DE102015000484B4 - Manuelle Eingabevorrichtung mit berührungslos angeregter haptischer Rückmeldung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion mit einer derartigen Eingabevorrichtung - Google Patents

Manuelle Eingabevorrichtung mit berührungslos angeregter haptischer Rückmeldung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion mit einer derartigen Eingabevorrichtung Download PDF

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Abstract

Manuelle Eingabevorrichtung (20) für ein Kraftfahrzeug zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion (11) mit:- einem Betätigungselement (12) zur Erzeugung eines Eingabesignals (13) in Abhängigkeit der manuellen Eingabeaktion (11),- einem Trägerelement (14), mit dem das Betätigungselement (12) mechanisch gekoppelt ist,- einer Anregungseinheit (16), welche mit dem Trägerelement (14) mechanisch gekoppelt ist, zur Anregung einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements (12) als haptische Rückmeldung auf eine manuelle Eingabeaktion (11),- einer Steuereinheit (18), welche mit dem Betätigungselement (12) gekoppelt und dazu ausgelegt ist, die Anregungseinheit (16) in Abhängigkeit des Eingabesignals (13) anzusteuern, und- einem Anregungselement (17), welches mit dem Betätigungselement (12) mechanisch gekoppelt ist, wobei die Anregungseinheit (16) und das Anregungselement (17) dazu ausgelegt und derart angeordnet sind, mit einer zur Anregung der mechanischen Schwingung benötigten Kraft (F) berührungslos gegenseitig aufeinander einzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungselement (17) permanentmagnetisches Material zur bipolaren Anregung durch die Anregungseinheit aufweist oder aus diesem gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine manuelle Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion mit einem Betätigungselement zur Erzeugung eines Eingabesignals in Abhängigkeit der manuellen Eingabeaktion, einem Trägerelement, mit dem das Betätigungselement mechanisch gekoppelt ist, einer Anregungseinheit, welche mit dem Trägerelement mechanisch gekoppelt ist, zur Anregung einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements als haptische Rückmeldung auf eine manuelle Eingabeaktion, sowie einer Steuereinheit, welche mit dem Betätigungselement gekoppelt und dazu ausgelegt ist, die Anregungseinheit in Abhängigkeit des Eingabesignals anzusteuern. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Eingabevorrichtung. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion durch eine Eingabevorrichtung, welche ein Betätigungselement, ein Trägerelement, mit dem das Betätigungselement mechanisch gekoppelt ist, eine Anregungseinheit, welche mit dem Trägerelement mechanisch gekoppelt ist, und eine Steuereinheit, welche mit dem Betätigungselement gekoppelt ist, aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte Erzeugen eines Eingabesignals in Abhängigkeit der manuellen Eingabeaktion durch das Betätigungselement, und Ansteuern der Anregungseinheit in Abhängigkeit des Eingabesignals durch die Steuereinheit zum Anregen einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements durch die Anregungseinheit als haptische Rückmeldung auf die manuelle Eingabeaktion.
  • Aufgrund der hohen Gestaltungsfreiheit finden Touchpads oder Touchscreens vermehrt Einzug in dem Kraftfahrzeugbereich. Touchpads oder Touchscreens haben im Allgemeinen keine haptische Rückmeldung. Aus dem Stand der Technik sind Anordnungen bekannt, bei welchen die von mechanischen Tasten bekannte haptische Rückmeldung auch bei Touchscreens und Touchpads durch Aktoren nachgebildet werden. Eine manuelle Eingabevorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion 11 kann ein Betätigungselement 12 zur Erzeugung eines Eingabesignals 13 aufweisen, welches in Abhängigkeit der manuellen Eingabeaktion 11, welche in 1 symbolisch als Finger dargestellt ist. Das Betätigungselement 12 kann hierbei auf einem Trägerelement 14 angeordnet sein, wobei das Betätigungselement 12 mechanisch mit dem Trägerelement 14 gekoppelt ist. Zur Anregung einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements 12 als haptische Rückmeldung auf eine manuelle Eingabeaktion 11 kann eine Anregungseinheit 15 vorgesehen sein, welche als elektromechanischer Aktor ausgebildet ist. Die Anregungseinheit 15 kann dabei einen feststehenden Teil aufweisen, welcher mit dem Trägerelement 14 mechanisch gekoppelt ist sowie einen beweglichen Teil, welcher mit dem Betätigungselement 12 mechanisch gekoppelt ist. Wie in 1 vereinfacht schematisch dargestellt, kann hierbei zumindest ein Teil des beweglichen Ankers in einer entsprechenden Nut oder Bohrung des feststehenden Teils der Anregungseinheit 15 gelagert sein. Hierdurch wird in der Regel der Bewegungsfreiheitsgrad des Ankers auf eine lineare Bewegung begrenzt. Die Anregungseinheit 15 kann gemäß einer üblichen Ausführungsform eine elektrische Spule aufweisen, wobei bei entsprechender Bestromung der elektrischen Spule eine Kraft F auf den in der Regel ferromagnetisch ausgeführten Anker ausgeübt werden kann.
  • Bei Einsatz einer Anregungseinheit 15 der beschriebenen Art können unerwünschte Geräusche auftreten, insbesondere wurde auch ein Prellen des Ankers bei mehreren kurzen Ansteuerungen in schneller Folge zur Verhinderung eines Nachschwingens der Bedienteiloberfläche beobachtet.
  • Aus der DE 10 2011 111 543 A1 ist eine Bedieneinrichtung bekannt mit einem Betätigungselement mit haptischer Rückmeldung, das eine berührungssensitive Bedienfläche aufweist, wobei das Betätigungselement von einer Bedienperson mittels eines Eingabeorgans betätigbar ist, mit einem ersten und einem zweiten flächigen Bauteil, die aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen und mit ihren großen Flächen parallel zueinander ausgerichtet sind und das erste flächige Bauteil horizontal relativ zum feststehenden zweiten flächigen Bauteil geführt verschiebbar antreibbar ist, wobei das erste flächige Bauteil das Bedienelement bildet oder seine Bewegung ganz oder teilweise auf das Bedienelement überträgt, mit einer Spule oder einem elektrischen Leiter, die oder der zwischen den flächigen Bauteilen angeordnet und einem ersten Polschuh zugeordnet ist, der mit dem zweiten flächigen Bauteil verbunden ist und zu dem ersten flächigen Bauteil ragt, und wobei durch Bestromung der Spule oder des Leiters ein Magnetfeld erzeugbar ist, durch das das erste flächige Bauteil aus einer Ruhelage in eine Verschiebelage horizontal relativ zum zweiten flächigen Bauteil verschiebbar antreibbar ist. Das erste flächige Bauteil ist mit einem zweiten Polschuh verbunden ist, der zum zweiten flächigen Bauteil ragt und in der Ruhelage des ersten flächigen Bauteils gegenüber dem ersten Polschuh in Erstreckungsrichtung der flächigen Bauteile seitlich versetzt ist.
  • Es besteht somit der Wunsch, eine hochwertigere haptische Rückmeldung zu erzielen und somit einen höheren Bedienkomfort bereitzustellen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine manuelle Eingabevorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen manuellen Eingabevorrichtung sowie ein Verfahren zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion bereitzustellen, mit welchen ein komfortableres Bedienverhalten bei der haptischen Rückmeldung bereitgestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine manuelle Eingabevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen manuellen Eingabevorrichtung sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung geht aus von einer gattungsgemäßen Eingabevorrichtung, welche derart weitergebildet ist, dass das Anregungselement permanentmagnetisches Material zur bipolaren Anregung durch die Anregungseinheit aufweist oder aus diesem gebildet ist. Entsprechend geht die Erfindung von einem gattungsgemäßen Verfahren aus, welches weitergebildet wird durch bipolares Anregen des Anregungselements, welches permanentmagnetisches Material aufweist oder aus diesem gebildet ist, durch die Anregungseinheit.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die unerwünschten Geräusche hauptsächlich dadurch entstehen, dass sich bei Einsatz einer Anregungseinheit in Form eines elektromechanischen Aktors gemäß dem Stand der Technik ein direkter Kontakt des Aktors mit dem Betätigungselement und damit mit einer Bedienteiloberfläche ergibt. Insbesondere durch eine steife Kopplung, welche für eine direkte Anregung einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements als haptische Rückmeldung auf eine manuelle Eingabeaktion mit einer Impulsform, welche eine steile Anstiegsflanke aufweist, wirkt hier unterstützend für eine unerwünschte Geräuschausbreitung. Die Erfindung schlägt daher vor, die Anregungseinheit nicht mehr als zusammenhängenden Aktor auszubilden, sondern die Anregungseinheit 15 gemäß dem Stand der Technik in zwei voneinander mechanisch entkoppelte Bestandteile, nämlich eine Anregungseinheit 16 und ein Anregungselement 17 zu trennen. Durch diese Maßnahme entfällt ein direkter mechanischer Koppelpfad zwischen dem Aktor und dem Betätigungselement. Dadurch wird eine unerwünschte Geräuschausbreitung über diesen Weg wirksam unterdrückt. Dabei kann auch vorgesehen sein, eine Weich-Komponente in einem Spalt beziehungsweise Trennbereich zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement anzuordnen, welche den Trennbereich ganz oder teilweise ausfüllt. Diese dient lediglich dazu, einen eventuellen Kontakt des Anregungselements mit der Anregungseinheit zu verhindern und/oder zu dämpfen, und trägt zur Übertragung der zur Anregung der mechanischen Schwingung benötigten Kraft nicht oder nur unwesentlich, insbesondere rein parasitär bei.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Anregungseinheit und das Anregungselement dazu ausgelegt, mit der Kraft in Form von einer magnetischen Kraft aufeinander einzuwirken, insbesondere ausschließlich mit einer magnetischen Kraft. Bevorzugt kann die Anregungseinheit eine elektrische Spule aufweisen, welche in Abhängigkeit eines Stroms, mit welchem die elektrische Spule angesteuert wird, ein magnetisches Feld erzeugt. Bevorzugt kann dabei das Anregungselement ein magnetisches oder magnetisierbares Material aufweisen, so dass eine gegenseitige Krafteinwirkung aufeinander auftritt und somit ohne direkten Kontakt zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement eine mechanische Schwingung des Betätigungselements eingeleitet wird. Die Kraft zur Anregung einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements kann auch auf der Anziehung oder Abstoßung zwischen elektrischen Ladungen beruhen. Sogenannte Elektrete stellen das Gegenstück zu Magneten dar, bei welchen durch eine unbalancierte Ladungsverteilung elektrische Dipole entstehen, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, durch Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes eine Kraft auf ein Elektret-Material auszuüben. Dabei kann auch vorgesehen sein, beide Methoden der Krafterzeugung zu kombinieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Anregungseinheit und das Anregungselement als getrennte Komponenten vor, wobei insbesondere sowohl die Anregungseinheit ausschließlich mit dem Trägerelement als auch das Anregungselement ausschließlich mit dem Betätigungselement mechanisch kontaktiert sind. Außer dem damit beschriebenen indirekten Kopplungsweg zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement über den Koppelweg des Betätigungselements mit dem Trägerelement existiert kein weiterer mechanischer Koppelpfad, über welchen eine Geräuschweiterleitung in Form von Körperschall möglich ist. In dem Trennbereich zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement kann sich jedoch auch ein weiches, insbesondere elastisches Füllmaterial befinden, um einen eventuellen Kontakt beim Beschleunigen des Betätigungselements und des daran gekoppelten Anregungselements mit der Anregungseinheit zu dämpfen. Dabei kann es sich um eine dünne Folie handeln, welche den Raum zwischen dem Anregungselement und der Anregungseinheit in einer Ruhelage des Betätigungselements nur teilweise ausfüllt. Dadurch wird im Normalfall eine direkte Schallweiterleitung vorteilhafterweise unterbunden und gleichzeitig bei extremen Auslenkungen des Betätigungselements eine Berührung der beiden Elemente, nämlich der Anregungseinheit und des Anregungselements vermieden. Je nach Beschaffenheit und Dämpfungseigenschaften derartiger Füllmaterialien kann es auch vorteilhaft sein, den sich in Ruhelage des Betätigungselements zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement ergebenden Zwischenraum vollständig mit einem Füllmaterial, beispielsweise einem Schaumstoff, auszufüllen, insbesondere sogenannte Weichschäume. Auch Gummi, Silikon und dergleichen können zum Einsatz kommen.
  • Gemäß der Erfindung weist das Anregungselement permanentmagnetisches Material auf oder ist aus diesem gebildet. Bei einer (nicht beanspruchten) Verwendung eines ferromagnetischen Materials für das Anregungselement beruht die Kraftwirkung auf der Reluktanzkraft, welche auf einer Änderung des magnetischen Widerstands im magnetischen Feld beruht. Dabei kann das Anregungselement zumindest teilweise aus Eisen bestehen. Bei Nutzung dieses Prinzips ist lediglich eine unipolare Anregung des Betätigungselements möglich, da bei einer Ansteuerung der Anregungseinheit polaritätsunabhängig immer eine Anziehung des Anregungselements in Richtung auf die Anregungseinheit erfolgt. Bei Einsatz eines permanentmagnetischen Materials für das Anregungselement ist dieses bevorzugt derart magnetisiert, dass die Richtung der Magnetisierung in der gleichen Richtung beziehungsweise entgegengesetzt zu der Magnetfeldrichtung der Anregungseinheit liegt, wobei in diesem Fall eine bipolare Anregung möglich ist, indem die Ansteuerung der Anregungseinheit mit wechselndem Vorzeichen vorgenommen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Anregungseinheit zur Erzeugung der magnetischen Kraft eine Luftspule aufweisen. Dadurch kann ein besonders einfacher und gewichtsreduzierter Aufbau der Anregungseinheit erzielt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, zur Führung des magnetischen Erregerflusses und zur Minimierung eines externen Streufeldes einen magnetisch leitfähigen Pfad im Bereich der Anregungseinheit auszubilden. Dieser kann bevorzugt aus Eisen, Eisenblechen, Eisenpulver oder Ferriten in Form von Sinterkörpern vorliegen. Die geometrische Form kann zweckmäßig entsprechend den vorgefundenen Einbaugegebenheiten für die Eingabevorrichtung gestaltet sein. So kann beispielsweise ein einzelner Stab ebenso wie ein U- oder E-förmiger Kern eingesetzt werden, wobei in diesem Fall auch eine Aufteilung der Erregerwicklung in zwei getrennte Erregerwicklungen möglich ist. Ebenso können Schalenkerne, insbesondere in runder Bauform, eingesetzt werden. Hierdurch ist eine kompakte Ausgestaltung der Anregungseinheit bei gleichzeitiger Erzeugung hoher Magnetkräfte möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, die Ansteuerung der Anregungseinheit so auszuführen, dass ein Luftspalt zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement einen vorgebbaren Mindestabstand nicht unterschreitet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Ansteuerung der Anregungseinheit so kurz erfolgt, dass aufgrund der mechanischen Trägheit des Anregungselements und des daran gekoppelten Betätigungselements keine Berührung zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement auftreten kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem Anregungselement auf Basis eines Permanentmagneten kann die Anregungseinheit zunächst so angesteuert werden, dass sich das Anregungselement zunächst von der Anregungseinheit weg bewegt, und sich somit der Abstand zwischen dem Anregungselement und der Anregungseinheit vergrößert. Nachdem das Anregungselement mit dem daran gekoppelten Betätigungselement eine maximale Auslenkung erreicht hat, erfolgt ein Zurückschwingen in Richtung auf die Anregungseinheit zu. Während dieser Phase des Rückschwingens kann vorteilhaft eine Gegenkraft erzeugt werden, mittels der ein rasches Abklingen der Schwingung erzwungen werden kann, so dass nach einem Durchtritt durch die Ruhelage das Anregungselement nur noch zu einem Bruchteil der ursprünglichen Auslenkung in Richtung auf die Anregungseinheit ausschwingt. Beispielsweise kann in diesem Fall eine Auslenkung in Richtung auf die Anregungseinheit zu noch 25 Prozent der ursprünglichen Auslenkung in Richtung von der Anregungseinheit weg betragen. Auf diese Weise kann zu Beginn der Auslenkung in Folge des geringen Abstands zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement eine hohe Kraft zur Beschleunigung aufgebracht werden, wobei eine Berührung zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement zuverlässig vermieden wird. Der freie Raum zwischen der Anregungseinheit und dem Anregungselement in Ruhelage kann so gestaltet sein, dass bei dem anschließenden Zurückschwingen nach der Erstauslenkung über die Ruhelage hinaus der vorgebbare Mindestabstand nicht unterschritten wird.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, die Ansteuerung der Anregungseinheit mit einem vorgebbaren Profil auszuführen. Dieses Profil kann insbesondere an die sich während der Ansteuerung der Anregungseinheit ändernde Luftspaltlänge zwischen dem Anregungselement und der Anregungseinheit angepasst sein. Insbesondere kann das vorgebbare Profil so ausgestaltet sein, dass sich daraus eine mechanische Schwingung des Betätigungselements ergibt, welche einen vordefinierten zeitlichen Verlauf aufweist. Als bevorzugter zeitlicher Verlauf einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements zur haptischen Rückmeldung auf eine manuelle Eingabeaktion wird dabei ein impulsförmiger Verlauf der Auslenkung in eine erste Richtung, gefolgt von einem Überschwingen durch die Ruhelage hindurch in die Gegenrichtung mit einer deutlich geringeren Amplitude, beispielsweise ungefähr 25 Prozent der ursprünglichen Auslenkung und einem anschließenden Streben zur Ruhelage ohne weitere Nulldurchgänge durch selbige. Die Ansteuerung der Anregungseinheit mit einem vorgebbaren Profil kann dabei mittels einer Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgen. Ebenso kann zur Ansteuerung auch eine Pulsfolgesteuerung verwendet werden. Um ein unerwünschtes Nachschwingen des Betätigungselements zu verhindern, kann die Anregungseinheit auch mehrmals hintereinander zum richtigen Zeitpunkt angesteuert werden, wodurch eine aktive Dämpfung erzielt wird.
  • Bevorzugt kann ein Kraftfahrzeug eine derartige Eingabevorrichtung aufweisen, wodurch sich ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ergibt.
  • Die für die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Folglich können für Vorrichtungsmerkmale entsprechende Verfahrensmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.
  • Im Folgenden ist die Erfindung detaillierter anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figuren erläutert.
  • Es zeigt:
    • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Eingabevorrichtung gemäß dem Stand der Technik (SdT), und
    • 2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung.
  • Die Erfindung geht von einer manuellen Eingabevorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion 11 gemäß dem Stand der Technik aus. Dieses weist das Betätigungselement 12 zur Erzeugung des Eingabesignals 13 in Abhängigkeit der manuellen Eingabeaktion 11 auf. Das Betätigungselement 12 ist mechanisch mit einem Trägerelement 14 gekoppelt, des Weiteren ist eine Anregungseinheit 15, welche mit dem Trägerelement 14 mechanisch gekoppelt ist, zur Anregung einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements 12 als haptische Rückmeldung auf die manuelle Eingabeaktion 11 eingesetzt. Insbesondere kann es sich bei der Anregungseinheit 15 gemäß dem Stand der Technik um einen elektromechanischen Aktor handeln. Dieser weist in der Regel eine elektrische Spule auf sowie einen beweglichen Anker, welcher zumindest teilweise mit einem magnetisch aktiven Teil innerhalb des von der Erregerspule erzeugten Magnetfelds angeordnet ist. Durch die Lagerung des Ankers innerhalb des feststehenden Teils kann sich somit ein Weg für unerwünschte Geräuschausbreitung ergeben. Des Weiteren ist ein Prellen des Ankers zu verzeichnen, welches besonders bei mehreren kurzen Ansteuerungen hintereinander auftritt, um das Nachschwingen der Bedienteiloberfläche zu verhindern. Die Steuereinheit 18 ist über das Eingabesignal 13 mit dem Betätigungselement 12 gekoppelt und steuert in Abhängigkeit des Eingabesignals 13 die Anregungseinheit 15.
  • Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 20 ist der als zusammenhängendes Bauelement ausgestaltete Aktor in Form der Anregungseinheit 15 durch eine Anregungseinheit 16 sowie ein separat davon angeordnetes Anregungselement 17 ersetzt. Somit wirken nun zwei getrennt voneinander angeordnete Teilkomponenten, nämlich die Anregungseinheit 16 und das Anregungselement 17 zur Erzeugung einer Kraft gemeinsam zusammen. Eine direkte mechanische Kopplung zwischen der Anregungseinheit 16 und dem Anregungselement 17 ist dabei nicht gegeben. Somit kann auch eine wesentliche Reduzierung der Geräuscherzeugung und/oder der Geräuschausbreitung erzielt werden. Es kann weiterhin eine Reduzierung der bewegten Masse gegenüber dem nun wegfallenden Anker, welcher auch für die Übertragung der Kraft F benutzt wurde, erreicht werden und dadurch ein verbessertes Ansprechverhalten und eine verbesserte Haptik. Diese Kraft F wird gemäß der Erfindung nun berührungslos über einen Luftspalt mit einer Luftspaltlänge IGap übertragen.
  • Gemäß der Darstellung des Betätigungselements 12 der Eingabevorrichtungen 10 und 20 sind mehrere Zonen für eine Eingabeaktion 11 angeordnet, wobei in Abhängigkeit der betätigten Zone jeweils ein spezifisches Eingabesignal 13 erzeugt wird, welches eine eindeutige Zuordnung zu der betätigten Zone ermöglicht. Bevorzugt kann es nun vorgesehen sein, dass unabhängig von der betätigten Zone jeweils eine Anregung der mechanischen Schwingung für das gesamte Betätigungselement 12 erfolgt, das heißt es genügt ein einziger Satz von der Anregungseinheit 16 und dem Anregungselement 17 zur Erzeugung der haptischen Rückmeldung. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine seitliche Einleitung der Kraft F in eine Bedienteiloberfläche des Betätigungselements 12 erfolgt, wie in den Fig. dargestellt. Es können jedoch auch mehrere Sätze von Anregungseinheiten 16 und Anregungselementen 17 vorhanden sein, welche jeweils individuell einer bestimmten Zone des Betätigungselements 12 zugeordnet sind. Bevorzugt können in diesem Fall die Sätze aus Anregungseinheit 16 und Anregungselement 17 jeweils hinter beziehungsweise oberhalb oder unterhalb der jeweiligen Zone des Betätigungselements 12 angeordnet sein.
  • Die Anregungseinheit 16 kann beispielsweise quaderförmig ausgebildet sein, vorzugsweise mit einer Kantenlänge, welche höchstens jeweils 15 Millimeter beträgt. Die Größe des Anregungselements 17 hängt dabei wesentlich von der zu übertragenden Kraft F sowie von der Länge des Luftspalts IGap sowie von der verfügbaren Erregung der Anregungseinheit 16 ab.
  • Ein typischer Hub für eine haptische Rückmeldung beträgt zirka ein bis zwei zehntel Millimeter, eine Luftspaltlänge IGap in Ruhelage kann daher bevorzugt zirka zwei bis vier zehntel Millimeter betragen. So kann beispielsweise eine Luftspaltlänge IGap in Ruhelage 0,2 Millimeter betragen. Erfolgt nun eine erste Auslenkung in Richtung des Betätigungselements 12 derart, dass die Luftspaltlänge IGap sich zunächst vergrößert, beispielsweise bis zu einem Maximum von 0,3 Millimetern, kann bei dem anschließenden Zurückschwingen des Anregungselements 17 mit dem daran gekoppelten Betätigungselement 12 eine minimale Luftspaltlänge IGap von beispielsweise 0,15 Millimeter erreicht werden. Diese Zahlenwerte dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für die konkrete Ausgestaltung nicht beschränkend. Bei Verwendung eines ferromagnetischen Materials für das Anregungselement 17 ist die anfängliche Länge des Luftspalts IGap in der Ruhelage entsprechend größer zu wählen, so dass bei der anschließenden Auslenkung in Richtung auf die Anregungseinheit 16 zu, der vorgebbare Mindestabstand nicht unterschritten wird und somit eine Berührung der beiden Teilkomponenten zuverlässig verhindert wird.
  • Die Erregerspule der Anregungseinheit 16 kann als Luftspule ausgeführt sein, ebenso ist es auch möglich, zur Führung des erzeugten Magnetfelds und zur Minimierung eines äußeren Streufelds, einem entsprechenden magnetischen Weg für das Magnetfeld bereitzustellen, beispielsweise in Form eines Ferrits oder eines Eisenpulverkerns oder dergleichen, wobei die Form beliebig gestaltet sein kann, beispielsweise in Form eines Stabs, eines U, E oder einer ansonsten für den Übertragerbau üblichen Kernbauform. Ebenso können natürliche auch Schalenkerne eingesetzt werden. Für konkrete mögliche Ausführungsformen wird hierbei auf die üblicherweise für den Aufbau von Miniatur-Übertragern verwendeten Kernbauformen verwiesen, welche für die Anregungseinheit 16 nicht paarweise, sondern als einzelne Kernhälfte zu verwenden sind.
  • Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. Insbesondere können die zuvor genannten Anordnungen von Anregungseinheit und Anregungselement, insbesondere die zur Führung eines magnetischen Feldes benutzten Mittel beliebig gestaltet sein, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.
  • Somit wurde abschließend gezeigt, wie eine kontaktlose Beschleunigung einer Bedienteiloberfläche erreicht werden kann, um damit eine komfortablere Bedienung insbesondere mit einer verbesserten haptischen Rückmeldung bereitgestellt werden kann.

Claims (8)

  1. Manuelle Eingabevorrichtung (20) für ein Kraftfahrzeug zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion (11) mit: - einem Betätigungselement (12) zur Erzeugung eines Eingabesignals (13) in Abhängigkeit der manuellen Eingabeaktion (11), - einem Trägerelement (14), mit dem das Betätigungselement (12) mechanisch gekoppelt ist, - einer Anregungseinheit (16), welche mit dem Trägerelement (14) mechanisch gekoppelt ist, zur Anregung einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements (12) als haptische Rückmeldung auf eine manuelle Eingabeaktion (11), - einer Steuereinheit (18), welche mit dem Betätigungselement (12) gekoppelt und dazu ausgelegt ist, die Anregungseinheit (16) in Abhängigkeit des Eingabesignals (13) anzusteuern, und - einem Anregungselement (17), welches mit dem Betätigungselement (12) mechanisch gekoppelt ist, wobei die Anregungseinheit (16) und das Anregungselement (17) dazu ausgelegt und derart angeordnet sind, mit einer zur Anregung der mechanischen Schwingung benötigten Kraft (F) berührungslos gegenseitig aufeinander einzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungselement (17) permanentmagnetisches Material zur bipolaren Anregung durch die Anregungseinheit aufweist oder aus diesem gebildet ist.
  2. Eingabevorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungseinheit (16) und das Anregungselement (17) dazu ausgelegt sind, mit der Kraft (F) in Form von einer magnetischen Kraft aufeinander einzuwirken, insbesondere ausschließlich mit einer magnetischen Kraft.
  3. Eingabevorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungseinheit (16) und das Anregungselement (17) als getrennte Komponenten vorliegen, wobei insbesondere sowohl die Anregungseinheit (16) ausschließlich mit dem Trägerelement (14) als auch das Anregungselement (17) ausschließlich mit dem Betätigungselement (12) mechanisch kontaktiert sind.
  4. Eingabevorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungseinheit (16) zur Erzeugung der magnetischen Kraft eine Luftspule aufweist.
  5. Eingabevorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) dazu ausgelegt ist, die Ansteuerung der Anregungseinheit (16) so auszuführen, dass ein Luftspalt (IGap) zwischen der Anregungseinheit (16) und dem Anregungselement (17) einen vorgebbaren Mindestabstand nicht unterschreitet.
  6. Eingabevorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) dazu ausgelegt ist, die Ansteuerung der Anregungseinheit (16) mit einem vorgebbaren Profil auszuführen.
  7. Kraftfahrzeug mit einer Eingabevorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Verfahren zum Erfassen einer manuellen Eingabeaktion (11) durch eine Eingabevorrichtung (20), welche ein Betätigungselement (12), ein Trägerelement (14), mit dem das Betätigungselement (12) mechanisch gekoppelt ist, eine Anregungseinheit (16), welche mit dem Trägerelement (14) mechanisch gekoppelt ist, und eine Steuereinheit (18), welche mit dem Betätigungselement (12) gekoppelt ist, aufweist, mit den Schritten: - Erzeugen eines Eingabesignals (13) in Abhängigkeit der manuellen Eingabeaktion (11) durch das Betätigungselement (12), - Ansteuern der Anregungseinheit (16) in Abhängigkeit des Eingabesignals (13) durch die Steuereinheit (18) zum Anregen einer mechanischen Schwingung des Betätigungselements (12) durch die Anregungseinheit (16) als haptische Rückmeldung auf die manuelle Eingabeaktion (11), und - gegenseitiges, berührungsloses Einwirken aufeinander mit einer zur Anregung der mechanischen Schwingung benötigten Kraft (F) durch ein Anregungselement (17), welches mit dem Betätigungselement (12) mechanisch gekoppelt ist, und durch die Anregungseinheit (16), gekennzeichnet durch: - bipolares Anregen des Anregungselements (17), welches permanentmagnetisches Material aufweist oder aus diesem gebildet ist, durch die Anregungseinheit.
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