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Die Erfindung betrifft ein berührungsempfindliches Eingabegerät mit einem Touchpad, das schwingungsfähig gegenüber einem Träger gelagert ist, um mittels eines Aktors in Schwingungen versetzt werden zu können. Die Schwingung ist für den Bediener bei Berührung fühlbar und dient somit der Erzeugung eines haptischen Feedbacks bei der Eingabe. Eine solche Vorgehensweise ist aus dem Stand der Technik bekannt. Für diese Schwingung werden im Stand der Technik beispielsweise der
US 2008055277 A1 unterschiedliche Schwingungsrichtung vorgeschlagen. Auch für den Aktor, bevorzugt elektrisch betätigten Aktor, sind unterschiedliche Konzepte bekannt, beispielsweise eine piezoelektrische Anregung. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem der „schwimmenden“ und rückstellenden Lagerung des Touchpads. Hier kommt es auf eine möglichst reibungsfreie, verschleißarme und Vandalismus resistente Lagerung an, damit die Ruhestellung des Touchpads zuverlässig beibehalten wird. Insbesondere im Kraftfahrzeug kommt es darauf an, dass Spaltmaße von aufgrund der Relativbewegung konstruktionsbedingt zwingend vorzusehenden Spalten am Eingabegerät mit zunehmender Nutzungsdauer nicht zunehmen und somit zumindest auf Dauer nicht mehr zuverlässig abgedichtet werden können.
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Darüber hinaus besteht ferner Bedarf nach einer solchen Lagerung des Touchpads, bei dem eine rückstellende Lageveränderung in der zur berührempfindlichen Eingabefläche des Touchpads senkrechten Richtung zugelassen wird, um diese mittels eines Sensors detektieren zu können und so dieser durch die Betätigung bewirkten Lageänderung des Touchpads beispielsweise eine Schaltfunktion zuordnen zu können.
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Somit sind hohe Anforderung an die Lagerung des Touchpads zu stellen, insbesondere wenn sich die Richtung der durch den Aktor bewirkten Stoß- oder Schwingungsanregung sich nicht mit der Richtung der durch die Betätigung bewirkten Lageänderung deckt, insbesondere beide Richtungen orthogonal zueinander stehen.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hinsichtlich der Lagerung verbessertes Eingabegerät bereitgestellt wird. Diese Aufgabe wird durch ein Eingabegerät des Anspruchs 1 gelöst. Ein entsprechend vorteilhaftes Kraftfahrzeug ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät. Das erfindungsgemäße Eingabegerät weist ein Touchpad auf. Das Touchpad weist eine berührempfindliche Eingabefläche auf. Der Begriff „Touchpad“ im Sinne der Erfindung ist weit auszulegen und betrifft jegliches berührempfindliches Eingabegerät, bei dem ortsauflösend oder nicht ortsauflösend eine Berührung einer Eingabefläche detektiert wird. Bevorzugt ist eine ortsauflösende Detektion vorgesehen, um beispielsweise entsprechend einem Berührungsverlauf eine Eingabe, beispielsweise die Steuerung eines Cursors auf einem Display, zu bewirken.
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Erfindungsgemäß kann das Touchpad Teil einer Kombination aus Anzeige und berührempfindlicher Eingabefläche („touchscreen“) sein oder eine displaylose, also rein berührempfindliche Eingabefläche definieren. Die Berührkoordinaten bzw. deren Verläufe werden beispielsweise kapazitiv, resistiv oder optisch ermittelt. Der Begriff „Touchpad“ umfasst ferner beispielsweise eine die berührempfindliche Eingabefläche unterstützende und damit starr verbundene und gegebenenfalls mitbewegte Haltestruktur.
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Das erfindungsgemäße Eingabegerät umfasst ferner Mittel zur Befestigung des Touchpads an dem Träger, um das Touchpad wenigstens in einer zur berührempfindlichen Eingabefläche parallelen und/oder senkrechten Richtung aus einer Ruhestellung auslenkbar und elastisch in die Ruhestellung rückstellend zu lagern. Anders ausgedrückt, es ist eine Bewegung des Touchpads samt einer optional daran starr befestigter Haltestruktur aus oder bevorzugt um die Ruhestellung ermöglicht.
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Zur Detektion der Stellung des Touchpads relativ zu dem Träger, insbesondere bei Veränderung seiner Lage aufgrund einer senkrecht auf die berührempfindliche Eingabefläche wirkenden Betätigungskraft ist ferner ein Sensor, beispielsweise ein Kraftsensor, vorgesehen. Beispielsweise ist ein kapazitiv oder induktiv messender Sensor vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Aktor zur Schwingungsanregung des Touchpads für eine haptische Rückmeldung in die besagte Richtung vorgesehen. Bevorzugt handelt es sich um einen elektrisch betätigten Aktor. Noch bevorzugter ist ein elektromagnetischer Aktor vorgesehen.
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Erfindungsgemäß umfassen die Mittel zur Befestigung des Touchpads mehrere, beispielsweise vier, noch bevorzugter identisch ausgebildete Blattfederelemente. Diese sind bevorzugt aus Federstahl, beispielsweise in einem Stanzschritt, hergestellt. Jedes Blattfederelement weist einen ersten, ebenen Abschnitt zur anliegenden Anordnung am Träger und einen zweiten, ebenen Abschnitt zur anliegenden Anordnung am Touchpad, beispielsweise dessen Haltestruktur auf. Jedes Blattfederelement bildet ferner einen zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt vorgesehenen U-förmig gebogenen Abschnitt aus, so dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt mittels des U-förmig gebogenen Abschnitts elastisch schwingungsfähig zueinander und beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Somit wird in erster Linie durch den U-förmigen Abschnitt eine Rückstellung in die Ruhestellung des Blattfederelements und damit des Touchpad relativ zum Träger bewirkt.
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Beispielsweise sind die U-förmigen Ausschnitte so angeordnet, dass bei einer Auslenkung des Touchpads aus der Ruhestellung in einer zur berührempfindlichen Eingabefläche senkrechten Richtung im Wesentlichen die Schenkel des U relativ zueinander parallel verschoben werden und bei einer Auslenkung des Touchpads aus der Ruhestellung in einer zur berührempfindlichen Eingabefläche parallelen Richtung im Wesentlichen der Abstand der Schenkel des U variiert wird.
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Es hat sich in umfangreichen, durch die Erfinder erfolgten Versuchen gezeigt, dass eine solche Befestigung mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Blattfederelemente trotz der erheblichen Beanspruchung besonders einfach verschleißarm, d.h. die ursprüngliche Ruhestellung auf Dauer beibehaltend realisiert werden kann. Umfangreiche Tests haben gezeigt, dass dies bei anderen Ausgestaltungen der Blattfederelemente nicht gewährleistet ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wirkrichtung der durch den Aktor bewirkten Stoß- oder Schwingungsanregung sich nicht mit der Richtung einer durch eine auf der berührempfindlichen Eingabefläche senkrecht erfolgenden Betätigung bewirkten Lageänderung deckt, insbesondere die Wirkrichtung des Aktors die berührempfindliche Eingabefläche unter einem spitzen Winkel, beispielsweise in einem Winkel von 10° oder weniger schneidet oder die Wirkrichtung des Aktors parallel zur berührempfindlichen Eingabefläche ist, so dass bei letzterem die Betätigungsrichtung senkrecht zur Wirkrichtung des Aktors ist.
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Anders ausgedrückt erfolgt bevorzugt die Auslenkung und Rückstellung für das haptische Feedback in einer zur Eingabefläche parallelen Richtung während die Betätigung und die dadurch einhergehende Verlagerung in einer zur Eingabefläche senkrechten Richtung erfolgt.
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Bevorzugt sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils in einer zur berührempfindlichen Eingabefläche parallelen Ebene angeordnet sind.
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Bevorzugt sind die Blattfederelemente parallel zueinander ausgerichtet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Blattfederelemente jeweils mit dem Träger und dem Touchpad verschraubt. Beispielsweise weisen der erste und der zweite Abschnitt einen Durchbruch zur durchgreifenden Anordnung einer Niete oder Schraube oder zur Heißverstemmung auf.
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Bevorzugt sind ferner Mittel zur Lagefixierung jeweils zwischen dem Blattfederelement und dem Träger und/oder zwischen dem Blattfederelement und dem Touchpad vorgesehen, um beispielsweise ein Verdrehen des Blattfederelements unter der jeweiligen Verschraubung zu verhindern.
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Bevorzugt umfassen die Mittel zur Lagefixierung eine Ausnehmung und einen in die Ausnehmung, bevorzugt formschlüssig, eingreifenden Vorsprung, um beispielsweise ein Verdrehen des Blattfederelements relativ zum Träger oder relativ zum Touchpad zu verhindern. Beispielsweise ist eine Ausnehmung im ersten und im zweiten Abschnitt des Blattfederelements vorgesehen, in die ein trägerseitiger Vorsprung beziehungsweise ein touchpadseitiger Vorsprung eingreifend angeordnet ist.
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Zur Montageerleichterung sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ferner Mittel zur klemmenden Befestigung zwischen dem Blattfederelement und dem Träger und/oder zwischen dem Blattfederelement und dem Touchpad vorgesehen. Beispielsweise wird so eine zuverlässige Vorpositionierung vor dem Verschrauben des Blattfederelements ermöglicht.
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Bevorzugt werden die Mittel zur klemmenden Befestigung durch mehrere, an dem ersten und/oder zweiten Abschnitt seitlich ausgebildete Ausleger ausgebildet. Beispielsweise wird die Klemmung zwischen jeweils einem Paar aus solchen Auslegern erreicht. Die Ausleger weisen zur Erleichterung des Aufsteckens beispielsweise eine Kröpfung am ihrem freien Ende auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Blattfederelemente wenigstens ein freies Federende auf, das sich über den jeweilig nächstbenachbarten Abschnitt aus erstem Abschnitt oder zweitem Abschnitt zurück erstreckt und beabstandet zu diesem angeordnet ist, um einen Anschlag, bevorzugt durch die endständige Kante des Federendes, für eine Verformung des U-förmig gebogenen Abschnitts, insbesondere bei einer durch eine Betätigungskraft auf die berührempfindliche Eingabefläche bewirkten Verformung, auszubilden. Bevorzugt erstreckt sich das freie Federende jeweils parallel zum ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt.
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Bevorzugt sind beide Federenden in der vorgenannten Form ausgebildet. Bevorzugt ist der U-förmige Abschnitt auf einer Seite des Blattfederelements angeordnet und das zurückgeführte Federende ist auf der dem U-förmigen Abschnitt abgewandten Seite des Blattfederelements angeordnet.
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Bevorzugt ist der Anschlag, beziehungsweise die endständige Kante, des zugehörigen freien Federendes nächstbenachbart zu einem Knick zwischen dem U-förmigen Abschnitt und dem jeweilig nächstbenachbarten Abschnitt aus erstem oder zweitem Abschnitt angeordnet.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, welches ein berührungsempfindliches Eingabegerät in einer der zuvor und nachfolgend beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen aufweist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
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1a und 1b: eine Detailschnittansicht durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabegeräts;
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2: eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Eingabegerät 1 aus 1;
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3: eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabegeräts 1;
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4: eine perspektivische Ansicht des Blattfederelements 2 aus 1;
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5: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Blattfederelements 2;
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6: eine Schnittansicht des Blattfederelements 2 aus 5;
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7: eine Funktionsdarstellung des Blattfederelements 2 aus 5.
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Das erfindungsgemäße Eingabegerät 1 weist ein berührempfindliches Touchpad 5a, 5b mit einer oberen die berührempfindliche Eingabefläche 5c bereitstellenden Schicht 5a und einer unteren Haltestruktur 5b. Das Touchpad 5a, 5b ist beweglich an einem Träger 10 gelagert, wobei eine Rückstellung in die in 1a gezeigte Stellung bewirkt wird. Wie aus 1a und 1b ersichtlich wird die beweglich und rückstellende Lagerung durch mehrere, parallel zueinander ausgerichtete Blattfederelemente 2 aus Federstahl bewirkt, von denen eines in 1 gezeigt ist. Die der Betätigungskraft FB folgende und damit zur berührempfindlichen Eingabefläche 5c senkrechte Verlagerung des Touchpads 5a, 5b wird durch einen in 2 gezeigten induktiv arbeitenden Sensor 7 detektiert werden, um bei einer Überschreitung einer vorgegebenen Auslenkung SB dieser eine Schaltfunktion zuzuordnen. Ferner soll durch einen in 2 gezeigten Aktor 4 durch eine Stoß- oder Schwingungsanregung das Touchpad im Wesentlichen parallel zur berührempfindlichen Eingabefläche 5c aus seiner Ruhestellung ausgelenkt werden, um ein haptisches Feedback zu erzeugen, durch welches beispielsweise der Bediener eine haptisch merkbare Bestätigung (Quittierung) der vorgenannten Schaltfunktion erhält. Die Richtung dieser Stoßanregung FH erfolgt beispielsweise in einer zur berührempfindlichen Eingabefläche 5c parallelen Richtung oder schneidet diese wie bei der in 3 gezeigten Ausführungsform in einem spitzen Winkel, beispielsweise von weniger als 10°.
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Zur verbesserten Lagerung und effektiven Rückstellung der möglichen Auslenkrichtungen und Bewegungsrichtungen des Touchpads 5a, 5b relativ zum Träger 10 ist das Blattfederelement 2 wie folgt ausgebildet. Es weist einen ersten, ebenen Abschnitt 2a auf, der zur Anlage an dem Träger 10 vorgesehen ist. Ein zweiter, ebener Abschnitt 2b ist zur Anlage an dem Touchpad 5a, 5b insbesondere dessen Haltestruktur 5b vorgesehen. In der Ruhestellung, wie sie in 1a gezeigt ist, sind der erste 2a und zweite Abschnitt 2b in einer gemeinsamen zur berührempfindlichen Eingabefläche 5c parallelen Ebene angeordnet. Das Blattfederbauelement 2 weist zwischen dem ersten 2a und dem zweiten Abschnitt 2b einen U-förmigen, die beiden vorgenannten Abschnitte verbindenden Abschnitt 2c auf. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausgestaltung des Blattfederelements 2 kommt es bei Verlagerung des Touchpads aufgrund der Betätigungskraft FB zu einer Versetzung des zweiten Abschnitts 2b gegenüber dem ersten Abschnitt 2a um die Strecke SB, wobei die beiden Schenkel des U-förmigen Abschnitts 2c im Wesentlichen ihren Abstand beibehalten, wohingegen bei einer haptisch merkbaren, durch den Aktor 4 bewirkten Schwingungs- oder Stoßauslenkung in der zur berührempfindlichen Eingabefläche 5c parallelen Richtung es im Wesentlichen zur einer Stauchung oder Dehnung des U-förmigen-Abschnitts 2c kommt, bei dem der Abstand der Schenkel des U um das Maß SH verändert wird. Bei den vorgenannten Lageveränderungen sorgen die Blattfederelemente 2 für eine Rückstellung in die in 1a gezeigte Ruhestellung. Wie in 2 gezeigt, ist eine Wirkrichtung des Aktors 4 bevorzugt parallel zur berührempfindlichen Eingabefläche 5c ausgerichtet ist. Die erfindungsgemäße durch die Blattfederelemente 2 bereitgestellte Lagerung des Touchpads 5a, 5b weist auch dann Vorzüge auf, wenn die Wirkrichtung des Aktors 4, wie in 3 gezeigt, die berührempfindliche Eingabefläche 5c unter einem spitzen Winkel schneidet und insbesondere wenn dessen Wirkrichtung eine durch den Schwerpunkt 8 des Touchpads 5a, 5b und parallel zur berührempfindlichen Eingabefläche 5c verlaufende Linie schneidet.
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Anhand der perspektivischen Darstellung der 4 eines erfindungsgemäßen Blattfederelements 2 werden weitere Details aller identisch ausgebildeten Blattfederelemente 2 erläutert. Der für die Anlage an dem Träger 10 bzw. das Touchpad 5a, 5b vorgesehene erste 2a bzw. zweite 2b Abschnitt weisen jeweils einen zentralen Durchbruch 2e auf. Dieser dient der durchgreifenden Anordnung einer nicht dargestellten Schraube, um den zugehörigen Abschnitt aus erstem 2a und zweitem 2b Abschnitt mit dem Träger 10 bzw. dem Touchpad 5a, 5b zu verschrauben. Um ein Verdrehen des betreffenden Abschnitts 2a, 2b unter der Schraube zu verhindern, weisen der für die Anlage an dem Träger 10 und das Touchpad 5a, 5b vorgesehene erste 2a bzw. zweite 2b Abschnitt an ihren entgegengesetzten Enden Ausnehmungen 2i auf. Diese sind für den Eingriff mit jeweils einem nicht dargestellten Vorsprung vorgesehen, der am Träger bzw. am Touchpad ausgebildet ist, um so eine Lagefixierung des Blattfederelements 2 in der durch den ersten 2a bzw. zweiten 2b Abschnitt definierten Ebene bezüglich des Trägers bzw. des Touchpads zu bewirken.
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Anhand der 5 und 6 wird eine weitere Ausführungsform des Blattfederelements 2 beschrieben. Dieses weist ebenfalls einen ersten Abschnitt 2a, der zur anliegenden Anordnung an den Träger vorgesehen ist und einen zweiten Abschnitt 2b, der zur anliegenden Anordnung an das Touchpad vorgesehen ist, auf. Beide Abschnitte 2a und 2b sind in der in der Ruhestellung in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Das Blattfederelement 2 bildet entsprechend der zuvor beschriebenen, in 4 gezeigten Ausführungsform ebenfalls einen die beiden Abschnitte 2a, 2b verbindenden U-förmigen Abschnitt 2c aus. Dessen U-förmige Krümmung ist dabei auf einer Seite des Blattfederelements 2 ausgebildet, mit der die Abschnitte 2a und 2b jeweils am Träger bzw. Touchpad anliegen. Die Abschnitte 2a und 2b sind jeweils mit einem Durchbruch 2e zur Verschraubung versehen. Zur klemmenden Befestigung an einem nicht dargestellten Steg, der jeweils seitens des Trägers bzw. Touchpads ausgebildet ist, weisen der erste 2a und zweite 2b Abschnitt jeweils Paare von seitlichen, einstückig mit dem jeweiligen Abschnitt ausgebildete Ausleger 2d auf, um so eine klemmende Halterung bereits vor dem Verschrauben zu erreichen, so dass eine Vormontage vor dem Verschrauben ermöglicht ist. Um ein Verdrehen des betreffenden Abschnitts 2a, 2b unter der Schraube zu verhindern, weisen der für die Anlage an dem Träger 10 und das Touchpad 5a, 5b vorgesehene erste 2a bzw. zweite 2b Abschnitt an ihren entgegengesetzten Enden Ausnehmungen 2i auf. Diese sind für den Eingriff mit jeweils einem nicht dargestellten Vorsprung vorgesehen, der am Träger bzw. am Touchpad ausgebildet ist, um so eine Lagefixierung des Blattfederelements 2 in der durch den ersten 2a bzw. zweiten 2b Abschnitt definierten Ebene bezüglich des Trägers bzw. des Touchpads zu bewirken. Auf der dem U-förmigen Abschnitt 2c abgewandten Seite des Blattfederelements 2 erstrecken sich die endständigen freien Federenden 2f des Blattfederelements 2 zurück und parallel zu diesen, wobei sich zwischen Federende 2f und dem zugehörigen Abschnitt 2a bzw. 2b ein lichter Abstand ergibt.
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Die beiden freien Federenden 2f bilden gegenüberliegende Kanten 2g aus, die im Bereich eines den Übergang zwischen dem U-förmigen Abschnitt 2c und dem ersten 2a bzw. zweiten 2b Abschnitt definierenden Knickes 2j angeordnet sind. Die freien Federenden 2f weisen ebenfalls einen Durchbruch 2e zu deren Verschraubung und Versteifung auf.
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Anhand der 7 wird die Funktion der Kante 2g als Anschlag für eine Verformung des U-förmigen Abschnitts 2c erläutert. Bei einer auf der berührempfindlichen Eingabefläche einwirkenden Betätigung wirkt eine durch den Pfeil FB angedeutete Betätigungskraft ein, die eine Verlagerung des zweiten Abschnitts 2b aus seiner Ruhelage bewirkt, wobei der zweite Abschnitt 2b die gemeinsame Ebene mit dem ersten Abschnitt 2a verlässt, wie durch die gestrichelte Linie 7 angedeutet ist. Dabei erfährt der U-förmige Abschnitt 2c eine elastische Verformung, wobei dessen zum zweiten Abschnitt 2b nächstbenachbarter Schenkel des U der Betätigungskraft FB folgend absinkt, gleichzeitig der gegenüberliegende Schenkel samt dem dazu nächstbenachbarten, ersten Abschnitt 2a aufsteigt. Bei entsprechend ausreichender Betätigungskraft FB schlägt der aufsteigende, erste Abschnitt 2a an die Kante 2g des den ersten Abschnitt 2a überdeckenden freien Federendes 2f an. Da das freie Federende 2f ebenfalls durch eine Schraube 12 festgelegt ist, sorgt es für eine Beanschlagung und Abstützung und verhindert eine die elastische Verformung übersteigende Überbeanspruchung des Blattfederelements 2, welche ansonsten zum Bruch und/oder einer plastischen Verformung des Blattfederelements 2 führen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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