DE102015219698A1

DE102015219698A1 - Haptische Benutzerschnittstelle für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015219698A1
Application number: DE102015219698.4A
Authority: DE
Inventors: Sonja Rümelin; Sarah Aragon Barts; Sabrina Gild; Georg Kirbis; Richard Metzler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Benutzerschnittstelle für ein Fahrzeug zur haptischen Ausgabe von Informationen mit einer verformbaren Ausgabefläche. Die Benutzerschnittstelle ausgebildet, eine Verformung der Ausgabefläche in der Weise zu bewirken, dass eine physiologisch wahrnehmbare Raumform eine Bewegung mit wenigstens einer Richtungskomponente entlang der Ausgabefläche ausführt. Insbesondere ist die Bewegung der physiologisch wahrnehmbaren Raumform eine gefühlte Bewegung eines Bereichs der verformbaren Ausgabefläche in wenigstens eine Bewegungsrichtung, welche wenigstens eine Richtungskomponente entlang der verformbaren Ausgabefläche aufweist. Zudem ist einer auszugebenden Information ein Motiv der Bewegung zugeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstelle für ein Fahrzeug zur haptischen Ausgabe von Informationen, ein Fahrzeug mit einer solchen Benutzerschnittstelle und ein Verfahren zur haptischen Ausgabe von Informationen an einen Benutzer mittels einer Benutzerschnittstelle.
Benutzerschnittstellen dienen zur Eingabe von Informationen durch und zur Ausgabe von Informationen an einen Benutzer. Zur Ausgabe von Informationen können ein oder mehrere Sinne des Benutzers angesprochen werden. Üblicherweise wird dabei ein auditiver oder visueller Kommunikationskanal benutzt, also der Hörsinn oder der Sehsinn angesprochen. Besonders bei einem Fahrzeug werden jedoch die visuelle Wahrnehmung und auch die auditive Wahrnehmung eines Benutzers bereits beansprucht, um die Umgebung bei der Fahrt wahrzunehmen. Insbesondere wird die visuelle und auditive Wahrnehmung des Fahrers für das Steuern des Fahrzeugs stark beansprucht. So können zusätzliche visuelle oder auditive Informationen von der Wahrnehmung der Umgebung ablenken oder den Benutzer überfordern. Eine Möglichkeit, um den visuellen und den auditiven Kommunikationskanal zu entlasten, ist die Nutzung des haptischen Kommunikationskanals. Darüber hinaus bietet der haptische Kommunikationskanal eine weitere und insbesondere bei der mechanischen Bedienung einer Benutzerschnittstelle intuitive Möglichkeit zur Benutzerinteraktion.
Die US 2013/0151960 A1 offenbart ein System zur Simulation des Kontakts mit einer Oberfläche mittels taktiler Stimulation. Dieses System weist eine Stimulationsoberfläche zur Berührung durch einen Benutzer auf, welche tangential zur berührenden Hautoberfläche mittels eines elektromagnetischen Aktuators und funktional abhängig von der zu erzeugenden Simulation bewegbar ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 09 206 A1 ist eine Warnvorrichtung bekannt, welche bei Gefahrensituationen eine physische Bewegung einer Grifffläche eines Steuerorgans generiert. Auf diese Weise wird der Fahrer durch haptische Ausgabe über die Gefahrensituation informiert.
Die DE 10 2006 036 360 A1 zielt auf die Nutzung des haptischen Kommunikationskanals und hierbei insbesondere auf die taktile Wahrnehmung ab. Dazu wird ein Lenkrad mit einer veränderbaren Struktur der Oberfläche offenbart. Diese Struktur kann sich insbesondere in Abhängigkeit von einem Navigationshinweis, etwa einem Hinweis zum Abbiegen, oder von einem Sicherheitshinweis, etwa bezüglich des Überschreitens der zulässigen Maximalgeschwindigkeit, verändern. Alternativ kann sich die Struktur auch abhängig von dem jeweiligen Fahrer und seinen Präferenzen oder abhängig vom Fahrzustand, etwa eine stark strukturierte, raue Oberfläche bei einer Kurvenfahrt zum Vermeiden des Abrutschens vom Lenkrad, verändern.
Schließlich ist aus der DE 20 2004 001 832 U1 eine Anordnung zur Erzeugung von Vibrationen zur Fahrerinformationen in Kraftfahrzeugen an mindestens einem vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges kontaktierten oder einsehbaren Kraftfahrzeugteil bekannt. Dabei wird zum Erzeugen von Vibrationen mindestens ein Piezoelement verwendet, an welches eine elektrische Wechselspannung, insbesondere zur Warnung vor einer Gefahrensituation, anlegbar ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Benutzerschnittstelle zur haptischen Ausgabe von Informationen, ein Fahrzeug mit einer solchen Benutzerschnittstelle und ein Verfahren zur haptischen Ausgabe von Informationen an einen Benutzer zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Benutzerschnittstelle gemäß der Lehre des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Fahrzeug gemäß der Lehre des unabhängigen Anspruchs 8 und durch ein Verfahren gemäß der Lehre des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ansprüche werden mit dieser ausdrücklichen Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Benutzerschnittstelle, insbesondere für ein Fahrzeug, zur haptischen Ausgabe von Informationen, welche eine verformbare Ausgabefläche aufweist. Dabei ist die Benutzerschnittstelle ausgebildet, eine Verformung der Ausgabefläche in der Weise zu bewirken, dass eine physiologisch wahrnehmbare Raumform eine Bewegung ausführt. Insbesondere ist die Bewegung der physiologisch wahrnehmbaren Raumform eine gefühlte Bewegung eines Bereichs der verformbaren Ausgabefläche in wenigstens eine Bewegungsrichtung, welche wenigstens eine Richtungskomponente entlang der verformbaren Ausgabefläche aufweist. Zudem ist einer auszugebenden Information ein Motiv der Bewegung zugeordnet.
Eine Benutzerschnittstelle im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung, welche zur Kommunikation zwischen einem Benutzer und einer Vorrichtung dient. Dazu weist die Benutzerschnittstelle wenigstens ein erstes Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit der Vorrichtung und wenigstens ein zweites Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit dem Benutzer auf. Bevorzugt kann die Kommunikation von der Vorrichtung zu dem Benutzer erfolgen, Informationen also von der Vorrichtung über das wenigstens eine erste Kommunikationsmittel zur Benutzerschnittstelle übertragen und dort dem Benutzer signalisiert werden. Derartige Benutzerschnittstellen sind insbesondere ein Bildschirm, eine Signallampe, ein Lautsprecher, eine Tachometeranzeige oder eine Anzeigetafel. Auch bevorzugt kann die Kommunikation in umgekehrter Richtung erfolgen, Informationen also durch den Benutzer über das wenigstens eine zweite Kommunikationsmittel eingegeben und mittels dem wenigstens einen ersten Kommunikationsmittel zur Vorrichtung übertragen werden. Derartige Benutzerschnittstellen sind insbesondere ein Schalter, ein Tastschalter, ein Kippschalter, ein Drehschalter, ein Lautstärkeregler etwa für einen Audioverstärker, ein Klimaregler etwa für eine Klimaanlage, ein Lichtschalter, ein Mikrofon, eine Kamera, ein Drehregler, ein Lenkrad, ein Steuerpedal, etwa ein Kupplungspedal, ein Bremspedal oder ein Gaspedal, oder eine berührungsempfindliche Fläche. Weiter bevorzugt kann die Kommunikation in beide Richtungen erfolgen. Eine derartige Benutzerschnittstelle ist insbesondere ein berührungsempfindlicher Bildschirm. Schließlich kann eine Benutzerschnittstelle mehrere ihr untergeordnete Benutzerschnittstellen, die jeweils einem Teil der gesamten Kommunikation mit dem Benutzer dienen, zusammenfassen.
Ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist jede Art von Fahrzeug, mittels dessen eine oder mehrere Personen und/oder Zuladung transportiert werden kann. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Landfahrzeug, das sich nur oder überwiegend an Land fortbewegt. Insbesondere ist ein Personenkraftwagen (PKW), ein Lastkraftwagen (LKW), ein Motorrad oder ein Bus ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung. Überdies wird im Sinne der Erfindung ein Fahrzeug, das durch Maschinenkraft bewegt wird und insbesondere einen Motor aufweist, als Kraftfahrzeug bezeichnet.
Eine verformbare Ausgabefläche im Sinne der Erfindung ist eine Einheit, welche flächig im Raum ausgedehnt ist und aus wenigstens einem Material hergestellt ist, welches fest genug ist, um beim Berühren und Betasten einen physiologisch wahrnehmbaren Widerstand zu leisten und dabei zumindest im Wesentlichen nicht abgetragen oder abgerieben zu werden, und welche zur Ausgabe von Informationen verformt werden kann oder sich verformt. Bevorzugt kann eine verformbare Ausgabefläche eine Oberfläche aus einem verformbaren Material aufweisen. Weiterhin bevorzugt kann eine verformbare Ausgabefläche aus einem festen und zugleich flexiblen Material, etwa Gummi, hergestellt sein. Ebenfalls bevorzugt kann eine verformbare Ausgabefläche ein oder mehrere Elemente, welche insbesondere aus einem festen und/oder starren Material hergestellt sind, aufweisen, wobei die Elemente beweglich angeordnet sind und zur Ausgabe von Informationen bewegt werden können. Insbesondere ist eine Fläche aus einem festen und zugleich flexiblen Kunststoff, etwa Gummi, Silikon oder Polypropylen, zusammen mit einem Mittel zum Verformen dieser Fläche, etwa einem elektromechanischen Aktuator oder einer mit Druckluft befüllbaren Hohlkammer, eine verformbare Ausgabefläche.
Eine Raumform im Sinne der Erfindung ist ein dreidimensionales Gebilde, welches durch die räumliche Ausdehnung eines oder mehrerer Materialien definiert ist. Dabei ist insbesondere eine Oberfläche der Raumform durch das Vorhandensein des Materials oder der Materialien definiert. Außerdem ist eine Raumform insbesondere nicht lediglich durch ihre Oberflächenstruktur charakterisiert, sondern insbesondere liegen auch die Dimensionen der Raumform in der gleichen Größenordnung wie die Dimensionen ihrer Oberfläche. Speziell ist das Verhältnis der Längsachse der Oberfläche zu der Längsachse der Raumform kleiner als 50, bevorzugt kleiner als 10 und weiter bevorzugt kleiner als 3 sowie bevorzugt größer als 1 und weiter bevorzugt größer als 0,5 ist. Schließlich kann insbesondere eine verformbare Ausgabefläche oder ein Bereich einer verformbaren Ausgabefläche eine solche Raumform ausbilden.
Eine Raumform kann räumlich verschieden stark ausgeprägt sein oder die Ausprägung während der Bewegung variieren. Insbesondere kann die räumliche Ausprägung durch einen Hub der Verformung charakterisiert sein, welche eine physiologisch wahrnehmbare Raumform in einen räumlichen Bereich ausprägt und durch fortlaufende Verformung über einen weiteren räumlichen Bereich bzw. über die räumliche Ausdehnung eines Bereichs bewegt. Bevorzugt ist die Verformung zur Ausprägung der Raumform in dem räumlichen Bereich hierbei zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Bewegung der Raumform mit wenigstens einer Richtungskomponente entlang der Ausgabefläche. Hierbei ist vorzugsweise der Hub, insbesondere der maximale Hub, zu betrachten, welchen die Ausgabefläche zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Bewegung der Raumform ausführt. Daneben und auch bevorzugt kann die Verformung zur Ausprägung der physiologisch wahrnehmbaren Raumform zumindest im Wesentlichen parallel zu Bewegung der physiologisch wahrnehmbaren Raumform sein. Hierbei ist der Hub dann jeweils der Hub der jeweiligen verformten Bereiche der Ausgabefläche, welcher zumindest im Wesentlichen entlang der Bewegungsrichtung erfolgt.
Ein Motiv einer Bewegung im Sinne der Erfindung ist ein Muster oder eine Ausprägung der Bewegung oder eine Abfolge mehrerer Teilbewegungen. Bevorzugt kann das Motiv einer Bewegung durch seine räumliche Ausdehnung oder Ausprägung charakterisiert sein. Weiterhin bevorzugt kann das Motiv einer Bewegung durch den räumlichen Verlauf der Bewegung zusammen mit der Geschwindigkeit charakterisiert sein. So kann sich eine physiologisch wahrnehmbare Raumform etwa in verschiedene Richtungen, verschieden weit in diese Richtungen oder verschieden schnell bewegen, woraus sich verschiedene Motive einer Bewegung ergeben.
Auch können bevorzugt mehrere Bewegungen, d.h. insbesondere Teilbewegungen, zu einem gemeinsamen Motiv eine Bewegung kombiniert werden. Insbesondere können Bereiche einer verformbaren Ausgabefläche jeweils entlang einer gefühlten Bewegungsrichtung oder orthogonal dazu bewegt werden. Damit lässt sich eine wellenförmige Bewegung der verformbaren Ausgabefläche erzielen. Schließlich lässt sich diese wellenförmige Bewegung in wenigstens zwei Richtungen ausführen, woraus sich zwei mögliche Motive einer Bewegung, nämlich die wellenförmige Bewegung in die eine Richtung und die wellenförmige Bewegung in die andere Richtung, ergeben.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle ist die Nutzung des haptischen Informationskanals. Hierdurch lässt sich der visuelle und der auditive Kommunikationskanal entlasten.
Durch die Ausgabe einer Information als Bewegung einer physiologisch wahrnehmbaren Raumform lässt sich eine verbesserte haptische Informationsausgabe erzielen. Insbesondere kann eine derartige haptische Informationsausgabe die Möglichkeiten zur Informationsausgabe an einer Benutzerschnittstelle erweitern sowie deutlich wahrgenommen werden.
Schließlich kann ein weiterer Vorteil in der Zuordnung von auszugebenden Informationen zu Motiven der Bewegung liegen. Speziell für einen Benutzer oder Fahrer ist es so möglich die verschiedenen haptisch ausgegebenen Informationen schnell, deutlich und/oder intuitiv voneinander zu unterscheiden. Bevorzugt liegt dem Motiv der Bewegung ein räumliches und/oder zeitliches Muster zu Grunde. Insbesondere kann der Benutzer auf diese Weise verschiedene räumliche und oder zeitliche Muster der Bewegung unterscheiden.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Benutzerschnittstelle beschrieben, welche jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander kombiniert werden können.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle ist das Motiv der Bewegung zeitgesteuert und einer haptisch auszugebenden Information ein zeitgesteuertes Motiv zugeordnet. Auf diese Weise können sich insbesondere verschiedene Motive der Bewegung, welche verschiedenen haptisch auszugebenden Informationen zugeordnet sind, mittels ihrer vordefinierten Geschwindigkeit der Bewegung voneinander unterscheiden. Auch lässt sich eine Unterscheidung mittels einer bestimmten und vordefinierten zeitlichen Abfolge nacheinander ablaufender Bewegungsmuster erzielen. Ein weiterer Vorteil kann darin liegen, dass verschiedene Motive der Bewegung, insbesondere solche, die sich in ihrer Zeitabhängigkeit unterscheiden, mittels der Zeitsteuerung gezielt vorgegeben werden können, also insbesondere nicht nur von systemimmanenten Eigenschaften, wie etwa eine Masse-Feder-System bei Vibrationen, abhängen und/oder sich daraus ergeben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle weist die verformbare Ausgabefläche einen maximalen Hub bei ihrer Verformung auf. Insbesondere beträgt der maximale Hub wenigstens mehr als 0,1mm, bevorzugt mehr als 0,5mm und weiter bevorzugt mehr als 1mm sowie insbesondere weniger als 30mm, bevorzugt weniger als 15mm und weiter bevorzugt weniger als 5mm und insbesondere etwa 2mm. Ein Vorteil der Begrenzung auf einen maximalen Hub und/oder der bevorzugten Bereiche für den maximalen Hub liegt in der einfachen und/oder verlässlichen technischen Realisierbarkeit. Überdies kann zumindest in einer Ausführungsform der Benutzerschnittstelle ein ausreichend großer Hub vom Benutzer deutlich und als angenehm empfunden werden. Auch lässt sich mit der Begrenzung des Hubs eine verbesserte Akzeptanz bei dem Benutzer sowie eine Vermeidung von Störungen der mechanischen Interaktion des Benutzers mit der Benutzerschnittstelle oder Benutzerschnittstellen, welche mit dieser verbunden sind, erzielen. Schließlich kann auf diese Weise eine gute Unterscheidbarkeit von Vibrationen, welche an der Benutzerschnittstelle, etwa bei der Fahrt in einem Fahrzeug, auftreten können, ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle ist die verformbare Ausgabefläche in der Weise ausgebildet, um sich periodisch mit einer Frequenz von weniger als 30Hz, bevorzugt weniger als 3Hz, weiter bevorzugt weniger als 1 Hz und noch weiter bevorzugt weniger als 0,3Hz oder am bevorzugtesten nicht-periodisch zu verformen. Schließlich lässt sich mit einer nicht-periodischen Verformung eine haptische Ausgabe und insbesondere ein haptischer Sinneseindruck erreichen, welcher durch periodische Verformungen oder Vibrationen nicht möglich ist. Insbesondere kann so eine taktile sowie haptisch wahrnehmbare physische Bewegung der Ausgabefläche oder eines Bereichs der Ausgabefläche hervorgerufen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle weist des Weiteren mehrere, insbesondere wenigstens zwei und bevorzugt mehr als vier, Bereiche und mehrere Steuersignalleitungen zur Ansteuerung der Bereiche auf. Dabei sind die Bereiche mit der verformbaren Ausgabefläche verbunden oder bilden diese wenigstens teilweise. Darüber hinaus sind die Bereiche mittels der Steuersignalleitungen in der Weise an steuerbar, um die Bereiche in oder entgegen der wenigstens einen Richtungskomponente und/oder in oder entgegen einer weiteren Richtungskomponente, welche zur wenigstens einen Richtungskomponente zumindest im Wesentlichen senkrecht ist, zu bewegen. Auf diese Weise kann die Anzahl der möglichen, verschiedenen Motive der Bewegung erhöht werden. Insbesondere lassen sich die einzelnen Bereiche gezielt ansteuern, womit zumindest in einer Ausführungsform komplexe räumliche Muster der Verformung ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle sind die Bereiche zur haptischen Ausgabe in einer Reihe angeordnet. Auf diese Weise lässt sich, insbesondere auf technisch einfache Weise, eine haptische Ausgabe erzielen, welche eine gefühlte Bewegung entlang dieser Reihe von Bereichen hervorruft.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle sind die Bereiche zur haptischen Ausgabe zweidimensional angeordnet. Auf diese Weise lassen sich auch zweidimensionale und insbesondere komplexere Motive der Bewegung realisieren. Insbesondere lässt sich so die Anzahl an unterscheidbaren Motiven der Bewegung, welche zur Ausgabe von verschiedenen Informationen dienen, erhöhen. Ein weiterer Vorteil liegt in der verbesserten Gestaltungsfreiheit bei der Entwicklung einer derartigen Benutzerschnittstelle und hierbei insbesondere bei der Wahl und beim Design der Motive der Bewegung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle ist des Weiteren ausgebildet, um die Ausgabefläche mittels einer der folgenden Alternativen oder einer Kombination daraus zu verformen. Bei der ersten Alternative erfolgt die Verformung mittels wenigstens jeweils eines in dem jeweiligen Bereich angeordneten Hohlraums, welcher mit einem Fluid, insbesondere Luft, Wasser oder Öl, befüllbar ist. Bei der zweiten Alternative erfolgt die Verformung mittels eines Elektroaktuators, insbesondere mittels einer Spule in Zusammenwirkung mit einem magnetischen Material, welcher eine mechanische Kraft auf die Ausgabefläche oder auf wenigstens einen Bereich der Ausgabefläche bewirkt.
Auf diese Weise lässt sich insbesondere eine verlässliche, vereinfachte und/oder kostengünstige Herstellung erzielen. Bei der Alternative mit einem Hohlraum kann insbesondere die zum Befüllen des Hohlraums erforderliche Pumpvorrichtung gemeinsam für mehrere Fahrassistenzsysteme ausgeführt sein und die einzelnen Fahrassistenzsysteme über Ventile angesteuert werden. Hierdurch lässt sich insbesondere der technische Aufwand reduzieren. Bei der Alternative mit einem Elektroaktuator lässt sich eine direkte elektrische Ansteuerung erzielen. Auch hierdurch lässt sich insbesondere der technische Aufwand reduzieren.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle weist die verformbare Ausgabefläche oder weisen die Bereiche der Ausgabefläche ein elektroaktives Polymer, insbesondere einen dielektrischen Elastomeraktor, auf.
Auf diese Weise lässt sich insbesondere eine vereinfachte und/oder kostengünstige Herstellung erzielen. Zudem liegt ein weiterer Vorteil in einer damit ermöglichten direkten elektrischen Ansteuerung. Auch hierdurch lässt sich insbesondere der technische Aufwand reduzieren. Schließlich ermöglicht zumindest einer Ausführungsform der vorteilhaften Ausgestaltung eine einfache technische Realisierung und/oder weitgehende Freiheit in der Formgebung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle weist diese eine Datenverarbeitungseinheit zur Steuerung der verformbaren Ausgabefläche auf. Dabei ist diese Dateneinheit konfiguriert, um wenigstens einer haptisch auszugebenden Information ein Motiv der Bewegung zugeordnet und die Ausgabefläche so anzusteuern, dass diese sich gemäß dieser Zuordnung verformt.
Unter konfiguriert ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung bereits eingerichtet ist oder einstellbar – d.h. konfigurierbar – ist, eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen.
Auf diese Weise lässt sich eine konfigurierbare Zuordnung von Motiven und auszugebenden Informationen erzielen. Überdies kann zumindest eine Ausführungsform dieser vorteilhaften Ausgestaltung die zur haptischen Ausgabe der Informationen erforderlichen Verformungen ohne externe Steuerung durchführen; insbesondere muss lediglich die haptisch auszugebende Information an die Datenverarbeitungseinheit der Benutzerschnittstelle übertragen werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug für einen Benutzer, besonderen Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine Benutzerschnittstelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Dabei weist insbesondere wenigstens ein Lenkrad, eine Armauflage, eine Mittelkonsole, eine zentrale Bedieneinheit, ein Gangwahlschalter, ein Sitz, eine Rückenlehne eines Sitzes, ein Lenker, ein Griff eines Lenkers oder ein Pedal des Fahrzeugs eine Benutzerschnittstelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile des ersten Aspekts der Erfindung treffen entsprechend auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug zu.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugs beschrieben, welche jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander kombiniert werden können.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeugs ist die haptische Ausgabe von Informationen der wenigstens einen Benutzerschnittstelle aktivierbar bzw. deaktivierbar. Insbesondere liegt ein Vorteil darin, dass ein Benutzer die haptische Ausgabe gezielt aktivieren bzw. deaktivieren kann. Speziell bei einem Fahrzeug ist es wichtig, dass der Benutzer, insbesondere der Fahrer, nicht von einer unerwarteten Aktion des Fahrzeugs überrascht wird. Hierzu kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die haptische Ausgabe der Benutzerschnittstelle werkseitig zunächst deaktiviert ist. Dies kann insbesondere die Fahrsicherheit erhöhen, da ein Fahrer die haptische Ausgabe zunächst bewusst aktiviert in diesem Fall davon später auch nicht überrascht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeugs ist die haptische Ausgabe der wenigstens einen Benutzerschnittstelle in Ihrer Intensität einstellbar.
Die Intensität der haptischen Ausgabe ist im Sinne der Erfindung insbesondere charakterisiert durch den Hub der Verformung, die Ausprägung der physiologisch wahrnehmbaren Raumform, die räumliche Ausdehnung des Motivs der Bewegung und/oder die Geschwindigkeit der Bewegung. Überdies kann zumindest in einer Ausführungsform der vorteilhaften Ausgestaltung das Einstellen der Intensität auch zum Aktivieren bzw. Deaktivieren der haptischen Ausgabe dienen. Schließlich erlaubt das Einstellen der Intensität eine dem Benutzerwunsch entsprechende Anpassung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeugs weist ein Lenkrad die wenigstens eine Benutzerschnittstelle auf. Dabei erstreckt sich die Benutzerschnittstelle wenigstens über einen Teil eines Lenkradkranzes des Lenkrads, insbesondere über dessen linke und/oder rechte Seite bezüglich des Benutzers. Zudem erfasst ein Sensor vorzugsweise den Einschlagwinkels des Lenkrads und/oder die Position wenigstens einer Hand des Benutzers. Außerdem ist das Fahrzeug oder die Benutzerschnittstelle selbst vorzugsweise in der Weise ausgebildet, um die Ausgabefläche so zu verformen und insbesondere die Bereiche der Ausgabefläche so anzusteuern, dass beim Einschlagen des Lenkrads die haptische Ausgabe im gleichen Raumbereich bezüglich des Benutzers, insbesondere auf der jeweiligen linken und/oder rechten Seite des Lenkkranzes, oder im Bereich der Hand des Benutzers erfolgt. Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass die haptische Ausgabe im gleichen Raumbereich oder dort erfolgt, wo der Benutzer seine Hand positioniert hat. So kann insbesondere sichergestellt werden, dass der Benutzer die haptische Ausgabe der Informationen wahrnehmen kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur haptischen Ausgabe von Informationen an einen Benutzer, insbesondere an einen Benutzer eines Fahrzeugs, vorzugsweise mittels der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle. Dabei weist das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte auf:

a) Zuordnen einer auszugebenden Information zu einer Verformung einer verformbaren Ausgabefläche,
b) Verformen der verformbaren Ausgabefläche entsprechend dieser Zuordnung in zeitlich definierter Weise mit wenigstens einer Richtungskomponente, insbesondere senkrecht zur verformbaren Ausgabefläche, wobei die zeitlich definierte Verformung zumindest bei Bereichen der verformbaren Ausgabefläche periodisch mit einer Frequenz von weniger als 5Hz, bevorzugt weniger als 3Hz, weiter bevorzugt weniger als 1Hz und noch weiter bevorzugt weniger als 0,3Hz oder am bevorzugtesten nicht-periodisch ist.

Insbesondere können sich die Verfahrensschritte bei den hier beschriebenen Verfahren auch überlagern, sich wiederholen oder in einer anderen Reihenfolge erfolgen.
Insbesondere ermöglicht die Verformung in zeitlich definierter Weise eine sowohl haptische also insbesondere taktile Wahrnehmung der haptischen Ausgabe. Überdies wird zumindest in einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung eine technisch einfache und/oder kostengünstige Herstellung ermöglicht. Schließlich lässt sich auf diese vorteilhafte Weise die Unterscheidbarkeit der haptischen Ausgabe von verschiedenen auszugebenden Informationen verbessern und/oder die Gestaltungs- und Konfigurationsmöglichkeiten für eine Benutzerschnittstelle, welche ein Verfahren gemäß des dritten Aspekts der Erfindung ausführt, insbesondere bezüglich der Informationsausgabe erhöhen.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschrieben, welche jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander kombiniert werden können.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Verformung der Ausgabefläche in wenigstens vier Verfahrensschritten:

aa) Verformen eines ersten Bereichs der verformbaren Ausgabefläche,
bb) Verformen eines zweiten Bereichs der verformbaren Ausgabefläche,
cc) Verformen des ersten Bereichs in die Form, welche dieser vor der Durchführung von Schritt aa aufgewiesen hat, und
dd) Verformen des zweiten Bereichs in die Form, welche dieser vor der Durchführung von Schritt bb aufgewiesen hat.

Auf diese Weise lassen sich mehrere unterschiedliche haptische Ausgaben von Informationen, etwa ein Unterscheidung zwischen Verformungen des ersten Bereichs und oder des zweiten Bereichs, verschiedene Geschwindigkeiten bei dem Verformen und/oder verschiedene Intensitäten, realisieren. Überdies liegt ein weiterer Vorteil darin, dass mittels der Verfahrensschritte cc und dd jeweils der Ausgangszustand wiederhergestellt wird und das Verfahren zyklisch, insbesondere rein zyklisch, ablaufen kann. Schließlich kann auf diese Weise insbesondere eine wellenförmige Bewegung erreicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Verfahrensschritte der Verformung wiederholt ausgeführt, wobei sich die Ausgabefläche wellenartig verformt und die zumindest im Wesentlichen wellenartige Verformung entlang der verformbaren Ausgabefläche verläuft. Ein Vorteil liegt darin, dass sich mittels dieser wellenförmigen Bewegung eine gefühlte Bewegung entlang der Ausgabefläche hervorgerufen lässt. So können wenigstens zwei Informationen haptisch ausgegeben werden, nämlich durch Bewegung entlang der Ausgabefläche oder Bewegung in Gegenrichtung. Schließlich lässt sich durch das zyklische Ausführen eine verlässliche und/oder technisch einfache Realisierung erzielen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens bewirkt das Verformen der Ausgabefläche eine Bewegung einer physiologisch wahrnehmbaren Raumform entlang der verformbaren Ausgabefläche. Zudem erfolgt in Verfahrensschritt a ein Zuordnen einer auszugebenden Information zu einem Motiv der Bewegung. Auf diese Weise lassen sich mehrere unterschiedliche Motive der Bewegung, etwa eine gefühlte Bewegung der physiologisch wahrnehmbaren Raumform von dem ersten Bereich zu den zweiten Bereich oder umgekehrt von dem zweiten Bereich zu dem ersten Bereich, verschiedene Ablaufgeschwindigkeiten eines Motivs der Bewegung und/oder verschiedene Ausprägungen, realisieren.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt mittels der haptischen Ausgabe von Informationen ein Navigationshinweis an den Benutzer. Auf diese Weise lässt sich eine Entlastung des auditiven und/oder visuellen Kommunikationskanals erzielen. Daneben kann der Benutzer auch zusätzlich mittels der haptischen Ausgabe angesprochen werden, wodurch insbesondere die Wahrnehmbarkeit des Navigationshinweises verbessert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die haptische Ausgabe des Navigationshinweises an einem Lenkrad des Fahrzeugs. Dabei korrespondiert eine wellenartige Verformung in einer Richtung entlang der verformbaren Ausgabefläche mit einer Anweisung zum Einschlagen bzw. zum Drehen des Lenkrads oder Lenkers, etwa bei einem Motorrad und bevorzugt in eben diese Richtung. Demgemäß kann der Navigationshinweis also eine Anweisung zum Abbiegen auf eine erste Seite, etwa nach links, sein. In einer bevorzugten Variante korrespondiert eine wellenartige Verformung in Gegenrichtung einer Anweisung zum Abbiegen auf die andere Seite, etwa nach rechts. Ein Vorteil kann darin liegen, dass der Benutzer bzw. der Fahrer nicht abgelenkt wird sowie den Navigationshinweis unabhängig vom visuellen und auditiven Kommunikationskanal erfassen kann. Des Weiteren lässt sich eine erhöhte Fahrsicherheit erzielen. Schließlich kann zumindest in einer Ausführungsform dieser vorteilhaften Ausgestaltung mittels der speziellen Zuordnung von haptischer Ausgabe und erwünschter Reaktion des Benutzers bzw. Fahrers eine intuitive Bedienung ermöglicht und/oder die Akzeptanz durch den Benutzer erhöht werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
Dabei zeigt
1 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sowie ein Lenkrad mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle, welche bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt; und
2 schematisch wenigstens teilweise einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle, welche in eine Bedieneinheit integriert ist und mit welcher insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
Zunächst wird auf 1a Bezug genommen, in der schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 2 dargestellt ist. Das Fahrzeug 2 weist ein Lenkrad 11 mit einem Lenkradkranz 13 und einem Sensor 14 zum Erfassen des Einschlagwinkels des Lenkrads 11 auf. An dem Lenkradkranz 13 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle 1 angeordnet, welche dafür vorgesehen ist, von einem Benutzer, insbesondere von einem Fahrer, des Fahrzeugs zumindest teilweise umgriffen bzw. berührt zu werden.
1b skizziert das Lenkrad 11 zusammen mit der Benutzerschnittstelle 1 aus 1a mit weiteren Details. Am äußeren Umfang des Lenkradkranzes 13 ist die Benutzerschnittstelle 1 angeordnet, wobei die Benutzerschnittstelle 1 in einen bezüglich der Figur linken und einen rechten Teil unterteilt ist. Die Oberfläche der Benutzerschnittstelle 1 wird dabei von der verformbaren Ausgabefläche 4 ausgebildet. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die verformbare Ausgabefläche aus einem elektroaktiven Polymer 10 gemacht. Auch kann das elektroaktive Polymer 10 mit einer Schutzschicht, etwa einem elastischen Kunststoff wie Gummi, beschichtet sein Bevorzugt ist das elektroaktive Polymer 10 ein dielektrischer Elastomeraktor. Insbesondere können Bereiche des elektroaktiven Polymers 10 elektrisch kontaktiert sein, um durch Anlegen von elektrischer Spannung oder Zuführen von elektrischem Strom eine Verformung des jeweiligen Bereichs und damit des korrespondierenden Bereichs 5 der verformbaren Ausgabefläche 4 zu bewirken. Eine Verformung von Bereichen 5 der verformbaren Ausgabefläche 4 ist in 1b gezeigt. Die bezüglich der 1b links oben und rechts unten liegenden Bereiche 5 bilden physiologisch wahrnehmbare Raumformen, welche sich von der übrigen verformbaren Ausgabefläche 4 räumlich und insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zum Umfang des Lenkradkranzes 13 abheben.
Wie in 1c illustriert, ist die Benutzerschnittstelle 1 so ausgeführt, dass durch die Verformung der Ausgabefläche 4 physiologisch wahrnehmbare Raumformen, insbesondere in Bereichen 5 der Ausgabefläche 4, geformt werden und diese eine Bewegung entlang der Ausgabefläche 4 ausführen können. Insbesondere liegen die beiden physiologisch wahrnehmbaren Raumformen hier jeweils in einem Bereich 5 der Ausgabefläche 4, welcher links mittig bzw. rechts mittig bezüglich der Darstellung in 1c liegt.
Schließlich ist in 1d die Ausgabefläche 4 so verformt, dass die Bereiche 5, welche die beiden Raumformen ausprägen, links unten und rechts oben bezüglich dieser Figur liegen. Folglich hat über die Serie der 1b bis 1d eine Bewegung der beiden physiologisch wahrnehmbaren Raumformen stattgefunden. Dabei hat sich die physiologisch wahrnehmbare Raumform auf der linken Seite bezüglich dieser Figuren entgegen der Richtungskomponente R1, welche entlang der verformbaren Ausgabefläche 4 verläuft, bewegt. Auch hat sich die physiologisch wahrnehmbare Raumform auf der rechten Seite bezüglich dieser Figuren in Richtung der Richtungskomponente R2, welche ebenfalls entlang der verformbaren Ausgabefläche 4 verläuft, bewegt. Bevorzugt kann die Bewegung über die Bereiche 5 der Ausgabefläche 4 zeitgesteuert sein. Insbesondere kann auf diese Weise die Geschwindigkeit der Bewegung gesteuert werden. Auch bevorzugt kann die Bewegung über eine variable Anzahl und/oder einen vordefinierten Teilbereich der Ausgabefläche 4 erfolgen. Überdies kann auch die Ausprägung der physiologisch wahrnehmbaren Raumformen in den einzelnen Bereichen 5 verschieden stark sein. Auf diese Weise lassen sich Variationsmöglichkeiten für verschiedene bzw. variable Motive der Bewegung der physiologisch wahrnehmbaren Raumformen erzielen. Einer bestimmten auszugebenden Information wird ein bestimmtes Motiv der Bewegung zugeordnet. Insbesondere kann dem in den 1b bis 1d dargestellten Motiv der Bewegung eine haptisch auszugebende Information zugeordnet sein, welche mit einem Hinweis zum Einschlagen des Lenkrads 11 gegen den Uhrzeigersinn bezüglich dieser Figuren korrespondiert, etwa einem Navigationshinweis zum Abbiegen nach Links.
Auch in den 1e bis 1g ist eine Serie von Ausprägungen zweier physiologisch wahrnehmbare Raumformen in Bereichen 5 der Ausgabefläche 4 veranschaulicht. Im Vergleich zu den vorangegangenen Figuren ist das Lenkrad gegen den Uhrzeigersinn, etwa aufgrund eines Navigationshinweises zum Abbiegen nach Links, eingeschlagen. Über den in 1a dargestellten Sensor 14 wird vorzugsweise der Einschlagswinkel des Lenkrads 11 erfasst. So lässt sich erzielen, dass die haptische Ausgabe von Informationen zumindest im Wesentlichen bei den gleichen Positionen bezüglich eines Benutzers bzw. Fahrers und unabhängig vom Einschlagen des Lenkrads 11, also hier auf der linken und auf der rechten Seite erfolgt. Schließlich stellen die 1e bis 1g ein weiteres Motiv der Bewegung dar. Hier bewegen sich die beiden physiologisch wahrnehmbaren Raumformen jeweils in umgekehrter Richtung im Vergleich zur Bewegung in den 1b bis 1d. Das Motiv der Bewegung aus den 1e bis 1g kann insbesondere ein Hinweis zum Einschlagen des Lenkrads im Uhrzeigersinn sein.
Wie in dieser Ausführungsform offenbart bewegen sich die physiologisch wahrnehmbaren Raumformen und rufen so eine gefühlte Bewegung, insbesondere entlang der Ausgabefläche 4 hervor. Die tatsächliche physische Ausprägung der Raumformen in den Bereichen 5 der Ausgabefläche 4 kann von einem Benutzer bzw. Fahrer als besonders angenehm und intuitiv empfunden werden, insbesondere da er diese auch taktil wahrnehmen kann. Speziell lässt sich durch eine derartige Verformung eine gute Unterscheidbarkeit von Vibrationen, welche etwa beim Betrieb des Fahrzeugs auftreten können, erreichen.
2 zeigt eine Bedieneinheit 12, welche eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle 1 und eine visuelle Anzeigeeinheit 16 aufweist, eine zentrale Datenverarbeitungseinheit 17 und eine Kommunikationseinheit 18. Bevorzugt können mittels der Kommunikationseinheit 18 Daten, etwa E-Mails, Suchanfragen sowie Ergebnisse und/oder Navigationsinformationen, empfangen und gesendet werden, wobei die zentrale Datenverarbeitungseinheit 17 diese Daten von oder für die Kommunikationseinheit 18 verarbeitet sowie zur Ausgabe an die zentrale Bedieneinheit 12 leitet. Weiterhin bevorzugt kann die visuelle Anzeigeeinheit 16 als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgeführt sein. Auf diese Weise lassen sich Informationen durch den Benutzer für die zentrale Datenverarbeitungseinheit 17 direkt an der zentralen Bedieneinheit 12, insbesondere ohne dass seine Hand von der zentralen Bedieneinheit 12 genommen werden muss, eingeben.
In der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle 1 weist die verformbare Ausgabefläche 4 zwei Bereiche 5 auf. Vorzugsweise bilden diese Bereiche 5 die Ausgabefläche 4. Alternativ und ebenfalls bevorzugt sind die beiden Bereiche 5 von einem weiteren Material, etwa flexibler Kunststoff oder Leder, bedeckt, welches die Oberfläche der Ausgabefläche 4 ausbildet. Bevorzugt sind die zwei Bereiche 5 aus einem verformbaren aber soweit stabilen Material gemacht, dass beim Berühren, insbesondere beim Pressen gegen die beiden Bereiche 5, ein physisch spürbarer Widerstand und insbesondere eine Kraft auftritt, welche größer als 0,1 N, bevorzugt größer als 1 N und weiter bevorzugt größer als 20 N sowie kleiner als 10000 N, bevorzugt kleiner als 3000 N und weiter bevorzugt kleiner als 1000 N ist. Bevorzugt kann ein solches Material ein Kunststoff, etwa Gummi, Leder oder ein Metall, insbesondere ein nur schwach magnetisches Metall, sein. Überdies können die beiden Bereiche 5 unterhalb bezüglich der Zeichenebene durch ein weiteres Material unterstützt oder getragen werden, wobei das Material bevorzugt ein fester Kunststoff oder ein nur schwach magnetisches dicker ausgeführtes Metall ist sowie insbesondere eine Gleitbeschichtung, etwa Wachs, dick flüssiges Öl oder Teflon, aufweist.
Die beiden Bereiche 5 der verformbaren Ausgabefläche 4 sind jeweils mit wenigstens einem Elektroaktuator 7, vorzugsweise wie in der 2 dargestellt links und rechts je mit einem Elektroaktuator 7, verbunden. Mittels der Elektroaktuatoren 7 lassen sich die beiden Bereiche 5 der verformbaren Ausgabefläche 4 in und/oder entgegen der Richtung der Richtungskomponente R1 entlang der verformbaren Ausgabefläche 4 bewegen. Bevorzugt lassen sich die Bereiche 5 mittels je zwei Elektroaktuatoren 7 in und/oder entgegen einer Richtung mit einer Richtungskomponente R3 bewegen, wobei die Richtungskomponente R3 zumindest im Wesentlichen senkrecht auf der Zeichenebene steht und daher hier nicht dargestellt ist. Hierzu bewegen sich die Elektroaktuatoren 7 jeweils für die Bereiche 5 aufeinander zu und stauchen auf diese Weise das Material der Bereiche 5, wodurch sich die Bereiche 5 aus der Zeichenebene erheben oder in diese hinein sinken.
Die Elektroaktuatoren 7 weisen bevorzugt eine Spule 8 und ein Element aus einem magnetischen Material 9 auf. Das magnetische Material 9 lässt sich mittels der zugeordneten Spule 8 anziehen und/oder bei permanenter Magnetisierung des magnetischen Materials 9 auch magnetisch abstoßen. Insbesondere können die Elemente aus magnetischen Material 9 jeweils mit den Bereichen 5 verbunden sein. Alternativ können auch die Spulen 8 mit den Bereichen 5 verbunden sein. Ferner weist die Benutzerschnittstelle 1 eine Datenverarbeitungseinheit 15 zur Steuerung der verformbaren Ausgabefläche 4 auf. Mit dieser Datenverarbeitungseinheit 15 sind die Elektroaktuatoren 7, und insbesondere deren Spulen 8, über Steuersignalleitungen 6 verbunden. Dabei ist die Datenverarbeitungseinheit 15 konfiguriert, haptisch auszugebenden Informationen 3 Motive der Bewegung der verformbaren Ausgabefläche 4 bzw. den beiden Bereichen 5 der verformbaren Ausgabefläche 4 zuzuordnen und entsprechend dieser Zuordnung Steuersignale über die Steuersignalleitungen 6 auszugeben.
Bevorzugt werden die haptisch auszugebenden Informationen 3 von der zentralen Datenverarbeitungseinheit 17 ermittelt und an die Datenverarbeitungseinheit 15 der Benutzerschnittstelle 1 übertragen.
Insbesondere kann, etwa bei Eintreffen einer E-Mail oder von Suchergebnissen, wenigstens ein Bereich 5 in eine Richtung mit einer Richtungskomponente R3 bewegt werden. Bevorzugt kann diese Bewegung zyklisch stattfinden und/oder sich ihre Amplitude umso mehr vergrößern, desto größer die Anzahl der eingetroffenen oder im Posteingang vorhandenen E-Mails oder allgemeiner die Menge an Daten, etwa bei Suchergebnissen, ist. Weiterhin bevorzugt können die E-Mails oder Suchergebnisse oder allgemein Daten auch bei der visuellen Anzeigeeinheit 16 angezeigt werden. Insbesondere bei einem berührungsempfindlichen Bildschirm 16 kann ein Benutzer, etwa durch eine Geste, eine Information eingeben, die mit einem Scrollcommando korrespondiert. Dieses Scrollen kann vorzugsweise wiederum als haptisch auszugebende Information 3 über die Ausgabefläche 4 ausgegeben werden. Insbesondere können sich hierbei die beiden Bereiche 5 der Ausgabefläche 4 alternierend jeweils in Richtung R1 und entgegen R1 bewegen. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich bei einem Benutzer, welcher seine Hand und insbesondere seine Handballen auf die verformbare Ausgabefläche 4 abgelegt hat, erzielen, dass dieser das Scrollen haptisch wahrnehmen kann. Bevorzugt können verschiedene Scrollgeschwindigkeiten mittels verschiedener Bewegungsgeschwindigkeiten, insbesondere mittels einer zeitlich gesteuerten Ansteuerung der Elektroaktuatoren 7 über die Datenverarbeitungseinheit 15, signalisiert werden. Ferner kann das Auswählen eines bestimmten Dateneintrags, etwa einer E-Mail oder eines bestimmten Suchergebnisses, durch eine gemeinsame Bewegung der beiden Bereiche 15, etwa in Richtung R1, signalisiert werden.
Ein besonderer Vorteil dieser haptischen Ausgabe liegt in der intuitiven Wahrnehmung durch den Benutzer. Insbesondere muss sich dieser nicht erst visuell auf die Anzeigeeinheit 16 konzentrieren. Zudem lässt sich mittels der realen physischen Bewegung der Bereiche 5 der Ausgabefläche 4 eine gute Unterscheidbarkeit von an der zentralen Bedieneinheit, etwa bei einer Fahrt in einem Kraftfahrzeug, auftretenden Vibrationen erzielen. Schließlich kann eine derartige reale Verformung, welche ein Motiv der Bewegung hervorruft, von einem Benutzer als angenehm und/oder gut wahrnehmbar empfunden werden.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

1: Benutzerschnittstelle
2: Fahrzeug
3: Haptisch auszugebende Information
4: Verformbare Ausgabefläche
5: Bereich, welcher mit der verformbaren Ausgabefläche verbunden ist oder diese wenigstens teilweise bildet
6: Steuersignalleitung
7: Elektroaktuator
8: Spule
9: Magnetisches Material
10: Elektroaktives Polymer
11: Lenkrad
12: Zentrale Bedieneinheit
13: Lenkradkranz
14: Sensor, insbesondere ausgebildet zum Erfassen des Einschlagwinkels des Lenkrads
15: Datenverarbeitungseinheit zur Steuerung der verformbaren Ausgabefläche
16: visuelle Anzeigeeinheit, insbesondere ausgebildet als berührungsempfindlicher Bildschirm
17: Zentrale Datenverarbeitungseinheit
18: Kommunikationseinheit
R1: Richtungskomponente entlang der verformbaren Ausgabefläche
R2: Richtungskomponente, insbesondere entlang der verformbaren Ausgabefläche und/oder entgegen R1
R3: Richtungskomponente zumindest im Wesentlichen senkrecht zu wenigstens einer der Richtungskomponenten R1, R2 und/oder senkrecht zur Zeichenebene

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

US 2013/0151960 A1 [0003]
DE 10209206 A1 [0004]
DE 102006036360 A1 [0005]
DE 202004001832 U1 [0006]

Claims

Benutzerschnittstelle (1), insbesondere für ein Fahrzeug (2), zur haptischen Ausgabe von Informationen, welche eine verformbare Ausgabefläche (4) aufweist, wobei die Benutzerschnittstelle (1) ausgebildet ist, eine Verformung der Ausgabefläche (4) in der Weise zu bewirken, dass eine physiologisch wahrnehmbare Raumform eine Bewegung ausführt, insbesondere eine gefühlte Bewegung eines Bereichs (5) der verformbaren Ausgabefläche (4) in wenigstens eine Bewegungsrichtung, welche wenigstens eine Richtungskomponente (R1, R2) entlang der Ausgabefläche (4) aufweist, und wobei einer auszugebenden Information (3) ein Motiv der Bewegung zugeordnet ist.
Benutzerschnittstelle (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Motiv zeitgesteuert ist, und wobei einer auszugebenden Information (3) ein zeitgesteuertes Motiv zugeordnet ist.
Benutzerschnittstelle (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgabefläche (4) bei der Verformung einen maximalen Hub aufweist, und wobei der maximale Hub insbesondere wenigstens mehr als 0,1mm, bevorzugt mehr als 0,5mm und weiter bevorzugt mehr als 1mm sowie insbesondere weniger als 30mm, bevorzugt weniger als 15mm und weiter bevorzugt weniger als 5mm und insbesondere etwa 2mm beträgt.
Benutzerschnittstelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgabefläche (4) ausgebildet ist, um sich periodisch mit einer Frequenz von weniger als 30Hz, bevorzugt weniger als 3Hz, weiter bevorzugt weniger als 1 Hz und noch weiter bevorzugt weniger als 0,3Hz oder am bevorzugtesten nicht-periodisch zu verformen.
Benutzerschnittstelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche des Weiteren mehrere, insbesondere wenigstens zwei und bevorzugt mehr als vier, Bereiche (5) und mehrere Steuersignalleitungen (6) zur Ansteuerung der Bereiche (5) aufweist, wobei die Bereiche (5) mit der verformbaren Ausgabefläche (4) verbunden sind oder diese wenigstens teilweise bilden, und wobei die Bereiche (5) mittels der Steuersignalleitungen (6) in der Weise ansteuerbar sind, um die Bereiche (5) in oder entgegen der wenigstens einen Richtungskomponente (R1, R2) und/oder in oder entgegen einer Richtungskomponente (R3), welche zur wenigstens einen Richtungskomponente zumindest im Wesentlichen senkrecht ist, zu bewegen.
Benutzerschnittstelle gemäß Anspruch 5, welche des Weiteren ausgebildet ist, um die Ausgabefläche (4) mittels einer der folgenden Alternativen oder einer Kombination daraus zu verformen: a) mittels wenigstens jeweils eines an dem jeweiligen Bereich (5) angeordneten Hohlraums, welcher mit einem Fluid, insbesondere Luft, Wasser oder Öl, befüllbar ist oder b) mittels eines Elektroaktuators (7), insbesondere mittels einer Spule (8) in Zusammenwirkung mit einem magnetischen Material (9), welcher eine mechanische Kraft auf die Ausgabefläche (4) oder auf einen Bereich (5) bewirkt.
Benutzerschnittstelle gemäß einen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verformbare Ausgabefläche (4) oder die Bereiche (5) ein elektroaktives Polymer (10), insbesondere einen dielektrischen Elastomeraktor, aufweisen.
Fahrzeug (2) für einen Benutzer, insbesondere Kraftfahrzeug, wobei das Fahrzeug (2) und insbesondere wenigstens ein Lenkrad (11), eine Armauflage, eine Mittelkonsole, eine zentrale Bedieneinheit (12), ein Gangwahlschalter, ein Sitz, eine Rückenlehne eines Sitzes, ein Lenker, ein Griff eines Lenkers oder ein Pedal des Fahrzeugs (2) wenigstens eine Benutzerschnittstelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Fahrzeug (2) gemäß Anspruch 8, wobei die haptische Ausgabe von Informationen der wenigstens einen Benutzerschnittstelle (1) aktivierbar bzw. deaktivierbar und/oder die Intensität der haptischen Ausgabe einstellbar ist.
Fahrzeug (2) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei ein Lenkrad (11) die wenigstens eine Benutzerschnittstelle (1) aufweist, wobei sich die Benutzerschnittstelle (1) wenigstens über einen Teil eines Lenkradkranzes (13) des Lenkrads (11), insbesondere über dessen linke und/oder rechte Seite bezüglich des Benutzers, erstreckt, wobei ein Sensor (14) den Einschlagwinkel des Lenkrads (11) oder die Position wenigstens einer Hand des Benutzers erfasst, und wobei die Verformung und insbesondere die Ansteuerung der Bereiche (5) der Ausgabefläche (4) in der Weise erfolgt, um beim Einschlagen des Lenkrads die haptische Ausgabe im gleichen Raumbereich bezüglich des Benutzers, insbesondere auf der jeweiligen linken und/oder rechten Seite des Lenkkranzes (13), oder im Bereich der Hand des Benutzers erfolgen zu lassen.
Verfahren zur haptischen Ausgabe von Informationen an einen Benutzer, insbesondere an einen Benutzer eines Fahrzeugs (2), welches die Verfahrensschritte aufweist: a) Zuordnen einer auszugebenden Information (3) zu einer Verformung einer verformbaren Ausgabefläche (4), b) Verformen der Ausgabefläche (4) entsprechend dieser Zuordnung in zeitlich definierter Weise mit wenigstens einer Richtungskomponente (R1, R2, R3), insbesondere senkrecht zur verformbaren Ausgabefläche, wobei die zeitlich definierte Verformung zumindest bei Bereichen (5) der Ausgabefläche (4) periodisch mit einer Frequenz von weniger als 5Hz, bevorzugt weniger als 3Hz, weiter bevorzugt weniger als 1 Hz und noch weiter bevorzugt weniger als 0,3Hz oder am bevorzugtesten nicht-periodisch ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Verformung in wenigstens vier Verfahrensschritten erfolgt: aa) Verformen eines ersten Bereichs (5) der Ausgabefläche (4), bb) Verformen eines zweiten Bereichs (5) der Ausgabefläche (4), cc) Verformen des ersten Bereichs (5) in die Form, welche dieser vor der Durchführung von Schritt aa aufgewiesen hat, und dd) Verformen des zweiten Bereichs (5) in die Form, welche dieser vor der Durchführung von Schritt bb aufgewiesen hat.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Verfahrensschritte der Verformung wiederholt ausgeführt werden und die Ausgabefläche (4) wellenartig verformen, wobei die zumindest im Wesentlichen wellenartige Verformung entlang der verformbaren Ausgabefläche (4) verläuft.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Verformen der Ausgabefläche (4) eine Bewegung einer physiologisch wahrnehmbaren Raumform entlang der verformbaren Ausgabefläche (4) bewirkt und in Verfahrensschritt a von Anspruch 11 ein Zuordnen einer auszugebenden Information (3) zu einem Motiv der Bewegung erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei mittels der haptischen Ausgabe ein Navigationshinweis an den Benutzer erfolgt, wobei insbesondere die haptische Ausgabe an einem Lenkrad (11) des Fahrzeugs (2) erfolgt und ein wellenartiges Verformen in einer Richtung (R2) entlang der verformbaren Ausgabefläche (4) einer Anweisung zum Einschlagen bzw. zum Drehen des Lenkrads (11), bevorzugt in eben diese Richtung (R2), und damit einer Anweisung zum Abbiegen auf die eine Seite entspricht und/oder eine wellenartige Verformung in Gegenrichtung (R1) einer Anweisung zum Abbiegen auf die andere Seite entspricht.