DE102016112501A1

DE102016112501A1 - Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ein Hebelelement umfassenden Antriebseinrichtung sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016112501A1
Application number: DE102016112501.6A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hentschel; Martin Schmitt; Raphael Sturm; Jörg Krauspe
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-01-11
Also published as: WO2018007423A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Bedienelement (4), mit einer Erfassungseinrichtung (5) zum Erfassen einer an dem Bedienelement (4) durchgeführten Bedieneingabe und mit einer Antriebseinrichtung (6) zum Ausgeben einer haptischen Rückmeldung an dem Bedienelement (4) in Abhängigkeit von der mit der Erfassungseinrichtung (5) erfassten Bedieneingabe, wobei die Antriebseinrichtung (6) einen Aktor (10) zum Bereitstellen einer Anregungsbewegung aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (6) ein Hebelelement (11) aufweist, welches durch die Anregungsbewegung des Aktors (10) zu einer Bewegung anregbar ist, welche im Vergleich zu der Anregungsbewegung eine höhere Amplitude aufweist, wobei das Hebelelement (11) dazu ausgelegt ist, die Bewegung zum Ausgeben der haptischen Rückmeldung an das Bedienelement (4) zu übertragen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer an dem Bedienelement durchgeführten Bedieneingabe und mit einer Antriebseinrichtung zum Ausgeben einer haptischen Rückmeldung an dem Bedienelement in Abhängigkeit von der mit der Erfassungseinrichtung erfassten Bedieneingabe, wobei die Antriebseinrichtung einen Aktor zum Bereitstellen einer Anregungsbewegung aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Bedienvorrichtungen für Kraftfahrzeuge. Derartige Bedienvorrichtungen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Bedienvorrichtungen umfassen üblicherweise ein Bedienelement, welches zum Durchführen einer Bedienhandlung betätigbar ist. Die Betätigung kann dabei beispielsweise mit zumindest einem Finger oder einem entsprechenden Eingabegerät erfolgen. Die Bedieneingabe kann mit einer entsprechenden Erfassungseinrichtung erfasst werden. In Folge der erfassten Bedienhandlung kann dann ein entsprechendes Steuersignal ausgegeben werden, mit dem eine der Bedienvorrichtung zugeordnete Funktionseinrichtung des Kraftfahrzeugs angesteuert werden kann. Eine solche Funktionseinrichtung kann beispielsweise ein Informations- und Unterhaltungssystem, ein Navigationssystem, eine Klimaanlage oder dergleichen sein.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Bedienvorrichtungen bekannt, die eine Antriebseinrichtung aufweisen. Wenn mit der Erfassungseinrichtung eine Berührung bzw. Betätigung des Bedienelements erkannt wird, kann mit der Antriebseinrichtung eine haptische Rückmeldung ausgegeben werden. Auf diese Weise kann die Bedienhandlung durch die haptische Rückmeldung bestätigt werden. Eine solche Antriebseinrichtung kann einen entsprechenden Aktor umfassen, mit dem eine Anregungsbewegung ausgegeben werden kann. Dabei ist es üblicherweise vorgesehen, dass dieser Aktor direkt an dem Bedienelement oder an einer Lagerstelle des Bedienelements angeordnet ist. Nachteilig hierbei ist, dass die Anregungsbewegung, die mit dem Aktor bereitgestellt wird, direkt auf das zu bewegende Bedienteil übertragen wird. Hierdurch bestimmt der Aktor direkt die Charakteristik, beispielsweise die Kraft, Beschleunigung und/oder Auslenkung, der haptischen Rückmeldung.
Hierzu beschreibt die US 8 884 884 B2 eine Vorrichtung, welche eine berührungsempfindliche Fläche und einen Aktor mit einer exzentrischen rotierenden Masse aufweist, welcher mit der berührungsempfindlichen Fläche verbunden ist. Dabei wird der Aktor so angesteuert, dass eine vollständige Rotation der exzentrischen Masse verhindert wird. Auf diese Weise können Vibrationen an der berührungsempfindlichen Fläche als haptische Rückmeldung bereitgestellt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einer Bedienvorrichtung eines Kraftfahrzeugs eine haptische Rückmeldung mit Hilfe einer Antriebseinrichtung effizienter bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bedienvorrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ein Bedienelement. Darüber hinaus umfasst die Bedienvorrichtung bevorzugt eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer an dem Bedienelement durchgeführten Bedieneingabe. Des Weiteren umfasst die Bedienvorrichtung insbesondere eine Antriebseinrichtung zum Ausgeben einer haptischen Rückmeldung an dem Bedienelement in Abhängigkeit von der mit der Erfassungseinrichtung erfassten Bedieneingabe, wobei die Antriebseinrichtung einen Aktor zum Bereitstellen einer Anregungsbewegung aufweist. Darüber hinaus weist die Antriebseinrichtung bevorzugt ein Hebelelement auf, welches durch die Anregungsbewegung des Aktors zu einer Bewegung anregbar ist, welche im Vergleich zu der Anregungsbewegung eine höhere Amplitude aufweist. Des Weiteren ist das Hebelelement bevorzugt dazu ausgelegt, die Bewegung zum Ausgeben der haptischen Rückmeldung an das Bedienelement zu übertragen.
Eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Bedienelement. Des Weiteren umfasst die Bedienvorrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer an dem Bedienelement durchgeführten Bedieneingabe. Darüber hinaus umfasst die Bedienvorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Ausgeben einer haptischen Rückmeldung an dem Bedienelement in Abhängigkeit von der mit der Erfassungseinrichtung erfassten Bedieneingabe, wobei die Antriebseinrichtung einen Aktor zum Bereitstellen einer Anregungsbewegung aufweist. Des Weiteren weist die Antriebseinrichtung ein Hebelelement auf, welches durch die Anregungsbewegung des Aktors zu einer Bewegung anregbar ist, welche im Vergleich zu der Anregungsbewegung eine höhere Amplitude aufweist. Zudem ist das Hebelelement dazu ausgelegt, die Bewegung zum Ausgeben der haptischen Rückmeldung an das Bedienelement zu übertragen.
Die Bedienvorrichtung kann in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs, beispielsweise in der Mittelkonsole oder dem Armaturenbrett, angeordnet sein. Die Bedienvorrichtung umfasst das Bedienelement, welches beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs oder einem weiteren Insassen des Kraftfahrzeugs bedient werden kann. Zum Durchführen der Bedienhandlung, bei der das Bedienelement bedient wird, kann der Insasse des Kraftfahrzeugs beispielsweise mit zumindest einem Finger oder einem entsprechenden Eingabegerät auf das Bedienelement drücken oder dieses berühren. Mit Hilfe der Erfassungseinrichtung der Bedienvorrichtung kann diese Berührung bzw. die Bedienhandlung erfasst werden. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise einen berührungsempfindlichen Sensor aufweisen, mit dem eine Berührung einer Bedienfläche des Bedienelements erkannt werden kann. Die Erfassungseinrichtung kann auch dazu ausgelegt sein, eine Annäherung des zumindest einen Fingers oder des Eingabegeräts an das Bedienelement zu erkennen. Mit Hilfe der Erfassungseinrichtung kann zudem die Position, an welcher das Bedienelement berührt wird, erfasst werden. In Abhängigkeit von der mit der Erfassungseinrichtung erfassten Bedienhandlung kann dann ein entsprechendes Ansteuersignal ausgegeben werden und an die Antriebseinrichtung übertragen werden.
Die Antriebseinrichtung umfasst einen Aktor, mit dem die Anregungsbewegung erzeugt werden kann. Bei der Anregungsbewegung kann es sich beispielsweise um eine mechanische Schwingung handeln. Mit dem Aktor kann als die Anregungsbewegung auch ein Hub oder ein Impuls bereitgestellt werden. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung ein Hebelelement aufweist, welches bevorzugt mit dem Aktor und mit dem Bedienelement verbunden ist. Dabei ist das Hebelelement so ausgebildet, dass dieses durch die Anregungsbewegung des Aktors zu einer Bewegung angeregt werden kann. Bei der Bewegung des Hebelelements kann es sich beispielsweise um eine mechanische Schwingung handeln. Dabei ist das Hebelelement derart ausgebildet, dass die Bewegung, zu welcher das Hebelelement durch den Aktor angeregt wird, im Vergleich zu der Anregungsbewegung, die mit dem Aktor bereitgestellt wird, eine höhere Amplitude aufweist. Mit anderen Worten wird die Anregungsbewegung des Aktors durch das Hebelelement verstärkt. Beispielsweise kann das Hebelelement mit Hilfe des Aktors zu mechanischen Schwingungen angeregt werden, welche im Vergleich zu Schwingungen, die der Aktor als die Anregungsbewegung ausgibt, eine höhere Amplitude aufweisen. Durch die Ausgestaltung des Hebelelements kann dann die Verstärkung der Anregungsbewegung bestimmt werden. Die Verstärkung kann beispielsweise durch die geometrische Ausgestaltung, das Material, die mechanischen Eigenschaften und/oder das Schwingungsverhalten des Hebelelements angepasst werden. Die Bewegung, die das Hebelelement in Folge der Anregung an den Aktor durchführt, wird an das Bedienelement übertragen. Auf diese Weise wird dann das Bedienelement ebenfalls bewegt und somit die haptische Rückmeldung ausgegeben. Durch das Hebelelement können die Kräfte der Anregungsbewegung des Aktors, die Auslenkung des Aktors bei der Anregungsbewegung sowie Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten bei der Anregungsbewegung des Aktors entsprechend an das Bedienelement angepasst werden. Somit kann auf effiziente Weise die haptische Rückmeldung bzw. die aktive Haptik angepasst werden.
Bevorzugt weist das Hebelelement zumindest einen Einspannbereich, an welchem das Hebelelement eingespannt ist, auf und der Aktor ist an einer Befestigungsposition mit dem Hebelelement verbunden, wobei das Hebelelement durch die mit dem Aktor bereitgestellte Anregungsbewegung als die Bewegung zu mechanischen Schwingungen anregbar ist. Somit kann die Anregungsbewegung des Aktors dazu genutzt werden, das Hebelelement bzw. das freie Ende des Hebelelements in mechanische Schwingungen zu versetzen. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass durch die Anregungsbewegung des Aktors eine Resonanzfrequenz des Hebelelements angeregt werden kann. Beispielsweise kann der Aktor als die Anregungsbewegung eine Schwingung mit der Resonanzfrequenz des Hebelelements durchführen. Somit kann auf einfache Weise erreicht werden, dass das Hebelelement eine Schwingung mit einer höheren Amplitude als die Schwingung der Anregungsbewegung durchführt. Diese Bewegung des Hebelelements kann dann an das Bedienelement übertragen werden und somit die haptische Rückmeldung ausgegeben werden.
In einer Ausführungsform ist das Hebelelement an einem ersten Einspannbereich eingespannt und die Befestigungsposition befindet sich an einem dem ersten Einspannbereich gegenüberliegenden freien Ende des Hebelelements. Mit anderen Worten ist also das Hebelelement bevorzugt einseitig eingespannt. Insbesondere weist das Hebelelement in Längsrichtung von dem ersten Einspannbereich zu dem freien Ende eine deutlich größere räumliche Erstreckung auf als in Quer- oder Hochrichtung. Das Hebelelement ist also bevorzugt länglich ausgebildet. Dabei ist das Hebelelement an einer ersten Seite bzw. an dem ersten Einspannbereich eingespannt bzw. räumlich fest angeordnet. Das zweite Ende des Hebelelements bzw. das freie Ende kann frei schwingen. Dabei ist der Aktor in einem Bereich des freien Endes des Hebelelements angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bedienvorrichtung ein Gehäuseelement, das Hebelelement ist in dem ersten Einspannbereich mit dem Gehäuseelement verbunden und das Hebelelement ist in einem Zwischenbereich zwischen dem Einspannbereich und dem freien Ende mit dem Bedienelement verbunden. Dabei kann das Bedienelement bewegbar zu dem Gehäuseelement gelagert sein. Insbesondere befindet sich das Gehäuseelement auf einer dem Bediener abgewandten Seite des Bedienelements. Dabei kann das Hebelelement an dem Gehäuseelement eingespannt sein. In dem Zwischenbereich zwischen dem Einspannbereich, an dem das Hebelelement mit dem Gehäuseelement verbunden ist, und dem freien Ende, an dem der Aktor angeordnet ist, kann das Hebelelement beispielsweise über ein entsprechendes Halteelement mit dem Bedienelement verbunden sein. Somit kann durch die Wahl des Zwischenbereichs bzw. die Anordnung des Halteelements des Bedienelements an dem Hebelelement die Amplitude der Schwingung bestimmt werden, die von dem Hebelelement an das Bedienelement übertragen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Hebelelement an einem ersten Einspannbereich und an einem dem ersten Einspannbereich gegenüberliegenden zweiten Einspannbereich eingespannt und die Befestigungsposition befindet sich ein einem Mittelbereich des Hebelelements. Das Hebelelement kann ein erstes Ende, welches dem ersten Einspannbereich zugeordnet ist, und ein zweites Ende, welches dem zweiten Einspannbereich zugeordnet ist, aufweisen. Der Aktor kann dann mittig mit dem Hebelelement verbunden sein. Auf diese Weise kann das Bedienelement gleichmäßig zu Schwingungen angeregt werden.
In einer Ausführungsform ist das Hebelelement in dem zumindest einen Einspannbereich mit dem Bedienelement verbunden. Mit anderen Worten ist das feste Ende des einseitigen eingespannten Hebelelements an dem Bedienelement angeordnet. Wenn der Hebel beidseitig eingespannt ist, können die beiden gegenüberliegenden Enden des Hebelelements an dem Bedienelement angeordnet sein. Das Bedienelement kann hierzu auf einer der Bedienfläche abgewandten Rückseite ein Halteelement aufweisen, an dem das Hebelelement gehalten ist. Somit kann eine direkte mechanische Kopplung zwischen dem Hebelelement und dem Bedienelement bereitgestellt werden. Somit kann die Anregungsbewegung des Aktors durch die Anregung des Hebelelements verstärkt werden und die haptische Rückmeldung an dem Bedienelement ausgegeben werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement an dem Gehäuseelement mittels zumindest eines Federelements entlang einer vorbestimmten Bewegungsrichtung bewegbar gelagert. Wie bereits erläutert, kann die Bedienvorrichtung das Gehäuseelement aufweisen, an dem das Bedienelement bewegbar gelagert ist. Das Bedienelement kann also relativ zu dem Gehäuseelement bewegt werden. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Bedienelement mit zumindest einem, insbesondere mit mehreren, Federelementen an dem Gehäuseelement gehalten ist. Dabei sind die Federelemente insbesondere derart ausgebildet, dass diese eine Bewegung des Bedienelements relativ zu dem Gehäuseelement entlang einer vorbestimmten Bewegungsrichtung ermöglichen. Bei den Federelementen kann es sich beispielsweise um Blattfedern handeln, deren Haupterstreckungsrichtung senkrecht zu einer Bedienfläche des Bedienelements angeordnet ist. Somit kann beispielsweise eine Bewegungsrichtung des Bedienelements ermöglicht werden, welche senkrecht zu der Bedienfläche verläuft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktor mittels eines Befestigungselements an einer Befestigungsposition an dem Hebelelement befestigt, wobei die Befestigungsposition des Aktors an dem Hebelelement veränderbar ist. Mit anderen Worten ist die Befestigungsposition, an welcher der Aktor an dem Hebelelement angeordnet ist, veränderbar. Insbesondere wenn das Hebelelement als einseitig eingespannter Hebel ausgebildet ist, kann durch die Befestigungsposition die Schwingungsfrequenz und/oder Schwingungsamplitude, mit welcher das Hebelelement die Bewegung durchgeführt, angepasst werden. Dies ermöglicht auf einfache Weise die Anpassung der aktiven Haptik an das Bedienelement bzw. an den verwendeten Aktor.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Erfassungseinrichtung eine Eingabeposition der an dem Bedienelement durchgeführten Bedienhandlung zu erfassen und eine Steuereinrichtung der Bedienvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine Amplitude und/oder eine Signalform eines Ansteuersignals zum Ansteuern des Aktors in Abhängigkeit von der Eingabeposition anzupassen. Mit der Erfassungseinrichtung kann bestimmt werden, an welcher Stelle bzw. Position das Bedienelement berührt wird. In Abhängigkeit von der erfassten Eingabeposition kann nun der Aktor angesteuert werden. Beispielsweise können in einer entsprechenden Look-Up-Tabelle entsprechende Ansteuersignale für den Aktor in Abhängigkeit von der Eingabeposition hinterlegt sein. Dabei können die jeweiligen Ansteuersignale in Abhängigkeit von einem Schwingungsverhalten des Bedienelements bestimmt sein. Dabei kann auch berücksichtigt sein, an welcher Stelle das Bedienelement mit dem Hebelelement verbunden ist. Insbesondere wird das Ansteuersignal so angepasst, dass die haptische Rückmeldung an jeder Eingabeposition des Bedienelements für den Bediener gleich empfunden wird. Beispielsweise wird das Ansteuersignal so angepasst, dass an jeder der Eingabepositionen die gleiche Schwingungsamplitude und/oder der gleiche Impuls als die haptische Rückmeldung ausgegeben werden. Bei dem Ansteuersignal kann es sich insbesondere um eine elektrische Spannung oder um einen elektrischen Strom handeln. Zum Anpassen des Ansteuersignals kann die elektrische Spannung und/oder die elektrische Stromstärke angepasst werden. Es kann auch die Dauer der Ansteuerung und/oder die Signalform angepasst werden. Somit kann erreicht werden, dass sich für einen Benutzer unabhängig von der Position, an welcher er das Bedienelement berührt, die gleiche haptische Rückmeldung ausgegeben wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, den Aktor zum Dämpfen der Bewegung des Hebelelements anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung den Aktor zunächst ansteuern, damit dieser die Anregungsbewegung ausgibt. Wenn dann das Hebelelement zu der Bewegung bzw. zu den Schwingungen angeregt ist, kann nach einer vorbestimmten zeitlichen Dauer der Aktor so angesteuert werden, dass die Bewegung des Hebelelements gedämpft wird. Beispielsweise kann der Aktor mit einer zu der Schwingung des Hebelelements gegenphasigen Schwingung angeregt werden. Dies ermöglicht eine Anpassung der haptischen Rückmeldung mit Hilfe einer aktiven Dämpfung.
Bevorzugt weist die Bedienvorrichtung zumindest ein Dämpfungselement zum Dämpfen der Bewegung des Hebelelements und/oder des Bedienelements auf. Bei dem zumindest einen Dämpfungselement kann es sich beispielsweise um ein Element aus einem Elastomer, einem Schaummaterial oder dergleichen handeln. Dieses Element kann an dem Hebelelement und/oder dem Bedienelement angeordnet sein. Das zumindest eine Dämpfungselement kann auch durch entsprechende Rippen gebildet sein, welche das Hebelelement und/oder das Bedienelement aufweist. Das zumindest eine Dämpfungselement kann auch einen Teil des Federelements bilden, mit welchem das Bedienelement an dem Gehäuseelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine passive Dämpfung Schwingung des Bedienelements und/oder des Hebelelements ermöglicht werden.
In einer Ausführungsform ist das Hebelelement balkenförmig, zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet. Beispielsweise kann das Hebelelement stabförmig bzw. balkenförmig ausgebildet sein. Dabei kann das Hebelelement eine quadratische Querschnittsfläche aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Hebelelement eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist. Durch die Ausgestaltung des Querschnitts kann das Schwingungsverhalten des Hebelelements entsprechend angepasst werden. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Hebelelement zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Hebelelement einen abgestuften Außendurchmesser aufweist, oder dass sich der Außendurchmesser des Hebelelements verjüngt. Beispielsweise kann der Durchmesser im Bereich des freien Endes des Hebelelements größer sein als in einem Bereich des Einspannbereichs. Somit wird in dem Bereich des freien Endes eine höhere Masse bereitgestellt, die durch die Anregungsbewegung des Aktors bewegt werden kann. Insgesamt kann die geometrische Ausgestaltung des Hebelelements an den verwendeten Aktor, das verwendete Bedienelement und die haptische Rückmeldung, welche ausgegeben werden soll, angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Hebelelement eine Ausnehmung auf und der Aktor ist zumindest bereichsweise in der Ausnehmung angeordnet. Wenn das Hebelelement beispielsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist, kann der Aktor im Inneren des Hebelelements angeordnet sein. Somit kann die Antriebseinrichtung besonders Bauraum sparend bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist der Aktor als Antrieb mit einer exzentrischen rotierenden Masse, als elektromagnetischer Aktor oder als piezoelektrischer Aktor ausgebildet. Grundsätzlich können unterschiedliche Typen von Aktoren für die Bedienvorrichtung verwendet werden. Bei dem Aktor kann es sich beispielsweise um einen Antrieb mit exzentrischer rotierender Masse bzw. einen Unwuchtmotor handeln. Der Aktor kann auch als elektromagnetischer Aktor bzw. als Lorenzkraft-Aktor ausgebildet sein. Ferner kann der Aktor als piezoelektrischer Aktor ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bedienelement einen berührungsempfindlichen Bildschirm oder eine berührungsempfindliche Bedienfläche. Mit anderen Worten kann das Bedienelement einen Touchscreen umfassen bzw. als Touchscreen ausgebildet sein. Das Bedienelement kann auch ein Touchpad umfassen bzw. als Touchscreen ausgebildet sein. Bei einem berührungsempfindlichen Bildschirm oder einer berührungsempfindlichen Oberfläche kann die Position einer Berührung bei der Bedienhandlung erfasst werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Kraft, mit welcher die Bedienhandlung auf dem Bedienelement ausgeübt wird, mit Hilfe der Erfassungseinrichtung erfasst wird.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Bedienelement Teil eines Schalters oder eines Tasters oder eines Tastenfelds. Das Bedienelement kann beispielsweise einem Schalter, einem Taster oder einem Tastenfeld zugeordnet sein, das im Bereich des Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Bedienelement Teil eines berührungsempfindlichen Tastenfelds oder einer berührungsempfindlichen Fläche ist. Mit Hilfe der Bedienvorrichtung können dann unterschiedliche Funktionseinrichtungen des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eine Klimaanlage, ein Unterhaltungssystem, eine Beleuchtungseinrichtung oder dergleichen angesteuert werden.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches eine Bedienvorrichtung aufweist;
2 eine schematische Darstellung der Bedienvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht;
3 eine schematische Darstellung der Bedienvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht;
4 eine Antriebseinrichtung der Bedienvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
5–7 unterschiedliche Querschnittsflächen eines Hebelelements der Antriebseinrichtung;
8 eine Antriebseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
9 eine Antriebseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
10 eine Bedienvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht;
11 die Bedienvorrichtung gemäß 10 in einer geschnittenen Seitenansicht;
12 eine Bedienvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht; und
13 eine Bedienvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht.
In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Innenraum 2, in welchem eine Bedienvorrichtung 3 angeordnet ist. Die Bedienvorrichtung 3, welche vorliegend schematisch dargestellt ist, umfasst ein Bedienelement 4, welches von einem Insassen des Kraftfahrzeugs 1 bedient werden kann. Dabei kann die Bedienvorrichtung 3 derart in dem Innenraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein, dass das Bedienelement 4 dem Insassen des Kraftfahrzeugs 1 zugewandt ist.
Mit der Bedienvorrichtung 3 kann eine Bedienhandlung in Form der Betätigung des Bedienelements 4 erfasst werden. Zu diesem Zweck weist die Bedienvorrichtung 3 eine Erfassungseinrichtung 5 auf, welche beispielsweise einen berührungsempfindlichen Sensor umfassen kann. Mit dieser Erfassungseinrichtung 5 kann beispielsweise eine Berührung des Bedienelements 4 mit zumindest einem Finger oder einem entsprechenden Eingabegerät erfasst werden. Darüber hinaus kann mit der Erfassungseinrichtung 5 die Position der Berührung auf dem Bedienelement 4 erkannt werden. Ferner umfasst die Bedienvorrichtung 3 eine Antriebseinrichtung 6, mittels welcher das Bedienelement 4 zum Ausgeben einer haptischen Rückmeldung an den Insassen bewegt werden kann. Falls mit der Erfassungseinrichtung die Bedienhandlung bzw. die Berührung des Bedienelements 4 erkannt wird, kann ein entsprechendes Ansteuersignal an die Antriebseinrichtung 6 ausgegeben werden. In Folge des Ansteuersignals kann dann die Antriebseinrichtung 6 das Bedienelement 4 bewegen.
2 zeigt eine Bedienvorrichtung 3 gemäß einer ersten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht. Dort ist die Bedienfläche 4 zu erkennen, welche eine Bedienfläche 7 aufweist, welche von dem Fahrzeuginsassen bedient werden kann. Die Bedienfläche 4 kann beispielsweise Teil eines Schalters, eines Tasters oder eines Tastenfelds sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Bedienelement 4 als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgebildet ist. Zudem ist die Erfassungseinrichtung 5 zum Erfassen der Bedienhandlung schematisch dargestellt. Die Bedienvorrichtung 3 umfasst ferner ein Gehäuseelement 8, an welchem das Bedienelement 4 mit Hilfe von entsprechenden Federelementen 9 federnd bzw. bewegbar gelagert ist.
Die Antriebseinrichtung 6 umfasst einen Aktor 10, welcher in Abhängigkeit von der mit der Erfassungseinrichtung 5 erfassten Bedienhandlung angesteuert werden kann. Die Bedienvorrichtung 3 kann beispielsweise eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung aufweisen, welche mit der Erfassungseinrichtung 5 und dem Aktor 10 verbunden ist. Falls mit der Erfassungseinrichtung 5 die Bedienhandlung erfasst wird, kann die Steuereinrichtung den Aktor 10 derart ansteuern, dass dieser eine Anregungsbewegung durchführt. Bei dem Aktor 10 kann es sich beispielsweise um einen piezoelektrischen Aktor, einen elektromagnetischen Aktor oder dergleichen handeln. Vorliegend ist der Aktor 10 als Antrieb mit exzentrischer rotierender Masse ausgebildet. Mit diesem Aktor 10 kann als die Anregungsbewegung eine rotierende Bewegung erzeugt werden. Dies ist schematisch durch den Pfeil 12 veranschaulicht.
Die Antriebseinrichtung 6 umfasst ferner ein Hebelelement 11, welches vorliegend im Wesentlichen balkenförmig ausgebildet ist. Das Hebelelement 11 weist einen Einspannbereich 13 auf, an welchem das Hebelelement 11 eingespannt ist. Darüber hinaus weist das Hebelelement 11 ein freies Ende 14 auf, an welchem der Aktor 10 angeordnet ist. Vorliegend ist das Hebelelement 11 an dem Einspannbereich 13 mit einem Halteelement 15 des Bedienelements 4 verbunden. Wenn mit dem Aktor 10 die Anregungsbewegung bereitgestellt wird, wird das Hebelelement 11, das mit dem Aktor 10 gekoppelt ist, zu einer Bewegung und insbesondere zu einer mechanischen Schwingung angeregt. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 16 veranschaulicht. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass eine Resonanzfrequenz des Hebelelements 11 durch die Anregungsbewegung des Aktors 10 angeregt wird. Vorliegend wird das Hebelelement 11 an dem freien Ende 14 zu einer Schwingung angeregt, deren Amplitude größer ist als eine Amplitude der Anregungsbewegung des Aktors 10. Somit kann die Anregungsbewegung bzw. die Schwingung des Aktors 10 durch das Hebelelement 11 verstärkt werden. Diese verstärkte Bewegung kann dann an das Bedienelement 4 übertragen werden und dort als haptische Rückmeldung ausgegeben werden.
Die Federelemente 9 sind vorliegend als Blattfedern ausgebildet, wobei jeweilige Haupterstreckungsrichtungen der Federelemente 9 senkrecht zu der Bedienfläche 7 des Bedienelements 4 verlaufen. Durch die Ausgestaltung der Federelemente 9 kann eine Bewegungsrichtung 17 des Bedienelements 4 vorgegeben werden. Vorliegend wird eine Bewegungsrichtung parallel zu der Bedienfläche 7 und senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung der Federelemente 9 ermöglicht.
3 zeigt eine Bedienvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht. Dabei ist das Hebelelement 11 an dem Einspannbereich 13 mit dem Gehäuseelement 8 verbunden. Auch hier befindet sich an dem gegenüberliegenden freien Ende 14 der Aktor 10. In einem Zwischenbereich 18 zwischen dem Einspannbereich 13 und dem freien Ende 14 ist das Hebelelement 11 mit dem Halteelement 15 des Bedienelements 4 verbunden. Somit kann die Bewegung bzw. Schwingung des Hebelelements 11 auf das Bedienelement 4 übertragen werden und dort als haptische Rückmeldung ausgegeben werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei ist der Aktor 10 mit einem schematisch dargestellten Befestigungselement 19 an dem freien Ende 13 des Hebelelements 11 angeordnet. Bei dem Befestigungselement 19 kann es sich beispielsweise um eine entsprechende Schelle handeln. Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass eine Befestigungsposition, an welcher der Aktor 10 an dem Hebelelement 11 angeordnet ist, einstellbar ist. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 20 veranschaulicht. Durch die Befestigungsposition kann eine Schwingungsfrequenz und/oder eine Amplitude der Schwingung des Hebelelements angepasst werden.
Die 5 bis 7 zeigen unterschiedliche Querschnittsflächen für das Hebelelement 11. Dabei zeigt 5 ein Hebelelement 11 mit einer rechteckigen Querschnittsfläche. Dabei ist die räumliche Erstreckung des Hebelelements 11 entlang einer ersten Richtung y kleiner als in entlang einer zweiten Richtung z. Durch die geometrische Ausgestaltung des Hebelelements 11 kann eine bevorzugte Schwingungsrichtung entlang der ersten Richtung y begünstigt werden. Im Vergleich hierzu zeigt 6 ein Hebelelement 11 mit einem rechteckigen Querschnitt, wobei eine Erstreckung des Hebelelements 11 entlang der ersten Richtung y größer ist als entlang der zweiten Richtung z. Dies begünstigt eine Schwingung des Hebelelements 11 entlang der zweiten Richtung z. 7 zeigt ein Hebelelement 11 mit einer runden Querschnittsfläche. Bei dieser Ausführung kann das Hebelelement 11 in alle Richtungen y, z gleichermaßen schwingen.
8 zeigt eine Antriebseinrichtung 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei weist das Hebelelement 11 an dem freien Ende 14 einen größeren Außendurchmesser auf als an dem Einspannbereich 13. Dadurch weist das Hebelelement 11 im Bereich des freien Endes 14 eine größere Masse auf, welche durch den Aktor 10 bewegt bzw. beschleunigt werden kann. Somit kann im Vergleich zu einem Hebelelement 11, welches zylinderförmig ausgebildet ist, eine höhere Verstärkung der Bewegung erreicht werden.
9 zeigt eine Antriebseinrichtung 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei ist das Hebelelement 11 hohlzylinderförmig ausgebildet und weist eine Ausnehmung 21 auf. In dieser Ausnehmung 21 ist der Aktor 10 angeordnet. Auch bei dieser Ausgestaltung ist die Befestigungsposition des Aktors 10 variabel.
10 zeigt die Bedienvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht. 11 zeigt eine dazugehörige geschnittene Seitenansicht. Dabei ist das Bedienelement 4 zu erkennen, welches vorliegend durch einen berührungsempfindlichen Bildschirm gebildet ist. Der Aktor 10 ist an dem freien Ende 14 mit dem Befestigungselement 19 in Form einer Schelle mit dem Hebelelement 11 verbunden. Das Hebelelement 11 ist über das Halteelement 15 mit der Bedienfläche 4 verbunden. Auch hier sind die Federelemente 9 als Blattfedern ausgebildet und ermöglichen eine Bewegung der Bedienfläche 4 entlang der Bewegungsrichtung 17.
11 zeigt die Bedienvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht. Hier ist das Hebelelement 11 an einem ersten Einspannbereich 13 und einem zweiten Einspannbereich 13‘ mit dem Bedienelement 4 verbunden. Der erste Einspannbereich 13 ist einem ersten Ende des Hebelelements 11 zugeordnet und der zweite Einspannbereich 13‘ ist einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Hebelelements 11 zugeordnet. Der Aktor 10 befindet sich in einem Mittelbereich 22 des Hebelelements 11. Das Hebelelement 11 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und weist eine Aussparung 21 auf, in welcher der Aktor 10 angeordnet ist. 12 die Bedienvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Diese Bedienvorrichtung 3 unterscheidet sich von der Bedienvorrichtung 3 gemäß 12 dadurch, dass der Aktor 10 über ein Koppelelement 23 mit dem Hebelelement 11 verbunden ist.
Durch die Form und/oder das Material des Hebelelements 11 kann das Schwingungsverhalten des Hebelelements 11 angepasst werden. Ferner kann beeinflusst werden, wie die von dem Aktor 10 bereitgestellte Anregungsbewegung durch das Hebelelement 11 verstärkt wird. Darüber hinaus kann das Schwingungsverhalten des Bedienelements 4 durch die Position des Aktors 10, die Ausgestaltung der Federelemente 9, die Länge des Hebelelements 11, die Formgebung des Hebelelements 11 oder dergleichen beeinflusst werden. Somit kann die haptische Rückmeldung je nach Bedienelement 4 gewählt angepasst werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die haptische Rückmeldung in Abhängigkeit davon angepasst wird, an welcher Eingabeposition das Bedienelement 4 bzw. die Bedienfläche 7 berührt wird. Dabei kann das Ansteuersignal, mit dem der Aktor 10 angesteuert wird, in Abhängigkeit von der Eingabeposition angepasst werden. Beispielsweise kann durch eine zeitliche Dauer der Ansteuerung und eine Signalform des Ansteuersignals die haptische Rückmeldung beeinflusst werden. Mit Hilfe der Ansteuerung des Aktors 10 kann auch eine aktive Dämpfung der Schwingung des Hebelelements 11 und/oder des Bedienelements 4 ermöglicht werden. Beispielsweise kann durch die Ansteuerung des Aktors 10 eine aktive Dämpfung durchgeführt werden. Insbesondere kann die haptische Rückmeldung so bereitgestellt werden, dass diese für den Bediener an jeder Eingabeposition gleich wahrgenommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8884884 B2 [0004]

Claims

Bedienvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Bedienelement (4), mit einer Erfassungseinrichtung (5) zum Erfassen einer an dem Bedienelement (4) durchgeführten Bedieneingabe und mit einer Antriebseinrichtung (6) zum Ausgeben einer haptischen Rückmeldung an dem Bedienelement (4) in Abhängigkeit von der mit der Erfassungseinrichtung (5) erfassten Bedieneingabe, wobei die Antriebseinrichtung (6) einen Aktor (10) zum Bereitstellen einer Anregungsbewegung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (6) ein Hebelelement (11) aufweist, welches durch die Anregungsbewegung des Aktors (10) zu einer Bewegung anregbar ist, welche im Vergleich zu der Anregungsbewegung eine höhere Amplitude aufweist, wobei das Hebelelement (11) dazu ausgelegt ist, die Bewegung zum Ausgeben der haptischen Rückmeldung an das Bedienelement (4) zu übertragen.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (11) zumindest einen Einspannbereich (13, 13‘), an welchem das Hebelelement (11) eingespannt ist, aufweist und der Aktor (10) an einer Befestigungsposition mit dem Hebelelement (11) verbunden ist, wobei das Hebelelement (11) durch die mit dem Aktor (10) bereitgestellte Anregungsbewegung als die Bewegung zu mechanischen Schwingungen anregbar ist.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (11) an einem ersten Einspannbereich (13) eingespannt ist und sich die Befestigungsposition an einem dem ersten Einspannbereich (13) gegenüberliegenden freien Ende (14) des Hebelelements (11) befindet.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (3) ein Gehäuseelement (8) umfasst, das Hebelelement (11) in dem ersten Einspannbereich (13) mit dem Gehäuseelement (8) verbunden ist und das Hebelelement (11) in einem Zwischenbereich (18) zwischen dem Einspannbereich (13) und dem freien Ende (14) mit dem Bedienelement (4) verbunden ist.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (11) an einem ersten Einspannbereich (13) und an einem dem ersten Einspannbereich (13) gegenüberliegenden zweiten Einspannbereich (13‘) eingespannt ist uns sich die Befestigungsposition in einem Mittelbereich (22) des Hebelelements (11) befindet.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (11) in dem zumindest einen Einspannbereich (13, 13‘) mit dem Bedienelement (4) verbunden ist.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (4) an dem Gehäuseelement (8) mittels zumindest eines Federelements (9) entlang einer vorbestimmten Bewegungsrichtung (17) bewegbar gelagert ist.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (10) mittels eines Befestigungselements (19) an einer Befestigungsposition an dem Hebelelement (11) befestigt ist, wobei die Befestigungsposition des Aktors (10) an dem Hebelelement (11) veränderbar ist.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, eine Eingabeposition der an dem Bedienelement (4) durchgeführten Bedienhandlung zu erfassten und eine Steuereinrichtung der Bedienvorrichtung (3) dazu ausgelegt ist, eine Amplitude und/oder eine Signalform eines Ansteuersignals zum Ansteuern des Aktors (10) in Abhängigkeit von der Eingabeposition anzupassen.
Bedienvorrichtung (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Aktor (10) zum Dämpfen der Bewegung des Hebelelements (11) und/oder des Bedienelements (4) anzusteuern.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (3) zumindest ein Dämpfungselement zum Dämpfen der Bewegung des Hebelelements (11) und/oder des Bedienelements (4) aufweist.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (11) balkenförmig, zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (11) eine Ausnehmung (21) aufweist und der Aktor (10) zumindest bereichsweise in der Ausnehmung (21) angeordnet ist.
Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (10) als Antrieb mit einer exzentrischen rotierenden Masse, als elektromagnetischer Aktor oder als piezoelektrischer Aktor ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Bedienvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.