DE102015007822A1

DE102015007822A1 - Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015007822A1
Application number: DE102015007822.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Wachinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-06-19
Also published as: DE102015007822B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (48). Dabei umfasst die Bedienvorrichtung (10) ein Oberflächenelement (12) mit einer Bedienoberfläche (14) und einer der Bedienoberfläche (14) gegenüberliegenden Rückseite (16). Ferner umfasst die Bedienvorrichtung (10) eine Bewegungseinrichtung (18) zum Einstellen einer Form der Bedienoberfläche (14) in Abhängigkeit von einem Zustandssignal der Bedienvorrichtung (10). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Oberflächenelement (12) elastisch und die Bedienoberfläche (14) geschlossen ausgestaltet ist. Des Weiteren ist zumindest ein Verformelement (20) bereitgestellt, welches zwischen der Bewegungseinrichtung (18) und der Rückseite (16) des Oberflächenelements (12) angeordnet ist. Ferner ist die Bewegungseinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Zustandssignal das zumindest eine Verformelement (20) zwischen einer Neutralposition und einer Stellposition zu verlagern, wobei das zumindest eine Verformelement (20) in der Stellposition das Oberflächenelement (12) mit einer Kraft beaufschlagt und hierdurch das Oberflächenelement (12) elastisch verformt und in der Neutralposition das Oberflächenelement (12) unverformt lässt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Dabei umfasst die Bedienvorrichtung ein Oberflächenelement mit einer Bedienoberfläche und einer der Bedienoberfläche gegenüberliegenden Rückseite. Ferner umfasst die Bedienvorrichtung eine Bewegungseinrichtung zum Einstellen einer Form der Bedienoberfläche in Abhängigkeit von einem Zustandssignal der Bedienvorrichtung.
Aus der EP 1 850 359 A2 geht beispielsweise ein Bedienfeld mit einer formveränderlichen Taste hervor. Die Taste weist einen zentralen Bereich und einen den zentralen Bereich umgebenden Randbereich auf. Die Taste ist in einem aktiven Zustand als Drucktaste betätigbar. Dazu steht der zentrale Bereich der Taste aus einer durch den Randbereich festgelegten Oberflächenebene hervor. In einem inaktiven Zustand der Taste ist diese plan in der Oberflächenebene mit dem Randbereich ausgebildet. Die Taste wird dabei durch ein Formgedächtnismaterial, welches in einem dehnbaren Material eingebettet ist, geformt. Nachteilig an der Taste ist, dass diese nur sehr unscharfe Kanten aufweist. Dadurch ist beispielweise die Struktur der Taste schwer erfühlbar.
Aus der DE 10 2007 015 681 A1 ist ein Bedienelement mit einer berührungsempfindlichen Bedienfläche bekannt. Die Bedienfläche weist verschiedene Bedienabschnitte auf, denen verschiedene Funktionen zugeordnet sind. Ferner sind den Bedienabschnitten haptisch wahrnehmbare Strukturen zugeordnet. Die haptisch wahrnehmbaren Strukturen sind dabei in einem von dem Bedienelement separaten Zusatzelement ausgebildet, welches am Bedienelement angebracht und abnehmbar ausgeführt ist. Nachteilig an den separaten Zusatzelementen sind, dass diese als Orientierungshilfe dienen und dadurch die Bedienoberfläche teilweise verdecken. Ferner müssen diese händisch entfernt werden, um die Bedienfläche wieder freizugeben.
In der DE 10 2009 052 928 A1 ist eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug mit einem Touchpad beschrieben. Dabei weist das Touchpad eine dreidimensionale Konturierung auf. Durch die dreidimensionale Konturierung werden mehrere Tasten des Touchpads bereitgestellt. Die Tasten sind als absenkbare Elemente ausgebildet, welche in Aussparungen des Touchpads angeordnet sind. Wenn die absenkbaren Elemente eingefahren sind, ergeben sich durch die Aussparungen weiterhin fühlbare Übergänge zwischen den absenkbaren Elementen und der Touchpadoberfläche, welche in diesem Fall nicht gewünscht sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung zum Erfassen von Nutzereingaben bereitzustellen, mit welcher eine Nutzereingabe mit einer Vermittlung eines haptischen Feedbacks möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Oberflächenelement elastisch und die Bedienoberfläche geschlossen ausgestaltet ist. Das Oberflächenelement kann beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff, wie beispielsweise Silikon, gebildet sein. Ferner ist zumindest ein Verformelement bereitgestellt, welches jeweils zwischen der Bewegungseinrichtung und der Rückseite des Oberflächenelements angeordnet ist. Des Weiteren ist die Bewegungseinrichtung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Zustandssignal das zumindest eine Verformelement zwischen einer Neutralposition und einer Stellposition zu verlagern. In der Stellposition beaufschlagt das zumindest eine Verformelement die Rückseite des Oberflächenelements mit einer Kraft und verformt hierdurch das Oberflächenelement elastisch. Mit Kraft ist hier eine Druckkraft oder eine Zugkraft gemeint. In der Stellposition kann also das zumindest eine Verformelement auf die Rückseite des Oberflächenelements drücken oder an der Rückseite des Oberflächenelements ziehen. In der Neutralposition lässt das zumindest eine Verformelement das Oberflächenelement unverformt. Mit unverformt ist hier insbesondere gemeint, dass das Oberflächenelement plan ausgebildet ist.
Der Wechsel zwischen Normalposition und Stellposition ist keine Folge einer Vibration, d. h. er erfolgt bevorzugt nicht periodisch. Mit anderen Worten wird also das zumindest eine Verformelement durch die Verlagerung zwischen Neutralposition und Stellposition nicht oszillatorisch bewegt. Wird das zumindest eine Verformelement aus einer Neutralposition in eine Stellposition befördert, so bleibt das Verformelement dauerhaft, beispielsweise über eine Dauer einer Bedienhandlung eines Nutzers, in dieser Stellposition. Bevorzugt kehrt das zumindest eine Verformelement erst nach Ablauf einer vorbestimmten Dauer wieder zurück in seine Neutralposition, beispielsweise bei Vollendung der Bedienhandlung des Nutzers. Ferner kann das zumindest eine Verformelement auch über eine vorbestimmte Dauer in der Stellposition verharren, wobei die vorbestimmte Dauer durch einen Timer festgelegt ist.
Verformt das zumindest eine Verformelement das Oberflächenelement in der Stellposition elastisch, so weist das Oberflächenelement eine Form, also eine Oberflächenstruktur, auf. Drückt das zumindest eine Verformelement beispielsweise in der Stellposition auf die Rückseite des Oberflächenelements, so bildet sich auf der Bedienoberfläche eine Erhöhung aus. Mit anderen Worten hebt sich ein Bereich auf der Bedienoberfläche, unter welchem das zumindest eine Verformelement angeordnet ist, an, wenn das Verformelement auf die Rückseite des Oberflächenelements drückt. Zieht hingegen das zumindest eine Verformelement in einer Stellposition an der Rückseite des Oberflächenelements, so bilden sich auf der Bedienoberfläche Vertiefungen aus. Mit anderen Worten senkt sich ein Bereich auf der Bedienoberfläche, unter welchem das zumindest eine Verformelement angeordnet ist, ab, wenn das Verformelement an der Rückseite des Oberflächenelements zieht.
Berührt ein Nutzer beispielsweise mit seinem Finger die Bedienoberfläche, so ist die Form der Bedienoberfläche, also die Oberflächenstruktur, für den Nutzer fühlbar. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass für einen Nutzer Fühlhilfen und/oder Orientierungshilfen beim Bedienen der Bedienvorrichtung bereitgestellt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Oberflächenelement als Touchpad ausgebildet ist. Zum Erkennen, ob ein Nutzer die Bedienoberfläche berührt oder eine Betätigungskraft auf die Bedienoberfläche ausübt, ist also die Bedienoberfläche als berührungssensitive Oberfläche ausgebildet. Dazu weist die berührungssensitive Oberfläche z. B. eine Sensormatrix mit Berührungssensoren und/oder kapazitiven Näherungssensoren auf. Eine Steuereinrichtung der Bedienvorrichtung ist dazu ausgebildet, Sensorsignale der Sensormatrix zu empfangen und anhand der Sensorsignale eine Berührung und/oder eine Betätigungskraft auf der Bedienoberfläche zu erkennen.
In vorteilhafter Weise weist das zumindest eine Verformelement in Erstreckungsrichtung des Oberflächenelements eine rechteckige und/oder kreisbogenförmige Form auf. Alternativ kann das zumindest eine Verformelement in Erstreckungsrichtung des Oberflächenelements andere geometrische Formen, wie beispielsweise eine Kreisform und/oder die Form eines Dreiecks und/oder die Form eines Symbols, wie beispielsweise eines Pluszeichens oder eines Buchstabens, aufweisen. Drückt also beispielsweise das zumindest eine Verformelement in einer Stellposition gegen die Rückseite des Oberflächenelements und weist das zumindest eine Verformelement in Erstreckungsrichtung des Oberflächenelements die Form eines Buchstaben auf, so bildet sich auf der Bedienoberfläche durch das Verformelement der Buchstabe auf der Bedienoberfläche des Oberflächenelements ab. Mit anderen Worten kann durch das elastische Verformen des Oberflächenelements die Form des zumindest einen Verformelements an der Bedienoberfläche abgebildet werden, da sich die verformten Bereiche des Oberflächenelements von der Bedienoberfläche abheben. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Bedienoberfläche beliebig gestaltet werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Oberflächenelement zumindest einen ersten Oberflächenbereich und einen zweiten Oberflächenbereich aufweist, wobei nur der zweite Oberflächenbereich sich in einem Bereich des zumindest einen Verformelements erstreckt und der erste Oberflächenbereich aus einem ersten Kunststoff und der zweite Oberflächenbereich aus einem zweiten Kunststoff gebildet ist, wobei der zweite Kunststoff eine höhere Elastizität als der erste Kunststoff aufweist. Der zweite Oberflächenbereich, unter welchem das zumindest eine Verformelement auf der Rückseite des Oberflächenelements angeordnet ist, verformt sich beim Verlagern des zumindest einen Verformelements in die Stellposition elastisch. Dadurch werden die Konturen des Verformelements schärfer ausgebildet. Ferner erhält das Oberflächenelement durch die unterschiedlich ausgebildeten Oberflächenbereiche mehr Stabilität.
In vorteilhafter Weise umfasst die Bewegungseinrichtung eine Formgedächtnislegierung. Wird eine Formgedächtnislegierung unterhalb einer kritischen Temperatur bleibend d. h. plastisch verformt, so ist hierbei noch kein Unterschied zu einem reinen Metall zu erkennen. Wird jedoch dieser verformten Formgedächtnislegierung thermische Energie in Form von Wärme zugeführt, beispielsweise indem sie bestromt wird, so nimmt sie wieder ihre ursprüngliche Form an, d. h. sie „erinnert” sich an den Zustand vor der plastischen Verformung.
Bevorzugt umfasst die Bewegungseinrichtung ferner ein erstes und ein zweites Relief, wobei das erste und das zweite Relief aufgrund von einander korrespondierenden Formen ineinandergreifen. So bildet beispielsweise das erste Relief eine Negativform des zweiten Reliefs. Die Formgedächtnislegierung ist ferner zwischen dem ersten und dem zweiten Relief angeordnet. Da die Bewegungseinrichtung sich nun aus drei Elementen – dem ersten Relief, dem zweiten Relief und der Formgedächtnislegierung – zusammensetzt, ist das zumindest eine Verformelement bevorzugt zwischen dem ersten Relief und der Rückseite des Oberflächenelements angeordnet. Bevorzugt ist dabei das erste Relief beweglich gelagert, d. h. die Position des Reliefs kann mittels der Formgedächtnislegierung verändert werden. Das zweite Relief hingegen ist unbeweglich gelagert, d. h. das zweite Relief kann durch die Formgedächtnislegierung aus seiner Position nicht bewegt werden. In der Neutralposition der Bewegungseinrichtung greifen das erste Relief und das zweite Relief ineinander. Da die Formgedächtnislegierung zwischen den beiden Reliefs angeordnet ist, weist die Formgedächtnislegierung die Form der jeweiligen Reliefe auf. Dadurch ist die Formgedächtnislegierung plastisch verformt. Die Formgedächtnislegierung wird bevorzugt durch eine Steuereinrichtung, welche das Zustandssignal ausgibt, angesteuert. Wird also die Formgedächtnislegierung mittels des Zustandssignals angesteuert, also beispielsweise bestromt, kehrt die Formgedächtnislegierung in eine ursprüngliche Form zurück. Beispielsweise wird durch die Formgedächtnislegierung das erste Relief senkrecht zur Bedienoberfläche des Oberflächenelements bewegt. Dabei wird das zumindest eine Verformelement, welches an dem ersten Relief angeordnet ist, aus der Neutralposition in die Stellposition bewegt. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der Bewegungseinrichtung. Des Weiteren enthält die Bewegungseinrichtung wenig mechanische Teile, wodurch der Verschleiß gering gehalten wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Bewegungseinrichtung ein Piezoelement und/oder einen elektrischen Aktor umfasst. Mit Piezoelement ist ein Piezoaktor gemeint, welcher nach dem Prinzip des inversen piezoelektrischen Effekts arbeitet. Beim Piezoaktor erfolgt eine Geometrieänderung, beispielsweise in Form einer Ausdehnung, beim Anlegen einer elektrischer Spannung. Als elektrischer Aktor kann beispielsweise ein Elektromagnet, beispielsweise in Form eines Hubmagneten mit einer Spule und einem darin angeordneten Dauermagneten, verwendet werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass besonders kostengünstig eine Bewegungseinrichtung bereitgestellt werden kann.
In vorteilhafter Weise umfasst die Bedienvorrichtung eine Trägerplatte. Die Trägerplatte ist zwischen der Rückseite des Oberflächenelements und der Bewegungseinrichtung angeordnet. In jeweils einem Loch der Trägerplatte ist jeweils ein Verformelement angeordnet. In der Neutralposition ist das zumindest eine Verformelement bündig zu einer der Rückseite des Oberflächenelements zugewandten Oberfläche der Trägerplatte angeordnet. Die Trägerplatte stabilisiert das Oberflächenelement und dient als Führung für das Verformelement.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung signalisiert das Zustandssignal einen Bedienkontext eines Bedienmenüs der Bedienvorrichtung. Dazu kann die Bedienvorrichtung bevorzugt ein Display umfassen, welches beispielsweise in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs und/oder in einem Kombiinstrument das Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Auf dem Display können einem Nutzer Bedieninhalte angezeigt werden. Möchte der Nutzer beispielsweise Musik hören, so kann dem Nutzer auf dem Display ein Songtitel, sowie Bediensymbole, welche mit der Lautstärkeneinstellung assoziiert sind, beispielsweise in Form eines Pluszeichens oder eines Minuszeichens, angezeigt werden. Möchte ein Nutzer die Lautstärke regeln, so steuert die Steuereinrichtung die Bewegungseinrichtung an, welche das zumindest eine Verformelement daraufhin in eine Neutralposition bewegt. Zur Lautstärkeregelung umfasst die Bedienvorrichtung beispielsweise zwei Verformelemente. Zusätzlich kann das entsprechende Verformelement in Erstreckungsrichtung des Oberflächenelements die Form eines Pluszeichens oder eines Minuszeichens aufweisen. Um die Lautstärke einzustellen kann der Nutzer nun entweder das Minuszeichen oder das Pluszeichen mit seinem Finger berühren. Durch die Verformung des Oberflächenelements kann der Nutzer dadurch auch ohne auf die Bedienoberfläche blicken zu müssen, die Bedienvorrichtung bedienen, da der Nutzer fühlen kann, was er gerade berührt. Gleichzeitig wird ihm seine Bedienhandlung auf dem Display angezeigt. Ist die Bedienhandlung durch den Nutzer beendet können, die Verformelemente wieder in ihre Neutralposition zurückgefahren werden.
Zu der Erfindung gehört ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Bedienvorrichtung. Die Bedienvorrichtung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung. Das Kraftfahrzeug kann bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgestaltet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dazu zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung mit einer Bewegungseinrichtung in einer Neutralposition eines Verformelements in einer Querschnittansicht;
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung nach 1 mit der Bewegungseinrichtung in einer Stellposition des Verformelements in einer Querschnittansicht;
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in einer Querschnittansicht;
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in einer Querschnittansicht;
5 eine schematische Darstellung eines Oberflächenelements mit einer Bedienoberfläche der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in einer Draufsicht; und
6 eine schematische Darstellung der Bedienoberfläche nach 5 in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsformen stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängige voneinander betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung auch jeweils unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In Zusammenschau von 1 bis 5 soll nun im Folgenden die Funktionsweise der Bedienvorrichtung 10 erläutert werden.
In 1 ist schematisch die eine Bedienvorrichtung 10 mit einer Bewegungseinrichtung 18 in einer Neutralposition eines Verformelements 20 gezeigt. Wie aus 1 hervorgeht umfasst die Bedienvorrichtung 10 ein Oberflächenelement 12 mit einer Bedienoberfläche 14 und einer der Bedienoberfläche 14 gegenüberliegenden Rückseite 16. In einem vorbestimmten Abstand zur Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 ist eine Bewegungseinrichtung 18 angeordnet. Zwischen der Bewegungseinrichtung 18 und der Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 ist zumindest ein Verformelement 20 angeordnet. Wie aus 1 hervorgeht, weist die Bedienvorrichtung 10 beispielsweise drei Verformelemente auf. Im Folgenden werden die Figuren nur für ein Verformelement 20 beschrieben. Das Verformelement 20 kann beispielsweise als Stab ausgebildet sein. Das Verformelement 20 ist an der Bewegungseinrichtung 18 befestigt, beispielsweise kann es angeklebt sein. Ferner kann das Verformelement 20 auch an der Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 befestigt sein. Die Bewegungseinrichtung 18 ist dabei dazu ausgebildet, das zumindest eine Verformelement 20 zu bewegen. Ferner umfasst die Bedienvorrichtung 10 auch eine Steuereinrichtung 26, welche, wie auch die Bewegungseinrichtung 18, an einer Leiterplatte 28 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, ein Zustandssignal zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Zustandssignal die Bewegungseinrichtung 18 anzusteuern. Die Steuereinrichtung 26 kann beispielsweise als elektrische Schaltung ausgebildet sein.
Das Verformelement 20 wird also mittels der Bewegungseinrichtung 18 bewegt. Hierdurch wird das Verformelement 20 aus einer Neutralposition in eine Stellposition verlagert, wie es in 1 gezeigt ist. Eine mögliche Stellposition des Verformelements 20 ist in 2 gezeigt. In der Neutralposition ist die Bedienoberfläche 14 eben ausgebildet, also unverformt. Beim Verlagern des Verformelements 20 aus der Neutralposition in die Stellposition, gemäß 2, beaufschlagt das Verformelement 20 das Oberflächenelement 12 mit einer Kraft. Dabei drückt das Verformelement 20 auf die Rückseite 16 des Oberflächenelements 12. Hierdurch wird das Oberflächenelement 12 elastisch verformt. Durch das Verlagern des zumindest einen Verformelements 20 in die Stellposition (vergleiche 2) bildet sich auf der Bedienoberfläche 14 eine Erhöhung 22 aus. Damit das Oberflächenelement 12 überhaupt elastisch verformt werden kann, besteht dieses aus einem elastischen Kunststoff. Als elastischer Kunststoff kann beispielsweise Silikon oder Gummi verwendet werden.
Anstelle, dass das Verformelement 20 auf die Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 drückt, kann es auch daran ziehen, wenn es an der Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 befestigt ist. Wirkt eine Zugkraft auf die Rückseite 16 des Oberflächenelements 12, bildet sich auf der Bedienoberfläche 14 eine Vertiefung (nicht dargestellt) aus. Die Vertiefung kann beispielsweise die Form einer Mulde und/oder einer Rille aufweisen. Mit einer Kraft beaufschlagen kann also bedeuten, dass das Verformelement 20 eine Druckkraft oder eine Zugkraft auf die Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 ausübt.
In 1 und 2 umfasst die Bewegungseinrichtung 18 ein erstes Relief 30 und ein zweites Relief 32. Zwischen den beiden Reliefs 30, 32 ist eine Formgedächtnislegierung 34 angeordnet. Die Formgedächtnislegierung 34 kann beispielsweise als Platte und7oder als Fade ausgebildet sein. Ferner weisen die beiden Reliefs 30, 32 eine einander korrespondierende Form auf. In diesem Fall eine Zickzack-Form oder eine Sägezahnform. Dadurch können die beiden Reliefs 30, 32 ineinander greifen. Wie 1 und 2 zu entnehmen ist das erste Relief 30 beweglich gelagert. Ferner ist an zwei Seiten des ersten Reliefs 30 ein Verbindungselement 36 angeordnet. Das Verbindungselement 36 dient beispielsweise zur Stabilisierung des ersten Reliefs 30. Das Verbindungselement 36 kann beispielsweise als Federelement ausgebildet sein. Zur Positionierung des Verformelements 20 aus der Neutralposition (vergleiche 1) in die Stellposition (vergleiche 2) wird das erste Relief 30 mittels der Formgedächtnislegierung 34 verlagert. In der Neutralposition greifen die beiden Reliefs 30, 32 ineinander. Dadurch wird die Formgedächtnislegierung 34 derart verformt, dass diese die gleiche Form annimmt, wie die der ineinandergreifenden Reliefs 30, 32, also beispielsweise die Zickzack-Form. Wird die Bewegungseinrichtung 18 durch die Steuereinrichtung 26 auf Grund eines Zustandssignals angesteuert, so wird die Formgedächtnislegierung 34 angesteuert, beispielsweise mit einem elektrischen Strom durchflossen. Dadurch erwärmt sich die Formgedächtnislegierung 34, welche daraufhin in ihre ursprüngliche gestreckte, also unverformte, Form zurückgeht. Dadurch wird das erste Relief 30 angehoben und das Verformelement 20 in die Stellposition verlagert. Das zweite Relief 32 ist fest gelagert. Es bewegt sich also nicht. Durch das Anheben des ersten Reliefs 30 wird das Verbindungselement 36 gestreckt.
Wird das Verformelement 20 aus der Neutralposition in die Stellposition befördert, so bleibt das Verformelement 20 dauerhaft, beispielsweise über eine Dauer einer Bedienhandlung eines Nutzers 34, in dieser Stellposition. Das heißt, dass das Verformelement 20 nicht gleich nach Erreichen der Stellposition sofort wieder zurück in die Neutralposition zurückkehrt. Das Verformelement 20 bleibt beispielsweise für eine vorbestimmte Dauer in der Stellposition, wobei die vorbestimmte Dauer beispielsweise durch einen Timer festgelegt wird. Das Verformelement 20 kann beispielsweise auch nach Vollendung der Bedienhandlung des Nutzers 34 in seine Neutralposition zurückkehren. Damit das erste Relief 30 wieder zurück in seine Ausgangsposition, der Neutralposition des Verformelements 20, gelangt, wird die Bewegungseinrichtung 18 erneut durch die Steuereinrichtung 26 mittels eines weiteren Zustandssignals angesteuert. Dabei wird das Verbindungselement 36 wieder in seinen entspannten Zustand zurückgezogen und die Formgedächtnislegierung 34 wird wieder plastisch verformt.
Eine alternative Ausführungsform der Bewegungseinrichtung 18 ist in 3 dargestellt. Die Bewegungseinrichtung 18 ist dabei als elektrischer Aktor in Form eines Elektromagneten 38 ausgebildet. Die Bewegungseinrichtung 18 umfasst dabei eine Spule 40, welche als Hohlspule oder Tauchspule ausgebildet ist, einen Dauermagneten 42 und ein Lager 44, welches in der Hohlspule angeordnet ist. Der Dauermagnet 42 ist in dem Lager 44 beweglich angeordnet. Der Eisenkern ist lose angeordnet, d. h. in zwei Richtungen linear beweglich, angedeutet durch den Richtungspfeil. Die Kraftwirkung erzeugt der Elektromagnet 38 dadurch, dass ein elektrisch erzeugtes Magnetfeld den losen Dauermagnet 42 in das Lager 44 hineinzieht oder herausdrückt. Das Verformelement 20 kann direkt an dem Dauermagnet 42 angeordnet sein und durch ihn bewegt werden. Der Dauermagnet 42 kann aber auch, wie beispielsweise die Formgedächtnislegierung 34, auf ein Zwischenelement (in 3 nicht dargestellt), an dem das Verformelement 20 angeordnet sein kann, wirken, also eine Kraft ausüben. Das Zwischenelement wäre somit vergleichbar mit dem ersten Relief 30.
In 4 ist die Bedienvorrichtung 10 gezeigt, bei welcher das Oberflächenelement 12 der Bedienvorrichtung 10 durch eine Trägerplatte 34 gestützt ist. Das Oberflächenelement 12 wird also durch die Trägerplatte 46 verstärkt. Die Trägerplatte 46 ist dabei zwischen der Bewegungseinrichtung 18 und der Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 angeordnet. Das Oberflächenelement 12 liegt auf der Trägerplatte 46 auf. Ferner weist die Trägerplatte zumindest ein Loch auf, in welchem jeweils ein Verformelement 20 angeordnet ist. In der Neutralposition ist das Verformelement 20 bündig zu einer der Rückseite 16 des Oberflächenelements 12 zugewandten Oberfläche der Trägerplatte 46 angeordnet. Die Trägerplatte 46 ist ferner in einem vorbestimmten Abstand zur Bewegungseinrichtung 18 angeordnet, damit diese weiterhin das Verstellelement 20 aus einer Neutralposition in eine Stellposition und umgekehrt verlagern kann.
In 5 ist das Oberflächenelement 12 mit einer Bedienoberfläche 14 in einer Draufsicht gezeigt. Wie in 5 gezeigt ist, weist die Bedienoberfläche 14 Erhöhungen 22 auf, welche durch darunter angeordnete Verformelemente 20 gebildet sind. In diesem Fall weist die Bedienvorrichtung 10 mindestens zehn Verformelemente 20 auf. Die Verformelemente 20 können in Erstreckungsrichtung der Bedienoberfläche 14 unterschiedliche Formen aufweisen. In diesem Fall beispielsweise eine kreisbogenförmige und/oder rechteckige Form. Auch andere geometrische Formen, wie beispielsweise eine dreieckige oder eine kreisförmige Form, sind denkbar.
Das Oberflächenelement 12 ist in allen gezeigten Ausführungsbeispielen als Touchpad ausgebildet. Zum Erkennen, ob der Nutzer 24 die Bedienoberfläche 14 berührt oder eine Betätigungskraft auf die Bedienoberfläche 14 ausübt, ist die Bedienoberfläche 14 also als berührungssensitive Oberfläche ausgebildet. Möchte ein Nutzer 24 die Bedienvorrichtung 10 bedienen, so kann er mit seinem Finger eine Bedienhandlung auf der Bedienoberfläche 14 ausüben. Dazu können ihm die Erhöhungen 22 als Orientierungshilfe dienen. So kann der Nutzer 24 die Bedienvorrichtung 10 bedienen, ohne auf die Bedienoberfläche 14 blicken zu müssen. Die Erhöhungen 22 können jedoch auch Tasten darstellen, denen eine Funktion der Bedienvorrichtung 10, beispielsweise eine Lautstärkeregelung oder eine Texteingabe, zugeordnet ist.
Zusätzliche Erhöhungen können dauerhaft auf der Bedienoberfläche 14 vorgesehen sein. Sie können bei der Erfindung in Abhängigkeit eines Bedienkontextes eines Bedienmenüs der Bedienvorrichtung 10 geändert werden. Möchte der Nutzer 24 beispielsweise ein Navigationsmenü bedienen und einen Ort zur Navigation dem Navigationssystem vorgeben, so können die Erhöhungen Tasten, wie bei einer Tastatur bilden. Auf einem Display kann dem Nutzer die Tastatur mit der jeweiligen Tastenkennzeichnung angezeigt werden. Parallel dazu werden die Verformelemente zur Ausbildung der Tasten in die Stellposition befördert. Wird die Tastatur nicht mehr gebraucht, also die Bedienvorrichtung 10 durch den Nutzer 24 nicht bedient, können die Verformelemente 20 in ihre Neutralposition zurückgefahren werden. Danach ist die Bedienoberfläche 14 wieder plan ausgebildet.
Die Verformelemente 20 können nicht nur in Abhängigkeit eines Bedienkontextes sondern zusätzlich auch in Abhängigkeit von einer Bedienhandlung des Nutzer 24 angesteuert werden. Beispielsweise können die Tasten der Tastatur für eine Nutzereingabe, wie bei dem oben aufgeführten Beispiel der Bedienung eines Navigationssystems, erst ausgebildet werden, wenn sich der Nutzer 24 der Bedienoberfläche 14 nähert. Die Annäherung des Nutzer 24, beispielsweise mit seinem Finger, an die Bedienoberfläche 14 kann durch eine Erkennungseinrichtung, wie beispielsweise eine Kamera oder ein kapazitiver Näherungssensor, erfasst werden.
In 6 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 48 dargestellt. In einem Innenraum 50 des Kraftfahrzeugs 48 ist eine Bedienoberfläche 14 einer Bedienvorrichtung 10 in einer Mittelkonsole 54 des Kraftfahrzeugs 48 neben dem Lenkrad 52 angeordnet. Die Bedienvorrichtung kann gemäß einer der vorangehend beschriebenen Bedienvorrichtungen ausgebildet sein. Die Bedienvorrichtung 10 umfasst dabei ferner ein Display 56, auf welchem dem Nutzer beispielsweise ein Bedienmenü oder eine Karte eines Navigationssystems dargestellt wird. Ferner kann der Nutzer auf dem Display 56 seine Bedienhandlungen, welche er auf der Bedienoberfläche 14 ausführt, nach verfolgen. Das Display 56 kann ferner alternativ oder zusätzlich hinter dem Lenkrad 52 in einem Kombiinstrument angeordnet sein.
Insgesamt geht somit eine situationsbezogene Änderung der Bedienoberfläche hervor. Die Idee umfasst die Möglichkeit eine Bedienoberfläche einer Bedienvorrichtung im Kraftfahrzeug situationsbezogen zu verändern. Unter Verändern ist das Anheben und/oder Absenken vorbestimmter Bereiche auf der Bedienoberfläche gemeint. Dies kann dazu genutzt werden, um situationsbezogen z. B. Fühlelemente und/oder Orientierungselement und/oder Designelemente und/oder Haptikelemente und/oder haptische Landschaften ein- oder auszublenden.
Fühlelemente und/oder Orientierungselement und/oder Designelemente und/oder Haptikelemente und/oder haptische Landschaften sind durch zumindest eine Erhöhung auf einer Oberfläche, insbesondere einer Bedienoberfläche, gebildet. Fühlelemente sind Elemente, welche eine fühlbare Form aufweisen. Diese Form kann beispielweise ein Buchstabe sein. Dadurch können Fühlelemente für eine Blindbedienung, d. h. wenn ein Nutzer beim Bedienen nicht auf die Bedienoberfläche blickt, hilfreich sein. Orientierungselemente sind beispielsweise Elemente, welche Berandungen auf der Bedienoberfläche ausbilden, die das Zurechtfinden als sogenannte Orientierungshilfen im Fahrzeuginterieur beispielsweise auf der Bedienoberfläche unterstützen. Orientierungselemente können zum Beispiel bei der Eingabe von asiatischen Schriftzeichen genutzt werden. Designelemente sind weitere Elemente im Fahrzeuginterieur, welchen eine dekorative Funktion zukommt. Haptikelemente oder haptische Landschaften weisen mehrere Erhöhungen auf einer Bedienoberfläche auf. Die jeweiligen Erhöhungen besitzen gleiche oder unterschiedliche Formen.
Durch die jeweiligen Elemente – Fühlelemente und/oder Orientierungselement und/oder Designelemente und/oder Haptikelemente und/oder haptische Landschaften – ist somit eine innovative Oberflächendarstellung möglich. Zur jeweiligen Bediensituation im Kraftfahrzeug kann das passende Element dargestellt werden.
Unter einer elastischen Oberfläche sitzt eine Bewegungseinrichtung oder Ausdehnungseinheit, die bei Bedarf über Stößel, den sogenannten Verformelementen, die Oberfläche, also das Oberflächenelement, anheben oder absenken kann. Die Ausdehnungseinheit wird über eine Auswerte- und Ansteuereinheit angesteuert. Die Ausdehnungseinheit kann unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen. In einer Ausführungsform wird im stromlosen Zustand das Ausdehnungselement zusammengefahren. D. h. an der Bedienoberfläche ist keine Veränderung zu erkennen. Das Ausdehnelement ist beispielsweise als eine Formgedächtnislegierung ausgebildet. Wird also das Ausdehnungselement bestromt, hat es die Eigenschaft in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Dadurch würde es gespannt werden, was ein Anheben der Bedienoberfläche zur Folge hat. Auf diese Weise lassen sich die verschiedensten Oberflächenlandschaften darstellen. Anstelle des Ausdehnungselements mit einer Formgedächtnislegierung können auch andere Elemente, wie beispielsweise Piezoelemente und/oder elektrische Aktoren, wie beispielsweise Elektromagnete, zum Einsatz kommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1850359 A2 [0002]
DE 102007015681 A1 [0003]
DE 102009052928 A1 [0004]

Claims

Bedienvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (48) umfassend: – ein Oberflächenelement (12) mit einer Bedienoberfläche (14) und einer der Bedienoberfläche (14) gegenüberliegenden Rückseite (16); – einer Bewegungseinrichtung (18) zum Einstellen einer Form der Bedienoberfläche (14) in Abhängigkeit von einem Zustandssignal der Bedienvorrichtung (10); dadurch gekennzeichnet, dass – das Oberflächenelement (12) elastisch und die Bedienoberfläche (14) geschlossen ausgestaltet ist und – zumindest ein Verformelement (20), welches jeweils zwischen der Bewegungseinrichtung (18) und der Rückseite (16) des Oberflächenelements (12) angeordnet ist, bereitgestellt ist, wobei – die Bewegungseinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Zustandssignal das zumindest eine Verformelement (20) zwischen einer Neutralposition und einer Stellposition zu verlagern, wobei das zumindest eine Verformelement (20) in der Stellposition das Oberflächenelement (12) mit einer Kraft beaufschlagt und hierdurch das Oberflächenelement (12) elastisch verformt und in der Neutralposition das Oberflächenelement (12) unverformt lässt.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenelement (12) als Touchpad ausgebildet ist.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Verformelement (20) in Erstreckungsrichtung des Oberflächenelements (12) eine rechteckige und/oder kreisbogenförmige Form aufweist.
Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenelement (12) zumindest einen ersten Oberflächenbereich und einen zweiten Oberflächenbereich aufweist, wobei der zweite Oberflächenbereich sich in einem Bereich des zumindest einen Verformelements (20) erstreckt und der erste Oberflächenbereich aus einem ersten Kunststoff und der zweite Oberflächenbereich aus einem zweiten Kunststoff gebildet ist, wobei der zweite Kunststoff eine größere Elastizität als der erste Kunststoff aufweist.
Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung (18) eine Formgedächtnislegierung (34) umfasst.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung (18) ferner ein erstes (30) und ein zweites Relief (32) umfasst, wobei das erste (30) und das zweite Relief (32) aufgrund von einander korrespondierenden Formen ineinandergreifen, wobei die Formgedächtnislegierung (34) zwischen dem ersten (30) und dem zweiten Relief (32) angeordnet ist.
Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung (18) ein Piezoelement und/oder einen elektrischen Aktor umfasst.
Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (10) eine Trägerplatte (46) umfasst, wobei die Trägerplatte (46) zwischen der Rückseite (16) des Oberflächenelements (12) und der Bewegungseinrichtung (18) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Verformelement (20) jeweils in einem Loch der Trägerplatte (46) und in der Neutralposition bündig zu einer der Rückseite (16) des Oberflächenelements (12) zugewandten Oberfläche der Trägerplatte (46) angeordnet ist.
Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zustandssignal einen Bedienkontext eines Bedienmenüs der Bedienvorrichtung (10) signalisiert.
Kraftfahrzeug (48) mit einer Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.