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Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein manuell betätigbares Bedienteil mit einer Bedienteiloberfläche, welche mittels einer Aktuatoreinheit haptisch anregbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein mit einer derartigen Bedienvorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge weisen heutzutage häufig eine Anzahl von Bedienvorrichtungen auf, mittels welchen ein Fahrzeugnutzer auf Wunsch unterschiedliche Geräte und Fahrzeugfunktionen des Kraftfahrzeugs betätigen oder bedienen kann. Derartige Bedienvorrichtungen sind in der Regel in dem Bereich eines Armaturenbretts und/oder einer Mittelkonsole im Fahrzeuginnenraum angeordnet. Derartige Bedienvorrichtungen weisen beispielsweise ein Bedienteil auf, welches zum Beispiel als eine Tastenleiste oder als ein Touchpad ausgestaltet ist.
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Derartige Bedienteile weisen häufig eine Bedienteiloberfläche auf, welche zum Erzeugen einer taktilen oder haptischen Rückmeldung eingerichtet und ausgestaltet sind. Dies bedeutet, dass auf das Bedienteil bzw. auf die Bedienteiloberfläche während einer Betätigung, bei welcher zumindest die Bedienteiloberfläche mit einer im Wesentlichen senkrecht einwirkenden Betätigungskraft eines Fahrzeugnutzers beaufschlagt wird, mit einer zusätzlichen Aktorkraft beaufschlagt wird, die der Betätigungs- oder Bedienkraft entgegen wirkt. Hierbei ist häufig ein Kraftsensor zur Erfassung der Betätigungskraft vorgesehen, wobei die erzeugte Aktorkraft in Abhängigkeit der erfassten Betätigungskraft erzeugt wird.
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Zur Erzeugung der Aktorkraft ist in der Regel eine Aktuatoreinrichtung mit einem Aktuator zur haptischen oder taktilen Anregung der Bedienteiloberfläche mittels der Aktorkraft vorgesehen. Der Aktuator ist hierbei in einem Aktuatörgehäuse der Aktuatoreinheit angeordnet, welche typischerweise mechanisch fest mit dem Bedienteil bzw. mit der Bedienteiloberfläche gekoppelt ist. Im Zuge der haptischen Anregung wird die Aktuatorkraft von dem Aktuator mittels eines Hebelelements auf die Bedienteiloberfläche übertragen. Aufgrund der starren Kopplung zwischen der Bedienteiloberfläche und dem Aktuatorgehäuse ist es hierbei möglich, dass sich die bewirkten Schwingungen und Vibrationen der Bedienteiloberfläche als Körperschall auf das Aktuatorgehäuse und somit auf eine angrenzende Blende oder Innenverkleidung des Fahrzeuginnenraums ausbreiten. Dadurch wird unter anderem eine ungewünschte Geräuschentwicklung bewirkt. Für einen Fahrzeugnutzer entsteht somit häufig der Eindruck einer unpräzisen und nicht wertigen Bedienvorrichtung.
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Aus der
DE 10 2015 010 355 B3 ist eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher der Aktuator auf einer Leiterplatte der Aktuatoreinheit angeordnet ist, welche von einem Bedienteil der Bedienvorrichtung entkoppelt ist.
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In der
DE 10 2015 209 189 A1 ist ein Fußpedal als Bedienvorrichtung beschrieben, bei welcher eine bewegliche Bedienplatte als Bedienteil von einem Aktuator haptisch angeregt wird. Die Bedienplatte ist hierbei abschnittsweise als schwingfähige Membran ausgebildet, wobei der Aktuator lediglich an der Membran aufgehängt ist. Der Aktuator ist hierbei in einem hohlen Grundkörper des Fußpedals angeordnet, wobei aufgrund der Aufhängung mittels der Membran eine Schwingungsentkopplung des Aktuators gegenüber dem Grundkörper realisiert ist.
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Die
DE 10 2015 012 612 A1 offenbart eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienteil mit einer haptisch anregbaren Bedienteiloberfläche. Zur Erzeugung der taktilen oder haptischen Rückmeldung versetzt ein Aktuator die Bedienteiloberfläche in Schwingung. Hierbei ist vorgesehen, dass die Anregungsfrequenz der Schwingung von einer Eigenfrequenz des Bedienteils unterschiedlich ist, sodass ein sich ausbreitender Körperschall unterdrückt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben. Insbesondere soll eine möglichst körperschallreduzierte Bedienvorrichtung realisiert werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein mit einer derartigen Bedienvorrichtung versehenes Kraftfahrzeug anzugeben.
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Hinsichtlich der Bedienvorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung ist für ein Fahrzeug geeignet und eingerichtet. Die Bedienvorrichtung weist hierbei ein manuell betätigbares Bedienteil mit einer Bedienteiloberfläche auf. Die Bedienteiloberfläche ist mittels einer gekoppelten Aktuatoreinheit haptisch oder taktil anregbar. Vorzugsweise wird die Bedienteiloberfläche hierbei im Zuge einer Betätigung mit einer Aktuatorkraft als Rückwirkung auf die Betätigung beaufschlagt.
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Die Aktuatoreinheit weist ein Aktuatorgehäuse und einen darin angeordneten Aktuatorträger auf. Der Aktuatorträger trägt hierbei einen Aktuator, welcher als Haptik-Aktor zur haptischen oder taktilen Anregung der Bedienteiloberfläche ausgebildet ist. Der Aktuator ist hierbei auf einer Leiterplatte angeordnet, welche ebenfalls von dem Aktuatorträger getragen ist. Geeigneterweise ist der Aktuator zur Erzeugung und Übertragung der Aktuatorkraft auf die Bedienteiloberfläche mit dieser mechanisch gekoppelt. Hierzu ist beispielsweise ein von dem Aktuator betätigbares Hebelelement vorgesehen, welches mit der Bedienteiloberfläche gekoppelt ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Aktuatorträger mittels einer Aufhängung schwingungsentkoppelt innerhalb des Aktuatorgehäuses gehalten ist. Somit wird auf konstruktiv einfache Art und Weise verhindert, dass sich die erzeugten Schwingungen oder Vibrationen des Aktuators im Betrieb auf das Aktuatorgehäuse als Körperschall ausbreiten. Dadurch wird einer unerwünschten Geräuschentwicklung oder Anregung einer umliegenden Blende oder Fahrzeuginnenverkleidung entgegengewirkt, sodass die akustischen Eigenschaften der Bedienvorrichtung verbessert ist. Somit wird in einer typischen Einbausituation in einem Armaturenbrett oder einer Mittelkonsole ein besonders wertiger und präziser Eindruck der Bedienvorrichtung bewirkt.
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Die Leiterplatte trägt hierbei vorzugsweise die zum Betrieb und Steuerung des Aktuators notwendige (Aktuator-)Elektronik. Durch die gemeinsame Anordnung des Aktuators und der Leiterplatte auf dem schwingungsentkoppelten Aktuatorträger ist eine besonders zweckmäßige und kabel- oder leitungsreduzierte Anordnung zum Betrieb des Aktuators realisiert. Insbesondere werden somit mechanische und/oder signaltechnische Verbindungen zwischen dem schwingungsentkoppelten Aktuator und dem umliegenden, feststehenden, Aktuaturgehäuse reduziert, wodurch die akustischen Eigenschaften der Bedienvorrichtung weiter verbessert werden.
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Die Aktuatoreinrichtung dient der Erzeugung eines haptischen oder taktilen Feedbacks (Rückmeldung) an der Bedienoberfläche. Die Aktuatoreinrichtung ist hierbei beispielsweise derart ausgelegt, dass sie in Abhängigkeit von einem Aktivierungssignal das Bedienteil bzw. die Bedienteiloberfläche mit einer entgegen einer Betätigungsrichtung wirkenden Aktuatorkraft beaufschlagt. In einer denkbaren Ausführungsform ist es denkbar, dass die Aktuatorkraft einen zeitlichen Verlauf aufweist, welcher einen Impuls oder ein Wechselsignal oder eine Vibration darstellt. Ein Impuls ist an der Bedienteiloberfläche beispielsweise als ein Klicken oder eine Erschütterung spürbar. Ein Wechselsignal mit beispielsweise einem sinusförmigen oder sägezahnförmigen oder pulsfolgenförmigen Amplitudenverlauf ist an der Bedienteiloberfläche insbesondere als eine Vibration oder Schwingung spürbar.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Aktuatorträger mittels der Aufhängung in dem Aktuatorgehäuse frei schwingend gehalten. Mit anderen Worten weist der Aktuatorträger lediglich mittels der Aufhängung einen mechanischen Kontakt zu dem umliegend angeordneten Aktuatorgehäuse auf. Dadurch ist eine besonders zuverlässige Schwingungsentkopplung gewährleistet. Somit weist die Bedienvorrichtung eine besonders effektive Entkopplung oder Reduzierung von Körperschall auf.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aufhängung als eine Anzahl von elastischen Spannelementen ausgeführt. Somit werden die im Betrieb des Aktuators erzeugten Schwingungen oder Vibrationen des Aktuatorträgers einerseits vorzugsweise etwa gleichmäßig auf die Anzahl von Spannelementen verteilt, sodass jedes einzelne Spannelement lediglich mit einer reduzierten, vergleichsweise geringen, Schwingungs- oder Vibrationsamplitude beaufschlagt wird. Des Weiteren wird durch die Elastizität der Spannelemente eine besonders effektive und zuverlässige Schwingungsentkopplung in konstruktiv einfacher Art und Weise umgesetzt. Insbesondere wird hierbei die auftretende Schwingungs- oder Vibrationsenergie im Wesentlichen als eine Verformung des jeweiligen elastischen Spannelements dissipiert, und somit gedämpft.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Spannelemente einerseits in außenumfangsseitigen ersten Eckbereichen des Aktuatorträgers und andererseits an innenumgangsseitigen zweiten Eckbereichen des Aktuatorgehäuses befestigt. Die zweiten Eckbereiche des Aktuatorgehäuses sind hierbei insbesondere der Bedienteiloberfläche zugewandt, sodass der aufgehängte Aktuatorträger etwa frei stehend in dem Hohlraum des Aktuatorgehäuses gehalten ist. Dadurch ist eine besonders zuverlässige schwingungsentkoppelte Aufhängung des Aktuatorträgers realisiert. Des Weiteren wird durch die im Wesentlichen symmetrische Aufhängung an den ersten und zweiten Eckbereichen eine möglichst zentrale Anordnung des Aktuatorträgers, und somit des davon getragenen Aktuators, in dem Aktuatorgehäuse sichergestellt.
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In einer vorteilhaften Ausführung weisen die ersten und zweiten Eckbereiche jeweils gehäusefeste, insbesondere hakenförmige Befestigungselemente auf, zwischen denen jeweils ein jeweiliges Spannelement eingehängt ist. Durch die Einhängung in die Befestigungselemente ist eine konstruktiv besonders einfache und aufwandsarme Befestigung der Spannelemente realisiert. Dies ist insbesondere vorteilhaft hinsichtlich einer vereinfachten Wartung und/oder Reparatur der Bedienvorrichtung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das oder jedes Spannelement als ein gummielastischer O-Ring (Gummiband) ausgeführt. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige und kostengünstige Ausgestaltung der Spannelemente realisiert. Insbesondere in einer Ausgestaltungsform in Kombination mit den insbesondere hakenförmigen Befestigungselementen ist eine besonders einfache und aufwandsarme Montage oder Demontage der Spannelemente ermöglicht. Dadurch wird die Flexibilität der Aufhängung der Bedienvorrichtung wesentlich verbessert. Insbesondere ist es somit möglich, verschiedene Durchmesser und Materialien für die Spannelemente vorzusehen, wodurch die Dämpfung des Körperschalls im Wesentlichen beliebig einstellbar ist.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform ist das oder jedes Spannelement beispielsweise als ein dauerelastischer Spanngurt ausgeführt.
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In einer geeigneten Ausbildung ist das Aktuatorgehäuse mittels einer Anzahl von Federelementen an die Bedienoberfläche des Bedienteils gekoppelt. Aufgrund der Federelemente zwischen der Bedienteiloberfläche und dem Aktuatorgehäuse wird auf konstruktiv einfache Art und Weise verhindert, dass sich die infolge der haptischen Anregung bewirkten Schwingungen und Vibrationen der Bedienteiloberfläche auf das Aktuatorgehäuse und somit die umliegende Fahrzeugausstattung ausbreiten. Dadurch ist eine besonders geräuschreduzierte Bedienvorrichtung realisiert, wodurch ein besonders hoher Benutzerkomfort gewährleistet ist. Dies bedeutet, dass Körperschall im Betrieb des Aktuators sowohl zwischen dem Aktuatorgehäuse und dem Aktuatorträger sowie zwischen der Bedienteiloberfläche und dem Aktuatorgehäuse gedämpft bzw. reduziert wird.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist das oder jedes Federelement als eine Blattfeder ausgeführt. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige und konstruktiv einfache Ausführung der Federelemente realisiert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bedienteil als ein Touchpad mit einer berührungssensitiven Bedienteiloberfläche ausgeführt. Bei einer Berührung oder Betätigung der Bedienteiloberfläche wird hierbei geeigneterweise ein Aktivierungssignal für den Aktuator der Aktuatoreinheit erzeugt, welcher infolge die haptische oder taktile Rückwirkung auf die Bedienteiloberfläche bewirkt.
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In einer bevorzugten Anwendung ist die Bedienvorrichtung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Die Bedienvorrichtung ist hierbei zweckmäßigerweise im Bereich einer Mittelkonsole oder eines Armaturenbretts angeordnet und zur Betätigung oder Bedienung eines oder mehrerer Geräte oder Fahrzeugfunktionen des Kraftfahrzeugs geeignet und eingerichtet. Aufgrund der Schwingungsentkopplung der Bedienvorrichtung und des dadurch reduzierten Körperschalls ist ein besonders hoher Benutzerkomfort des Kraftfahrzeugs gewährleistet.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in vereinfachten und schematischen Darstellungen:
- 1 in Seitenansicht eine Bedienvorrichtung mit einem Bedienelement mit einer mittels einer Aktuatoreinheit haptisch oder taktil anregbaren Bedienteiloberfläche, und
- 2 in Draufsicht die Bedienvorrichtung.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der Seitendarstellung der 1 ist eine Bedienvorrichtung 2 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt, welche zur Bedienung eines Geräts oder einer Fahrzeugfunktion des Kraftfahrzeugs geeignet und eingerichtet ist. Die Bedienvorrichtung 2 ist hierbei an einem Armaturenbrett oder einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Bedienvorrichtung 2 erzeugt hierbei im Zuge einer Betätigung durch einen Fahrzeugnutzer 4 in nicht näher dargestellter Art und Weise ein Steuersignal zur Steuerung des Geräts bzw. der Fahrzeugfunktion.
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Die Bedienvorrichtung 2 weist ein Bedienteil 6 auf, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Touchpad mit einer berührungssensitiven Bedienteiloberfläche 8 in Form eines Bildschirms ausgeführt ist. Die Bedienteiloberfläche 8 weist eine nicht näher dargestellte, integrierte Sensoreinrichtung, beispielsweise in Form einer Sensormatrix, auf, welche eine Berührung der Bedienteiloberfläche 8 durch den Fahrzeugnutzer 4 erfasst. Die Sensoreinrichtung erfasst hierbei vorzugsweise sowohl die Position auf der Bedienteiloberfläche als auch die vom Fahrzeugnutzer 4 etwa senkrecht auf die Bedienteiloberfläche 8 ausgeübte Bedien- oder Betätigungskraft.
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Zur Betätigung der Bedienvorrichtung 2 berührt der lediglich ausschnittsweise dargestellte Fahrzeugnutzer 4 das Bedienteil 6 im Bereich der Bedienteiloberfläche 8 und beaufschlagt diese mit der Bedienkraft. Die Betätigungsrichtung ist hierbei insbesondere senkrecht zur Bedienteiloberfläche 8 orientiert, sodass die Bedienkraft im Wesentlichen parallel oder zumindest teilweise parallel entlang zur Betätigungsrichtung wirkt. Dies wird von der integrierten Sensoreinheit erfasst und ein entsprechendes Steuersignal erzeugt, welches an das zu steuernde Gerät und/oder die Fahrzeugfunktion weitergeleitet wird.
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Die Bedienteiloberfläche 8 ist hierbei in einer typischen Einbausituation vorzugsweise bündig in eine Blende, insbesondere in eine Fahrzeuginnenverkleidung, des Kraftfahrzeugs integriert. Dies bedeutet, dass die Bedienteiloberfläche 8 vorzugsweise fluchtend und möglichst eben mit einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Blendenoberseite ausgeführt ist.
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Bei einem Erzeugen des Steuersignals wird an der Bedienteiloberfläche 8 des Bedienteils 6 für den Fahrzeugnutzer 4 ein haptisches oder taktiles Rückmeldesignal erzeugt. Beispielsweise wird hierbei das Bedienteil 6 bzw. die die Bedienteiloberfläche 8 zu einer Vibrierung oder Schwingung angeregt oder eine stoßartige Bewegung der Bedienteiloberfläche 8 entgegen der Betätigungsrichtung ausgeführt. Zur Erzeugung dieses taktilen oder haptischen Rückmeldesignals ist eine Aktuatoreinheit 10 vorgesehen, welche durch das Sensorsignal des Bedienteils 6 aktiviert wird.
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Die Aktuatoreinheit 10 weist ein Aktuatorgehäuse 12 auf, welches an einer dem Fahrzeugnutzer 4 abgewandten Seite der Bedienteiloberfläche 8 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das Aktuatorgehäuse 12 im Montagezustand optisch unsichtbar hinter der Bedienteiloberfläche 8 und der Blende des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In dem Aktuatorgehäuse 12 ist ein Aktuator 14 als Haptik-Aktor zur Erzeugung des haptischen oder taktilen Rückmeldesignals aufgenommen. Der Aktuator 14 ist hierbei mittels eines Hebelelements 16 mechanisch mit der Bedienteiloberfläche 8 gekoppelt. Der Aktuator 14 weist hierbei einen Elektromagneten 18 mit einer Magnetspule 20 auf. Der Elektromagnet 18 weist hierbei einen in der Magnetspule 20 bewegbar gelagerten Anker 22 auf, welcher mit dem Hebelelement 16 mechanisch gekoppelt ist. Die Spulenenden der Magnetspule 20 sind hierbei an eine Leiterplatte 24 geführt, welche den Aktuator 14 trägt.
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Die Leiterplatte 24 sowie der Aktuator 14 sind hierbei an einem Aktuatorträger 26 angeordnet, welcher mittels einer Aufhängung 28 im Wesentlichen frei schwingend und frei stehend innerhalb des Aktuatorgehäuses 12 gehalten ist. Durch die Aufhängung 28 ist der Aktuatorträger 26 - und somit der Aktuator 14 - von dem umliegenden Aktuatorgehäuse 12 schwingungsentkoppelt gehalten. Dies bedeutet, dass sich im Betrieb des Aktuators 14 im Wesentlichen keine Schwingungen oder Vibrationen als Körperschall auf das Aktuatorgehäuse 12 bzw. die umliegende (Fahrzeug-)Blende ausbreiten.
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Die Aufhängung 28 weist in diesem Ausführungsbeispiel vier umfangsseitig am Aktuatorträger 26 angeordnete, elastische Spannelemente 30 auf, welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere als dauerelastische Gummibänder oder O-Ringe ausgeführt sind.
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Wie beispielsweise in der 2 ersichtlich ist, weist der Aktuatorträger 26 sowie das Aktuatorgehäuse 12 in einer parallel zur Bedienteiloberfläche 8 eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf. Der Aktuatorträger 26 weist hierbei in vier Eckbereichen 32 radial nach außen gerichtete, trägerfeste Befestigungselemente 34 auf. Die Befestigungselemente 34 sind hierbei insbesondere an den der Bedienteiloberfläche 8 abgewandten Eckbereichen 32 des Aktuatorträgers 26 angeordnet. Das Aktuatorgehäuse 12 weist hierbei im Bereich der der Bedienteiloberfläche 8 zugewandten Eckbereichen 36 vier korrespondierende Befestigungselemente 38 auf.
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Die Befestigungselemente 34 und 38 sind hierbei insbesondere einander zugewandt zueinander orientiert. Die Befestigungselemente 34,38 sind hierbei etwa hakenförmig ausgeführt, sodass die Spannelemente 30 der Aufhängung 28 einfach in diese einsetzbar sind. Dies bedeutet, dass jeweils ein Spannelement 30 zwischen einem Befestigungselement 34 des Aktuatorträgers 26 und eines Befestigungselements 38 des Aktuatorgehäuses 12 eingespannt ist. Dadurch wird der Aktuatorträger 26 in einer im Wesentlichen zentrierten Ruheposition innerhalb des Aktuatorgehäuses 12 gehalten.
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Zur Verbesserung der Schwingungsentkopplung bzw. zum Zwecke einer verbesserten Reduzierung des Körperschalls sind vier Federelemente 40 zwischen dem Aktuatorgehäuse 12 und der Bedienteiloberfläche 8 vorgesehen.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015010355 B3 [0005]
- DE 102015209189 A1 [0006]
- DE 102015012612 A1 [0007]
