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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer Betätigungseinheit und einem Magnetsensorsystem, das eine erste und zweite Magnetsensorkomponente aufweist, wobei die erste Magnetsensorkomponente mit der Betätigungseinheit mechanisch verbunden ist, die zweite Magnetsensorkomponente dazu ausgebildet ist, eine Magnetfeldstärke zu messen und durch Betätigen der Betätigungseinheit unterschiedliche Relativpositionen der ersten Magnetsensorkomponente zur zweiten Magnetsensorkomponente erzeugbar sind. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer Rückmeldung bei Betätigung einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Bedienvorrichtung eine Betätigungseinheit und ein Magnetsensorsystem, das eine erste und zweite Magnetsensorkomponente aufweist, besitzt, wobei die erste Magnetsensorkomponente mit der Betätigungseinheit mechanisch verbunden und die zweite Magnetsensorkomponente dazu ausgebildet ist, eine Magnetfeldstärke zu messen und durch Betätigen der Betätigungseinheit unterschiedliche Relativpositionen der ersten Magnetsensorkomponente zur zweiten Magnetsensorkomponente erzeugbar sind.
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Insbesondere in Fahrzeugen werden Funktionen durch Bedienvorrichtungen mit einer Betätigungseinheit gesteuert beziehungsweise geregelt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Fahrer beim Betätigen einer Betätigungseinheit eine Rückmeldung erhält. Dazu ist eine Bedienvorrichtung erforderlich, welche die Betätigung sicher erkennen kann. Wird diese Vorrichtung in Fahrzeugen eingesetzt, so ist es zudem nötig, dass diese den Anforderungen im Automotivebereich genügt.
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Aus der Druckschrift
WO 2008/014873 A1 ist ein Schaltermodul mit wenigstens einem Signalgeber und einem auf einer Leiterplatte angeordneten Signalaufnehmer bekannt. Dabei können innerhalb des Schaltmoduls verschiedene Schaltstellungen erzeugt werden. Die Kombination aus Signalgeber und Signalaufnehmer macht die unterschiedlichen Schaltstellungen unterscheidbar.
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Darüber hinaus offenbart die Druckschrift
EP 1 098 329 A2 ein Schaltmodul zum Schalten von Steuerstrombahnen. Diese Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerstrombahnen berührungslos schaltbar sind. Mittels eines Magnetfeldsensors kann der jeweilige Schaltzustand erkannt werden. Das berührungslose Schalten wird zum Beispiel durch eine Blende, die in eine Lichtschranke eingeführt wird, angeregt.
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Eine weitere Schaltvorrichtung ist in der Druckschrift
JP 2013-118099 A beschrieben. Diese Schaltvorrichtung erkennt ähnlich wie in der Druckschrift
WO 2008/014873 A1 verschiedene Schaltzustände. Diese Schaltvorrichtung ist als Knopf ausgebildet. Zusätzlich wird mittels eines Magneten und eines Elektromagneten eine Vorspannkraft erzeugt. Bei kleinen Betätigungswegen ist die Ausgabe einer Rückmeldung eventuell nicht sichergestellt.
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Keine der vorliegenden Druckschriften beschreibt eine Vorrichtung, die es ermöglicht, bei Betätigung einer Bedienungsvorrichtung eine die dazugehörige Kraft zu messen, um in Abhängigkeit davon unterschiedliche Rückmeldungen bereitzustellen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung somit besteht darin, eine Bedienvorrichtung derart zu gestalten, dass insbesondere auch bei kleinen Betätigungswegen eine sichere Rückmeldung an den Nutzer möglich ist. Außerdem soll ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Betätigungseinheit und einem Magnetsensorsystem vorgesehen. Dabei weist das Magnetsensorsystem eine erste und eine zweite Magnetsensorkomponente auf. Die erste Magnetsensorkomponente ist mit der Betätigungseinheit mechanisch verbunden, während die zweite Magnetsensorkomponente dazu ausgebildet ist, eine Magnetfeldstärke zu messen. Dabei sind durch Betätigen der Betätigungseinheit unterschiedliche Relativpositionen der ersten Magnetsensorkomponente zur zweiten Magnetsensorkomponente erzeugbar. Unterschiedliche Relativpositionen bewirken eine Änderung der Magnetfeldstärke an der zweiten Magnetsensorkomponente. Diese Änderung der Magnetfeldstärke wird von der zweiten Magnetsensorkomponente gemessen. Dabei ist diese Änderung umso stärker ausgeprägt, je stärker sich die Relativpositionen verändern.
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Die Bedienvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zu dieser eine Signalverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, mit der sich über eine Veränderung der Magnetfeldstärke auf eine Kraft schließen lässt. Die Signalverarbeitungseinrichtung transformiert also eine Änderung in der Relativposition beziehungsweise Magnetfeldstärke in eine Kraft, d.h. in einen Kraftwert. An der Signalverarbeitungseinrichtung ist eine Rückkopplungseinrichtung angegliedert, die dazu ausgebildet ist, eine Rückmeldung in Abhängigkeit von der bestimmten Kraft zu erzeugen. Bei Bedienvorrichtungen, welche bei Betätigung sich kaum oder gar nicht bewegen, wie zum Beispiel bei Touchscreens, kann so eine Betätigung zuverlässig erkannt werden im Gegensatz zu Methoden, welche darauf beruhen, eine Positionsänderung der Bedienvorrichtung zu erkennen. Eine Positionsänderung der Betätigungseinheit ist bei Touchscreens kaum noch vorhanden. Selbst wenn noch geringfügige Positionsänderungen vorhanden sind, müssen diese geringfügigen Verschiebungen noch hinreichend genau erkannt werden. Dies erschwert den Einsatz von Techniken, die eine Betätigung durch eine Verschiebung der Betätigungseinheit erkennen.
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Eine besondere Weiterbildung dieser Erfindung sieht als Rückmeldung bei der Rückkopplungseinrichtung eine haptische, optische oder akustische Rückmeldung vor. Im Fall der haptischen Rückmeldung verspürt der Fahrer beispielsweise ein Vibrieren an der Betätigungseinheit, wenn er die Bedienvorrichtung benutzt. Durch diese Art der Rückmeldung kann die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Straße gerichtet bleiben, auch wenn der Fahrer die Bedienvorrichtung betätigt. Die Rückmeldung kann alternativ oder zusätzlich optisch oder akustisch erfolgen. Durch entsprechendes Aufleuchten beziehungsweise Generieren von Tönen erfährt der Fahrer, dass er die Bedienvorrichtung betätigt hat. Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass die Art der Rückmeldung frei gestaltbar ist. Das heißt, es ist keine Rückmeldungsart fest vorgegeben. Dadurch dass mehrere menschliche Sinne zugleich von der Rückkopplungseinrichtung angesprochen werden können, erhöht sich die Chance, dass ein Nutzer die Betätigung der Betätigungseinheit tatsächlich registriert.
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Vorzugsweise ist in einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung die Kraft mittels einer Lookup-Tabelle oder einer analytischen Funktion aus der Änderung der Magnetfeldstärke bestimmbar. Dabei können durch eine Kalibrierung unterschiedliche Relativpositionen Kraftwerten zugeordnet werden. Die Kalibrierungsintervalle richten sich dabei nach der geforderten Genauigkeit und sind den entsprechenden Bedürfnissen anpassbar. Ferner kann auch eine Näherungsfunktion bestimmt werden, welche eine hinreichend genaue Kraftbestimmung ermöglicht.
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Eine spezielle weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die zweite Magnetsensorkomponente in einem Small Outline IC (SOIC) Gehäuse oder in einem Transistor Outline (TO) Gehäuse angeordnet ist. Diese Gehäuseformen können wiederum auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Auf dieser Leiterplatte können weitere Komponenten, wie zum Beispiel die Signalverarbeitungseinrichtung angeordnet sein. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf spezielle Gehäuseformen beschränkt. Auch können die einzelnen Komponenten anderweitig angeordnet sein.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind unterschiedliche Relativpositionen zwischen der ersten und zweiten Magnetsensorkomponente erzeugbar. Dabei kann die erste Magnetsensorkomponente in einer besonderen Ausführungsform zur zweiten Magnetsensorkomponente derart angeordnet sein, dass die erste Magnetsensorkomponente entlang einer Verbindungslinie zwischen den beiden Komponenten relativ verschiebbar ist. Die erste Magnetsensorkomponente ist demnach entlang einer Geraden verschiebbar, welche durch die beiden Magnetsensorkomponenten vorgegeben ist. Damit sind die erwartbaren Änderungen der Relativpositionen eindeutig vorgegeben.
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Ähnlich wie im vorangegangenen Absatz ist die erste oder zweite Magnetsensorkomponente in einer weiterführenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einer Ebene senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Komponenten im unbetätigten Zustand der Bedienvorrichtung verschiebbar. Damit wird im Gegensatz zu einer linearen Verschiebung eine zweidimensionale Verschiebung einer Magnetsensorkomponente auf einer Ebene ermöglicht. Die Verbindungslinie der beiden Magnetsensorkomponenten im unbetätigten Zustand steht dabei senkrecht auf dieser Ebene. Diese Art der Verschiebung erlaubt es, im Magnetsensorsystem mehr unterschiedliche Relativpositionen zu erzeugen als bei einer eindimensionalen Verschiebung entlang einer Geraden. Die Verschiebung in einer Ebene generiert bezüglich der Positionsänderung einen weiteren Freiheitsgrad, der genutzt werden kann, die Kraftmessung zu verfeinern. Zudem erlaubt diese Art der Verschiebung weitere Gestaltungsmöglichkeiten innerhalb der Bedienvorrichtung, da die Sensorkomponenten auch an Begrenzungen besser anbringbar sind, ohne die beabsichtigte Kraftmessung negativ zu beeinflussen.
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Darüber hinaus sieht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Übersetzungselement vor, welches die Magnetsensorkomponente mit der Betätigungseinheit mechanisch verbindet und erlaubt, die Magnetsensorkomponente zu verschieben. Ein Übersetzungselement ermöglicht hinsichtlich der Kraftübertragung und Verschiebung der Magnetsensorkomponenten relativ zueinander weitere Vorteile. Beispielsweise kann das Übersetzungselement mit unterschiedlichen Federn ausgestattet sein, die eine unterschiedliche Kraftübertragung ermöglichen. Unterschiedliche Relativpositionen der beiden Magnetsensorkomponenten können somit leichter oder schwergängiger umgesetzt werden. Das Ansprechverhalten der Bedienvorrichtung kann flexibler gestaltet werden.
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Dieses Übersetzungselement kann derart ausgestaltet sein, dass eine translatorische Bewegung der Betätigungseinheit in eine andersartige translatorische und/oder rotatorische Bewegung der Magnetsensorkomponenten überführbar ist. Damit können auch komplexe Verschiebungen einer Magnetsensorkomponente verwirklicht werden. Zum Beispiel kann statt einer translatorischen Verschiebung eine Magnetsensorkomponente zu der anderen gedreht werden. Dies bewirkt eine an der zweiten Magnetsensorkomponente veränderten Magnetfeldstärke. Zudem ist mit einer drehbaren Magnetsensorkomponente eine kompakte Bauweise der Bedienvorrichtung möglich beziehungsweise das Magnetsensorsystem kann eventuell auch bei Platzmangel verbaut werden.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Betätigungseinheit plattenartig oder folienartig ausgebildet ist und durch das Betätigen verformbar oder translatorisch verschiebbar ist. Wird die Betätigungseinheit verformt oder translatorisch verschoben, beispielsweise durch Drücken eines Fingers, so kann dies zusätzlich zu einer eventuell vorgesehenen Rückmeldung eine passive Rückmeldung bereitstellen. Der Fahrer würde in diesem Fall auch dann eine Rückmeldung erhalten, wenn die Rückkopplungseinrichtung defekt ist und nicht imstande ist, aktiv eine Rückmeldung bereitzustellen. Beim Drücken der Betätigungseinheit ist nämlich eine Verformung oder translatorische Verschiebung derselben spürbar. Dies kann als „passive haptische Rückmeldung“ angesehen werden und erhöht die Funktionalität der Bedienvorrichtung zusätzlich.
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Das Bereitstellen einer Rückmeldung ist in der vorliegenden Erfindung abhängig von unterschiedlich gemessenen Magnetfeldstärken an der zweiten Magnetsensorkomponente. Dies wird durch Erzeugung unterschiedlicher Relativpositionen der beiden Magnetsensorkomponenten zueinander realisiert. Eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erlaubt, dass die plattenartige oder folienartige Betätigungseinheit an ihrem Rand durch eine Aufhängung fixiert ist, so dass die Betätigungseinheit relativ zu der Aufhängung verformbar oder verschiebbar ist. Diese Konstruktion verleiht der Bedienvorrichtung eine gewisse Stabilität, wobei zugleich genügend Flexibilität durch die plattenartige oder folienartige Betätigungseinheit vorhanden ist, um eine translatorische Verschiebung oder Verformung derselben zu gewährleisten. Damit können innerhalb des Magnetsensorsystems unterschiedliche Relativpositionen relativ leicht erzeugt werden, was das Ermitteln einer Kraft und somit das Bereitstellen einer Rückmeldung erleichtert.
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Die erste Magnetsensorkomponente dient dazu, ein Magnetfeld bereitzustellen. Eine zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass diese erste Magnetsensorkomponente als Dauermagnet ausgebildet ist. In diesem Fall muss keine zusätzliche Elektronik zu Erzeugung eines Magnetfeldes in der Bedienvorrichtung verbaut werden. Durch den Dauermagneten wird unabhängig von äußeren Einflüssen ein stabiles Magnetfeld bereitgestellt. Dies erhöht die Robustheit und Funktionalität der Bedienvorrichtung.
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Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Rückmeldung bei Betätigung einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Bedienvorrichtung eine Betätigungseinheit und ein Magnetsensorsystem, das eine erste und zweite Magnetsensorkomponente aufweist, besitzt, wobei die erste Magnetsensorkomponente mit der Betätigungseinheit mechanisch verbunden ist und die zweite Magnetsensorkomponente dazu ausgebildet ist, eine Magnetfeldstärke zu messen und durch Betätigen der Betätigungseinheit unterschiedliche Relativpositionen der ersten Magnetsensorkomponente zur zweiten Magnetsensorkomponente erzeugbar sind.
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Diese Art der Kraftmessung mittels eines Magnetsensorsystems weist weitere Vorteile gegenüber anderen Kraftmessmethoden auf. Insbesondere ist mit einer derartigen Vorrichtung eine Lebensdauer von etwa 15 Jahren realistisch, was den Bedürfnissen im Automobilbereich Rechnung trägt. Ferner sind zuverlässige Kraftmessungen in einem Temperaturintervall von -40°C bis +85°C möglich. Die K raftmessung durch das geschilderte Magnetsensorsystem zeichnet sich also durch Robustheit und Zuverlässigkeit aus. Daher ist es sehr gut für den Einsatz in Fahrzeugen geeignet.
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Die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung genannten Vorteile und Variationsmöglichkeiten gelten analog auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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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 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 von diesen abweichen.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
- 1 eine Bedienvorrichtung mit Magnetsensorsystem, Signalverarbeitungseinrichtung und Rückkopplungseinrichtung, bei der die erste Magnetsensorkomponente über ein Übersetzungselement in drei Raumrichtungen verschiebbar ist und die zweite Magnetsensorkomponente auf einer Leiterplatte in einem SOIC Gehäuse angeordnet ist;
- 2 eine Bedienvorrichtung mit Magnetsensorsystem, Signalverarbeitungseinrichtung und Rückkopplungseinrichtung, bei der die erste Magnetsensorkomponente direkt mit der Unterseite der Betätigungseinheit verbunden ist und die zweite Magnetsensorkomponente auf einer Leiterplatte in einem SOIC Gehäuse angeordnet ist; und
- 3 eine Bedienvorrichtung mit Magnetsensorsystem, Signalverarbeitungseinrichtung und Rückkopplungseinrichtung, bei der die erste Magnetsensorkomponente über ein Übersetzungselement mit der Unterseite der Betätigungseinheit angeordnet ist und die zweite Magnetsensorkomponente in einem TO Gehäuse angeordnet ist.
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Die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Bedienvorrichtungen in Fahrzeuge, insbesondere in Kraftwägen. Grundsätzlich können die Bedienvorrichtungen aber auch in anderen Geräten oder Anlagen verwendet werden.
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1 zeigt beispielsweise eine Bedienvorrichtung 11 für einen Kraftwagen. Diese Bedienvorrichtung 11 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine fahrzeuginterne Funktion zu steuern oder zu regeln. Dies kann zum Beispiel das Aktivieren einer Telefonfunktion, Navigationsfunktion, eines fahrzeuginternen Netzwerks oder weiterer fahrzeugrelevanter Funktionen sein. Im Gegensatz zu klassischen Knöpfen und Hebeln geht der Trend in Richtung flache Tasten, welche kaum mehr sichtbar verschoben oder gedreht werden. Solche Tasten sind zum Beispiel im Bereich von Touchscreens bekannt. Im Bereich der Smartphone-Technik wird eine Betätigung häufig durch eine kapazitive Kraftsensorik erkannt. Eine Betätigung der Bedienvorrichtung 11 kann jedoch auch über eine Änderung einer Magnetfeldstärke 8 gegenüber einem Magnetfeldsensor erkannt werden. Mit anderen Worten kann eine Betätigung nicht nur kapazitiv, sondern auch nach anderen Prinzipien, wie zum Beispiel magnetisch, festgestellt werden. Wird die Bedienvorrichtung 11 betätigt, so erfolgt dies in den meisten Fällen durch Drücken einer Betätigungseinheit 13 mit einem Finger 9. Die Betätigung kann dabei auch mit einem Hilfsmittel, wie zum Beispiel einem eigens dafür vorgesehenen Stift erfolgen. Mit der Betätigung der Betätigungseinheit 13 wird deren Oberfläche 4 verformt oder translatorisch verschoben. Dies bewirkt über ein Übersetzungselement 5 letztendlich eine Verschiebung einer ersten Magnetsensorkomponente 1 und damit eine Änderung der Magnetfeldstärke 8 an einer zweiten Magnetsensorkomponente 2. Die Art der Verformung oder der Verschiebung der Betätigungseinheit 13 kann über unterschiedliche Aufhängungen derselben beeinflusst werden. Wird zum Beispiel die Betätigungseinheit 13 an ihrem Rand durch eine Aufhängung fixiert, so kann sie in ihrem Zentrum leichter verformt werden. Zudem ist es möglich, die Aufhängung derart zu gestalten, so dass am Rand der Betätigungseinheit ein leichtes Spiel vorhanden ist, das eine gewisse translatorische Verschiebung der Betätigungseinheit ermöglicht. Eine Verformung und / oder Verschiebung der Betätigungseinheit 13 ist zudem an der Oberfläche 4 visuell und haptisch wahrnehmbar. Dadurch stellt eine verformbare und / oder verschiebbare Betätigungseinheit 13 weitere Rückmeldungen bereit, die unabhängig von der Funktionsfähigkeit der Rückkopplungseinrichtung 7 erfolgen.
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Die Betätigung von Tasten, die nicht über eine sichtbare Verschiebung oder Verdrehung betätigt werden, ist für den Fahrer schwieriger wahrzunehmen. Dies führt dazu, dass die Gefahr einer Fehlbedienung bei solchen Tasten höher ist als bei klassischen Knöpfen. Aus diesem Grund ist eine Rückmeldung der Bedienvorrichtung 11 bei Betätigung sinnvoll. Die Rückmeldung bestätigt das Bedienen der Bedienvorrichtung 11 und beugt somit einer Fehlbedienung vor.
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In 1 ist die erste Magnetsensorkomponente 1 über ein Übersetzungselement 5 an der Oberfläche 10 der Betätigungseinheit 13 befestigt. Die erste Magnetsensorkomponente 1 ist in diesem Beispiel als Dauermagnet ausgebildet. Drückt man wie in 1 gezeigt auf die Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13, so wird der Dauermagnet über das Übersetzungselement 5 verschoben. Dabei kann das Übersetzungselement 5 derart ausgeführt sein, dass die erste Magnetsensorkomponente 1 in alle drei Raumrichtungen 12 verschiebbar ist. Auch eine Kombination aus translatorischen und rotatorischen Verschiebungen ist möglich.
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Auf der Leiterplatte 3 ist eine zweite Magnetsensorkomponente 2 beispielsweise in einem SOIC Gehäuse angeordnet. Die zweite Magnetsensorkomponente 2 kann beispielsweise ein Magnetfeldsensor, zum Beispiel ein Hall-Sensor, sein und auch in anderen Gehäuseformen angeordnet sein, was zum Beispiel 3 zeigt. Hier ist die zweite Magnetsensorkomponente 2 in einem TO-Gehäuse untergebracht. Das TO-Gehäuse ist über Pins mit der Leiterplatte 3 verbunden. Ferner ist in diesem Beispiel auf der Leiterplatte 3 eine Signalverarbeitungseinrichtung 6 angeordnet.
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Wird die erste Magnetsensorkomponente 1, hier der Dauermagnet, durch Betätigen der Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13 über das Übersetzungselement 5 verschoben, so ändert sich die Relativposition der beiden Magnetsensorkomponenten zueinander. Je nach Ausgestaltung des Übersetzungselementes 5 kann diese Verschiebung unterschiedlich sein. Mögliche Verschiebungsrichtungen sind durch die Raumrichtungen 12 angedeutet. Durch diese Positionsänderung wird an der zweiten Magnetsensorkomponente 2 eine Änderung der Magnetfeldstärke 8 gemessen, die von der ersten Magnetsensorkomponente erzeugt wird. Diese Änderung der Magnetfeldstärke 8 wird mittels der Signalverarbeitungseinrichtung 6 in einen Kraftwert übertragen. Dies kann beispielsweise mit einer Lookup-Tabelle erfolgen, in der die veränderlichen Magnetfeldstärken mit Kraftwerten korreliert werden. Auch eine Umrechnung mit einer analytischen Funktion kann zu den Kraftwerten führen.
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Eine Rückkopplungseinrichtung 7 ist derart angeordnet, sodass in Abhängigkeit von der ermittelten Kraft eine Rückmeldung bereitgestellt werden kann.
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In vorteilhafter Weise ist die Rückkopplungseinrichtung 7 an der Oberfläche 10 der Betätigungseinheit 13 angeordnet. Somit kann eine Rückkopplung effektiv in Richtung der Ursache erfolgen. In den meisten Fällen ist die Ursache das Drücken der Betätigungseinheit 13 durch den Finger 9. Mit anderen Worten erfolgt die Rückmeldung direkt an der Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13.
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Die Rückmeldung kann optisch erfolgen. Denkbar ist ein kurzes Aufleuchten an der Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13, beispielsweise in unterschiedlichen Farben in Abhängigkeit von der durch die Bedienvorrichtung 11 steuerbaren Funktion. Zum Beispiel kann ein rotes Aufleuchten das Aktivieren einer Sitzheizung oder ein blaues Aufleuchten das Aktivieren einer Kühlfunktion für einen separaten Fahrzeugbereich sein. Ferner ist eine Kombination aus verschiedenen Farben, die abwechselnd aufleuchten denkbar. Bei diesem Aufleuchten an der Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13 können dabei unterschiedliche Formen dargestellt werden und sogar Animationen auf der Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13 sind realisierbar. Als einfaches Beispiel sei ein animierter Maulschlüssel, der eine Wartungsfunktion anzeigt, genannt. Es sind viele weitere optische Rückmeldungen mit anderen Darstellungen denkbar.
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Auch eine akustische Rückmeldung nach der Betätigung der Bedienvorrichtung 11 kann bereitgestellt werden. Die Rückkopplungseinrichtung 7 kann dazu ausgebildet sein, Töne oder Klänge entweder selber zu erzeugen oder diese über ein nicht weiter gezeigtes Lautsprechersystem ausgeben zu lassen, das mit der Rückkopplungseinrichtung 7 verbunden ist. Dabei kann die Ausgestaltung der Töne oder Klänge derart erfolgen, sodass durch einen bestimmten Klang die Aktivierung oder Deaktivierung einer Funktion im Fahrzeug signalisiert.
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Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Rückmeldung in haptischer Form erfolgt. Diese Art von Rückmeldung ist derzeit sehr gewünscht. Auf diese Weise wird eine Bestätigung bereitgestellt, welche mit dem Tastsinn wahrnehmbar ist. Die Rückkopplungseinrichtung 7 kann beispielsweise eine Vibration auslösen, die mit dem Finger 9 wahrnehmbar ist. Sie kann auch dazu ausgebildet sein, die Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13 stark genug zu verformen, sodass diese Verformung mit dem Finger 9 spürbar wird. Auch eine thermische Rückmeldung in Form einer in der Rückkopplungseinrichtung 7 angeordneten Wärmequelle ist denkbar. Beim Drücken der Oberfläche 4 der Betätigungseinrichtung 13 verschiebt sich die Oberfläche 4 kurz in Richtung der Wärmequelle oder die Wärmequelle wird aktiviert und eine höhere Temperatur ist am Finger 9 wahrnehmbar.
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Im Unterschied zu 1 ist in 2 die erste Magnetsensorkomponente 1 über das Übersetzungselement 5 starr mit der Oberfläche 10 der Betätigungseinheit 13 verbunden. Beim Betätigen der Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13 wird die erste Magnetsensorkomponente 1 in vertikaler Richtung 12 verschoben. Dadurch vergrößert beziehungsweise verkleinert sich die Distanz zwischen den beiden Magnetsensorkomponenten. Die erste Magnetsensorkomponente 1 ist in 2 direkt über der zweiten Magnetsensorkomponente 2 angeordnet. Diese beiden Magnetsensorkomponenten bilden eine vertikale Gerade beziehungsweise eine Verbindungslinie. Entlang dieser Verbindungslinie ist die erste Magnetsensorkomponente 1 verschiebbar. Dies führt zu unterschiedlichen Magnetfeldstärken 8 an der zweiten Magnetsensorkomponente 2.
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Das Erfassen der veränderten Magnetfeldstärke 8 sowie die Bestimmung der Kraft mittels der Signalverarbeitungseinrichtung 6 erfolgt in gleicher Weise, wie es am Bespiel von 1 dargestellt wurde. Auch im Ausführungsbeispiel von 2 kann die Rückkopplungseinrichtung 7 eine Rückmeldung in Richtung der Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13 bereitstellen.
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Darüber hinaus zeigt 3 eine Ausführungsform, bei der die Magnetsensoreinheit 2 in einem TO-Gehäuse angeordnet ist. Das TO-Gehäuse ist durch Pins mit der Leiterplatte 3 verbunden. Die Kraftmessung sowie die Signalverarbeitung und das Bereitstellen einer Rückmeldung durch die Rückkopplungseinrichtung 7 erfolgt in gleicher Weise wie in den zuvor genannten Beispielen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf spezielle Bauteile oder unterschiedliche Arten, die erste Magnetsensorkomponente 1 zu verschieben, beschränkt. Die genannten Beispiele stellen verschiedene Prinzipien da, wie die vorliegende Erfindung konkret funktionieren kann und sollen verdeutlichen wie die Erfindung prinzipiell arbeitet. Die konkrete Anordnung der einzelnen Komponenten der Bedienvorrichtung 11 kann auch andersartig gestaltet sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Beispiel oder bestimmte Bauform beschränkt.
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Durch das Bereitstellen einer Rückmeldung bei flachen Tasten mittels eines Magnetsensorsystems ergeben sich verschiedene Vorteile, die anhand eines Alltagsbeispiels erläutert werden. In Fahrzeugen werden viele Funktionen bereitgestellt, welche sich mit Tasten oder Drehdrückstellern steuern lassen. Sehr bekannt sind zum Beispiel Taster für Fensterheber, Zentralverriegelung oder Handbremse. Solche Taster können als Knöpfe oder Schalter ausgebildet sein, welche direkt als solche wahrnehmbar sind. Angeregt durch die Technologie im Touchscreen Bereich, wie man es bei heutigen Smartphones kennt, kommen vermehrt flache Tasten zum Einsatz. Bei solchen Tasten ist kein klassischer Knopf oder Drehdrückschalter mehr vorhanden. Eine leichte Berührung der Bedienoberfläche des Touchscreens ersetzt das Drücken eines klassischen Knopfs oder Drehen eines Schalters. Ein Vorteil dieser Tasten ist, dass an einem Touchscreen grundsätzlich beliebig viele Tasten angeordnet werden können, da durch die sogenannte „Wischfunktion“ mehrere Ebenen des Touchscreens bereitgestellt werden können. Die Oberfläche 4 einer Bedienvorrichtung 11 ist daher nicht länger ein begrenzender Faktor für die Anzahl der flachen Tasten. Dadurch können mehr Funktionen gesteuert werden und in einem Fahrzeug kann ein kleiner Touchscreen viele Tasten zum Steuern und Regeln für Funktionen des Fahrzeug oder des Komforts bereitstellen.
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Problematisch dabei ist, dass bei dieser Art der Steuerung es leicht zu Fehlbedienungen kommen kann. Da kein Knopf mehr gedrückt wird, sondern nur noch die Oberfläche 4 der Betätigungseinheit 13 berührt wird und diese Oberfläche unter Umständen viele Tasten bereitstellt, kann schnell eine falsche Taste betätigt werden. Die Steuerung eines Fahrzeugs vom Fahrer wird bisher durch manuelle Bewegungen und Berührungen, wie zum Beispiel das Drehen eines Lenkrads oder das Schalten in einen anderen Gang, ausgeführt. Diese manuellen Bewegungen sollen vom Fahrer deutlich vom Betätigen einer Betätigungseinheit 13 unterscheidbar sein.
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Bekommt ein Fahrer bei flachen Tasten keine Rückmeldung, weiß er nicht mit Sicherheit, ob die gewünschte Funktion arbeitet oder nicht. Da er sich eventuell nicht sicher ist, konzentriert er sich auf die ausgewählte Funktion, zum Beispiel ob eine GPS-Funktion tatsächlich aktiviert wurde. Dies kann den Fahrer ablenken und zu gefährlichen Situationen führen. Ein weiteres bekanntes Beispiel hierzu ist die nicht erlaubte Nutzung eines Smartphones mit der Hand während einer Fahrt. Allzu oft konzentrieren sich Fahrer auf ein Smartphone. Damit nicht zu viel Konzentration für die Bedienvorrichtung 11 aufgewendet wird, ist es vorteilhaft, wenn im Falle einer Betätigung von flachen Tasten der Fahrer eine Rückmeldung für die Betätigung der Bedienvorrichtung 11 erhält. Damit bekommt er Gewissheit, dass er die Bedienvorrichtung 11 auch tatsächlich betätigt hat und kann sich auf die sicherheitsrelevanten Aspekte des Fahrzeugs konzentrieren, was der allgemeinen Verkehrssicherheit zugutekommt. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn diese Rückmeldung in haptischer Form ausgegeben wird. Der Fahrer kann somit noch während der Betätigung wahrnehmen, ob seine gewählte Funktion aktiviert wurde. Dies kann er auch dann wahrnehmen, wenn er zum Beispiel beim Drücken nicht auf die Bedienfläche, sondern in eine andere Richtung, zum Beispiel auf eine Fahrbahn sieht. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine direkte, unmittelbare Rückmeldung, bevorzugt in haptischer Form und kommt den Bedürfnissen des Automobilmarkts entgegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/014873 A1 [0003, 0005]
- EP 1098329 A2 [0004]
- JP 2013118099 A [0005]
