U mit einer abfallenden Rampe 60 gezeigt, durch welche eine besonders sanfte und ruckfreie Rückstellung der Scheibe 26 in die Ausgangsposition erreicht ist.
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In 6 ist gezeigt, wie eine solche Rampe mittels eines pulsweitenmodulierten Anregungssignals 62 erreicht werden kann. Zur Veranschaulichung ist auch ein Effektivwert 64 des pulsweitenmodulierten Signals 62 gezeigt.
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Die bei dem Touchpad 16 bereitgestellte haptische Rückmeldung kann dazu dienen, dem Benutzer ganz allgemein eine Funktionsauslösung mitzuteilen oder ihm eine Rückmeldung über den Zustand des bedienten Systems zu geben. Ein Beispiel für den zweiten Aspekt wäre eine haptische Rückmeldung über die Auswahl beziehungsweise Markierung eines neuen Elements in einer Liste, wenn der Benutzer beispielsweise mit dem Finger 16 über das Touchpad 16 streicht oder wischt.
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Bei konventionellen Drucktastern erfolgt die Bewegung der Oberfläche 20 parallel beziehungsweise normal zur Betätigungsrichtung. Bei einem aktiven translatorischen Bedienteil, wie dem Touchpad 16, kann ein vergleichbarer haptischer Eindruck auch durch eine, bezogen auf die Betätigungsrichtung 36, laterale Bewegung der Oberfläche der Scheibe 26 erzeugt werden, ohne dass dies der Nutzer bewusst wahrnimmt. Dies ist möglich, so lange die Auslenkungsamplitude klein genug ist.
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Aktive Bedienelemente werden durch Aktoren angeregt. Die Aktoren sind Energiewandler, die beispielsweise elektrische, pneumatische oder hydraulische Energie in mechanische Energie, insbesondere Kraft und Bewegung, umwandeln. Aktive Bedienelemente lassen sich in der Regel, abgesehen von einem Aktor, als mechanisches Masse-Dämpfer-Feder-System näherungsweise beschreiben. Zusätzlich weisen sie in der Regel Dissipation durch nicht-lineare Reibungsanteile auf, die ebenfalls berücksichtigt werden müssen.
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Bei der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung wird nun in der Weise verfahren, dass eine als in der Regel hochwertig empfundene haptische Rückmeldung mit einem aktiven Bedienelement erzeugt wird. Das Verfahren bezieht sich sowohl auf eine laterale wie parallele Bewegungsrichtung in Bezug auf die Betätigungsrichtung 36.
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Die Erzeugung der haptischen Rückmeldung erfolgt durch eine kurze, impulshafte Anregung der mit dem Nutzer in Kontakt stehenden Oberfläche. Die Anregung erfolgt insbesondere nicht periodisch, was sie von den aus dem Stand der Technik bekannten haptischen Rückmeldungssystemen unterscheidet. Die Anregung erfolgt, wie bereits beschrieben, in der Weise, dass die Auslenkung der Scheibe bevorzugt den in 2 dargestellten zeitlichen Verlauf aufweist. Schlüsselmerkmale dieser Auslenkung sind, dass der Verlauf eine stark gedämpfte Charakteristik aufweist. Die Bewegung besteht aus wenigen Schwingungsperioden, idealerweise aus einer oder einer halben Periode. Die Bewegung ist bevorzugt nach 10 bis 30 Millisekunden beendet. Die maximale Auslenkung ist bevorzugt kleiner als 0,5 mm.
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Die Diagramme in 3 bis 6 zeigen den prinzipiellen Verlauf des Auslösesignals, also beispielsweise der Steuerspannung, zur Erzielung des in 2 beschriebenen haptischen Eindrucks, wobei die Spannung auch pulsweitenmoduliert sein kann, wie dies in 6 veranschaulicht ist.
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Der Aktor 42 muss als einen besonderen Vorteil lediglich nur in eine Richtung eine Kraft erzeugen können.
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Durch die Erfindung ist somit in vorteilhafter Weise ermöglicht, einen haptischen Eindruck eines Drucktasters oder eines anderen, einen Klickeffekt erzeugenden Betätigungselements, auch beim Betätigen eines aktiven Bedienelements, wie eines Touchpads oder Touchscreens, zu imitieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0225539 A1 [0002]
- DE 10315841 A1 [0003]
- DE 102005048230 A1 [0004]
- DE 102009034871 A1 [0005]
- DE 102007005889 A1 [0006]
