DE102018213603A1

DE102018213603A1 - Operating device, motor vehicle and method for operating an operating device

Info

Publication number: DE102018213603A1
Application number: DE102018213603.3A
Authority: DE
Inventors: Armin Mittasch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-08-13
Filing date: 2018-08-13
Publication date: 2020-02-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (10) mit einer berührungsempfindlichen Betätigungsfläche (14) und mit einem Aktuator (26) zum ruckartigen Bewegen der Betätigungsfläche (14) relativ zu einer Halterung (24), an welcher die Betätigungsfläche (14) gehalten ist. Durch das Bewegen der Betätigungsfläche (14) ist eine haptische Rückmeldung als Reaktion auf ein Berühren der Betätigungsfläche (14) erzeugbar. Der Aktuator (26) ist dazu ausgebildet, die Betätigungsfläche (14) in eine Richtung (22) zu bewegen, welche zu der Betätigungsfläche (14) senkrecht verläuft. Die Bedienvorrichtung (10) weist ein relativ zu der Betätigungsfläche (14) bewegbares Flächenelement (30), einen weiteren Aktuator (32) zum Bewegen des Flächenelements (30) und eine Steuerungseinrichtung (28) zum Ansteuern des weiteren Aktuators (32) auf, welche dazu ausgebildet ist, durch Bewegen des Flächenelements (30) ein zumindest teilweises Auslöschen von Schall zu bewirken, welcher durch das Bewegen der Betätigungsfläche (14) erzeugbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betätigen einer Bedienvorrichtung (10).The invention relates to an operating device (10) with a touch-sensitive actuating surface (14) and with an actuator (26) for jerky movement of the actuating surface (14) relative to a holder (24) on which the actuating surface (14) is held. By moving the actuating surface (14), haptic feedback can be generated in response to touching the actuating surface (14). The actuator (26) is designed to move the actuating surface (14) in a direction (22) which is perpendicular to the actuating surface (14). The operating device (10) has a surface element (30) that can be moved relative to the actuating surface (14), a further actuator (32) for moving the surface element (30) and a control device (28) for controlling the further actuator (32), which is designed to cause at least partial cancellation of sound by moving the surface element (30), which sound can be generated by moving the actuating surface (14). The invention further relates to a motor vehicle and a method for actuating an operating device (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung mit einer berührungsempfindlichen Betätigungsfläche und mit wenigstens einem Aktuator zum ruckartigen Bewegen der Betätigungsfläche relativ zu einer Halterung der Bedienvorrichtung, an welcher die Betätigungsfläche gehalten ist. Durch das Bewegen der Betätigungsfläche ist eine haptische Rückmeldung als Reaktion auf ein Berühren der Betätigungsfläche erzeugbar. Der wenigstens eine Aktuator ist dazu ausgebildet, die Betätigungsfläche in eine Richtung zu bewegen, welche senkrecht zu der Betätigungsfläche verläuft. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bedienvorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Bedienvorrichtung.The invention relates to an operating device with a touch-sensitive operating surface and with at least one actuator for jerky movement of the operating surface relative to a holder of the operating device on which the operating surface is held. By moving the actuating surface, haptic feedback can be generated in response to touching the actuating surface. The at least one actuator is designed to move the actuating surface in a direction that is perpendicular to the actuating surface. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with such an operating device and a method for operating an operating device.

Die US 2003/0184574 A1 beschreibt eine Touchscreen-Schnittstelle mit einer Vorrichtung für eine haptische Rückmeldung. Hierbei können Aktuatoren an einer Platte des Touchscreens anliegen, welche vor einem Display der Touchscreen-Schnittstelle angeordnet ist. Wenn die Aktuatoren aktiviert werden, können sie die Platte beschleunigen, sodass die Platte von dem Display weg verschoben wird.The US 2003/0184574 A1 describes a touchscreen interface with a device for haptic feedback. Here, actuators can rest on a plate of the touchscreen, which is arranged in front of a display of the touchscreen interface. When activated, the actuators can accelerate the plate so that the plate moves away from the display.

Die DE 10 2016 118 982 A1 beschreibt ein Schaltgerät mit einer Elektronikvorrichtung. Hierbei wird eine Erzeugung von Schall, welche durch ein Aufeinandertreffen von zwei Metallkontakten bewirkbar ist, durch Anordnen einer Schicht zwischen den Metallkontakten unterbunden. Das Material der Schicht absorbiert Kollisionsschall.The DE 10 2016 118 982 A1 describes a switching device with an electronic device. Here, generation of sound, which can be brought about by a collision of two metal contacts, is prevented by arranging a layer between the metal contacts. The material of the layer absorbs collision sound.

Des Weiteren kommen derzeit in Kraftfahrzeugen zum Ausgeben einer haptischen Rückmeldung beziehungsweise eines haptischen Feedbacks ausgebildete Displays zum Einsatz. Hierbei wird das haptische Display zur Erzeugung eines fühlbaren Impulses mit hoher Beschleunigung seitwärts bewegt. Das Display kann hierbei über Federn an einer Halterung aufgehängt sein. Ein Kraftsensor misst einen Druck, welcher von einer Bedienperson beziehungsweise einem Nutzer auf eine Vorderseite des Displays aufgebracht wird. Überschreitet der Druck einen Schwellenwert, so wird die ruckartige Seitwärtsbewegung des Displays als haptische Rückmeldung ausgelöst. Für das Bewirken der Seitwärtsbewegung können Elektromagnete zum Einsatz kommen.Furthermore, displays designed to output haptic feedback or haptic feedback are currently used in motor vehicles. The haptic display is moved sideways to generate a tactile impulse with high acceleration. The display can be suspended on a bracket via springs. A force sensor measures a pressure that is applied by an operator or a user to a front of the display. If the pressure exceeds a threshold value, the jerky sideways movement of the display is triggered as haptic feedback. Electromagnets can be used to effect the sideways movement.

Jedoch erweist es sich als vergleichsweise schwierig, die durch das Drücken auf die Vorderseite bewirkte Bewegung in Fahrzeuglängsrichtung und die Seitwärtsbewegung in Fahrzeugquerrichtung zum Ausgeben des haptischen Feedbacks aufeinander abzustimmen.However, it proves to be comparatively difficult to coordinate the movement in the vehicle longitudinal direction caused by the pressing on the front side and the sideways movement in the vehicle transverse direction in order to output the haptic feedback.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung mit auf einfache Art und Weise verbesserter Handhabbarkeit zu schaffen sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bedienvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betätigen einer Bedienvorrichtung anzugeben.It is an object of the present invention to provide an operating device with improved ease of handling, and to provide a motor vehicle with such an operating device and an improved method for operating an operating device.

Diese Aufgabe wird durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by an operating device with the features of claim 1, a motor vehicle with the features of claim 9 and a method with the features of claim 10. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung, welche insbesondere als Bedienvorrichtung zum Ansteuern von Funktionseinheiten eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein kann, umfasst eine berührungsempfindliche Betätigungsfläche. Zum ruckartigen Bewegen der Betätigungsfläche relativ zu einer Halterung der Bedienvorrichtung weist die Bedienvorrichtung wenigstens einen Aktuator auf. Die Betätigungsfläche ist an der Halterung gehalten. Durch das ruckartige Bewegen der Betätigungsfläche ist eine haptische Rückmeldung als Reaktion auf ein Berühren der Betätigungsfläche erzeugbar. Der wenigstens eine Aktuator ist dazu ausgebildet, die Betätigungsfläche in eine Richtung zu bewegen, welche senkrecht zu der Betätigungsfläche verläuft. Die Bedienvorrichtung weist ein relativ zu der Betätigungsfläche bewegbares Flächenelement, wenigstens einen weiteren Aktuator zum Bewegen des Flächenelements und eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern des wenigstens einen weiteren Aktuators auf. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, durch Bewegen des Flächenelements ein zumindest teilweises Auslöschen von Schall zu bewirken, welcher durch das Bewegen der Betätigungsfläche erzeugbar ist.The operating device according to the invention, which can be designed in particular as an operating device for controlling functional units of a motor vehicle, comprises a touch-sensitive actuating surface. For the jerky movement of the actuating surface relative to a holder of the operating device, the operating device has at least one actuator. The actuating surface is held on the bracket. The jerky movement of the actuating surface generates haptic feedback in response to touching the actuating surface. The at least one actuator is designed to move the actuating surface in a direction that is perpendicular to the actuating surface. The operating device has a surface element which can be moved relative to the actuating surface, at least one further actuator for moving the surface element and a control device for controlling the at least one further actuator. The control device is designed to cause at least partial cancellation of sound by moving the surface element, which sound can be generated by moving the actuating surface.

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass anders als bei einer ruckartigen Seitwärtsbewegung der berührungsempfindlichen Betätigungsfläche die Bewegung der Betätigungsfläche in die im Wesentlichen senkrecht auf der Betätigungsfläche stehende Richtung dazu führt, dass ähnlich wie bei einer Lautsprechermembran durch jede ruckartige Bewegung ein unerwünschter Ton erzeugt wird. Dies ist jedoch für einen Nutzer der Bedienvorrichtung störend, welcher die berührungsempfindliche Betätigungsfläche berührt. Insbesondere bei Verwendung der Bedienvorrichtung in dem Kraftfahrzeug kann dies zudem die Aufmerksamkeit des Nutzers beziehungsweise der Bedienperson auf sich ziehen und somit den Nutzer von der Wahrnehmung des Verkehrsgeschehens ablenken.This is based on the finding that, unlike in the case of a jerky sideways movement of the touch-sensitive actuating surface, the movement of the actuating surface in the direction substantially perpendicular to the actuating surface leads to the fact that, like in a loudspeaker diaphragm, each jerky movement produces an undesirable sound. However, this is disturbing for a user of the operating device who touches the touch-sensitive actuating surface. In particular when using the operating device in the motor vehicle, this can also attract the attention of the user or the operator and thus distract the user from the perception of the traffic situation.

Durch das Bewegen des relativ zu der Betätigungsfläche bewegbaren Flächenelements wird jedoch der Schall zumindest teilweise ausgelöscht, welcher durch das ruckartige Bewegen der Betätigungsfläche erzeugt wird. Dadurch kommt es nicht oder zumindest in einem deutlich verringerten Ausmaß zu einer Belästigung und Ablenkung des Nutzers aufgrund des beim Ausgeben der haptischen Erfolgsmeldung erzeugten Schalls. Folglich ist die Bedienvorrichtung auf einfache Art und Weise im Hinblick auf ihre Handhabbarkeit und im Hinblick auf die Bedienbarkeit verbessert.By moving the surface element that is movable relative to the actuating surface, however, the sound that is caused by the jerky movement of the Actuating area is generated. This does not, or at least to a significantly reduced extent, annoy and distract the user due to the sound generated when the haptic success message is output. Consequently, the operating device is improved in a simple manner with regard to its manageability and with regard to operability.

Das Berühren der berührungsempfindlichen Betätigungsfläche durch die Bedienperson kann mittels wenigstens eines beispielsweise kapazitiven oder induktiven Kraftsensors erfasst werden, welcher den von der Bedienperson auf die berührungsempfindliche Betätigungsfläche aufgebrachten Druck erfasst. Daraufhin wird von der Steuerungseinrichtung der wenigstens eine Aktuator angesteuert, welcher die ruckartige Bewegung der Betätigungsfläche in die senkrecht zu der Betätigungsfläche verlaufende Richtung bewirkt. Dadurch, dass die Ausübung des Drucks auf die Betätigungsfläche durch die Bedienperson und die ruckartige Bewegung zum Ausgeben der haptischen Rückmeldung senkrecht zu der Betätigungsfläche erfolgen, die jeweiligen Richtungen also nicht wie bei einer Seitwärtsbewegung der berührungsempfindlichen Betätigungsfläche senkrecht aufeinander stehen, lässt sich die haptische Rückmeldung besonders einfach und aufwandsarm erzeugen. Denn die Bewegung etwa eines Fingers des Nutzers, welche zu dem erfassbaren, auf die Betätigungsfläche aufgebrachten Druck führt, und die entgegengesetzte ruckartige Bewegung der Betätigungsfläche lassen sich sehr einfach aufeinander abstimmen.The touching of the touch-sensitive actuation surface by the operator can be detected by means of at least one, for example, capacitive or inductive force sensor, which detects the pressure applied by the operator to the touch-sensitive actuation surface. The control device then controls the at least one actuator, which brings about the jerky movement of the actuating surface in the direction perpendicular to the actuating surface. The fact that the pressure on the actuating surface is exerted by the operator and the jerky movement for outputting the haptic feedback is perpendicular to the actuating surface, i.e. the respective directions are not perpendicular to one another as in the case of a sideways movement of the touch-sensitive actuating surface, makes the haptic feedback particularly easy Generate easily and with little effort. This is because the movement of a finger of the user, for example, which leads to the detectable pressure applied to the actuating surface, and the opposite jerky movement of the actuating surface can be coordinated very easily with one another.

Zudem braucht der hierfür eingesetzte wenigstens eine Aktuator besonders wenig Bauraum. Dadurch kann auch bei einer vergleichsweise dünnen, insbesondere freistehenden Bedienvorrichtung sehr leicht ein haptisches Feedback beziehungsweise eine haptische Rückmeldung integriert werden.In addition, the at least one actuator used for this requires particularly little installation space. As a result, even with a comparatively thin, in particular free-standing operating device, haptic feedback or feedback can be integrated very easily.

Des Weiteren lässt sich die ruckartige Bewegung in die zu der Betätigungsfläche senkrechte Richtung besonders kostengünstig und mit besonders wenig Gewicht realisieren. Beispielsweise kann nämlich als der wenigstens eine Aktuator ein kostengünstiges und im Verhältnis zu einem Elektromagneten besonders leichtes Piezoelement zum Einsatz kommen.Furthermore, the jerky movement in the direction perpendicular to the actuating surface can be implemented particularly inexpensively and with particularly little weight. For example, an inexpensive piezo element that is particularly light in relation to an electromagnet can be used as the at least one actuator.

Vorzugsweise ist mittels der Steuerungseinrichtung durch das Ansteuern des wenigstens einen weiteren Aktuators ein Bewegen des Flächenelements in eine zu der Betätigungsfläche senkrechte Richtung bewirkbar. Durch das Auslenken des Flächenelements in dieselbe Wirkrichtung wie sie bei dem ruckartigen Bewegen der Betätigungsfläche gegeben ist, lässt sich das zumindest teilweise Auslöschen des Schalls mithilfe destruktiver Interferenz besonders einfach realisieren. Wenn nämlich das Flächenelement im gleichen Zeitraum ruckartig in dieselbe Richtung bewegt wird wie die berührungsempfindliche Betätigungsfläche, so lassen sich besonders einfach phasenversetzte Schallwellen bereitstellen, welche das Auslöschen des durch das ruckartige Bewegen der Betätigungsfläche erzeugten Schalls bewirken.The control device can preferably be used to actuate the at least one further actuator to move the surface element in a direction perpendicular to the actuating surface. By deflecting the surface element in the same direction of action as is given by the jerky movement of the actuating surface, the at least partial cancellation of the sound can be realized particularly easily with the aid of destructive interference. If, in fact, the surface element is jerkily moved in the same direction as the touch-sensitive actuating surface in the same time period, it is particularly easy to provide phase-shifted sound waves which cause the sound generated by the jerky movement of the actuating surface to be canceled.

Vorzugsweise weist die Betätigungsfläche eine von einem Nutzer der Bedienvorrichtung berührbare Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite auf. Hierbei weist das Flächenelement eine der Rückseite zugewandte Frontfläche auf. Mit anderen Worten ist also aus Sicht des auf die Vorderseite blickenden Nutzers das Flächenelement hinter der berührungsempfindlichen Betätigungsfläche angeordnet, wobei die Vorderseite von dem Nutzer beziehungsweise der Bedienperson berührt werden kann, um ein Ausgeben von Steuerungsbefehlen zu bewirken. Durch eine derartige Anordnung des Flächenelements lässt sich eine aktive Lärmkompensation (Active Noise Cancellation) bei einem besonders kompakten Aufbau der Bedienvorrichtung bereitstellen.The actuating surface preferably has a front side that can be touched by a user of the operating device and a rear side opposite the front side. Here, the surface element has a front surface facing the rear. In other words, from the point of view of the user looking at the front side, the surface element is arranged behind the touch-sensitive actuating surface, the front side being able to be touched by the user or the operator in order to cause control commands to be output. Such an arrangement of the surface element makes it possible to provide active noise cancellation with a particularly compact construction of the operating device.

Vorzugsweise weist das Flächenelement in einer unbewegten Ausgangslage einen vorbestimmten Abstand von der Rückseite der Betätigungsfläche auf. So kann sichergestellt werden, dass durch das Bewegen des Flächenelements Schallwellen erzeugbar sind, welche die durch das ruckartige Bewegen der Betätigungsfläche erzeugten Schallwellen besonders weitgehend, nämlich bis auf die umgekehrte oder einander entgegengesetzte Polarität beziehungsweise den Phasenversatz entsprechen. Dies führt zu einem sehr wirkungsvollen Auslöschen des Schalls.In an unmoved starting position, the surface element preferably has a predetermined distance from the rear of the actuating surface. It can thus be ensured that sound waves can be generated by moving the surface element, which particularly largely correspond to the sound waves generated by the jerky movement of the actuating surface, namely up to the opposite or opposite polarity or the phase shift. This leads to a very effective cancellation of the sound.

Vorzugsweise weist die Bedienvorrichtung ein die Halterung umfassendes Gehäuse auf. Das Gehäuse umfasst einen die Betätigungsfläche einfassenden Rahmen und eine Rückwand. Hierbei ist das Flächenelement durch die Rückwand bereitgestellt. Es kann also die ohnehin vorzusehende Rückwand des Gehäuses genutzt werden, um durch das mittels des wenigstens einen weiteren Aktuators bewirkte Bewegen der Rückwand das Auslöschen des Schalls zu bewirken, welcher durch das Bewegen der Betätigungsfläche der Bedienvorrichtung beim Ausgeben der haptischen Rückmeldung erzeugt wird. Dadurch ist der Aufwand zum Bereitstellen des Flächenelements besonders gering.Preferably, the operating device has a housing comprising the holder. The housing comprises a frame enclosing the actuating surface and a rear wall. Here, the surface element is provided by the rear wall. It is therefore possible to use the rear wall of the housing, which is to be provided anyway, in order to cause the sound to be canceled out by moving the rear wall by means of the at least one further actuator, which sound is generated by moving the actuating surface of the operating device when the haptic feedback is output. As a result, the effort for providing the surface element is particularly low.

Vorzugsweise ist die berührungsempfindliche Betätigungsfläche lichtdurchlässig ausgebildet, und die Bedienvorrichtung umfasst ein von der berührungsempfindlichen Betätigungsfläche abgedecktes Anzeigeelement. Es kann also die Bedienvorrichtung als Touchscreen ausgebildet sein, bei welchem die berührungsempfindliche Betätigungsfläche beziehungsweise eine derartige Touchpadeinheit beziehungsweise ein derartiges Touchpad vor dem Anzeigeelement angeordnet ist. Durch Ausbildung der Bedienvorrichtung als Touchscreen lassen sich besonders vielfältige Betätigungsmöglichkeiten beim Betätigen der Bedienvorrichtung realisieren. Zudem ist eine Ansteuerung von Funktionseinheiten durch den Nutzer der Bedienvorrichtung bei Ausbildung derselben als Touchscreen besonders intuitiv.The touch-sensitive actuating surface is preferably designed to be translucent, and the operating device comprises a display element covered by the touch-sensitive actuating surface. The control device can thus be designed as a touchscreen, at which the touch-sensitive actuating surface or such a touchpad unit or such a touchpad is arranged in front of the display element. By designing the operating device as a touch screen, particularly diverse actuation options can be realized when operating the operating device. In addition, activation of functional units by the user of the operating device when it is designed as a touchscreen is particularly intuitive.

Das Anzeigeelement kann insbesondere als Flüssigkristallanzeige oder als Aktiv-Matrix-Display mit Dünnschichttransistoren, also als TFT-Einheit, ausgebildet sein.The display element can in particular be designed as a liquid crystal display or as an active matrix display with thin-film transistors, that is to say as a TFT unit.

Vorzugsweise ist der wenigstens eine Aktuator dazu ausgebildet, das Anzeigeelement zusammen mit der Betätigungsfläche relativ zu der Halterung der Bedienvorrichtung zu bewegen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass selbst mittels sehr klein bauender, kostengünstiger weiterer Aktuatoren eine derartige, das Anzeigeelement und die Betätigungsfläche umfassende Einheit einfach und aufwandsarm bewegbar ist.The at least one actuator is preferably designed to move the display element together with the actuating surface relative to the holder of the operating device. This is based on the knowledge that such a unit comprising the display element and the actuating surface can be moved easily and with little effort, even by means of very small, inexpensive further actuators.

Insbesondere können zum Bewegen des Anzeigeelements gemeinsam mit der Betätigungsfläche Piezoelemente als die Aktuatoren zum Einsatz kommen.In particular, piezo elements can be used as the actuators for moving the display element together with the actuating surface.

Auch der wenigstens eine weitere Aktuator zum ruckartigen Bewegen des Flächenelements kann als Piezoelement ausgebildet sein. Für das ruckartige Bewegen des Flächenelements kann als der wenigstens eine weitere Aktuator jedoch auch ein Elektromagnet zum Einsatz kommen. Und es können auch andersartige Aktuatoren zum Bewegen des Flächenelements vorgesehen sein.The at least one further actuator for the jerky movement of the surface element can also be designed as a piezo element. For the jerky movement of the surface element, however, an electromagnet can also be used as the at least one further actuator. And other types of actuators can also be provided for moving the surface element.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung. Hierbei ist durch Betätigen der Betätigungsfläche wenigstens eine Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs ansteuerbar. Die Bedienvorrichtung kann in das Kraftfahrzeug fest verbaut sein oder zerstörungsfrei lösbar in dem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Im letzteren Fall kann die Bedienvorrichtung vorübergehend zur Datenübertragung mit dem Kraftfahrzeug gekoppelt sein, um durch Betätigen der Bedienvorrichtung das Ansteuern der Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs zu bewirken.The motor vehicle according to the invention comprises at least one operating device according to the invention. Here, at least one functional unit of the motor vehicle can be actuated by actuating the actuating surface. The operating device can be permanently installed in the motor vehicle or can be detachably arranged in the motor vehicle in a non-destructive manner. In the latter case, the operating device can be temporarily coupled to the motor vehicle for data transmission in order to actuate the functional units of the motor vehicle by actuating the operating device.

Die für die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the operating device according to the invention also apply to the motor vehicle according to the invention and vice versa.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betätigen einer Bedienvorrichtung wird eine berührungsempfindliche Betätigungsfläche der Bedienvorrichtung berührt. Mittels wenigstens eines Aktuators der Bedienvorrichtung wird daraufhin die Betätigungsfläche relativ zu einer Halterung der Bedienvorrichtung ruckartig bewegt. Die Betätigungsfläche ist an der Halterung gehalten. Durch das Bewegen der Betätigungsfläche wird eine haptische Rückmeldung als Reaktion auf das Berühren der Betätigungsfläche erzeugt. Mittels des wenigstens einen Aktuators wird die Betätigungsfläche in eine Richtung bewegt, welche senkrecht zu der Betätigungsfläche verläuft. Die Bedienvorrichtung weist ein relativ zu der Betätigungsfläche bewegbares Flächenelement, wenigstens einen weiteren Aktuator zum Bewegen des Flächenelements und eine Steuerungseinrichtung auf. Die Steuerungseinrichtung steuert den wenigstens einen weiteren Aktuator an, sodass durch das Bewegen des Flächenelements Schall zumindest teilweise ausgelöscht wird, welcher durch das ruckartige Bewegen der Betätigungsfläche erzeugt wird. Auf diese Weise werden störende Töne beim Ausgeben der haptischen Rückmeldung vermieden, sodass die Handhabbarkeit der Bedienvorrichtung verbessert ist.In the method according to the invention for operating an operating device, a touch-sensitive operating surface of the operating device is touched. The actuating surface is then moved jerkily relative to a holder of the operating device by means of at least one actuator of the operating device. The actuating surface is held on the bracket. Moving the operating surface generates haptic feedback in response to touching the operating surface. By means of the at least one actuator, the actuating surface is moved in a direction which is perpendicular to the actuating surface. The operating device has a surface element that can be moved relative to the actuating surface, at least one further actuator for moving the surface element, and a control device. The control device controls the at least one further actuator, so that the movement of the surface element at least partially extinguishes sound which is generated by the jerky movement of the actuation surface. In this way, annoying tones when outputting the haptic feedback are avoided, so that the handling of the operating device is improved.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the described embodiments.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the method according to the invention which have features as have already been described in connection with the further developments of the operating device according to the invention or of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine perspektivische Frontansicht von Komponenten einer Bedienvorrichtung eines Kraftfahrzeugs; und
2 eine Ansicht auf eine Rückseite eines Displays der Bedienvorrichtung.

Exemplary embodiments of the invention are described below. This shows:

1 a perspective front view of components of an operating device of a motor vehicle; and
2 a view of a back of a display of the operating device.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that further develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, elements with the same function are each provided with the same reference symbols.

In 1 sind in einer Perspektivansicht Komponenten einer Bedienvorrichtung 10 gezeigt, welche insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, damit ein Nutzer der Bedienvorrichtung 10 Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs wie etwa ein Radio oder dergleichen Audiokomponente, eine Klimaanlage, ein Navigationssystem und dergleichen ansteuern beziehungsweise bedienen kann.In 1 are components of an operating device in a perspective view 10 shown, which can be arranged in particular in a motor vehicle, so that a user of the operating device 10 Functional units of the motor vehicle such as a radio or the like audio component, an air conditioning system, a navigation system and the like can control or operate.

Von der Bedienvorrichtung 10 ist vorliegend ein Touchscreen 12 gezeigt, welcher eine berührungsempfindliche Betätigungsfläche 14 und ein hinter der berührungsempfindlichen Betätigungsfläche 14 angeordnetes Anzeigeelement 16 etwa in Form eines TFT-Moduls aufweist. Die Betätigungsfläche 14 kann an ihrer von einem Nutzer berührbaren Vorderseite 18 eine Abdeckung 20 etwa in Form einer Glasscheibe aufweisen. Wenn der Nutzer die Vorderseite 18 beziehungsweise die Abdeckung 20 berührt, so wird dieses Berühren mittels eines (nicht gezeigten) Kraftsensors der Bedienvorrichtung 10 erfasst. Der Kraftsensor kann als induktiver Sensor oder als kapazitiver Sensor oder als optischer Sensor ausgebildet sein.From the control device 10 is a touchscreen 12 shown which has a touch-sensitive operating surface 14 and one behind the touch-sensitive operating surface 14 arranged display element 16 about in the form of a TFT module. The operating area 14 can be on its front, which can be touched by a user 18 a cover 20 have approximately in the form of a glass pane. If the user is the front 18 or the cover 20 touched, this touching is by means of a (not shown) force sensor of the operating device 10 detected. The force sensor can be designed as an inductive sensor or as a capacitive sensor or as an optical sensor.

Überschreitet der durch das Berühren ausgeübte Druck einen vorbestimmten Schwellenwert, wird als Reaktion auf das Berühren der Betätigungsfläche 14 eine haptische Rückmeldung ausgegeben. Diese äußert sich in einem fühlbaren Impuls, bei welchem die Betätigungsfläche 14 zusammen mit dem Anzeigeelement 16 mit hoher Beschleunigung in eine Richtung bewegt wird, welche senkrecht zu der Betätigungsfläche 14 beziehungsweise der Fläche der Glasscheibe verläuft. Die entsprechende Bewegungsrichtung der Betätigungsfläche 14 bei dem ruckartigen Bewegen der Betätigungsfläche 14 ist in 1 durch vier Pfeile 22 veranschaulicht. Die Betätigungsfläche 14 wird also zusammen mit dem Anzeigeelement 16 relativ zu einer Halterung 24 der Bedienvorrichtung 10 bewegt, an welcher das Anzeigeelement 16 und die Betätigungsfläche 14 gehalten sind.If the pressure exerted by touching exceeds a predetermined threshold value, in response to touching the actuating surface 14 issued a haptic feedback. This manifests itself in a tactile impulse in which the actuation surface 14 together with the display element 16 is moved with high acceleration in a direction perpendicular to the actuating surface 14 or the surface of the glass pane. The corresponding direction of movement of the actuating surface 14 with the jerky movement of the operating surface 14 is in 1 by four arrows 22 illustrated. The operating area 14 is together with the display element 16 relative to a bracket 24 the operating device 10 on which the display element 16 and the operating area 14 are held.

Zum Bewirken der ruckartigen Bewegung in die zu der Betätigungsfläche 14 senkrechte Richtung weist die Bedienvorrichtung 10 wenigstens einen Aktuator etwa in Form wenigstens eines Piezoelements 26 auf (vergleiche 2). Die Piezoelemente 26, welche in 2 schematisch gezeigt sind, können beispielsweise in jeweiligen Eckbereichen des vorliegend im Wesentlichen rechteckigen Touchscreens 12 angeordnet sein.For causing the jerky movement into the actuating surface 14 the operating device points in the vertical direction 10 at least one actuator in the form of at least one piezo element 26 on (compare 2 ). The piezo elements 26 , what a 2 are shown schematically, for example in respective corner areas of the presently essentially rectangular touchscreen 12 be arranged.

Auch bei einem dünnen, freistehenden Touchscreen 12 lässt sich mittels derartiger Aktuatoren wie insbesondere den vorliegend beispielhaft und schematisch gezeigten Piezoelementen 26 als Reaktion auf das Berühren der Betätigungsfläche 14 das haptische Feedback beziehungsweise die haptische Rückmeldung in Form der ruckartigen Bewegung erzeugen.Even with a thin, free-standing touchscreen 12 can be actuated by means of such actuators as in particular the piezo elements shown by way of example and schematically here 26 in response to touching the operating surface 14 generate the haptic feedback or the haptic feedback in the form of the jerky movement.

Zum Ansteuern der Aktuatoren etwa in Form der Piezoelemente 26 weist die Bedienvorrichtung 10 eine Steuerungseinrichtung 28 auf, welche in 2 schematisch gezeigt ist. Der Steuerungseinrichtung 28 werden auch die Messwerte des (nicht gezeigten) Kraftsensors zugeführt. Durch die ruckartige Bewegung der Betätigungsfläche 14, welche vorliegend zusammen mit dem Anzeigeelement 16 vorgenommen wird, in die durch die Pfeile 22 angegebene Richtung wirkt jedoch die Betätigungsfläche 14 wie eine Lautsprechermembran. Um zu verhindern, dass bei jeder ruckartigen Bewegung der Betätigungsfläche 14, durch welche als Reaktion auf das Berühren der Betätigungsfläche 14 die haptische Rückmeldung ausgegeben wird, ein unerwünschter Ton erzeugt wird, weist die Bedienvorrichtung 10 daher ein Flächenelement 30 auf, welches in 2 schematisch gezeigt ist.To control the actuators, for example in the form of the piezo elements 26 has the operating device 10 a control device 28 on which in 2 is shown schematically. The control device 28 the measured values of the force sensor (not shown) are also supplied. Due to the jerky movement of the operating surface 14 which in the present case together with the display element 16 is made in the arrows 22 However, the actuating area acts in the specified direction 14 like a speaker membrane. To prevent any jerky movement of the operating surface 14 , by which in response to touching the operating surface 14 the haptic feedback is output, an undesirable sound is generated, the operating device 10 hence a surface element 30 on which in 2 is shown schematically.

Das Flächenelement 30 ist mit wenigstens einem weiteren Aktuator 32 der Bedienvorrichtung 10 gekoppelt (vergleiche 2). Durch Ansteuern des weiteren Aktuators 32 mittels der Steuerungseinrichtung 28 kann eine membranartige Auslenkung des Flächenelements 30 bewirkt werden, ähnlich wie bei einem Lautsprecher.The surface element 30 is with at least one further actuator 32 the operating device 10 coupled (compare 2 ). By actuating the further actuator 32 by means of the control device 28 can a membrane-like deflection of the surface element 30 similar to a loudspeaker.

Das dünne Flächenelement 30 ist vorliegend an einer Rückseite 34 des Touchscreens 12 angeordnet gezeigt, wobei ein gewisser Abstand zwischen der Rückseite 34 des Anzeigeelements 16 und dem Flächenelement 30 vorgesehen ist. Das Flächenelement 30 liegt also nicht an der Rückseite 34 des Anzeigeelements 16 an. Die Auslenkung des Flächenelements 30 erfolgt in die gleiche Richtung beziehungsweise Wirkrichtung, in welche die Betätigungsfläche 14 zum Erzeugen der haptischen Rückmeldung ruckartig bewegt wird. Die entsprechende Bewegungsrichtung des Flächenelements 30 ist in 2 durch einen weiteren Pfeil 36 veranschaulicht.The thin surface element 30 is present on the back 34 the touchscreen 12 shown arranged, with a certain distance between the back 34 of the display element 16 and the surface element 30 is provided. The surface element 30 so it's not on the back 34 of the display element 16 on. The deflection of the surface element 30 takes place in the same direction or direction of action in which the actuating surface 14 is moved suddenly to generate the haptic feedback. The corresponding direction of movement of the surface element 30 is in 2 by another arrow 36 illustrated.

Die Auslenkung erfolgt auch in dem gleichen Zeitraum, in welchem die ruckartige Bewegung der Betätigungsfläche 14 zusammen mit dem Anzeigeelement 16 vorgenommen wird. Jedoch ist die Bewegung des Flächenelements 30 derart phasenversetzt, dass es zu einer Auslöschung des beim Bewegen der Betätigungsfläche 14 erzeugten Schalls kommt. Die Auslenkung erfolgt also in die gleiche Wirkrichtung und im gleichen Zeitraum, welche auch die Abdeckung 20 bei der Bewegung beschreibt, wenn zum Zwecke der haptischen Rückmeldung die impulsartige hohe Beschleunigung in die durch die Pfeile 22 angegebene Richtung vorgenommen wird.The deflection also takes place in the same period in which the jerky movement of the actuating surface 14 together with the display element 16 is made. However, the movement of the surface element 30 so out of phase that there is an extinction when moving the operating surface 14 generated sound comes. The deflection thus takes place in the same direction of action and in the same period of time as the cover 20 when moving describes, for the purpose of haptic feedback, the impulsive high acceleration in the direction of the arrows 22 specified direction is made.

Über eine elektronische Ansteuerung des wenigstens einen weiteren Aktuators 32, welche von der Steuerungseinrichtung 28 vorgenommen wird, kann ein Abgleich der ruckartigen Bewegungen beziehungsweise Impulse der Betätigungsfläche 14 und des Anzeigeelements 16 einerseits sowie des Flächenelements 30 andererseits vorgenommen werden. Dieser Abgleich bewirkt das Auslöschen des Schalls durch destruktive Interferenz der beim Bewegen der Betätigungsfläche 14 und Flächenelements 30 erzeugten Schallwellen. Via electronic control of the at least one further actuator 32 by the control device 28 the jerky movements or impulses of the actuating surface can be compared 14 and the display element 16 on the one hand and the surface element 30 on the other hand. This adjustment causes the sound to be canceled by destructive interference when the actuating surface is moved 14 and surface element 30 generated sound waves.

Wenn das haptische Display beziehungsweise der Touchscreen 12 freistehen würde, so würde bei einer solchen Anordnung ein akustischer Kurzschluss erzeugt, durch welchen der durch das Schwingen beziehungsweise die ruckartige Bewegung der Betätigungsfläche 14 entstehende Ton abgemildert würde.If the haptic display or the touchscreen 12 would stand free, such an arrangement would generate an acoustic short circuit through which the oscillation or the jerky movement of the actuating surface 14 the resulting sound would be softened.

Insbesondere ist der Touchscreen 12 jedoch nicht freistehend angeordnet. Vielmehr umfasst die Bedienvorrichtung 10 vorliegend ein in 1 lediglich ausschnittsweise und schematisch angedeutetes Gehäuse 38 mit einem Rahmen 40, welcher die Betätigungsfläche 14 einfasst. Seitenwände des Gehäuses 38 verbinden den Rahmen 40 mit einer Rückwand 42 des Gehäuses 38, welche in 1 ebenfalls lediglich schematisch und ausschnittsweise angedeutet ist. Mittels des wenigstens einen weiteren Aktuators 32 kann auch diese Rückwand 42 als das Flächenelement 30 genutzt werden, dessen ruckartige Bewegung das Auslöschen des Schalls bewirkt. So kann das Flächenelement 30 auf besonders aufwandsarme Art und Weise bereitgestellt werden. Es braucht dann nämlich kein separates Flächenelement 30 vorgesehen zu werden. Vielmehr dient die Rückwand 42 als das Flächenelement 30.In particular, the touchscreen 12 however not arranged free-standing. Rather, the operating device comprises 10 an in 1 only partially and schematically indicated housing 38 with a frame 40 which is the operating area 14 surrounds. Side walls of the housing 38 connect the frame 40 with a back wall 42 of the housing 38 , what a 1 is also only indicated schematically and in sections. By means of the at least one further actuator 32 can also this back wall 42 as the surface element 30 be used, whose jerky movement causes the cancellation of the sound. So the surface element 30 are provided in a particularly low-effort manner. This means that a separate surface element is not required 30 to be provided. Rather, the back wall serves 42 as the surface element 30 ,

Da das Gehäuse 38 zu einer Umgebung des Gehäuses 38 hin nicht vollkommen dicht ist, kann durch das ruckartige Bewegen der Rückwand 42 des Gehäuses 38 die Erzeugung der Schallwellen bewirkt werden, welche mittels destruktiver Interferenz die Schallwellen zumindest teilweise auslöschen, die durch das Bewegen der Betätigungsfläche 14 erzeugt werden.Because the housing 38 to an environment of the housing 38 is not completely tight, can be caused by the jerky movement of the rear wall 42 of the housing 38 the generation of the sound waves are effected, which at least partially cancel out the sound waves by means of destructive interference, by moving the actuating surface 14 be generated.

Das Ansteuern des wenigstens einen weiteren Aktuators 32 durch die Steuerungseinrichtung 28 nutzt das Prinzip beziehungsweise Konzept der aktiven Lärmkompensation (Active Noise Cancellation) oder aktiven Schallauslöschung, welches vorliegend jedoch für den Einsatz bei dem haptischen Display beziehungsweise Touchscreen 12 mit haptischer Rückmeldung optimiert ist.The actuation of the at least one further actuator 32 by the control device 28 uses the principle or concept of active noise compensation (active noise cancellation) or active noise cancellation, which in the present case, however, is for use with the haptic display or touchscreen 12 is optimized with haptic feedback.

Das zumindest partielle Auslöschen des Schalls, welcher bei dem ruckartigen Bewegen der Betätigungsfläche 14 in die durch die Pfeile 22 angegebene Richtung erzeugt wird, kann auch bei einer lediglich einen Touchpad umfassenden Bedienvorrichtung 10 zum Einsatz kommen. Bei dieser Bedienvorrichtung 10 ist dann das Anzeigeelement 16 nicht vorgesehen, sondern lediglich die berührungsempfindliche Betätigungsfläche 14, welche insbesondere die Abdeckung 20 aus Glas oder dergleichen aufweisen kann. Der Touchpad kann also durch die berührungsempfindliche Betätigungsfläche 14 oder durch eine die berührungsempfindliche Betätigungsfläche 14 und die Abdeckung 20 umfassende Einheit gebildet sein.The at least partial cancellation of the sound that occurs when the actuating surface is moved suddenly 14 in the by the arrows 22 specified direction is generated, even with an operating device comprising only a touchpad 10 are used. With this operating device 10 is then the display element 16 not provided, but only the touch-sensitive operating surface 14 which in particular the cover 20 can have made of glass or the like. The touchpad can therefore by the touch-sensitive operating surface 14 or through a touch-sensitive operating surface 14 and the cover 20 comprehensive unity.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine aktive Schallauslöschung bei einem haptischen Display oder haptischen Touchpad erreicht werden kann.Overall, the examples show how the invention can be used to actively cancel sound in a haptic display or haptic touchpad.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2003/0184574 A1 [0002]
DE 102016118982 A1 [0003]

Claims

Operating device, in particular for a motor vehicle, with a touch-sensitive actuating surface (14), and with at least one actuator (26) for jerky movement of the actuating surface (14) relative to a holder (24) of the operating device (10) on which the actuating surface (14 ), wherein by moving the actuating surface (14) a haptic feedback can be generated in response to touching the actuating surface (14), and wherein the at least one actuator (26) is designed to actuate the actuating surface (14) in one direction (22) which is perpendicular to the actuating surface (14), characterized in that the operating device (10) has a surface element (30) which can be moved relative to the actuating surface (14), at least one further actuator (32) for moving the surface element (30) and a control device (28) for controlling the at least one further actuator (32), the control tion device (28) is designed to cause at least partial cancellation of sound by moving the surface element (30), which sound can be generated by moving the actuating surface (14).

Control device after Claim 1 , characterized in that by means of the control device (28), by actuating the at least one further actuator (32), the surface element (30) can be moved in a direction (36) perpendicular to the actuating surface (14).

Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating surface (14) has a front side which can be touched by a user of the operating device and a rear side (34) opposite the front side, the surface element (30) having a front surface facing the rear side (34) ,

Control device after Claim 3 , characterized in that the surface element (30) has a predetermined distance from the rear side (34) of the actuating surface (14) in an unmoved starting position.

Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the operating device (10) has a housing (38) comprising the holder (24), which comprises a frame (40) enclosing the actuating surface (14) and a rear wall (42), wherein the surface element (30) is provided by the rear wall (42).

Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the touch-sensitive actuating surface (14) is designed to be translucent, and the operating device (10) comprises a display element (16) covered by the touch-sensitive actuating surface (14).

Control device after Claim 6 , characterized in that the at least one actuator (26) is designed to move the display element (16) together with the actuating surface (14) relative to the holder (24) of the operating device (10).

Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one further actuator (32) is designed as a piezo element and / or as an electromagnet.

Motor vehicle with at least one operating device (10) according to one of the preceding claims, wherein by actuating the actuating surface (14) at least one functional unit of the motor vehicle can be controlled.

Method for actuating an operating device (10), in particular an operating device (10) of a motor vehicle, in which a touch-sensitive actuating surface (14) of the operating device (10) is touched, and in which the actuating surface (14) is relative by means of at least one actuator (26) is jerkily moved to a holder (24) of the operating device (10) on which the actuating surface (14) is held, a haptic feedback being generated by moving the actuating surface (14) in response to touching the actuating surface (14), and wherein by means of the at least one actuator (26) the actuating surface (14) is moved in a direction (22) which is perpendicular to the actuating surface (14), characterized in that the operating device (10) is relative to the actuating surface (14 ) movable surface element (30), at least one further actuator (32) for moving the surface element (30) and a e has control device (28), wherein the control device (28) controls the at least one further actuator (32), so that the movement of the surface element (30) at least partially extinguishes sound which is generated by the movement of the actuation surface (14).