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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung.
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Hintergrund der Erfindung
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Im Stand der Technik sind Bedieneinrichtungen bekannt, die einen gewissen Bewegungsbereich fest vorschreiben, wie zum Beispiel Schieberegler („Slider“). Bei diesen erfolgt die Bedienung zum Beispiel über verschiebbare Körper entlang einer Leiste. Gemessen wir die Position des Schiebereglers zum Beispiel optisch, über die Lage des Reglers in einem Magnetfeld oder über Widerstände entlang verschiedener Spannungsbahnen.
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Jedoch erfordern verschiedene Ausführungsformen von bekannten Schiebereglern Neukonstruktionen. Darüber hinaus ist der Aufbau von bekannten Schiebereglern komplex. Weiterhin ist das optische Erscheinungsbild durch Schieberegler, zum Beispiel in einem Fahrzeuginnenraum gestört.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine präzise und nicht-komplexe Bedieneinrichtung bereitzustellen, die vielfältig verwendet werden kann. Darüber hinaus soll sie sich gut zum Beispiel in einen Innenraum, vorzugsweise in einen Fahrzeuginnenraum einfügen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Bedieneinrichtung, umfassend: wenigstens einen Rollkörper, der auf einer Sensorfläche beweglich angeordnet ist; wobei die Sensorfläche dazu eingerichtet ist, die Position des Rollkörpers auf der Sensorfläche zu erfassen; eine elastische Deckschicht, die derart flächig angeordnet ist, dass sie eine Haltekraft auf den Rollkörper ausübt, um die Position des Rollkörpers zumindest auf einem Teilbereich der Sensorfläche zu halten.
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Durch den genau definierten Kontakt zwischen dem Rollkörper und der Sensorfläche wird in der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung eine äußerst präzise Betätigung ermöglicht. Die Deckschicht ist zumindest im Bereich der Sensorfläche durch den Rollkörper gedehnt und übt somit eine Haltekraft auf den Rollkörper aus. Dadurch kann auf einfache Art und Weise die Position des Rollkörpers auf zumindest einem Teilbereich der Sensorfläche gehalten werden. Durch Überwinden der Haltekraft mit einer äußeren Verschiebekraft, die größer als die Haltekraft ist, lässt sich der Rollkörper auf einfache Art und Weise auf der Sensorfläche bewegen. Die veränderte Position des Rollkörpers kann dann auf einfache Art und Weise als Steuersignal zum Steuern einer Einrichtung, vorzugsweise einer Einrichtung in einem Fahrzeug verwendet werden. Außerdem lassen sich über eine Variation der Form der Sensorfläche unterschiedliche Ausführungsformen eines Schiebereglers auf einfache Art und Weise realisieren. Es lassen sich somit eine Vielfalt von Ausführungsformen mit fast gleichem Aufbau realisieren als über herkömmliche Methoden. Darüber hinaus beruht die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung auf einer niederkomplexen Mechanik. Weiterhin lässt sich die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung designtechnisch sehr gut und fugenfrei, zum Beispiel in den Innenraum eines Fahrzeugs integrieren, da die Deckschicht die Sensorfläche und den Rollkörper abdeckt. Ein Anwender kann somit nicht direkt auf die Sensorfläche zugreifen. Darüber hinaus kann die Deckschicht blickdicht ausgebildet sein, sodass die Sensorfläche und der Hohlkörper auch nicht für den Anwender sichtbar sind.
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Die Sensorfläche kann dabei als kapazitives Feld ausgebildet sein. Der Rollkörper ist dann aus einem leitenden Material, vorzugsweise Metall, gebildet. Die Sensorfläche kann aber auch als Drucksensor, bevorzugt als isolierter Drucksensor, ausgebildet sein.
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In einer Ausführungsform umfasst die Bedieneinrichtung ferner wenigstens eine Führungswand zum Begrenzen der Bewegung des Rollkörpers. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein Bedienfeld definiert werden, dass vorzugsweise der Sensorfläche entspricht. Vorzugsweise umschließt zum Beispiel die Führungswand die Sensorfläche. Die Führungswand kann dabei Ecken oder beliebige Rundungen aufweisen. Dadurch lassen sich vielfältige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung mit prinzipiell gleichem Aufbau aus Sensorfläche, Rollkörper und Deckschicht realisieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elastische Deckschicht zum Beispiel als Textilschicht, Silikonschicht und/oder Kunstlederschicht ausgebildet. Darüber hinaus kann die elastische Deckschicht auch eine Dehnstruktur aufweisen, deren haptische Eigenschaften sich durch Dehnung verändern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bedieneinrichtung ferner eine Rahmeneinrichtung mit einer Deckfläche. Vorzugsweise umschließt die Rahmeneinrichtung die Sensorfläche. Die Rahmeneinrichtung kann auch die oben beschriebene Führungswand umfassen. Dabei sind zumindest Teile der Deckschicht parallel zur Deckfläche angeordnet.
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In einer Ausführungsform ist die Sensorfläche parallel zur Deckfläche angeordnet. Dadurch ist die benötigte Verschiebekraft zum Verschieben des Rollkörpers auf der Sensorfläche im Wesentlichen gleichmäßig.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Sensorfläche zur Deckfläche geneigt angeordnet. Dadurch kann die benötigte Verschiebekraft zum Verschieben des Rollkörpers auf der Sensorfläche variiert werden. Anders ausgedrückt wird der Laufwiderstand des Rollkörpers verstärkt. Somit wird ein zusätzliches haptisches Feedback für den Anwender bereitgestellt.
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In einer Ausführungsform weist die Sensorfläche ein Rastmuster auf, das dazu geeignet ist, die Bewegung des Rollkörpers über Rastpunkte erfolgen zu lassen. Somit wird ein zusätzliches haptisches Feedback für den Anwender bereitgestellt.
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In einer Ausführungsform umfasst die Bedieneinrichtung ferner eine Vertiefung zur Aufnahme des Rollkörpers, die benachbart zur Sensorfläche angeordnet ist, wobei in der Vertiefung eine Hebevorrichtung zum Anheben oder Absenken des Rollkörpers angeordnet ist. Dadurch kann der Rollkörper versenkt werden und die Deckschicht ist dann nicht durch den Rollkörper gedehnt. Somit ist für den Anwender im Bereich der Sensorfläche nur eine ebene Deckschicht sichtbar. Auf Verlangen des Anwenders kann dann der Rollkörper wieder angehoben werden, wodurch sich die Deckschicht im Bereich der Sensorfläche dehnt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bedieneinrichtung ferner einen ersten Rollkörper und einen zweiten Rollkörper. Bevorzugt ist der Durchmesser von der Sensorfläche zur Deckschicht des zweiten Rollkörpers größer als der Durchmesser von der Sensorfläche zur Deckschicht des ersten Rollkörpers. Somit können auf einfache Art und Weise zwei unterschiedliche Einrichtungen, vorzugsweise Einrichtungen eines Fahrzeugs in Abhängigkeit der Position des Rollkörpers auf der Sensorfläche gesteuert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Bedieneinrichtung dazu eingerichtet, eine Einrichtung eines Fahrzeugs zu steuern. Damit kann auf einfache Art und Weise eine Einrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Position des Rollkörpers auf der Sensorfläche gesteuert werden. Solch eine Einrichtung kann zum Beispiel die Verstellung der Sitzposition, eine Verstellgröße wie Licht, Lautstärke, Luftzufuhr, Wärmezufuhr durch Heizung etc. betreffen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Bedieneinrichtung dazu eingerichtet, ein Steuersignal zum Steuern einer Einrichtung des Fahrzeugs entsprechend der Position des Rollkörpers auf der Sensorfläche zu erzeugen. Damit kann auf einfache Art und Weise eine Einrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Position des Rollkörpers auf der Sensorfläche gesteuert werden. Solch eine Einrichtung kann zum Beispiel die Verstellung der Sitzposition, eine Verstellgröße wie Licht, Lautstärke, Luftzufuhr, Wärmezufuhr durch Heizung etc. betreffen.
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In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist die Bedieneinrichtung als ein Schieberegler für Plus und Minus einer Verstellgröße (Licht, Lautstärke, Luftzufuhr, Wärmezufuhr durch Heizung etc.), oder als ein Trackpad ausbildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 bis 5 schematische Ausführungsbeispiele einer Bedieneinrichtung in einer Seitenansicht,
- 6 bis 8 schematische Ausführungsbeispiele einer Deckschicht in einer perspektivischen Ansicht bzw. in einer Seitenansicht;
- 9 und 10 schematische Ausführungsbeispiele eines Rollkörpers in einer perspektivischen Ansicht;
- 11 bis 14 schematische Ausführungsbeispiele einer Sensorfläche in einer perspektivischen Ansicht;
- 15 bis 17 schematische Ausführungsbeispiele einer Bedieneinrichtung in einer Draufsicht; und
- 18 und 19 ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung mit und ohne Deckschicht in einer Draufsicht.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 10. Die Bedieneinrichtung 10 umfasst eine Sensorfläche 30. Auf der Sensorfläche 30 ist beweglich ein Rollkörper 20 angeordnet. Die Sensorfläche 30 ist dazu eingerichtet, die Position des Rollkörpers 20 auf der Sensorfläche 30 zu erfassen. Die Sensorfläche 30 kann dabei als kapazitives Feld ausgebildet sein. Der Rollkörper 20 ist dann aus einem leitenden Material, vorzugsweise Metall, gebildet. Die Sensorfläche 30 kann aber auch als Drucksensor, bevorzugt als isolierter Drucksensor, ausgebildet sein.
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Eine elastische Deckschicht 40 ist derart flächig angeordnet, dass sie eine Haltekraft auf den Rollkörper 20 ausübt, um die Position des Rollkörpers 20 zumindest auf einem Teilbereich der Sensorfläche 30 zu halten. Der Rollkörper 20 ist dabei zwischen der Sensorfläche 30 und der Deckschicht 40 angeordnet. Die Deckschicht 40 deckt somit flächig die Sensorfläche 30 und den Rollkörper 20 ab. Die Deckschicht 40 ist dabei vorzugsweise gespannt bzw. gedehnt, um eine Haltekraft auf den Rollkörper 20 auszuüben. Somit kann die Position des Rollkörpers 20 auf der Sensorfläche 30 gehalten werden.
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Die elastische Deckschicht kann zum Beispiel als Textilschicht, Silikonschicht und/oder Kunstlederschicht ausgebildet sein. In den 6 und 7 ist die Dehnung der Deckschicht 40 durch einen darunterliegenden Rollkörper 20 veranschaulicht. Darüber hinaus kann die elastische Deckschicht 40 auch eine Dehnstruktur 42 aufweisen, deren haptische Eigenschaften sich durch Dehnung verändern. Dies ist in 8 veranschaulicht.
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Wie in den 9 und 10 gezeigt kann der Rollkörper 20 zum Beispiel als Kugelkörper oder als Zylinder ausgebildet sein.
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Der Rollkörper 20 kann mit einer äußeren Verschiebekraft, die größer als die Haltekraft ist, auf der Sensorfläche 30 bewegt werden. Zum Beispiel ist die Bedieneinrichtung 10 derart eingerichtet, dass ein Anwender den Rollkörper 20 mit einem Finger verschieben kann.
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Die veränderte Position des Rollkörpers 20 auf der Sensorfläche 30 kann dann als Steuersignal zum Steuern einer Einrichtung, vorzugsweise einer Einrichtung in einem Fahrzeug verwendet werden.
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Die Bedieneinrichtung 10 in 1 umfasst auch wenigstens eine Führungswand 50 zum Begrenzen der Bewegung des Rollkörpers 20. Eine Führungswand 50 im Sinne der Erfindung kann eine einzelne Wandfläche umfassen, die zum Beispiel aus vier zusammenhängenden Teilwänden gebildet ist (vergleiche 11, 13, 14 und 19). Darüber hinaus kann eine Führungswand 50 im Sinne der Erfindung auch nur durch eine einzelne Wandfläche gebildet sein (nicht gezeigt). Darüber hinaus können Führungswände 50a und 50b im Sinne der Erfindung voneinander getrennt sein (vergleiche 12). Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, die keine Führungswand 50 aufweisen (nicht gezeigt).
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Die Führungswand 50 kann Teil einer Rahmeneinrichtung 60 sein. Die Rahmeneinrichtung 60 umfasst eine Deckfläche 62. Damit kann das Ausrichten der Deckschicht 40 erleichtert werden. Vorzugsweise umschließt die Rahmeneinrichtung 60 die Sensorfläche 30.
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Die 2 bis 5 zeigen ähnliche Ausführungsformen zu 1:
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Während in 1 die Sensorfläche 30 parallel zur Deckfläche 62 angeordnet ist, ist in 2 die Sensorfläche 30 geneigt zur Deckfläche 62 angeordnet.
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In 1 ist die benötigte Verschiebekraft zum Verschieben des Rollkörpers 20 auf der Sensorfläche 30 im Wesentlichen gleichmäßig. In 2 wird die benötigte Verschiebekraft zum Verschieben des Rollkörpers auf der Sensorfläche variiert. Anders ausgedrückt wird der Laufwiderstand des Rollkörpers verstärkt. Somit variiert das Hervortreten des Rollkörpers 20 genauso wie die Verschiebekraft, da die elastische Deckschicht 40 bei einem weiter hervorstehenden Rollkörper 20 automatisch stärker gespannt wird. Somit wird ein zusätzliches haptisches Feedback für den Anwender bereitgestellt.
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Wie in 3 gezeigt kann die Sensorfläche 30 auch ein Rastmuster mit Rastpunkten 32 aufweisen. In solch einem Rastpunkt 32 wird die Position des Rollkörpers 20 besser gehalten. Auch wird ein zusätzliches haptisches Feedback für den Anwender bereitgestellt. Darüber hinaus ist eine gerastete Steuerung einer Einrichtung, vorzugsweise einer Einrichtung eines Fahrzeugs möglich.
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In 4 umfasst die Bedienungseinrichtung 10 eine Vertiefung 70 zur Aufnahme des Rollkörpers, die benachbart zur Sensorfläche angeordnet ist. In der Vertiefung ist eine Hebevorrichtung zum Anheben oder Absenken des Rollkörpers angeordnet (nicht gezeigt). Dadurch kann der Rollkörper versenkt werden und die Deckschicht ist dann nicht durch den Rollkörper gedehnt. Somit ist für den Anwender im Bereich der Sensorfläche nur eine ebene Deckschicht sichtbar. Auf Verlangen des Anwenders kann dann der Rollkörper wieder angehoben werden, wodurch sich die Deckschicht im Bereich der Sensorfläche dehnt.
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In 5 umfasst die Bedienungseinrichtung 10 einen ersten Rollkörper 20a und einen zweiten Rollkörper 20b, wobei bevorzugt der Durchmesser von der Sensorfläche zur Deckschicht des zweiten Rollkörpers 20b größer als der Durchmesser von der Sensorfläche zur Deckschicht des ersten Rollkörpers 20a ist. Somit können auf einfache Art und Weise zum Beispiel zwei unterschiedliche Einrichtungen eines Fahrzeugs in Abhängigkeit der Position des Rollkörpers auf der Sensorfläche gesteuert werden.
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Die 11 bis 14 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Sensorfläche 30 in einer perspektivischen Ansicht. In 11 ist eine lineare Ausführungsform der Sensorfläche 30 gezeigt. In 12 ist eine radiale Ausführungsform der Sensorfläche 30 gezeigt. Diese weist eine erste Führungswand 50a und eine zweite Führungswand 50b auf. In 13 ist eine Freifläche verwendet. Diese kann als Trackpad verwendet werden. In 14 ist eine freie Form der Sensorfläche 30 gezeigt.
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Die 15 und 16 zeigen die lineare Ausführungsform der 11 in einer Seitenansicht. In 15 sind 2 lineare Bedienungseinrichtungen 10 abgebildet. Diese können zum Beispiel zum Verstellen eines Fahrzeugsitzes an diesem angeordnet sein. Die 17 zeigt die Ausführungsform der 13 in einer Draufsicht.
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Zur Verdeutlichung sind in den 18 und 19 ebenfalls die linearen Ausführungsformen der 11, 15 und 16 in einer Draufsicht gezeigt. In 18 ist die Ansicht für einen Anwender auf die elastische Deckschicht 40 dargestellt, die durch den Rollkörper 20 gewölbt ist. Zur Verdeutlichung können grafische Elemente wie Plus, Minus, Pfeile oder eine sonstige Symbolik auf die elastische Deckschicht 40 aufgebracht sein. In 19 ist die elastische Deckschicht 40 zur Veranschaulichung weggelassen. Es sind die Sensorfläche 30, der Rollkörper 20, die Führungswand 50 und die Deckfläche 62 gezeigt, die ansonsten für einen Anwender nicht sichtbar wären.
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Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 10 eignet sich besonders gut für den Einsatz in einem Fahrzeug. Es sind aber auch andere Verwendungsmöglichkeiten denkbar, zum Beispiel als Schalter an einer Wand.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bedieneinrichtung
- 20
- Rollkörper
- 30
- Sensorfläche
- 32
- Rastpunkt
- 40
- elastische Deckschicht
- 42
- Dehnstruktur
- 50
- Führungswand
- 60
- Rahmeneinrichtung
- 62
- Deckfläche
- 70
- Vertiefung
