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Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Bedienvorrichtung weist ein Betätigungsteil auf, welches eine Betätigungsfläche definiert, der ein oder mehrere Sensoren zum Sensieren einer Berührung und/oder einer Druckkraft auf der Betätigungsfläche zugeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich um ein Touchpad oder ein Touchscreen oder allgemein eine Scheibe mit einer mehrere Sensoren umfassenden Sensormatrix zum Sensieren einer Berührung und/oder einer Druckkraft. Zum Betätigen der Bedienvorrichtung muss ein Benutzer mit einem Finger das Betätigungsteil drücken. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Aktuator das Betätigungsteil bewegend antreibt, so dass das Betätigungsteil aus einer Ausgangslage oder auch Ruhelage genannt heraus eine mit dem Finger zu spürende Auslenkbewegung ausführt, wodurch an dem Betätigungsteil ein haptisches Feedback für den Bediener erzeugt wird, was kurz als aktives haptisches Feedback bezeichnet wird.
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Eine Bedienvorrichtung der beschriebenen Art ist beispielsweise aus der
US 2005/0225539 A1 bekannt. Danach ist ein Touchscreen federnd gelagert und wird zum Erzeugen des haptischen Feedbacks mittels eines Motors geschüttelt. Das Betätigungsteil führt so eine periodische, gedämpfte Schwingung aus. Aus der
DE 103 15 841 A1 ist ebenfalls eine Bedieneinrichtung mit haptischer Rückmeldung bekannt.
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Die
DE 10 2005 048 230 A1 offenbart einen Touchscreen, der zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks in der Betätigungsflächenebene des Touchscreens bewegt wird. Hierbei ist eine Rüttelbewegung mit mehreren Schwingungsperioden vorgesehen.
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Aus der
DE 10 2009 034 871 A1 ist ein Bediensystem zum Erfassen von Nutzereingaben in einem Kraftfahrzeug mit haptischem Bedienfeedback bekannt. Das Feedback ist eine Vibration mit kontinuierlich ansteigender Frequenz, aber konstanter Vibrationsamplitude.
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In der
DE 10 2007 005 889 A1 ist eine Bedieneinheit für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei welcher eine haptische Rückmeldung durch einen elektromagnetischen, elektrostatischen oder piezoelektrischen Aktuator erzeugt wird. Hierbei wird ein Touchscreen in eine periodische Schwingung mit einer Frequenz von 100 Hertz bis 400 Hertz versetzt.
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Die
DE 10 2013 016 491 A1 offenbart eine Bedienvorrichtung mit Touchscreen bei der vermieden werden soll, dass der Touchscreen in eine mehrere Schwingungsperioden andauernde Schwingung versetzt wird. Um dies zu verhindern, wird bei der dieser Bedienvorrichtung die Auslenkbewegung durch eine Steuereinrichtung mittels des Anregungssignals gesteuert. Das Auslenksignal ist hierbei in der Weise ausgelegt, dass ein überwiegender Teil der Impulsenergie in einer ersten Halbwelle der Auslenkbewegung auf das Betätigungsteil und/oder den Finger des Bedieners übertragen wird.
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All diesen Lösungen gemeinsam ist eine nicht ausreichende Schwingungsentkopplung zwischen dem Betätigungsteil und dem Gehäuse beziehungsweise zwischen dem Aktor und dem Gehäuse.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Entwicklung einer Bedienvorrichtung mit aktiver haptischer Feedbackerzeugung noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bedienvorrichtung mit aktiver haptischer Feedbackerzeugung, bereitzustellen, bei der für eine bessere, schwingungstechnische Entkoppelung gesorgt ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung des nebengeordneten Anspruchs. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung weist ein Gehäuse sowie ein Betätigungsteil, welches eine Betätigungsfläche definiert und der ein oder mehrere Sensoren zum Sensieren einer Berührung und/oder einer Druckkraft auf der Betätigungsfläche zugeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich um mehrere in einer Matrix angeordnete Sensoren, wie kapazitive Sensoren, zur ortsauflösenden Berührungsdetektion und/oder einen Kraftsensor zur Detektion der durch die Betätigung bewirkten Druckkraft, wie einen kapazitiven Kraftsensor.
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Ferner sind Lagerungsmittel, mittels derer das Betätigungsteil aus einer Ruhestellung beweglich am Gehäuse gelagert ist, vorgesehen. Es sind erfindungsgemäß ferner Rückstellmittel zur elastischen Rückstellung des Betätigungsteils in die Ruhestellung, beispielsweise Bleche aus Federstahl vorgesehen. Erfindungsgemäß ist ferner ein Aktuator vorgesehen, um das Betätigungsteil zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bewegend anzutreiben. Bevorzugt wird das Betätigungsteil linear angetrieben. Bevorzugt ist der Aktuator ein elektromotorischer oder elektromagnetischer Aktuator. Beispielsweise weist der Aktuator eine Spule auf, die starr mit dem Gehäuse verbunden ist und einen Anker auf, der starr mit dem Betätigungsteil verbunden ist.
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Erfindungsgemäß weist die Bedienvorrichtung Befestigungsmittel auf, um den Aktuator, zumindest Teile davon, wie die Spule, am Gehäuse festzulegen.
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Erfindungsgemäß weisen die Lagerungsmittel und/oder die Rückstellmittel und/oder die Befestigungsmittel eine Elastomerkomponente, wie eine Kautschukkomponente auf. Dadurch wird eine Schwingungsentkopplung zwischen Betätigungsteil und Gehäuse und/oder Aktuator und Gehäuse bewirkt. Insbesondere wird eine Entstehung unerwünschter, durch das Gehäuse als Körperschall abgestrahlter Geräusche verhindert und/oder die Erzeugung des haptischen Feedbacks verbessert und präzisiert.
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Bevorzugt ist die Elastomerkomponente rotationssymmetrisch ausgebildet. Bevorzugt ist die Elastomerkomponente im Wesentlichen als Hülse ausgebildet. Bevorzugt definiert die Hülse einen Durchbruch für eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung, insbesondere für eine Schraubverbindung, um beispielsweise den Aktuator am Gehäuse festzulegen. Bevorzugt ist die Elastomerkomponente in einen Durchbruch des Gehäuses eingesetzt, beispielswiese eingepresst oder durch form- und/oder kraftschlüssige Verbindung am Gehäuse festgelegt. Beispielsweise weist die Hülse eine endständige Auskragung oder an beiden Ende eine Auskragung auf, die so ausgebildet sind, dass sie die Hülse im Gehäusedurchbruch oder einer Gehäuseausnehmung festlegen.
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Bevorzugt ist die Elastomerkomponente mehrteilig ausgebildet. Bevorzugt wird die Elastomerkomponente durch eine Matte und eine Hülse definiert, die aneinander angrenzend angeordnet sind.
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Bevorzugt weisen die Befestigungsmittel die Elastomerkomponente auf und diese ist wenigstens teilweise zwischen dem Aktuator und dem Gehäuse angeordnet. Beispielsweise ist die als Matte ausgebildete oder eine Matte aufweisende Elastomerkomponente zwischen dem Aktuator und dem Gehäuse angeordnet. Beispielsweise definiert die Matte eine Auflagefläche für den Aktuator und erstreckt sich bevorzugt vollflächig zwischen dem Gehäuse und dem Aktuator.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Elastomerkomponente ein inneres Teil und ein äußeres Teil auf, beispielsweise eine Innenhülse und eine Außenhülse. Bevorzugt unterscheidet sich das innere von dem äußeren Teil in der Elastizität. Beispielsweise weist das äußere Teil eine höhere Elastizität als das innere Teil auf. Beispielsweise sind das innere und das äußere Teil kraftschlüssig verbunden. Bevorzugt sind das innere Teil und äußere Teil formschlüssig, beispielsweise durch eine Verzahnung, miteinander verbunden.
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Bevorzugt ist der Aktuator ausgelegt, das Betätigungsteil parallel zu der von der Betätigungsfläche aufgespannten Ebene anzutreiben.
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Bevorzugt umfassen die Rückstellmittel mehrere, im Wesentlichen U-förmige Federstahlbleche und die Elastomerkomponente ist jeweils die U-förmige Krümmung der Federstahlbleche ganz oder teilweise ausfüllend angeordnet. Beispielsweise weist die Elastomerkomponente eine keilförmige Gestalt auf.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Bedienvorrichtung in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug.
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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 zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
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1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bedienvorrichtung;
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2 eine erste Ausführungsform einer als Teil der Befestigungsmittel verwendeten Elastomerkomponente;
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3 eine zweite Ausführungsform einer als Teil der Befestigungsmittel verwendeten Elastomerkomponente;
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4 eine dritte Ausführungsform einer als Teil der Befestigungsmittel verwendeten Elastomerkomponente;
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5 eine vierte Ausführungsform einer als Teil der Befestigungsmittel verwendeten Elastomerkomponente;
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6 eine fünfte Ausführungsform einer als Teil der Befestigungsmittel verwendeten Elastomerkomponente;
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7 der Aktor mit der dritten Ausführungsform der Elastomerkomponente;
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8 eine Ausführungsform einer als Teil der Lagerungsmittel bzw. Rückstellmittel verwendeten Elastomerkomponente.
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Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung 1 weist ein Betätigungsteil 6, das beweglich an einem Gehäuse 2 mit den Lagerungsmitteln 20, die auch als Rückstellmittel fungieren und in der in 1 gezeigte Ruhestellung rückstellend wirken, gelagert ist. Das Betätigungsteil 6 definiert eine Betätigungsfläche 6a. Beispielsweise handelt es sich bei dem Betätigungsteil 6 um ein Touchpad oder ein Touchscreen mit zugehöriger Sensorik zur Berührdetektion. Bei den Lagerungsmitteln bzw. Rückstellmitteln handelt es sich unter anderem um Uförmig gebogene Blattfedern 20 aus Federstahl, die sowohl eine Bewegung des Betätigungsteil 6 in der zur Betätigungsfläche 6a parallelen Richtung als auch eine Auslenkung des Betätigungsteils 6 in der zur Betätigungsfläche 6a senkrechten Richtung zulassen. Diese letzte aus der Einwirkung einer Betätigungskraft resultierende Verlagerung wird beispielsweise durch einen Kraftsensor 9, hier einen kapazitiven Kraftsensor, detektiert. Bei Detektion des Überschreitens einer vorgegebenen Betätigungskraft wird mittels eines Aktors 3, hier ein elektromagnetischer Aktor, das Betätigungsteil 6 in Bewegung, hier Schwingung versetzt, um dem hier nicht dargestellten Bediener bei händischer Betätigung ein haptisches Feedback zu vermitteln. Die Anregung durch den Aktor 3 kommt durch elektromagnetisches Zusammenwirken des von einer Spule des Aktors 3 erzeugten Feldes mit einem betätigungsteilseitigen Anker 11 zu Stande und bewirkt eine im Wesentlichen parallel zur Betätigungsfläche 6a gerichtete Verlagerung des Betätigungsteils 6. Der Anker 3 ist mittels Befestigungsmitteln 10 am Gehäuse 2 befestigt. Die Lagerungsmittel 20 bzw. die Rückstellmittel sowie die Befestigungsmittel 10 weisen in der gezeigten, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bedienvorrichtung 1 eine Elastomerkomponente auf. Unterschiedliche den Befestigungsmitteln 10 zugeordnete, erfindungsgemäße Elastomerkomponenten sind in den nachfolgend beschriebenen 2 bis 7 gezeigt.
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Bei der in 2 gezeigten, ersten Ausführungsform der Befestigungsmittel 10 ist die Elastomerkomponente 4 eine einteilige Hülse mit seitlichen Auskragungen 4a und 4b die in einen Durchbruch des Gehäuses 2, hier einen Durchbruch oder eine Aussparung einer zum Gehäuse 2 gehörigen Leiterplatte eingesetzt ist. Durch den zentralen Durchbruch der Elastomerkomponente 4 ist eine Schraubverbindung aus der Mutter 5b und der Schraube 5a geführt, die den Aktor 3, hier eine zum Aktor 3 gehöriges Stanzpaket, bezüglich des Gehäuses 2 festlegt, ohne dass es zu einer unmittelbaren Berührung des Aktors 3 mit dem Gehäuse 2 kommt. Aufgrund dessen und der Anordnung der Elastomerkomponente 4 zwischen dem Aktor 3 und dem Gehäuse 2 kommt es zur schwingungstechnischen Entkopplung zwischen Aktor 3 und Gehäuse 2. Die in 3 gezeigte, zweite Ausführungsform unterscheidet sich nicht wesentlich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Hier ist die Elastomerkomponente 4 ebenfalls eine einteilige Hülse mit seitlichen Auskragungen 4a und 4b die in einen Durchbruch des Gehäuses 2, hier einen Durchbruch einer zum Gehäuse 2 gehörigen Leiterplatte eingesetzt ist. Durch den zentralen Durchbruch der Elastomerkomponente 4 ist ebenfalls, aber in umgekehrter Einsteckrichtung eine Schraubverbindung aus der Mutter 5b und der Schraube 5a geführt, die den Aktor 3, hier eine zum Aktor 3 gehöriges Stanzpaket, bezüglich des Gehäuses 2 festlegt. Die Schraubverbindung weist ferner eine Beilegscheibe 8 auf. Auch hier wird eine unmittelbare Berührung zwischen Aktor 3 und Gehäuse 2 vermieden. Aufgrund dessen und der Anordnung der Elastomerkomponente 4 zwischen dem Aktor 3 und dem Gehäuse 2 kommt es zur schwingungstechnischen Entkopplung zwischen Aktor 3 und Gehäuse 2.
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Die in 4 gezeigte, dritte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass die Elastomerkomponente 4 mehrteilig ausgebildet ist. Diese ist einerseits durch eine Hülse 4d mit seitlicher Auskragung gebildet, die in einen Durchbruch des Gehäuses 2, hier einen Durchbruch einer zum Gehäuse 2 gehörigen Leiterplatte eingesetzt ist. Der zentrale Durchbruch 7 der Elastomerkomponente 4 dient der Durchführung einer nicht dargestellten Schraubverbindung. Die Elastomerkompente 4 umfasst ferner ein Matte 4c, die einen mit dem Durchbruch 7 der Hülse 4d zur Deckung gebrachten Durchbruch aufweist und ferner eine Auflage für den nicht dargestellten Aktor definiert. Auch hier wird eine unmittelbare Berührung zwischen Aktor und Gehäuse 2 vermieden. Aufgrund dessen und der Anordnung der Elastomerkomponente 4 zwischen dem Aktor und dem Gehäuse 2 kommt es zur schwingungstechnischen Entkopplung zwischen Aktor und Gehäuse 2.
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Die in 5 gezeigte, vierte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen von der in 2 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass eine 4a der Auskragungen 4a, 4b der als Hülse mit seitlichen Auskragungen ausgebildete Elastomerkomponente 4 eine umlaufende Fase aufweist. Die Fase erleichtert das Einsetzen, beispielsweise Einpressen, der Elastomerkomponente in den Durchbruch des Gehäuses 2 bzw. der Leiterplatte.
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Die in 4 gezeigte, fünfte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen von der zuvor beschriebenen ersten und vierten Ausführungsform dadurch, dass die Elastomerkomponente 4 mehrteilig ausgebildet ist. Diese ist einerseits durch eine äußere Hülse 4d mit seitlicher Auskragung gebildet, die in einen Durchbruch des Gehäuses 2, hier einen Durchbruch einer zum Gehäuse 2 gehörigen Leiterplatte eingesetzt ist. Die äußere Hülse 4f umschließt formschlüssig eine innere Hülse 4f, die den zentralen Durchbruch 7 der Elastomerkomponente 4 definiert und der Durchführung einer nicht dargestellten Schraubverbindung dient. Die Elastomerkompente 4 umfasst ferner ein Matte 4c, die einen mit dem Durchbruch 7 der Hülse 4d zur Deckung gebrachten Durchbruch aufweist und ferner eine Auflage für den nicht dargestellten Aktor definiert. Auch hier wird eine unmittelbare Berührung zwischen Aktor und Gehäuse 2 vermieden. Aufgrund dessen und der Anordnung der Elastomerkomponente 4 zwischen dem Aktor und dem Gehäuse 2 kommt es zur schwingungstechnischen Entkopplung zwischen Aktor und Gehäuse 2. Die innere Hülse 4f weist gegenüber der äußeren Hülse 4d eine geringere Elastizität auf und stehen über eine wechselseitige Verzahnung 4e in formschlüssiger Verbindung miteinander.
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Anhand 7 wird der Aktor 3 mit seiner über die Schraubverbindung 10 erfolgenden Festlegung am nicht näher dargestellten Gehäuse erläutert werden. Der Aktor 3 weist eine Spule 3a und zur Führung des durch die Spule 3a erzeugten elektrischen Feldes ein Stanzpaket 3b aus weichmagnetischem Material auf. Die zu den Lagerungsmitteln 10 gehörende Elastomerkomponente 4 weist eine Matte aus Elastomermaterial 4c und die für das Einsetzen in den Durchbruch des Gehäuses vorgesehene Hülse 4d auf. Die Matte 4c definiert die gehäuseseitige Auflage für den Aktor 3. Durch den zentralen Durchbruch der Elastomerkomponente 4 ist eine Schraubverbindung aus der Mutter 5b und der Schraube 5a geführt, die den Aktor 3, hier das zum Aktor 3 gehöriges Stanzpaket 3b, bezüglich des Gehäuses festlegt, ohne dass es zu einer unmittelbaren Berührung des Aktors 3 mit dem Gehäuse kommt. Aufgrund dessen und der Anordnung der Elastomerkomponente 4 zwischen dem Aktor 3 und dem Gehäuse kommt es zur schwingungstechnischen Entkopplung zwischen Aktor 3 und Gehäuse.
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8 zeigt eine Ausführungsform einer als Teil der Lagerungsmittel 20 bzw. Rückstellmittel verwendeten Elastomerkomponente 4. Die Lagerungsmittel 20 weisen Blattfedern aus Federstahl mit im Wesentlichen U-förmige Gestalt auf. In die U-förmige Krümmung und diese ausfüllend ist die als keilförmiger Einsatz aus Elastomermaterial ausgebildete Elastomerkomponente 4 eingesetzt, wodurch er als Schwingungsdämpfer wirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0225539 A1 [0002]
- DE 10315841 A1 [0002]
- DE 102005048230 A1 [0003]
- DE 102009034871 A1 [0004]
- DE 102007005889 A1 [0005]
- DE 102013016491 A1 [0006]
