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Diese Erfindung betrifft eine Instrumententafel, die geeignet ist, um an Fahrzeugen oder Booten genutzt zu werden. Die Instrumententafel umfasst mindestens eine haptische oder taktile Rückmelde- oder Feedbackvorrichtung, die ausgelegt ist, um eine haptische Wahrnehmung zu liefern.
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Zwecks dieser Beschreibung ist unter dem Begriff haptische Wahrnehmung der Erkennungsprozess von Gegenständen durch Berührung zu verstehen. Die haptische Wahrnehmung basiert auf der Kombination zwischen der taktilen Wahrnehmung durch die Gegenstände auf der Hautfläche und der Propriozeption aufgrund der Position der Hand gegenüber dem Gegenstand.
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Bekannt sind Instrumententafeln, umfassend eine Oberfläche, die ausgelegt ist, um von einem Nutzer gedrückt zu werden, um eine oder mehrere Funktionen zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Da diese Oberflächen starr sind, unterliegen sie keinen Bewegungen und/oder Verschiebungen, die vom Nutzer während der Einwirkung der Kraft wahrgenommen werden können.
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Der Nutzer hat somit nicht die Möglichkeit, irgendeine taktile oder haptische sensorische Rückmeldung zu erhalten.
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Bekannt sind zudem Vorrichtungen wie beispielsweise Schnittstellenvorrichtungen für Videogames, die Steller umfassen, die in der Lage sind, dem Spieler während ihrer Nutzung eine haptische Wahrnehmung zu liefern, um das Spiel realistischer zu gestalten.
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Bekannt sind zudem elektronische Vorrichtungen wie beispielsweise Mobiltelefone, die einen Bildschirm aufweisen, der mit der Positionierung eines Körperteils ermöglicht, eine oder mehrere Funktionen zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Diese Vorrichtungen umfassen Steller, die in der Lage sind, eine haptische Rückmeldung in einigen Nutzungskonfigurationen zu liefern.
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Bei den gegenwärtig bekannten Lösungen werden Motoren genutzt, die einen Nocken umfassen, der ausgelegt ist, um ein exzentrisches Element zu realisieren, das in der Lage ist, dem Nutzer eine haptische Wahrnehmung zu liefern.
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Die Nutzung eines Motors mit einem exzentrischen Nocken ist weit verbreitet, weist jedoch eine Einschränkung im Hinblick auf die unterschiedlichen möglichen haptischen Wahrnehmungen auf, die geliefert werden können.
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Das vom Nutzer wahrgenommene Berührungsgefühl hängt von der Form des exzentrischen Elements ab, und die Art der vom Nutzer wahrgenommenen Bewegung ist im Wesentlichen mit der Drehbewegung des Motors verbunden.
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Im Kfz-Bereich gibt es keine Instrumententafel, die in der Lage ist, eine haptische Rückmeldung infolge des Drückens einer Oberfläche zum Aktivieren einer oder mehrerer Funktionen zu liefern, die beispielsweise mit ebenso vielen Stromkreisen verbunden sind, wie beispielsweise die Zentralverriegelung, die Einstellung der Rückspiegel usw.
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Die Marktanforderungen schreiben die Realisierung einer Instrumententafel vor, die in der Lage ist, eine haptische Rückmeldung zu liefern, die vom Nutzer wahrgenommen werden muss, und dass diese haptische Rückmeldung je nach den unterschiedlichen Funktionen, die durchgeführt werden, anders sein kann, beispielsweise Aktivierung oder Deaktivierung einer besonderen Funktion und/oder zwischen den verschiedenen mittels der Instrumententafel aktivierbaren Funktionen.
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die oben genannten sowie weitere technische Probleme zu lösen und den Marktanforderungen gerecht zu werden, indem eine Instrumententafel realisiert wird, die mindestens eine Stellvorrichtung umfasst, die in der Lage ist, eine gewünschte haptische Rückmeldung zu liefern.
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Ein Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Instrumententafel mit den Merkmalen gemäß dem beigefügten unabhängigen Patentanspruch 1.
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Die weiteren Merkmale sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen enthalten.
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Die Merkmale und Vorteile der Instrumententafel gehen deutlich und offensichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener möglicher Ausführungsformen sowie der Figuren hervor. Es zeigen:
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- • 3 eine erfindungsgemäße Instrumententafel im Schnitt;
- • 4 ein Detail der Instrumententafel und insbesondere eine mögliche Ausführungsform des Betätigungssystems und des Schubelements in einer perspektivischen Ansicht;
- • 5 in einer perspektivischen Ansicht und teilweise im Schnitt eine mögliche Ausführungsform der Kupplung zwischen dem Schubelement und dem Betätigungssystem;
- • 6 in einer perspektivischen Ansicht und teilweise im Schnitt eine mögliche Ausführungsform der Kupplung zwischen dem Schubelement und einem Teil der Haltestruktur der Instrumententafel;
- • 7A-7C verschiedene mögliche Ausführungsformen der Stellvorrichtung, die ausgelegt ist, um das Betätigungssystem zu bewegen, wobei 7A insbesondere eine erste Ausführungsform der Stellvorrichtung zeigt, die ausgelegt ist, um eine Schubkraft auf die Kontaktoberfläche 22 zu erzeugen und 7B eine zweite Ausführungsform der Stellvorrichtung zeigt, die ausgelegt ist, um eine Zugkraft auf die Kontaktoberfläche 22 zu erzeugen, und 7C eine dritte Ausführungsform der Stellvorrichtung zeigt, die ausgelegt ist, um sowohl eine Schubkraft als auch eine Zugkraft auf die Kontaktoberfläche 22 zu erzeugen.
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Unter Bezugnahme auf diese Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Instrumententafel 1 insgesamt.
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Erfindungsgemäß umfasst die Instrumententafel 1 ein Betätigungssystem 2. Dieses Betätigungssystem 2 umfasst seinerseits eine Kontaktoberfläche oder Anzeige 22.
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Die Instrumententafel 1 umfasst zudem einen elektronischen Kreislauf 4, der ausgelegt ist, um die Ausübung einer Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 zu erfassen, und ausgelegt ist, um demzufolge eine oder mehrere Funktionen zu aktivieren und entsprechend einen oder mehrere elektrische und/oder elektronische Kreisläufe zu speisen. Bei diesen Funktionen kann es sich beispielsweise um einige Funktionen eines Fahrzeugs handeln, wie zum Beispiel die Zentralverriegelung, die Regelung und/oder Positionierung der Rückspiegel usw. Beim Drücken auf diese Kontaktoberfläche 22 besteht daher die Möglichkeit, den entsprechenden elektronischen Kreislauf zu aktivieren, um die gewünschte Funktion auszuführen.
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Erfindungsgemäß umfasst die Instrumententafel 1 mindestens eine Stellvorrichtung 6. Die Stellvorrichtung 6 ist mit dem Betätigungssystem 2 verbunden.
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Im Allgemeinen kann die mechanische Verbindung zwischen der Stellvorrichtung 6 und dem Betätigungssystem 2 auf verschiedenerlei Arten ausgeführt sein, beispielsweise steif, interferierend oder anschlagend. Die Stellvorrichtung 6 kann so fixiert sein, dass sie gegenüber dem Betätigungssystem 2 nicht lösbar oder lösbar ist. Zudem kann die Stellvorrichtung 6 mit dem Betätigungssystem 2 nur entlang einer besonderen Richtung interferieren oder einfach an diesem anschlagen.
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Die Stellvorrichtung 6 wird über den elektronischen Kreislauf 4 gesteuert und betätigt. Der elektronische Kreislauf 4 ist in der Lage, die Stellvorrichtung 6 zu aktivieren und zu deaktivieren.
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Die Stellvorrichtung 6 ist ausgelegt, um das Betätigungssystem 2 zu bewegen. Im Allgemeinen ist die Stellvorrichtung 6 konfiguriert, um das Betätigungssystem 2 für jede zwischen diesen bestehende Verbindung zu bewegen.
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Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung 6 ist ausgelegt, um eine geradlinige Bewegung auszuführen.
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Die von der Stellvorrichtung 6 ausgeführte geradlinige Bewegung wird auf das Betätigungssystem 2 infolge der Ausübung einer Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 durch den Nutzer, die vom elektronischen Kreislauf 4 erfasst wird, übertragen. Der elektronische Kreislauf 4 ist vorzugsweise ausgelegt, um festzustellen, ob die Ausübung einer Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 versehentlich oder effektiv dazu bestimmt ist, eine oder mehrere gewünschte Funktionen zu aktivieren.
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Die Stellvorrichtung 6 ist ausgelegt, um die Kontaktoberfläche 22 zu bewegen. Auf diese Weise erhält der Nutzer eine haptische Rückmeldung infolge der Ausübung einer Kraft auf die Kontaktoberfläche 22.
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Die Bewegung der Kontaktoberfläche 22 kann mit der Richtung, in der die Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 seitens des Nutzers ausgeübt wird, übereinstimmen und/oder der Richtung, in der die Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 seitens des Nutzers ausgeübt wird, entgegengesetzt sein.
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Die von der Stellvorrichtung 6 auf die Oberfläche 22 erzeugte haptische Rückmeldung kann je nach Bedarf variieren, beispielsweise was die Intensität, die Dauer und/oder die Richtung der Bewegung, die von der Stellvorrichtung 6 auf die Oberfläche 22 ausgeführt wird, betrifft. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, dem Nutzer mehrere haptische Rückmeldungen zu liefern, zum Beispiel je nach der auf die Oberfläche 22 ausgeübten Kraft und/oder der Funktion, die aktiviert oder deaktiviert werden soll usw.
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Es ist offensichtlich, dass eine Bewegung, die der Richtung, in der die Kraft auf die Oberfläche 22 seitens des Nutzers ausgeübt wird, vom Nutzer leichter erfasst werden kann. Somit kann die haptische Rückmeldung zum Beispiel je nach der Bedeutung der aktivierten oder deaktivierten Funktion durch die vom Nutzer ausgeübte Kraft variieren.
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In der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Instrumententafel 1 umfasst die Stellvorrichtung 6 ein statisches Element 62 und ein mobiles Element 64.
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Dieses mobile Element 64 ist ausgelegt, um sich gegenüber dem statischen Element 62 zu bewegen und insbesondere eine geradlinige Bewegung auszuführen. Die Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des mobilen Elements 64 hängen von der Ausgestaltung des statischen Elements 62 und/oder vom vom elektronischen Kreislauf 4 übermittelten Befehlssignal ab, beispielsweise von einer Steuereinheit 5 an die Stellvorrichtung 6.
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Vorzugsweise ist das statische Element 62 an einem Sockel 16 und/oder an einer Leiterplatte fixiert, die wiederum am Sockel 16 fixiert ist. Die Befestigungsmethode des statischen Elements 62 der Stellvorrichtung 6 hängt im Wesentlichen von der implementierten Ausführungsform ab, wobei im Folgenden die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben sind. Beispielsweise kann der Sockel 16 eine entsprechende Halte- und Aufnahmestruktur umfassen, in der die Stellvorrichtung 6 positioniert und entsprechend befestigt wird.
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In einer möglichen Ausführungsform des Betätigungssystems 2 ist außer der Kontaktoberfläche oder Anzeige 22 ein Halterungselement 24 enthalten, das an der Kontaktoberfläche oder Anzeige 22 fixiert ist.
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In einer als Beispiel dienenden und nicht einschränkenden bevorzugten Ausführungsform ist das mobile Element 64 der Stellvorrichtung 6 mit dem Halterungselement 24 verbunden. In dieser Ausführungsform übt die Stellvorrichtung 6 eine indirekte Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 aus. Die auf das Halterungselement 24 ausgeübte Kraft wird auf die Kontaktoberfläche 22 übertragen, die sich entsprechend bewegt, da sie mit dem Halterungselement 24 verbunden ist.
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Die mechanische Verbindung zwischen dem Halterungselement 24 und der Stellvorrichtung 6 kann steif oder interferierend ausgeführt sein. In einer möglichen Ausführungsform sind das mobile Element 64 und das Halterungselement aus einem Stück gefertigt.
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In einer als Beispiel dienenden und nicht einschränkenden Ausführungsform ist das mobile Element 64 mit der Kontaktoberfläche 22 verbunden. In dieser Ausführungsform übt die Stellvorrichtung 6 direkt eine Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 aus.
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Das statische Element 62 umfasst mindestens eine elektrische oder elektronische Vorrichtung 622, die in der Lage ist, das mobile Element 64 entlang einer geradlinigen Richtung „Z“ zu bewegen.
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Die Bewegungsrichtung des mobilen Elements 64 entlang der geradlinigen Richtung „Z“ hängt von der Betriebskonfiguration der Stellvorrichtung 6 ab.
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Die Stellvorrichtung 6 umfasst im Wesentlichen die folgenden Betriebskonfigurationen: eine Ruhekonfiguration, eine Schubkonfiguration und/oder eine Zugkonfiguration.
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In der Betriebsruhekonfiguration ist die Stellvorrichtung 6 vorzugsweise inaktiv gehalten und bewirkt keine Bewegung der Kontaktoberfläche 22. In dieser Betriebskonfiguration verhindert die Stellvorrichtung 6 die Bewegung der Kontaktoberfläche 22 infolge der Ausübung einer Kraft auf sie nicht.
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In der Betriebsschubkonfiguration ist die Stellvorrichtung 6 ausgelegt, um die Kontaktoberfläche 22 zu schieben. Insbesondere ist die Stellvorrichtung 6 in dieser Betriebskonfiguration in der Lage, eine Verschiebungskraft einwirken zu lassen, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der eine Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 seitens des Nutzers einwirkt. Insbesondere ist das statische Element 62 und insbesondere die Vorrichtung 622 ausgelegt, um das mobile Element 64 zu bewegen, um eine Schubkraft in Richtung der Kontaktoberfläche 22 auszuüben.
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In der Betriebszugkonfiguration ist die Stellvorrichtung 6 ausgelegt, um das Halterungselement 24 und/oder die Kontaktoberfläche 22 zu ziehen. Insbesondere ist die Stellvorrichtung 6 in dieser Betriebskonfiguration in der Lage, eine Verschiebungskraft einwirken zu lassen, die mit der Richtung übereinstimmt, in der eine Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 seitens des Nutzers einwirkt. Insbesondere ist das statische Element 62 und insbesondere die Vorrichtung 622 ausgelegt, um das mobile Element 64 zu bewegen, um eine Zugkraft auf das Halterungselement 24 und/oder die Kontaktoberfläche 22 auszuüben.
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Der elektronische Kreislauf 4 ist in der Lage, die Stellvorrichtung 6 entsprechend so zu aktivieren, dass diese mindestens eine dieser Betriebskonfigurationen einnehmen kann, oder in einer vorgegebenen Abfolge.
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Die Intensität der von der Stellvorrichtung 6 auf die Kontaktoberfläche 22 direkt oder indirekt ausgeübte Kraft kann je nach den Bedürfnissen variieren, indem beispielsweise der vom elektronischen Kreislauf 4 der Stellvorrichtung 6 übermittelte Befehl geändert wird.
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Vorzugsweise sieht die erfindungsgemäße Instrumententafel 1 vor, dass die Stellvorrichtung 6 so ausgelegt ist, dass das statische Element 62 in der Lage ist, das mobile Element 64 mit der mindestens einen Vorrichtung 622 in mindestens einer Richtung entlang einer geradlinigen Richtung „Z“ zu bewegen. In diesen Ausführungsformen übt die Vorrichtung 622 eine Zugkraft oder eine Schubkraft auf das mobile Element 64 aus.
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Noch besser sieht die erfindungsgemäße Instrumententafel 1 vor, dass die Stellvorrichtung 6 so ausgelegt ist, dass das statische Element 62 in der Lage ist, das mobile Element 64 mit der mindestens einen Vorrichtung 622 in beiden Richtungen entlang einer geradlinigen Richtung „Z“ zu bewegen. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Stellvorrichtung 6 in der Lage, sowohl die Betriebsschubkonfiguration als auch die Betriebszugkonfiguration einzunehmen.
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Diese Stellvorrichtung 6 ist in der Lage, eine Antriebskraft zu nutzen, um das mobile Element 64 gegenüber dem statischen Element 62 zu bewegen.
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In einer ersten möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Instrumententafel 1 umfasst die Stellvorrichtung 6 und insbesondere das statische Element 62 eine Spule 622.
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Diese Spule 622 umfasst mindestens eine Zylinderspule, um eine monostabile oder bistabile Vorrichtung zu realisieren.
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Zwecks dieser Beschreibung ist unter dem Begriff monostabile Vorrichtung eine Vorrichtung zu verstehen, die in der Lage ist, von einer Ruhekonfiguration in eine Schubkonfiguration oder eine Zugkonfiguration zu wechseln, wenn in der Spule 622 ein elektrischer Strom fließt, und in die Ruhekonfiguration zurückzukehren, wenn in der Spule 622 kein elektrischer Strom mehr fließt.
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Zwecks dieser Beschreibung ist unter dem Begriff bistabile Vorrichtung eine Vorrichtung zu verstehen, die in der Lage ist, je nach der Versorgung der Spule 622 von einer Ruhekonfiguration in eine Schubkonfiguration oder eine Zugkonfiguration oder von einer Schubkonfiguration in eine Zugkonfiguration zu wechseln.
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In einer möglichen Ausführungsform stellt die Spule 622 eine monostabile Vorrichtung dar. In dieser Ausführungsform ist die Spule 622 in der Lage, eine Schubkraft oder eine Zugkraft auf das mobile Element 64 auszuüben. Je nach Ausgestaltung der Zylinderspule und der Strömungsrichtung des Stroms, der in der Zylinderspule fließt, ist die Spule 622 in der Lage, eine Zug- oder Schubkraft auf das mobile Element 64 auszuüben. Dieses mobile Element 64 ist aus elektromagnetischem Material realisiert oder umfasst einen Abschnitt aus diesem, sodass sie mit dem von der Spule 622 erzeugten Magnetfeld interagieren kann, wenn durch diese ein elektrischer Strom fließt.
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In dieser möglichen Ausführungsform handelt es sich bei der Vorrichtung 6 beispielweise um einen Elektromagneten.
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Um eine komplexere haptische Rückmeldung durch die Ausübung sowohl einer Zugkraft als auch einer Schubkraft unter Nutzung monostabiler Vorrichtungen zu liefern, umfasst die erfindungsgemäße Instrumententafel 1 mehr als eine Stellvorrichtung 6, wobei mindestens eine Stellvorrichtung 6 ausgelegt ist, um eine Schubkraft auf das Betätigungssystem 2 auszuüben, und eine andere Vorrichtung 6 ausgelegt ist, um eine Zugkraft auf das Betätigungssystem 2 auszuüben. Beispielsweise ist es möglich, zwei Elektromagneten mit entgegengesetzter Wirkung zu nutzen.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die Spule 622 eine bistabile Vorrichtung dar, wobei sie so eine beliebige der möglichen Betriebskonfigurationen der Stellvorrichtung 6 einnehmen kann. Vorzugsweise umfasst die Stellvorrichtung 6 und insbesondere das statische Element 62 nur eine Spule 622, und noch besser ist die Spule 622 mit nur einer Wicklung oder Zylinderspule realisiert.
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In einer möglichen Variante ist die bistabile Vorrichtung mittels der Implementierung eines Steuerungskreises der Stellvorrichtung realisiert, der in der Lage ist, die Strömungsrichtung des durch die Spule 622 fließenden Stroms umzukehren.
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In einer anderen Variante ist die bistabile Vorrichtung mittels zweier Wicklungen realisiert, die zwei Zylinderspulen darstellen, die in einer einzigen Struktur oder Spule enthalten sind. Je nach der Wicklung, durch die der Strom fließt, bewegt sich das mobile Element 64 entlang einer geradlinigen Richtung in eine Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung.
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In einer Variante der Stellvorrichtung 6 ist die bistabile Vorrichtung realisiert, indem eine Spule 622, die vorzugsweise nur eine Wicklung oder Zylinderspule umfasst, und mindestens ein Permanentmagnet 63 gekuppelt sind.
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Im Allgemeinen ist der Permanentmagnet 63 so positioniert, dass er mit dem von der Spule 622 erzeugten Magnetfeld interagiert.
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Im Allgemeinen umfasst die Spule 622 mindestens eine Wicklung oder Zylinderspule, vorzugsweise nur eine, und eventuell eine externe Struktur, die durch die Hülle definiert ist, ausgelegt, um die Wicklung oder Zylinderspule zu umhüllen. Diese Wicklung oder Zylinderspule definiert einen hohlen Innenkanal.
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In diesem Innenkanal ist mindestens teilweise das mobile Element 64 mit mindestens einem Ende aufgenommen.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Stellvorrichtung 6 so ausgestaltet, dass sie dem mobilen Element 64 erlaubt, sich gegenüber dem statischen Element 62 zu bewegen, wobei jedoch die Trennung zwischen dem mobilen Element 64 und dem statischen Element 62 verhindert wird, beispielsweise indem die Hülle ausgebildet wird, um die Wicklung oder Zylinderspule so zu umgeben, dass das komplette Entfernen des mobilen Elements 64 aus dem durch die Spule 622 definierten Innenkanal vermieden wird.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Stellvorrichtung 6 so ausgestaltet, dass sie dem mobilen Element 64 erlaubt, sich gegenüber dem statischen Element 62 zu bewegen, wobei das zumindest teilweise Austreten des mobilen Elements 64 aus dem durch die Spule 622 definierten Innenkanal ermöglicht wird. Um die komplette Trennung zu verhindern, umfasst die Instrumententafel 1 und insbesondere das Halterungselement 24 mechanische Anschläge, die das Überfahren am mobilen Element 64 verhindern.
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Im Allgemeinen kann das mobile Element 64 aus magnetischen oder ferromagnetischen Materialien, beispielsweise aus Metall oder Permanentmagneten realisiert sein, sodass es mit dem von der Spule 622 erzeugten Magnetfeld interagieren kann. Das mobile Element 64, das zumindest teilweise aus Magnetmaterial realisiert ist, wird selbst zu einem Permanentmagneten 63, der ausgelegt ist, um mit dem von der Spule 622 erzeugten Magnetfeld zu interagieren.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das mobile Element 64 aus Kunststoffmaterial realisiert sein. Das mobile Element 64 umfasst eine Aufnahme und/oder ist so ausgestaltet, dass es einen oder mehrere Permanentmagneten 63 aufnehmen kann, die mit der Spule 622 interagieren.
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Im Allgemeinen ist das mobile Element 64 zumindest teilweise in mindestes einer Betriebskonfiguration im Innenkanal der Spule 622 positioniert. Wenn dafür gesorgt wird, dass ein elektrischer Strom in der Spule 622 fließt, wird das mobile Element 64 auf diese Weise entlang einer Richtung bewegt, die im Wesentlichen entlang der Achse der Öffnung des Kanals verläuft, in dem das mobile Element 64 positioniert ist, vorzugsweise entlang der geradlinigen Richtung „Z“. Die Bewegungsrichtung des mobilen Elements 64 hängt vom mobilen Element 64 und/oder von der Spule 622, beispielsweise von der Ausgestaltung und/oder dem Versorgungssignal der Spule ab.
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In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das mobile Element 64, wenn durch die Spule 622 kein elektrischer Strom fließt, eine Betriebsruhekonfiguration ein.
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Die Permanentmagneten 63 können in der Stellvorrichtung 6 sowohl im statischen Element 62, beispielsweise in der Nähe seiner externen Struktur, als auch eventuell in der Nähe der Oberfläche oder Anzeige 22 enthalten sein, an der das mobile Element 64 fixiert ist, oder mit dem mobilen Element 64 gekuppelt sein. Der Permanentmagnet 63 ist je nach den Eigenschaften der mindestens einen Spule 622 entsprechend angeordnet, insbesondere je nach dem von der Spule 622 erzeugten Magnetfeld und insbesondere dessen Richtung. Im Allgemeinen ist der Permanentmagnet 63 gegenüber der Spule 622 so angeordnet, dass er mit dem von der Spule 622 erzeugten Magnetfeld interagieren kann, um auf das mobile Element 64 eine Kraft mindestens mit einer vorgegebenen Richtung auszuüben. Im Allgemeinen kann die von der Spule 622 und/oder dem Permanentmagneten 63 auf das mobile Element 64 erzeugte Kraft direkt sein, insbesondere, wenn das mobile Element 64 aus magnetischen oder ferromagnetischen Materialien realisiert ist, oder indirekt, beispielsweise erzeugt durch die Interaktion des Permanentmagneten 63 mit der Spule 622.
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In der Ausführungsform, in der die Stellvorrichtung 6 nur eine Spule 622 umfasst und eine monostabile Vorrichtung darstellt, ist das mobile Element 64 aus ferromagnetischem Material realisiert, um eine monostabile Vorrichtung herzustellen, die geeignet ist, um die Betriebsschubkonfiguration einzunehmen. Die externe Struktur der Spule 622 sieht einen Mantel aus ferromagnetischem Material vor, der in der Nähe des Endes des Innenkanals der Spule 622 an der Kontaktoberfläche 22 angeordnet ist und so einen Luftspalt mit dem mobilen Element 64 definiert.
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Das mobile Element 64 ist mit dem Halterungselement 24 und/oder der Kontaktoberfläche 22 fest verbunden, vorzugsweise mittels Befestigungsmitteln.
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Wenn durch die Spule 622 kein Strom fließt, erzeugt die Stellvorrichtung 6 keine Kraft, weder eine Zug- noch eine Schubkraft.
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Wenn durch die Spule 622 Strom fließt, erzeugt das von dieser erzeugte Magnetfeld auf das mobile Element 64 eine Kraft, die tendenziell den Luftspalt mit der externen Struktur aufhebt oder zumindest reduziert. Die Richtung der erzeugten Kraft ist unabhängig von der Versorgungspolarität der Spule 622, da es sich stets um eine Schubkraft handelt. Wenn daher die Richtung des Stroms in der Spule 622 umgekehrt wird, wird stets eine Schubkraft erhalten, d. h. eine Kraft mit geradliniger Richtung „Z“, gerichtet zur Kontaktoberfläche 22.
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Der Strom, der in der Spule 622 fließen kann, ist im Wesentlichen Dauerstrom oder impulsgeregelter Strom, beispielsweise PWM.
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Ebenso ist das mobile Element 64 in der Ausführungsform, in der die Stellvorrichtung eine Spule 622 ist und eine monostabile Vorrichtung darstellt, die geeignet ist, um die Betriebszugkonfiguration einzunehmen, aus ferromagnetischem Material realisiert. Die externe Struktur der Spule 622 sieht einen Mantel aus ferromagnetischem Material vor, der in der Nähe des Endes des Innenkanals der Spule 622 entfernt von der Kontaktoberfläche 22 angeordnet ist und so einen Luftspalt definiert.
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Das mobile Element 64 ist mit dem Halterungselement 24 und/oder der Kontaktoberfläche 22 fest verbunden, vorzugsweise mittels Befestigungsmitteln.
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Wenn durch die Spule 622 kein Strom fließt, erzeugt die Stellvorrichtung 6 keine Kraft, weder eine Zug- noch eine Schubkraft.
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Wenn durch die Spule 622 Strom fließt, erzeugt das von dieser erzeugte Magnetfeld auf das mobile Element 64 eine Kraft, die tendenziell den Luftspalt mit der externen Struktur aufhebt oder zumindest reduziert. Die Richtung der erzeugten Kraft ist unabhängig von der Versorgungspolarität der Spule 622, da es sich stets um eine Zugkraft handelt.
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Diese Ausführungsformen sehen vor, dass die Spule 622 ausgelegt ist, um je nach der Anordnung des Mantels aus ferromagnetischen Material gegenüber der Kontaktoberfläche 22 eine Zug- oder Schubkraft auf das mobile Element 64 auszuüben.
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Um eine Stellvorrichtung 6 zu erhalten, die in der Lage ist, das mobile Element in beide Richtungen entlang der geradlinigen Richtung „Z“ zu bewegen, sind die Wicklungen in der Ausführungsform mit doppelter Wicklung so konfiguriert, dass sie, wenn ein Strom gleicher Stärke und Polarität durch sie fließt, zwei im Wesentlichen gleiche Magnetfelder, jedoch mit entgegengesetzter Polarität erzeugen. Wird eine Wicklung gespeist, indem durch sie ein Strom geführt wird, wird auf diese Weise die Zugkonfiguration eingenommen. Wird dagegen die andere Wicklung gespeist, indem durch sie ein Strom geführt wird, wird die Schubkonfiguration eingenommen.
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In der bevorzugten Ausführungsform, in der eine Spule mit einer einzigen Wicklung vorhanden ist, ist mindestens ein Permanentmagnet 63 enthalten, der so angeordnet ist, dass er entsprechend mit dem von der Spule 622 erzeugten Magnetfeld interagiert und mindestens eine Zug- und/oder eine Schubkraft auf das mobile Element 64 ausübt.
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Im Allgemeinen sind die Strukturen der Stellvorrichtung 6, des statischen Elements 62, eines oder mehrerer Permanentmagneten 63 und des mobilen Elements 64 so ausgestaltet, dass sie das Erhalten der zwei Betriebszug- und -schubkonfigurationen erleichtern.
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In einer ersten Ausführungsform umfasst die Stellvorrichtung 6 eine Spule 622, in der im Innenkanal mindestens teilweise ein mobiles Element 64 eingefügt ist, realisiert aus magnetischem Material, das selbst zu einem Permanentmagneten 63 wird. Dieser Permanentmagnet 63 und insbesondere das mobile Element 64 ist mit dem Halterungselement 24 und/oder der Kontaktoberfläche 22 fest verbunden, vorzugsweise mittels Befestigungsmitteln.
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Wenn durch die Spule 622 kein Strom fließt, erzeugt die Stellvorrichtung 6 keine Kraft, weder eine Zug- noch eine Schubkraft.
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Wenn die Spule 622 gespeist wird, d. h., wenn Strom durch sie fließt, interagiert das von ihr erzeugte Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 63.
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Die Richtung der resultierenden Kraft verläuft entlang der geradlinigen Richtung „Z“, und die Richtung hängt von der Versorgungspolarität der Spule 622 ab.
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Diese Ausführungsform ermöglicht nach Belieben die Erzeugung einer Zug- oder Schubkraft auf das Halterungselement 24 und/oder die Kontaktoberfläche 22.
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In dieser Ausführungsform ist das mobile Element 64 fest mit dem Permanentmagneten 63 verbunden.
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In einer zweiten Ausführungsform umfasst die Stellvorrichtung 6 eine Spule 622, in der beispielsweise im Innenkanal mindestens teilweise und vorzugsweise vollständig ein Ende des mobilen Elements 64 eingefügt ist, das mindestens zwei Permanentmagneten 63 umfasst, die einander entgegengesetzt sind.
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Diese Permanentmagneten 63, die sich tendenziell abstoßen, sind fest mit einem Abschnitt des mobilen Elements 64 verbunden. Dieser Abschnitt des mobilen Elements ist vorzugsweise mit einem nicht ferromagnetischen Material hergestellt, beispielsweise Kunststoff.
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Dieser Abschnitt des mobilen Elements, der ausgelegt ist um die Permanentmagneten 63 zu tragen, ist fest mit dem Halterungselement 24 und/oder der Kontaktoberfläche 22 verbunden, vorzugsweise mittels Befestigungsmitteln.
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Mindestens ein Paar entgegengesetzte Permanentmagneten 63 stellen de facto einen Permanentmagneten mit zwei externen Polen gleicher Polung dar.
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Wenn durch die Spule 622 kein Strom fließt, erzeugt die Stellvorrichtung 6 keine Kraft, weder eine Zug- noch eine Schubkraft.
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Wenn Strom durch die Spule 622 fließt, interagiert das von der Spule 622 erzeugte Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten, wobei der Permanentmagnet insbesondere aus zwei entgegengesetzten Magneten besteht.
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Die Richtung der resultierenden Kraft hängt von der Versorgungspolarität der Spule 622 ab und ermöglicht somit nach Belieben die Erzeugung einer Zug- oder Schubkraft auf das Halterungselement 24 und/oder die Kontaktoberfläche 22.
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In einer möglichen Ausführungsform kann das mindestens eine Paar von Permanentmagneten 63 somit das mobile Element 64, insbesondere den genannten Abschnitt, vorzugsweise an einem Ende, umgeben.
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In diesen beiden Ausführungsformen sind dieser eine oder diese mehreren Permanentmagneten 63 so realisiert, dass sie in den in der Spule 622 definierten Innenkanal eingefügt werden können.
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In beiden Ausführungsformen besteht die Möglichkeit, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und/oder die Intensität der vom mobilen Element 64 absolvierten Bewegung sowohl in einer Zugkonfiguration als auch in einer Schubkonfiguration zu regeln.
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In beiden Ausführungsformen wird durch die Umkehr der Richtung des Stroms in der Spule 622 eine Änderung der Kraftrichtung erhalten, die jeweils zu einer Zug- oder Schubkraft wird.
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Der Strom, der in der Spule 622 fließen kann, ist bei beiden Ausführungsformen im Wesentlichen ein Dauerstrom oder impulsgeregelter Strom, beispielsweise PWM.
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Im Allgemeinen ist der elektronische Kreislauf 4 ausgelegt, um die Stellvorrichtung 6 zu steuern und so zu regeln, dass diese die Ruhekonfiguration und mindestens entweder die Zugkonfiguration und/oder die Schubkonfiguration einnimmt.
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Beispielsweise handelt es sich beim elektronischen Kreislauf 4 vorzugsweise um einen digitalen Kreislauf, der Rechteckwellensignale nutzt.
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Zur Steuerung der Stellvorrichtung ist es möglich, Impulsregelungen des elektronischen Digitalsignals zu nutzen, das ausgelegt ist, um die Spule 622 zu speisen, da die Schub- und/oder Zugwirkung, die die Stellvorrichtung ausübt, wodurch die Spule 622 gespeist wird, variiert werden kann.
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Durch die Nutzung einer PWM-Regelung ist es beispielsweise möglich, ein Digitalsignal zu generieren, mit dem die Spule 622 gespeist wird, sodass eine Kontrolle der Intensität und/oder Richtung der auf das mobile Element ausgeübten Kraft erhalten wird, die die Kontaktoberfläche 22 entsprechend bewegt.
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Dieses Signal zur Speisung der Spule 622 könnte je nach den vom elektronischen Kreislauf 4 verarbeiteten Signalen je nach den vom Kraftsensorensystem 40 erhaltenen Daten geregelt werden. Vorzugsweise werden die vom Kraftsensorensystem 40 erhaltenen Daten von einer Steuereinheit 5, die im elektronischen Kreislauf 4 enthalten ist, verarbeitet. Die Steuereinheit 5 ist ausgelegt, um die Stellvorrichtung 6 zu steuern, indem sie das Signal zur Speisung der Spule 622 generiert.
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Dieses Kraftsensorensystem 40 kann in mehreren Techniken realisiert werden, beispielsweise kapazitiv, resistiv, piezoresistiv oder piezoelektrisch.
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Das Betätigungssystem 2 ist oberhalb des Kraftsensorensystems 40 angeordnet. Vorzugsweise befindet sich das Betätigungssystem 2 auf dem Kraftsensorensystem 40.
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Die Stellvorrichtung 6 interferiert nicht mit dem Kraftsensorensystem 40 bei der Erfassung der Ausübung einer Kraft auf das Betätigungssystem 2.
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Im Hinblick auf die detaillierte Ausführung von Strukturrealisierungen einer möglichen, als Beispiel dienenden, nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Instrumententafel 1 vorzugsweise mindestens ein Schubelement 3.
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Erfindungsgemäß sieht die Instrumententafel 1 vor, dass das mindestens eine Schubelement 3 auf dem Betätigungssystem 2 angeordnet ist. Das mindestens eine Schubelement 3 ist ausgelegt, um eine Kraft, insbesondere eine Wirkkraft und in vorgegebener Menge auf die Kontaktoberfläche 22 des Betätigungssystems 2 auszuüben.
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Das mindestens eine Schubelement 3 ist ausgestaltet, um das Betätigungssystem 2 auf das Kraftsensorensystem 40 des elektronischen Kreislaufs 4 zu schieben.
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Daher schiebt das mindestens eine Schubelement 3 das Betätigungssystem 2 aktiv zum Kraftsensorensystem 40.
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In einer möglichen Ausführungsform ist das mindestens eine Schubelement 3 ausgelegt, um eine Kraft mit einer Richtung einwirken zu lassen, die parallel zur normalen Richtung des Kraftsensorensystems 40 verläuft und so, dass eine Kraft ausgeübt wird, die auf das Kraftsensorensystem 40 gelenkt ist, beispielsweise parallel zur geradlinigen Richtung „Z“.
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Im Allgemeinen erfasst das Kraftsensorensystem 40 erfindungsgemäß eine Kraft entsprechend derjenigen, die von dem mindestens einen Schubelement 3 ausgeübt wird.
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Wie bereits erwähnt, umfasst der elektrische Kreislauf 4 die Steuereinheit 5, die die Stellvorrichtung 6 steuert und entsprechend aktiviert.
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Die Steuereinheit 5 ist außerdem ausgelegt, um das Kraftsensorensystem 40 zu steuern, um jede ausgeübte Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 des Betätigungssystems 2 seitens des Nutzers zu erfassen.
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In dieser Ausführungsform bestimmt die Steuereinheit 5, dass das Kraftsensorensystem 40 in einer Ruhekonfiguration der Instrumententafel 1 einen konstanten ausgeübten Kraftwert erfasst, der insgesamt der von dem mindestens einen Schubelement 3 auf das Betätigungssystem 2 ausgeübten Kraft entspricht.
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Zwecks dieser Beschreibung ist unter Ruhekonfiguration der Instrumententafel 1 die Konfiguration zu verstehen, in der keine Kraft vom Nutzer auf die Instrumententafel 1, insbesondere auf das Betätigungssystem 2 und noch spezifischer auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübt wird.
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Die Wertabweichung oder der Versatzwert, der von der Steuereinheit 5 in der Ruhekonfiguration der Instrumententafel 1 erfasst wird, wird automatisch von der Steuereinheit 5 ausgeglichen, wobei dafür gesorgt wird, dass dem vom Kraftsensorensystem 40 erfassten Kraftwert eine Ruhekonfiguration entspricht, indem keine Funktion aktiviert wird. In diesem Zustand wird vom Nutzer effektiv keine Kraft auf das Betätigungssystem 2 und insbesondere auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübt. Erst wenn tatsächlich eine Kraft auf das Betätigungssystem 2 und insbesondere auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübt wird, die im Hinblick auf den Ursprung der von dem mindestens einen Schubelement 3 ausgeübten Kraft unterschiedlich ist, bestimmt die Steuereinheit 5 das Auftreten einer realen Ausübung einer Kraft, die tatsächlich zur Aktivierung von einer oder mehreren Funktionen bestimmt ist. Unter diesem Umstand ist die insgesamt vom Kraftsensorensystem 40 erfasste Kraft höher oder eventuell geringer als die Wertabweichung oder der Versatzwert, der durch den Schub des mindestens einen Schubelements 3 erzeugt wird. Auf diese Weise bestimmt die Steuereinheit 5, indem sie eine Veränderung gegenüber der Wertabweichung oder dem Versatz misst, das Auftreten einer Ausübung einer Kraft auf das Betätigungssystem 2 und insbesondere auf die Kontaktoberfläche 22.
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Infolge der Ermittlung des Auftretens einer Ausübung einer Kraft auf das Betätigungssystem 2 kann die Steuereinheit 5 die Stellvorrichtung 6 aktivieren, um dem Nutzer zu erlauben, eine haptische Rückmeldung wahrzunehmen.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der vom Nutzer auf das Betätigungssystem 2 ausgeübten Kraft um eine Schubkraft, die auf das Kraftsensorensystem 40 gelenkt ist.
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In einer als Beispiel dienenden, jedoch deswegen nicht einschränkenden Ausführungsform sind das Betätigungssystem 2 und das Kraftsensorensystem 40 in direktem Kontakt, da sich nichts zwischen ihnen befindet.
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In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen dem Betätigungssystem 2 und dem Kraftsensorensystem 40 ein Element eingesetzt sein, das sich vorzugsweise im Wesentlichen plastisch verhält, um die auf das Betätigungssystem 2 ausgeübte Kraft auf das Kraftsensorensystem 40 zu übertragen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Instrumententafel 1 handelt es sich bei dem mindestens einen Schubelement 3 um ein elastisches Element. Noch besser handelt es sich bei dem mindestens einen Schubelement 3 um eine Feder, beispielsweise um eine Schraubenfeder. In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei dem mindestens einen Schubelement 3 mindestens um ein Paar Schraubenfedern, die zueinander ausgerichtet und ausgelegt sind, um jeweils eine Kraft in einer einander entgegengesetzten Richtung auf das Betätigungssystem 2 auszuüben.
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Im Allgemeinen kann das mindestens eine Schubelement 3 in die Kontaktoberfläche 22 integriert sein oder in einer Haltestruktur 12 der Instrumententafel 1 aufgenommen sein. In einer möglichen Ausführungsform ist das mindestens eine Schubelement 3 in einer entsprechenden Aufnahme 122 untergebracht, die in der Haltestruktur 12 enthalten ist, sodass es auf die Kontaktoberfläche und Anzeige 22 wirken kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Instrumententafel 1 umfasst das Kraftsensorensystem 40 des elektronischen Kreislaufs 4 seinerseits erfindungsgemäß eine Leiterplatte oder Platine 42, auf der das Kraftsensorensystem 40 und der elektronische Kreislauf 4 ausgebildet sind, und ein Kraftverteilungselement 44, beispielsweise ein elastisches Band, das beispielsweise aus Silikon besteht.
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In dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit 5 elektrisch mit der Leiterplatte oder Platine 42 verbunden.
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In dieser Ausführungsform ist das Kraftverteilungselement 44 und insbesondere ein elastisches Band, beispielsweise aus Silikon, auf der Leiterplatte oder Platine 42 angeordnet, vorzugsweise in direktem Kontakt mit dieser.
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In dieser Ausführungsform erfüllt das Kraftverteilungselement 44 sowohl eine aktive Funktion im Kraftsensorensystem 40 als auch andere Funktionen wie beispielsweise zum Schutz vor zum Beispiel Wasser und/oder Staub.
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Im Allgemeinen beinhalten das Kraftverteilungselement 44 und/oder die Leiterplatte oder Platine 42 einen Kraftsensor 46. Der Kraftsensor 46 ist ausgelegt, um einen eigenen elektrischen Parameter je nach der auf diesen ausgeübten Druckkraft zu variieren. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor 46 im Kraftverteilungselement 44 integriert.
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Dieser Kraftsensor 46 ist ein Element, das piezoresistive, kapazitive und/oder piezoelektrische Eigenschaften aufweist.
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Der Kraftsensor 46 kann somit seinen Widerstand, seine Kapazität und/oder den Spannungswert an seinen Enden mit der Änderung der auf ihn ausgeübten Kraft ändern. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftsensor 46 resistiv oder piezoresistiv. Der Kraftsensor 46 kann beispielsweise während des Herstellungsprozesses mittels Mehrkomponentenspritzen oder Umspritzen in das Kraftverteilungselement 44 und/oder in die Leiterplatte oder Platine 42 integriert werden.
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In einer als Beispiel dienenden und nicht einschränkenden möglichen Ausführungsform ist die Kontaktoberfläche 22 fest mit dem Halterungselement 24 verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktoberfläche oder Anzeige 22 mittels Befestigungsmitteln 26 mit dem Halterungselement 24 verbunden. Diese Befestigungsmittel 26 sind zum Beispiel vom Interferenztyp, zum Beispiel mit Einrastung.
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In einer als Beispiel dienenden und nicht einschränkenden möglichen Ausführungsform kann zwischen die Kontaktoberfläche 22 und das Halterungselement 24 ein Band eingesetzt werden, vorzugsweise aus elastischem Material, beispielsweise Silikon, das ausgelegt ist, um zusammengedrückt zu werden. Dieses Band kann dazu beitragen, etwaige auf das erfindungsgemäße System ausgeübte Kräfte zu absorbieren, um Schäden oder Brüche des Kraftsensorensystems 40 und/oder der Stellvorrichtung 6 zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kontaktoberfläche 22 eine Vielzahl an Unterteilungen oder Zonen 222. Mit einer jeder dieser Unterteilungen oder Zonen 222 kann ein Unterscheidungszeichen assoziiert werden. Dieses Unterscheidungszeichen gibt dem Nutzer einen Hinweis über die Funktion, die durch das Drücken der Kontaktoberfläche 22 aktiviert oder deaktiviert werden kann. Vorzugsweise entspricht jede Unterteilung 222 einer spezifischen Funktion. Dank der erfindungsgemäßen Instrumententafel 1 kann ein Nutzer, indem er auf eine spezifische Unterteilung oder eine spezifische Zone 222 drückt, eine spezifische Funktion bezüglich eines elektronischen Kreislaufs aktivieren oder deaktivieren, der an die Instrumententafel 1 angeschlossen ist, und dank der Stellvorrichtung 6 gleichzeitig eine haptische Rückmeldung erhalten. Die von der Stellvorrichtung 6 erzeugte haptische Rückmeldung hängt von der Funktion, die vom Nutzer aktiviert oder deaktiviert wird, ab, wobei das Signal, mit dem die Steuereinheit 5 die Stellvorrichtung 6 aktiviert, geändert wird.
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Die Steuereinheit 5 ist ausgelegt, um das Kraftsensorensystem 40 und insbesondere die Kraftsensoren 46 zu überwachen, sodass sowohl das Auftreten des Ausübens einer Kraft seitens des Nutzers auf die Kontaktoberfläche 22 ermittelt wird als auch ermittelt wird, welche Unterteilung oder Zone 222 effektiv gedrückt wurde.
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Die Steuereinheit 5 ist zudem ausgelegt, um die Stellvorrichtung 6 je nach der Ermittlung sowohl des Auftretens der Ausübung einer Kraft seitens des Nutzers auf die Kontaktoberfläche 22 als auch der Unterteilung oder Zone 222, auf die eine Kraft tatsächlich ausgeübt wurde, zu aktivieren.
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Die Steuereinheit 5 umfasst beispielsweise eine Kalkulationseinheit, die ausgelegt ist, um ein Rechnerprogramm auszuführen, umfassend eine Vielzahl an Maschinenanweisungen, sodass eine vorgegebene Algorithmuskalkulation ausgeführt wird. Dieser Algorithmus ist ausgelegt, um zu ermitteln, auf welche spezifische Unterteilung oder Zone 222 eine Kraft seitens des Nutzers ausgeübt wurde, indem die vom Kraftsensorensystem 40 erfassten Daten verarbeitet werden, indem beispielsweise die Veränderungen der elektrischen Parameter der Kraftsensoren 46 überwacht werden.
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Der Algorithmus ermöglicht der Steuereinheit 5, ein entsprechendes Aktivierungssignal an die Stellvorrichtung 6 zu übermitteln, um die entsprechende haptische Rückmeldung für den Nutzer generieren zu können, der eine Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 ausübt.
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Im Allgemeinen kann die Instrumententafel 1 eine Haltestruktur 12 und eine oder mehrere Tasten 14 umfassen.
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Die Haltestruktur 12 ist ausgelegt, um die Elemente der Instrumententafel 1 zu halten und eine oder mehrere Tasten 14 aufzunehmen.
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Vorzugsweise umfasst die Instrumententafel 1 zudem einen Sockel 16, in dem Verbinder enthalten sein können, um die Instrumententafel 1 an eine Vielzahl an elektrischen Kreisläufen anzubinden.
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1 zeigt eine axonometrische Ansicht einer Instrumententafel 1. Aus der Figur sind die Kontaktoberfläche 22 des Betätigungssystems 2 und der Sockel 16 ersichtlich, der an der Haltestruktur 12 fixiert ist. Die Figur zeigt eine Instrumententafel 1, die ein Paar Tasten 14, beispielsweise zwei Kippschalter, umfasst, die ausgelegt sind, um einen oder mehrere Schalter zu steuern, die mit ebenso vielen elektronischen Kreisläufen verbunden sind.
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Aus 1 ist zudem ersichtlich, dass die Kontaktoberfläche 22 eine Vielzahl an Unterteilungen oder Zonen 222 umfasst, in denen ein Unterscheidungszeichen vorhanden ist, das sich auf eine Funktion hinsichtlich des elektronischen Kreislaufs bezieht, der durch das Drücken auf die Unterteilung oder Zone 222 gesteuert wird.
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2A zeigt eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Instrumententafel 1.
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Diese Ausführungsform umfasst eine Stellvorrichtung 6, umfassend ein statisches Element 62, das mit einer Spule 622 realisiert ist, und ein mobiles Element 64, wobei das mobile Element 64 nicht mit dem statischen Element 62 verbunden ist. Die in der Figur dargestellte Stellvorrichtung 6 ist eine bistabile Vorrichtung, die in der Lage ist, sowohl eine Schubkraft als auch eine Zugkraft auf das Betätigungssystem 2 zu erzeugen.
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2B zeigt eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Instrumententafel 1.
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Diese Ausführungsform umfasst eine Stellvorrichtung 6, umfassend ein statisches Element 62, das mit einer Spule 622 realisiert ist, und ein mobiles Element 64, wobei das mobile Element 64 mit dem statischen Element 62 verbunden ist.
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Die in der Figur dargestellte Stellvorrichtung 6 ist eine monostabile Vorrichtung, die in der Lage ist, entweder eine Schubkraft oder eine Zugkraft auf das Betätigungssystem 2 zu erzeugen.
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Sowohl in 2A als auch in 2B sind zudem vier Schubelemente 3 in der Form von Schraubenfedern zu erkennen, die ausgelegt sind, um auf die Kontaktoberfläche oder Anzeige 22 zu drücken.
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Anhand der 2A und 2B lässt sich zudem feststellen, dass die Kontaktoberfläche 22 in beiden Ausführungsformen lösbar am Halterungselement 24 mittels beispielweise entsprechender Befestigungsmittel fixiert werden kann. Aus 2 wird eine Ausführungsform ersichtlich, in der der elektronische Kreislauf 4 ein Kraftsensorensystem 40 umfasst, das seinerseits eine Leiterplatte oder Platine 42 umfasst.
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3 zeigt die Instrumententafel aus 1 im Schnitt, wobei die Möglichkeit besteht, die Anordnung der Schubelemente 3 gegenüber der Kontaktoberfläche 22 zu bestimmen. Insbesondere sind diese elastischen Elemente 3 in Aufnahmen 122 untergebracht, die in der Haltestruktur 12 enthalten sind, sodass eine Schubkraft auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübt wird.
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Aus dieser Figur wird ersichtlich, dass das Betätigungssystem 2 und insbesondere das Halterungselement 24 in direktem Kontakt mit dem elektronischen Kreislauf 4 und insbesondere am Kraftsensorensystem 40 ist. Das Kraftverteilungselement 44 ist zwischen dem Halterungselement 24 und der Leiterplatte oder Platine 42 eingesetzt. Aus dieser Figur wird deutlich, dass die von den Schubelementen 3 auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübte Schubkraft mittels des Halterungselements 24 auf das Kraftsensorensystem 40 übertragen wird. Das Kraftsensorensystem 40 erfasst daher in einer Ruhekonfiguration der Instrumententafel 1 eine konstante Schubkraft, die von der Steuereinheit 5 als Abweichung vom Wert oder Versatz interpretiert wird, wobei gemäß den vorhergehenden Angaben keine Funktion aktiviert wird.
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Aus 3 wird zudem ersichtlich, dass die Steuereinheit 5 elektrisch mit der Leiterplatte oder Platine 42 verbunden ist. Aus der Figur wird zudem eine Vielzahl, beispielsweise vier, an Kraftsensoren 46 ersichtlich, die im Kraftsensorensystem 40 enthalten sind.
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4 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Betätigungssystems 2 des elektrischen Kreislaufs 4, insbesondere des Kraftsensorensystems 40.
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Auch in diesem Fall ist der direkte Kontakt zwischen dem Betätigungssystem 2 und dem Kraftsensorensystem 40 sichtbar. Aus dieser Abbildung ist auch ersichtlich, wo die Schubelemente 3 die elastische Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 ausüben.
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Die 4 zeigt die Anordnung in einer perspektivischen Ansicht, in der zudem eine Vielzahl an Unterteilungen oder Zonen 222 sichtbar ist, von denen eine jede mit einer spezifischen Funktion assoziiert ist, die mittels der Instrumententafel 1 geschaltet werden kann.
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Aus der 4 ist zudem ersichtlich, dass in der Nähe eines jeden Winkels oder Scheitels der Kontaktoberfläche 22 ein Schubelement 3 vorhanden ist, das ausgelegt ist, um eine Kraft auszuüben, die auf das Kraftsensorensystem 40 gerichtet ist. Diese Konfiguration ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Vorspannungskraft, die von der Vielzahl an Schubelementen 3 erzeugt wird.
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Aus der Figur ist zudem ersichtlich, dass die Anordnung der Vorrichtungen 6 der Anordnung der Schubelemente 3 ähnelt, um sicherzustellen, dass jeder Kraftsensor 46 auf gleiche Weise von der von den Schubelementen 3 ausgeübten Vorspannungskraft beeinflusst wird.
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Um den einwandfreien Betrieb des Kraftsensorensystems 40 zu gewährleisten, indem eine möglichst gleichförmige aktive Belastung ausgeübt wird, sind mindestens vier Schubelemente 3 bereitgestellt. Vorzugsweise befinden sich diese Schubelemente 3 an den Enden, Winkeln oder Scheiteln der Kontaktoberfläche 22.
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5 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Kupplung zwischen dem Schubelement 3 und dem Betätigungssystem 2. Anhand dieser Figur wird verständlich, dass die Kontaktoberfläche oder Anzeige 22 mittels Interferenzbefestigungsmitteln 26 entfernbar am Halterungselement 24 fixiert ist.
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Aus der Figur geht zudem hervor, dass das Schubelement 3 eine Kraft auf die Kontaktoberfläche 22 ausübt.
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6 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Kupplung zwischen dem Schubelement 3 und einem Teil der Haltestruktur 12 der Instrumententafel 1. In dieser Ausführungsform sind die Schubelemente 3 in Form von Schraubenfedern in entsprechenden Aufnahmen 122 der Haltestruktur 12 untergebracht, sodass eine Schubkraft auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübt werden kann.
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7A zeigt eine erste Ausführungsform der Stellvorrichtung 6, die ausgelegt ist, um eine Schubkraft in Richtung der Kontaktoberfläche 22 zu erzeugen.
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Diese Stellvorrichtung 6 ist beispielsweise ein Elektromagnet, aufweisend ein statisches Element 62, das ausgelegt ist, um entsprechend in einer entsprechenden Aufnahme fixiert zu werden, die beispielsweise im Sockel 16 enthalten ist, und ein mobiles Element 64, das beispielsweise durch Interferenz fixiert mit dem Halterungselement 24 gekuppelt ist, das seinerseits an der Kontaktoberfläche 22 fixiert ist. Das statische Element 62, das nicht im Detail dargestellt ist, umfasst eine Spule. Wenn diese Spule aktiviert wird, wird das mobile Element 64 nach oben geschoben und schiebt entsprechend das Halterungselement 24 und auch die Kontaktoberfläche 22.
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Aus der Figur wird auch ein Schubelement 3 ersichtlich, insbesondere ein Paar Federn. Diese Schubelemente 3 ermöglichen der Stellvorrichtung 6 die Erzeugung einer Bewegung, die auf die Kontaktoberfläche 22 übertragen wird, um vom Nutzer als haptische Rückmeldung infolge der auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübten Kraft wahrgenommen zu werden.
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7B zeigt eine zweite Ausführungsform der Stellvorrichtung, die ausgelegt ist, um eine Zugkraft der Kontaktoberfläche 22 zu erzeugen.
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Diese Stellvorrichtung 6 ist beispielsweise ein Elektromagnet, aufweisend ein statisches Element 62, das ausgelegt ist, um entsprechend in einer entsprechenden Aufnahme fixiert zu werden, und ein mobiles Element 64, das beispielsweise starr mittels entfernbaren Befestigungsmitteln mit dem Halterungselement 24 gekuppelt ist, das seinerseits an der Kontaktoberfläche 22 fixiert ist. Das statische Element 62, das nicht im Detail dargestellt ist, umfasst eine Spule. Wenn diese Spule aktiviert wird, wird das mobile Element 64 nach unten gezogen und zieht entsprechend das Halterungselement 24 und auch die Kontaktoberfläche 22.
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Aus der Figur wird auch ein Schubelement 3 ersichtlich, insbesondere ein Paar Federn. Diese Schubelemente 3 ermöglichen der Stellvorrichtung 6 die Erzeugung einer Bewegung, die auf die Kontaktoberfläche 22 übertragen wird, um vom Nutzer als haptische Rückmeldung infolge der auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübten Kraft wahrgenommen zu werden.
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7C zeigt eine dritte Ausführungsform der Stellvorrichtung, die ausgelegt ist, um sowohl eine Schub- als auch eine Zugkraft auf die Kontaktoberfläche 22 zu erzeugen.
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Diese Ausführungsform weist eine Wicklung 622 auf, die im statischen Element 62 enthalten ist, die eine Öffnung definiert, in der das mobile Element 64 untergebracht ist.
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In dieser Ausführungsform ist das mobile Element 64 in einem einzigen Stück mit dem Halterungselement 24 ausgebildet.
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Zudem ist das mobile Element 64, was seinen normalerweise in die Öffnung der Spule 622 eingefügten Abschnitt betrifft, von einer Vielzahl von Permanentmagneten 63 umgeben.
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Diese Permanentmagneten 63 sind entsprechend angeordnet, sodass sie untereinander übereinstimmen und untereinander nur Anzugskräfte erzeugen, sodass eine Kraft ausgeübt wird, die der von der Spule 622, wenn diese gespeist wird, erzeugten Kraft entgegenwirkt.
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In dieser Konfiguration ist die Stellvorrichtung 6 in der Lage, sowohl eine Zugkraft als auch eine Schubkraft auf das Betätigungssystem 2 auszuüben.
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Aus der Figur wird auch ein Schubelement 3 ersichtlich, insbesondere ein Paar Federn. Diese Schubelemente 3 ermöglichen der Stellvorrichtung 6 die Erzeugung einer Bewegung, die auf die Kontaktoberfläche 22 übertragen wird, um vom Nutzer als haptische Rückmeldung infolge der auf die Kontaktoberfläche 22 ausgeübten Kraft wahrgenommen zu werden.
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Die in den beigefügten Figuren dargestellte Ausführungsform stellt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Instrumententafel 1 dar, die je nach den Projektspezifikationen und/oder vorgeschriebenen optischen Anforderungen geändert werden kann, ohne dass dabei das Funktionsprinzip der Instrumententafel 1 gemäß dieser Erfindung geändert wird.
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Mit der Einführung der elastischen Elemente 3, beispielsweise vier Schraubenfeder, die das Betätigungssystem 2 schieben, wird eine vorgegebene Schubkraft auf das Kraftsensorensystem 40 erhalten, die von der Steuereinheit 5 erfasst wird. Jede von einem Nutzer auf die Kontaktoberfläche oder Anzeige 22 ausgeübte Kraft, beispielsweise um eine Funktion auszuwählen, stellt eine Erhöhung der von den elastischen Elementen 3 erzeugten vorgegebenen Schubkraft dar und wird vom Kraftsensorensystem 40 als Änderung gegenüber dem anfänglichen Schub erfasst.
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Die mindestens eine Stellvorrichtung 6 ist in der Lage, bei Auftreten eines Drückens der Kontaktoberfläche 22 eine haptische Rückmeldung zu liefern.
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Die Einführung der elastischen Elemente 3, beispielsweise vier Schraubenfeder, ermöglicht das Erhalten eines höheren, vom Nutzer wahrgenommenen haptischen Effekts, da mindestens ein Bewegungsfreiheitsgrad des Betätigungssystems 2 vorliegt.
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Mit dieser Lösung kann eine gute Stabilität der Anordnung erreicht werden, dank der von den Schubelementen 3 ausgeübten Vorspannungskraft, ohne die Empfindlichkeit des Kraftsensorensystems 40 zu reduzieren, wobei dem Nutzer in jedem Fall eine haptische Rückmeldung geliefert wird.
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Dieses System ermöglicht die Kombination eines taktilen oder berührungsempfindlichen Betätigungssystems mit einem Kraftsensorensystem, wobei eine taktile Rückmeldung oder ein haptisches Feedback für den Nutzer garantiert wird. Diese Erfindung liefert der Kontaktoberfläche 22 einen Freiheitsgrad gegenüber den umliegenden Elementen und insbesondere der Haltestruktur 12. Daher kann das Betätigungssystem 2 und insbesondere die Kontaktoberfläche 22 so ausgeführt werden, dass dem Nutzer ermöglicht wird, eine Rückmeldung oder ein Feedback wahrzunehmen, wenn er die Kontaktoberfläche 22 drückt, mittels der durch die Stellvorrichtung 6 betätigten Bewegung.
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Etwaige Ausführungsvarianten der Anordnung und der Instrumententafel, die angesichts dieser Beschreibung offensichtlich sind, gelten als im Schutzumfang dieser Erfindung enthalten.
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Bezugszeichenliste
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| Instrumententafel |
|
1 |
|
| Haltestruktur |
|
12 |
|
| Aufnahmen |
|
|
122 |
| Tasten |
|
14 |
|
| Sockel |
|
16 |
|
| Betätigungssystem |
|
2 |
|
| Kontaktoberfläche oder Anzeige |
22 |
|
|
| Unterteilungen |
|
|
222 |
| Halterungselement |
|
24 |
|
| Befestigungsmittel |
|
26 |
|
| Schubelement |
|
3 |
|
| Elektronischer Kreislauf |
|
4 |
|
| Kraftsensorensystem |
|
40 |
|
| Leiterplatte oder Platine |
42 |
|
|
| Kraftverteilungselement |
|
44 |
|
| Kraftsensoren |
|
46 |
|
| Steuereinheit |
|
5 |
|
| Stellvorrichtung |
|
6 |
|
| Statisches Element |
|
62 |
|
| Vorrichtung (Spule) |
|
622 |
|
| Permanentmagnet |
|
63 |
|
| Mobiles Element |
|
64 |
|
| Geradlinige Richtung |
„Z“ |
|
|
