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Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Erkennung einer Benutzereingabe. Dazu weist die Eingabevorrichtung eine Eingabeoberfläche mit wenigstens zwei Eingabebereichen und einem Trägerelement auf, wobei die Eingabeoberfläche relativ zu dem Trägerelement beweglich gelagert ist, um bei Betätigung einer Benutzereingabe auf der Eingabeoberfläche eine korrespondierende Bewegung auszuführen. Die Eingabevorrichtung weist ferner mindestens einen Kraftsensor zur Erzeugung eines Kraftsensorsignals in Abhängigkeit einer auf die Eingabeoberfläche einwirkenden Kraft auf, wobei der Kraftsensor auf dem Trägerelement angeordnet ist. Außerdem ist in der Eingabevorrichtung eine Steuerschaltung vorgesehen, welche dazu ausgelegt ist, einen Betrag und/oder einen zeitlichen Verlauf des Kraftsensorsignals auszuwerten, um Betätigungen der jeweiligen Eingabebereiche zu erkennen und/oder voneinander zu unterscheiden. Des Weiteren ist zumindest einen Aktuator zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an den Benutzer bei einer Benutzereingabe über die Eingabeoberfläche vorgesehen, wobei der Aktuator durch die Steuerschaltung mittels eines Aktuatorsignals ansteuerbar ist.
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Solche Eingabevorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die
WO 2017/174896 A1 eine Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche und einer Mehrzahl von Eingabebereichen, wobei auch ein Trägerelement vorgesehen ist. Auf dem Trägerelement sind je Eingabebereich Kraftsensoren zur Erkennung einer Benutzereingabe vorgesehen. Die Kraftsensoren können dabei auch als Piezo-Elemente ausgeführt sein.
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Die
WO 2018/108398 A1 offenbart ebenfalls eine Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche und einer Mehrzahl von Eingabebereichen, wobei auch hier ein Trägerelement vorgesehen ist. Auf dem Trägerelement ist eine Mehrzahl von Kraftsensoren vorgesehen, wobei die Anzahl der Kraftsensoren kleiner ist als die Anzahl der Eingabebereiche. Zur Erkennung einer Benutzereingabe und des jeweils betätigten Eingabe-bereichs ist hier vorgesehen, dass der zeitliche Verlauf der Kraftsensorsignale ausgewertet wird. Zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung ist ein Aktuator vorgesehen.
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Nachteilig ist beim hier angeführten Stand der Technik, dass eine haptische Rückmeldung nicht spezifisch je Eingabebereich erzeugt werden kann. Somit ist es Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Eingabevorrichtung bereitzustellen, welche bei begrenzten Bauraum eine spezifische haptische Rückmeldung je Eingabebereich ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein erfindungsgemäßes Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung wenigstens einen weiteren Aktuator aufweist, welcher durch die Steuerschaltung mittels eines weiteren Aktuatorsignals ansteuerbar ist, wobei die Steuerschaltung derart ausgelegt ist, so dass der Betrag und/oder der zeitliche Verlauf der Aktuatorsignale je Aktuator voneinander verschieden einstellbar ist, um je Eingabebereich eine spezifische haptische Rückmeldung zu erzeugen.
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Durch eine derartige Vorrichtung ist es möglich, trotz eines begrenzten Bauraumes, beispielsweise bei Lenkradschaltermodulen oder kompakten Controlpanels von Kraftfahrzeugen, je Eingabebereich eine separate bzw. spezifische haptische Rückmeldung an den Benutzer bei Benutzereingabe zu erzeugen. Die spezifische haptische Rückmeldung macht darüber hinaus die Eingabevorrichtung auch sicherer, da ein Benutzer eine unterscheidbare haptische Rückmeldung erhält. Dadurch kann der Benutzer sich sicher sein, dass er die korrekte Eingabe auch tatsächlich getätigt hat.
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Die Aktuatoren sind dabei mit der Eingabeoberfläche bewegungsgekoppelt, damit die haptische Rückmeldung, beispielsweise in Form einer mechanischen Schwingung der Eingabeoberfläche bzw. des jeweiligen Eingabebereichs, an den Benutzer übertragen werden kann. Aufgrund der voneinander einstellbaren Aktuatorsignale kann ortsabhängig auf der Eingabeoberfläche eine haptische Rückmeldung erzeugt werden, so dass diese je Eingabebereich oder aber auch je Gruppierung von Eingabebereichen unterscheidbar ist oder unterschiedlich ausfällt.
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Das Prinzip basiert dabei auf der Überlagerung von mechanischen Schwingungen, so dass es lokal auf der Eingabeoberfläche zu einer Erhöhung der mechanischen Schwingung kommen kann. An anderer Stelle kann es zu einer Reduktion bis hin zu einer Auslöschung der mechanischen Schwingung kommen. Dazu müssen die Schwingungen mit einer unterschiedlichen Laufzeit, Phasendifferenz und/oder Pegel angeregt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung, weist die Eingabevorrichtung zumindest drei, insbesondere mehr als drei, Eingabebereiche auf. Das hat den Vorteil, dass auch bei komplexeren Eingabevorrichtungen, also Eingabevorrichtungen mit einer Vielzahl von Eingabebereichen, mit relativ geringem Aufwand eine spezifische haptische Rückmeldung je Eingabebereich erzeugt werden kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann bei der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung vorgesehen sein, dass die Anzahl der Aktuatoren kleiner ist als die Anzahl der Eingabebereiche. Dadurch kann der Bauraum einer solchen Eingabevorrichtung erheblich verkleinert ausgeführt werden, da Aktuatoren einen relativ großen Platz in der Eingabevorrichtung beanspruchen. Nichtsdestotrotz kann aber aufgrund der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung eine spezifische haptische Rückmeldung je Eingabebereich erzeugt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung, ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, zur Erzeugung einer spezifischen haptischen Rückmeldung je Eingabereich die Phasendifferenz oder einen Laufzeitunterschied zwischen den Aktuatorsignalen einzustellen. Dadurch kann in besonders effizienter Art und Weise eine spezifische haptische Rückmeldung erzeugt werden, da sich die eingestellte Phasendifferenz bzw. der eingestellte Laufzeitunterschied der Aktuatorsignale sich auf die von den Aktuatoren erzeugte mechanische Schwingung überträgt. Das hat zur Folge, dass auf der Eingabeoberfläche eine ortsabhängig unterschiedlich wahrnehmbare Schwingung, in Form einer haptischen Rückmeldung, für den Benutzer wahrnehmbar ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung vorgesehen, dass die Eingabevorrichtung wenigstens einen weiteren Kraftsensor aufweist zur Bereitstellung zumindest eines weiteren Kraftsensorsignals. Das hat zum einen den Vorteil, dass die vom Benutzer auf die Eingabeoberfläche aufgebrachte Kraft genauer erfasst werden kann. Das wiederrum hat zur Folge, dass beispielsweise eine Verortung des betätigten Eingabebereichs mittels der Kraftsensoren erfolgen kann. Zum anderen können durch den oder die weiteren Kraftsensoren auch Eingabevorrichtungen mit einer größeren Eingabeoberfläche betrieben werden, da aufgrund einer möglichen Verteilung der Kraft-sensoren auch die Betätigungskraft bei großen Eingabeober-flächen sicher erkannt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist der zumindest eine Kraftsensor auch als Aktuator, insbesondere als Piezoelement, ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass zum vorhandenen Kraftsensor kein separater Aktuator benötigt wird, um die haptische Rückmeldung zu erzeugen. Dadurch wird Bauraum bei der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung eingespart, so dass diese sehr kompakt ausgeführt werden kann. Alternativ kann der eingesparte Bauraum auch für andere Komponenten, wie beispielsweise Beleuchtung, redundante Erfassungseinrichtungen oder redundante Aktuatoren, verwendet werden. Mittels redundanter Erfassungseinrichtungen oder redundanter Aktuatoren kann insbesondere die Sicherheit der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtungen erhöht werden, um beispielsweise die Anforderungen sogenannter ASIL-Standards im Automobilbereich zu erfüllen. Durch die Verwendung von redundanten Komponenten wird die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung erheblich reduziert.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der kombinierte Kraftsensor und Aktuator als Piezoelement ausgeführt ist. Ein Piezoelement gibt in Abhängigkeit einer auf das Element einwirkenden Kraft ein kraftabhängiges Kraftsensorsignal aus. Umgekehrt verändert ein Piezoelement in Abhängigkeit einer angelegten Spannung, beispielsweise durch ein Aktuatorsignal, sein Volumen, so dass hiermit mechanische Schwingungen erzeugt werden können, welche als haptische Rückmeldung für einen Benutzer wahrnehmbar sind. Das Piezoelement fungiert in diesem Fall also auch als Aktuator im Sinne der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung.
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Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Kraftsensor zwar als Piezoelement ausgeführt ist, aber trotzdem ein separater Aktuator vorgesehen ist. Vorzugsweise kann dabei der Kraftsensor zusätzlich als redundanter Aktuator fungieren, um die Sicherheit der betreffenden erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung zu erhöhen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, zur Erkennung des betätigten Eingabereichs die Phasendifferenz und/oder einen Laufzeitunterschied zwischen den Kraftsensorsignalen auszuwerten. Aufgrund der Mehrzahl von Kraftsensoren, welche im Bereich der Eingabeoberfläche verteilt angeordnet sind, kann aufgrund der Phasendifferenz bzw. der Laufzeitunterschiede auf den jeweils betätigten Eingabebereich geschlossen werden. Das hat den Vorteil, dass bei einer Mehrzahl von Eingabebereichen nur eine geringere Anzahl von Kraftsensoren benötigt wird, um alle Eingabebereiche eindeutig zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich können auch noch die unterschiedlichen Pegel der Kraftsensorsignale zur Erkennung des betätigten Eingabebereichs ausgewertet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist je Eingabebereich zumindest eine Sensorelektrode vorgesehen, so dass die Betätigung des jeweiligen Eingabebereichs oder eine Annäherung eines Betätigungsmittels an den jeweiligen Eingabebereich durch die Steuerschaltung erkennbar ist. Unter einem Betätigungsmittel kann beispielsweise der Finger eines Benutzers verstanden werden.
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Durch diese Maßnahme kann zusätzlich erkannt werden, welcher Eingabebereich betätigt worden ist. Damit ist beispielsweise eine Plausibilisierung des durch die Kraftsensoren ermittelten Eingabebereiches mit Hilfe der Sensorelektroden möglich. Alternativ kann aber auch der durch die Sensorelektrode erkannte betätigte Eingabebereich durch die Kraftsensoren plausibilisiert werden. Das hat insbesondere den Vorteil, dass die Sicherheit der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung verbessert ist. Somit können beispielsweise entsprechende Sicherheitsstandards aus dem Automobilbereich, wie z.B. ASIL-Standards, erfüllt werden.
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Des Weiteren kann durch dieses Ausführungsbeispiel eine unbeabsichtigte Berührung der Eingabeoberfläche von einer tatsächlichen Betätigung der Eingabevorrichtung unterschieden werden. Dazu kann die Steuerschaltung derart ausgelegt sein, dass eine Betätigung nur erkannt wird, wenn die Sensorelektrode und der Kraftsensor ein gültiges Signal liefern. Beispielsweise wird die Betätigung erst erkannt, wenn das Kraftsensorsignal eine gewisse Pegelschwelle überschritten hat und die Sensorelektrode ebenfalls eine Berührung eines bestimmten Eingabebereichs meldet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, zur Auswertung des zeitlichen Verlaufs des zumindest einen Kraftsensorsignals, die mittels der zumindest einen Sensorelektrode erkannte Betätigung als Referenzzeitpunkt zu verwenden. Somit können die Kraftsensorsignale in Bezug auf einen Startzeitpunkt von der Steuerschaltung ausgewertet werden, um den betätigten Eingabebereich aufgrund der Kraftsensorsignale zu erkennen. Das hat zur Folge, dass die Erkennung genauer erfolgen kann.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, die Betätigung eines Eingabebereichs oder die Annäherung eines Eingabemittels an einen Eingabebereich über die Sensorelektrode mit Hilfe eines kapazitiven Messverfahrens zu erkennen. Das hat den Vorteil, dass die berührungslose Erkennung besonders zuverlässig und robust ausgeführt werden kann. Kapazitive Messverfahren sind bei hoher Empfindlichkeit trotzdem besonders robust gegenüber externen Störeinflüssen und daher für den Betrieb im Automobilbereich besonders geeignet. Vorzugsweise wird hierbei ein Verfahren eingesetzt, welches den Spannungsabfall an einem kapazitiven Spannungsteiler auswertet. Solch ein Verfahren wird auch als CVD-Verfahren (Capacitive Voltage Devider - Verfahren) bezeichnet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung sind die Aktuatoren derart in der Eingabevorrichtung angeordnet, so dass die Abstände zu den einzelnen Eingabebereichen unterschiedlich sind. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände ergeben sich Laufzeitunterschiede der von den Aktuatoren erzeugten mechanischen Schwingungen auf und/oder an der Eingabeoberfläche je Eingabebereich. Daraus resultieren je Eingabebereich für den Benutzer unterschiedlich wahrnehmbare mechanische Schwingungen, welche als haptische Rückmeldung wahrgenommen werden. Insbesondere sind dadurch die haptischen Rückmeldungen von Eingabebereich zu Eingabebereich unterschiedlich, so dass bei entsprechenden Aktuatorsignalen an einem ersten Eingabebereich ein starke haptische Rückmeldung wahrnehmbar ist. An einem zweiten Eingabebereich kann dabei gleichzeitig eine kaum wahrnehmbare oder gar keine haptische Rückmeldung vorhanden sein.
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Vorzugsweise werden Abstand der Aktuatoren, die Phasendifferenz bzw. die relative Laufzeit zwischen den Aktuatorsignalen und/oder die Pegel der Aktuatorsignale so gewählt, dass an einem ersten Eingabebereich eine maximale mechanische Schwingung der Eingabeoberfläche erzeugbar ist und gleichzeitig an zumindest einem zweiten Eingabebereich eine minimale mechanische Schwingung der Eingabeoberfläche erzeugbar ist. Insbesondere handelt es sich bei der benannten ersten Eingabevorrichtung, um eine von einem Benutzer betätigte Eingabevorrichtung und bei der benannten zweiten Eingabevorrichtung um eine von einem Benutzer nicht betätigte Eingabevorrichtung.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erzeugung einer spezifischen haptischen Rückmeldung je Eingabebereich auf einer Eingabeoberfläche für einen Benutzer bei der vorbeschriebenen Eingabevorrichtung. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Erzeugen von Aktuatorsignalen für die Aktuatoren durch die Steuerschaltung mit voneinander verschiedenen Beträgen und/oder zeitlichen Verläufen,
- - Zuführen der Aktuatorsignale den Aktuatoren, um eine spezifische haptische Rückmeldung für einen bestimmten Eingabebereich zu erzeugen.
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Durch eine derartiges Verfahren ist es möglich, trotz eines begrenzten Bauraumes, beispielsweise bei Lenkradschaltermodulen oder kompakten Controlpanels, je Eingabebereich eine separate bzw. spezifische haptische Rückmeldung an den Benutzer bei Benutzereingabe zu erzeugen. Aufgrund der voneinander einstellbaren Aktuatorsignale kann ortsabhängig auf der Eingabeoberfläche eine haptische Rückmeldung erzeugt werden, so dass diese je Eingabebereich oder aber auch je Gruppierung von Eingabebereichen unterscheidbar ist oder unterschiedlich ausfällt.
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In einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt die Steuerschaltung zur Erzeugung der spezifischen haptischen Rückmeldung je Eingabebereich eine Phasendifferenz oder einen Laufzeitunterschied zwischen den Aktuatorsignalen ein. Dadurch kann in besonders effizienter Art und Weise eine spezifische haptische Rückmeldung erzeugt werden, da sich die eingestellte Phasendifferenz bzw. der eingestellte Laufzeitunterschied der Aktuatorsignale sich auf die von den Aktuatoren erzeugte mechanische Schwingung überträgt. Das hat zur Folge, dass auf der Eingabeoberfläche eine ortsabhängig unterschiedlich wahrnehmbare Schwingung, in Form einer haptischen Rückmeldung, für den Benutzer wahrnehmbar ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das Aktuatorsignal für den Aktuator, welcher dem betätigten Eingabebereich am nächsten ist, mit dem größten Betrag und/oder zeitlich voreilend gegenüber den übrigen Aktuatorsignalen eingestellt wird. Das hat den Vorteil, dass an dem betreffenden Eingabebereich eine besonders kräftige haptische Rückmeldung erzeugt werden kann, gegenüber den übrigen Eingabebereichen.
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Manche der genannten Merkmale bzw. Eigenschaften betreffen sowohl eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung als auch ein erfindungsgemäßes Verfahren. Einige dieser Merkmale werden teilweise nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander im Rahmen technisch möglicher Ausgestaltungen sowohl für eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung als auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten somit entsprechend auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren und umgekehrt.
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Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
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Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
- 2 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
- 3 drei verschiedene Signalverläufe der Aktuatorsignale aufgetragen über der Zeit,
- 4 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung, 5 die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung gemäß 1 in Explosionsdarstellung.
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Die 1 zeigt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1). Bei der Eingabevorrichtung (1) handelt es sich um ein Klimabediengerät (1') eines Kraftfahrzeuges. Die Eingabevorrichtung (1) weist eine Eingabeoberfläche (2) auf, die an einem Untergehäuse (16) gehalten ist. Die Eingabeoberfläche (2) weist eine Vielzahl von Eingabebereichen (3a, 3b, 3c, 3d) auf, wobei die vier hier explizit bezeichneten Eingabebereiche (3a, 3b, 3c, 3d) lediglich ein Auszug der Mehrzahl von Eingabebereichen der Eingabevorrichtung (1) sind.
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Der Eingabeoberfläche (2) ist derart an dem Untergehäuse (16) bzw. dem Halterahmen (16) gehalten, so dass die Eingabeoberfläche (2) bei Kraftbeaufschlagung auf den jeweiligen Eingabereichen (3a, 3b, 3c, 3d) relativ zum Untergehäuse (16) bzw. Halterahmen (16) bewegbar ist. An dem Untergehäuse (16) ist des Weiteren ein Trägerelement (hier nicht dargestellt) vorgesehen. Alternativ können aber auch die einzelnen Eingabebereiche (3a, 3b, 3c, 3d) unabhängig voneinander relativ zum Untergehäuse (16) bewegbar sein.
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Mit jedem Eingabebereich (3a, 3b, 3c, 3d) der Eingabevorrichtung (1) kann eine unterschiedliche Funktion des Klimabediengeräts gesteuert werden, wie beispielsweise die Heckscheibenheizung (3a), der gewünschte Luftstromauslass (3c) und/oder die Lenkrad- oder Frontscheibenheizung (3d). Die Betätigung des jeweiligen Eingabebereichs (3a, 3b, 3c, 3d) erfolgt durch ein Eingabemittel (15), welches vorzugsweise die Hand (15) eines Insassen des Kraftfahrzeuges ist.
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Die 2 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1), wobei solch eine Anordnung auch in dem Klimabediengerät gemäß 1 umgesetzt werden kann. Die Eingabevorrichtung (1) weist eine Eingabeoberfläche (2) mit zwei Eingabebereichen (3a, 3b) auf, mit denen unterschiedliche Funktionen durch einen Benutzer steuerbar sind auf.
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Die Eingabeoberfläche (2) ist dazu relativ zu einem Trägerelement (4) verschiebbar gelagert ist. Die Verschiebung wird insbesondere durch eine Kraftbeaufschlagung auf die Eingabeoberfläche (2) erzeugt, wobei vorzugsweise die Kraft durch ein Eingabemittel (hier nicht dargestellt) erzeugbar ist. Mit der Eingabeoberfläche (2) ist ein Stößel (18) gekoppelt, so dass dieser Stößel (18) bei Betätigung der Eingabebereiche (3a, 3b) mit der Eingabeoberfläche (2) mit bewegt wird. Zwischen dem Trägerelement (4) und dem Stößel (18) ist ein Kraftsensor (5) vorgesehen, so dass die auf die Eingabeoberfläche (2) einwirkende Kraft auf den Kraftsensor (5) übertragbar ist. Der Kraftsensor (5) erzeugt ein Kraftsensorsignal (13) in Abhängigkeit der detektierten Kraft und führt das Kraftsensorsignal (13) einer Steuerschaltung (6) zu, welche auf dem Trägerelement (4) vorgesehen ist.
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Des Weiteren ist auf der dem Benutzer abgewandten Seite der Eingabeoberfläche (2), je Eingabebereich (3a, 3b) ein Aktuator (7a, 7b) zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an den Benutzer vorgesehen. Die Aktuatoren (7a, 7b) erzeugen jeweils mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen auf und/oder an der Eingabeoberfläche (2), welche durch den Benutzer wahrnehmbar sind. Zur Erzeugung der jeweiligen Schwingungen bzw. Vibrationen werden die Aktuatoren (7a, 7b) jeweils durch ein Aktuatorsignal (14, 14') angesteuert. Die Aktuatorsignale (14 14') werden durch die Steuerschaltung (6) zumindest in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (13) erzeugt.
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Die Steuerschaltung (6) ist dazu ausgelegt, den Betrag bzw. die Amplitude und/oder den zeitlichen Verlauf der Aktuatorsignale (14, 14') voneinander verschieden einzustellen, um eine spezifische haptische Rückmeldung je Eingabebereich (3a, 3b) zu erzeugen. Dabei sind die Abstände der jeweiligen Aktuatoren (7a, 7b) zu einem der beiden Eingabebereiche (3a, 3b) so gewählt, dass die beiden Abstände zueinander verschieden sind. Das hat eine Verzögerung der mechanischen Schwingung, verursacht durch den ersten Aktuator (7a), gegenüber der mechanischen Schwingung des zweiten Aktuators (7b) zur Folge, so dass die haptischen Rückmeldungen am ersten und zweiten Eingabebereich (3a, 3b) voneinander unterscheidbar sind.
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Die 3 zeigt verschiedene Paarungen von Aktuatorsignalen (14, 14') wie sie beispielsweise bei einer Eingabevorrichtung (1) gemäß 2 von der Steuerschaltung (6) erzeugt werden können, um je Eingabebereich (3a, 3b) eine unterscheidbare haptische Rückmeldung zu erzeugen.
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In dem Beispiel a) der 3 wird von der Steuerschaltung (6) je Aktuator (7a, 7b) ein rechteckförmiges Aktuatorsignal(14, 14') erzeugt. Die rechteckförmigen Aktuatorsignale (14, 14') werden dabei zeitlich verzögert ohne Überschneidung erzeugt, so dass von den Aktuatoren (7a, 7b) entsprechend zeitlich verzögerte mechanische Schwingungen an bzw. auf der Eingabeoberfläche (2) erzeugt werden. Aus dem zeitlichen Abstand der rechteckförmigen Aktuatorsignale (14, 14') und dem mechanischen Abstand der Aktuatoren (7a, 7b) gegenüber den Eingabebereichen (3a, 3b) kann eine spezifische haptische Rückmeldung je Eingabebereich (3a, 3b) erzeugt werden. Das bedeutet, dass bei einer vorbeschriebenen Konfiguration beispielsweise nur an einem der beiden Eingabebereiche (3a, 3b) eine haptische Rückmeldung wahrnehmbar ist, da am ersten Eingabebereich (3a) sich die mechanischen Schwingungen beider Aktuatoren (7a, 7b) addieren und sich an dem anderen Eingabebereich (3b) die mechanischen Schwingungen vorzugsweise auslöschen.
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In dem Beispiel b) der Figur wird von der Steuerschaltung (6) ebenfalls je Aktuator (7a, 7b) ein rechteckförmiges Aktuatorsignal (14, 14') erzeugt. Die rechteckförmigen Aktuatorsignale (14, 14') werden dabei zeitlich verzögert erzeugt, wobei sich die Rechtecksignale dabei Überschneiden. Des Weiteren ist der Betrag bzw. die Amplitude des ersten Aktuatorsignals (14) größer als der Betrag bzw. die Amplitude des zweiten Aktuatorsignals (14'). Das hat zur Folge, dass von den Aktuatoren (7a, 7b) entsprechend zeitlich verzögerte und im Betrag bzw. in der Amplitude unterschiedliche mechanische Schwingungen an bzw. auf der Eingabeoberfläche (2) erzeugt werden. Die zeitliche Verzögerung der Aktuatorsignale (14, 14') dient ebenso wie im Beispiel a) der 3 zur zeitlichen Verzögerung bzw. zur Phasenverschiebung der mechanischen Schwingungen. Der unterschiedliche Betrag bzw. die unterschiedliche Amplitude dient dazu, den Effekt der Auslöschung der mechanischen Schwingung an einem der Eingabebereiche (3a, 3b) zu optimieren, sofern beispielsweise Inhomogenitäten im mechanischen Aufbau der Eingabevorrichtung vorliegen, die kompensiert werden müssen. Alternativ kann dabei aber auch die Intensität der haptischen Rückmeldung an dem jeweiligen Eingabebereich (3a, 3b) optimiert werden, an dem die haptische Rückmeldung wahrnehmbar sein soll.
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In dem Beispiel c) der Figur wird von der Steuerschaltung (6) ebenfalls je Aktuator (7a, 7b) ein rechteckförmiges Aktuatorsignal (14, 14') erzeugt. Die rechteckförmigen Aktuatorsignale (14, 14') werden dabei zeitlich verzögert erzeugt, wobei sich die Rechtecksignale dabei Überschneiden. Des Weiteren ist der Betrag des ersten Aktuatorsignals (14) im Wesentlichen gleich dem Betrag des zweiten Aktuatorsignals (14'), wobei allerdings die Amplitude des ersten Aktuatorsignals (14) positiv und die Amplitude des zweiten Aktuatorsignals (14') negativ ist. Das hat zur Folge, dass von den Aktuatoren (7a, 7b) entsprechend zeitlich verzögerte und im Betrage bzw. in der Amplitude unterschiedliche mechanische Schwingungen an bzw. auf der Eingabeoberfläche (2) erzeugt werden. Die zeitliche Verzögerung der Aktuatorsignale (14, 14') dient ebenso wie in den Beispielen a) und b) der 3 zur zeitlichen Verzögerung bzw. zur Phasenverschiebung der mechanischen Schwingung auf der Eingabeoberfläche (2) bzw. den entsprechenden Eingabebereichen (3a, 3b). Die unterschiedliche Amplitude hat dabei den Effekt, dass die Auslöschung der mechanischen Schwingung an einem der Eingabebereiche (3a, 3b) stark verbessert ist. Alternativ kann aber auch der Betrag der Aktuatorsignale (14, 14') unterschiedlich eingestellt werden.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 basiert im Wesentlichen auf dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, wobei hier nun drei Eingabebereiche (3a, 3b, 3c) auf der Eingabeoberfläche (2) vorgesehen sind. Hinter jedem Eingabebereich (3a, 3b, 3c), also auf der dem Benutzer abgewandten Seite der Eingabeoberfläche (2), ist ein Aktuator (7a, 7b, 7c) vorgesehen, welche jeweils von einem Aktuatorsignal (14, 14', 14'') der Steuereinheit (6) angesteuert wird.
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Auch hier ist die Eingabeoberfläche (2) bei Kraftbeaufschlagung durch einen Benutzer relativ zum Trägerelement (4) bewegbar. Die dabei aufgebrachte Kraft wird von der Eingabeoberfläche (2) über die zwei Stößel (18, 18') auf die zwei Kraftsensoren (5, 5') übertragen. Die Kraftsensoren erzeugen dabei jeweils ein Kraftsensorsignal (13, 13'), welche von der Steuereinheit (6) ausgewertet werden.
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Je nach Ort der Krafteinwirkung auf die Eingabeoberfläche (2) wirkt die Kraft hinsichtlich der Verzögerung und/oder der Amplitude bzw. des Betrages unterschiedlich auf die Kraftsensoren (7a, 7b) ein. Entsprechend weisen die Kraftsensorsignale (13, 13') der beiden Aktuatoren (13, 13') bei entsprechender Krafteinwirkung auf die Eingabeoberfläche (2) unterschiedliche Beträge bzw. Amplituden und/oder eine zeitliche Verzögerung je Eingabebereich (3a, 3b, 3c) zueinander auf.
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Die Steuereinrichtung (6) wertet diese beiden Kraftsensorsignale (13, 13') aus, um die Betätigung des jeweiligen Eingabebereichs (3a, 3b, 3c) zu erkennen. Des Weiteren leitet die Steuereinheit (6) Aktuatorsignale (14, 14', 14'') aus den empfangenen Kraftsensorsignalen (13, 13') ab, um eine spezifische haptische Rückmeldung an dem betätigten Eingabebereich (3a, 3b, 3c) zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann je Eingabebereich (3a, 3b, 3c) noch eine kapazitive Sensorelektrode (hier nicht dargestellt) vorgesehen sein, um die Betätigung je Eingabebereich (3a, 3b, 3c) zu erkennen und zu plausibilisieren.
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Die 7 zeigt die Eingabevorrichtung (1) bzw. das Klimabediengerät (1') gemäß 1 in Explosionsdarstellung. Die Eingabevorrichtung (1) weist eine Eingabeoberfläche (2) mit einer Vielzahl von Eingabebereichen (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3d'', 3g) auf, wobei hier nur ein paar der Gesamtmenge von Eingabebereichen (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g) aus Übersichtsgründen explizit bezeichnet ist.
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Mit jedem Eingabebereich (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g) der Eingabevorrichtung (1) kann eine unterschiedliche Funktion des Klimabediengeräts gesteuert werden, wie beispielsweise die Heckscheibenheizung (3e), der gewünschte Luftstromauslass (3f) und/oder die Lenkrad- oder Frontscheibenheizung (3c).
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Hinter der Eingabeoberfläche (2) ist eine Sensorfolie (17) bzw. eine Sensorleiterplatte (17), welche vorzugsweise flexibel ausgeführt ist, angeordnet. Die Sensorfolie (17) bzw. Sensorleiterplatte (17) weist eine Vielzahl von Sensorelektroden (8) auf, vorzugsweise eine Sensorelektrode (8) je Eingabebereich (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g), um den betätigten Eingabebereich (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g) zu erkennen. Die Sensorfolie (17) bzw. Sensorleiterplatte (17) weist des Weiteren einen Anschlussbereich (19) auf, mit dem die Sensorelektroden (8) mit der Trägerplatte (4) elektrisch kontaktierbar sind.
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Mit der Eingabeoberfläche (2) und der Sensorfolie (17) bzw. Sensorleiterplatte (17) ist ein Kraftübertragungselement (18') im Sinne eines blockförmigen Stößels (18) gekoppelt, so dass das Kraftübertragungselement (18') bei Kraftbeaufschlagung auf der Eingabeoberfläche (2) mitbewegbar ist.
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Die Baugruppe aus Eingabeoberfläche (2), Sensorfolie (17) bzw. Sensorleiterplatte (17) und Kraftübertragungselement (18') ist beweglich in einem Halterahmen (16) gelagert, so dass diese Baugruppe relativ zum Halterahmen (16) bewegbar ist bei Kraftbeaufschlagung auf der Eingabeoberfläche (2) durch Betätigung der Eingabevorrichtung (1) durch einen Benutzer.
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Mit dem Halterahmen (16) ist das Trägerelement (4) in Form einer Leiterplatte gekoppelt. Das Trägerelement (4) weist eine Vielzahl von Kraftsensoren (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) und die Steuerschaltung (6) auf. Halterahmen (16) und Trägerelement (4) sind derart gekoppelt, so dass die Kraft bei Betätigung vom Kraftübertragungselement (18') auf die Kraftsensoren (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) übertragbar ist. Dazu weist das Kraftübertragungselement (18') insbesondere Vorsprünge auf seiner Rückseite auf (hier nicht dargestellt), die in Kontakt mit den jeweiligen Kraftsensoren sind (7a, 7b, 7c, 7d, 7e).
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Vorzugsweise ist dabei zwischen dem Halterahmen (16) und dem Kraftübertragungselement (18') zumindest ein Federelement (hier nicht dargestellt) vorgesehen, beispielsweise in Form einer Schraubenfeder, einer Tellerfeder oder eines elastischen Domes vorgesehen, so dass die Eingabeoberfläche (2) nach der Betätigung wieder selbstständig in die Ausgangsposition verbracht wird. Darüber hinaus ist mit dem Federelement auch zusätzlich eine haptische Rückmeldung erzeugbar. Alternativ kann das Federelement aber auch an anderer Stelle zwischen Trägerelement (4) und Eingabeoberfläche (2) oder Kraftübertragungselement (18') vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/174896 A1 [0002]
- WO 2018/108398 A1 [0003]
