DE102019204060A1 - Wischgestenerkennungsvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste - Google Patents

Wischgestenerkennungsvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste Download PDF

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Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement (140) einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste. Die Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) umfasst eine Feder (250), die eine Vorspannung zwischen dem beweglichen Oberflächenelement (140) und einem Gehäuseelement (245) der Fahrzeugkomponente (130) ausübt. Ferner umfasst die Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) einen berührungslos messenden Abstandsensor (224) mit zumindest drei an unterschiedlichen Positionen angeordneten Sensorelemente (222) zur Erfassung je eines Abstands (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) an den Positionen der Sensorelemente (222). Schließlich umfasst die Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) eine Auswerteeinheit (215), die ausgebildet ist, um die auf das Oberflächenelement (140) ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder (250) und den von den Sensorelementen (222) erfassten Abständen (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) zu ermitteln.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wischgestenerkennungsvorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste gemäß den Hauptansprüchen.
  • Flache berührungsempfindliche Eingabeelemente (auch Touchapplikationen oder Touchscreens genannt) werden aktuell in vielen Anwendungen eingesetzt. Sie zeichnen sich beispielsweise durch eine einfache Handhabung und einen sehr geringen Bauraum aus. Ein entscheidender Nachteil ist jedoch die fehlende Haptik. Der Nutzer ist nur auf ein visuelles Feedback oder akustisches Feedback angewiesen. Dies erfordert ein hohes Maß an Konzentration und ist somit vor allem für den Einsatz für sicherheitskritische Fahrfunktionen in einem Fahrzeug, wie z. B. die Fahrstufenauswahl, nicht ungefährlich, da es zu versehentlichen Eingaben schnell kommen kann.
  • Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Wischgestenerkennungsvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Mit dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Wischgestenerkennungsvorrichtung zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste vorgestellt, wobei die Wischgestenerkennungsvorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
    • eine Feder, die eine Vorspannung zwischen dem beweglichen Oberflächenelement und einem Gehäuseelement der Fahrzeugkomponente ausübt;
    • einen berührungslos messenden Abstandsensor mit zumindest zwei an unterschiedlichen Positionen angeordneten Sensorelementen zur Erfassung je eines Abstands zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement an den Positionen der Sensorelemente; und
    • eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, um die auf das Oberflächenelement ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Abständen zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement zu ermitteln.
  • Unter einer Wischgeste kann vorliegend eine Bewegung verstanden werden, bei der beispielsweise der Finger eines Nutzers das Oberflächenelement berührt und während dieser Berührung aktiv noch in einem Verlauf über das Oberflächenelement geführt wird. Somit wird während der Wischgeste auf einen sich zeitlich ändernden Bereich des Oberflächenelements eine Kraft oder ein Druck ausgeübt. Unter einem Abstandsensor kann vorliegend ein Sensor verstanden werden, der mehrere Sensorelemente als Teilsensoren aufweist, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und berührungslos den Abstand des Oberflächenelements zu dem Gehäuseelement an den entsprechenden Positionen dieser Teilsensoren bzw. Sensorelemente erfassen kann. Beispielsweise kann ein solcher Abstandsensors kapazitiv oder induktiv den Abstand erfassen. Unter einer Auswerteeinheit kann vorliegend Komponente verstanden werden, in welcher der entsprechende Anstandswerte bzw. der Federparameter verarbeitet werden und die auf die auf das Oberflächenelement ausgeübte Wischgeste ermittelt wird.
  • Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die zumindest zwei Sensorelemente des Abstandsensors sehr präzise zwei- oder mehrdimensionalen Erfassung eines Bewegungsweges eines Druckpunkts auf das Oberflächenelement möglich ist, wenn beispielsweise ein Nutzer der Fahrzeugkomponente mit einem Finger auf das Oberflächenelement drückt und dieser Finger dabei in einem bestimmten Muster oder Bewegungsverlauf bewegt. Durch die Ermittlung der von den Sensorelementen gemessenen Abständen zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement sowie der Kenntnis eines Federparameters, insbesondere der Federkonstante, lässt sich dann auch erkennen, mit welcher Kraft der Finger an der jeweiligen Position auf das Oberflächenelement gedrückt wurde, sodass hieraus sehr präzise ermittelt werden kann, welche Bewegungs- und/oder Drucktrajektorie der Finger bei dessen Weg über das Oberflächenelement genommen hat.
  • Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, um als Wischgeste einen Weg eines Fingers über das Oberflächenelement zu erkennen. Hierbei kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, um unter Verwendung von den Sensorelementen erfassten Abständen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen worden, einen Bewegungsweg des Drucks des Fingers auf das Oberflächenelement zu ermitteln. Insbesondere kann die Wischgeste als solche erkannt werden, wenn der Weg bzw. die Bewegungstrajektorie länger als ein vordefinierter Mindestweg ist und/oder um die Wischgeste dann zu erkennen, wenn der Finger mit einer Kraft auf das Oberflächenelement gedrückt wurde, die größer als eine Mindestkraft ist. Diese Mindestkraft kann beispielsweise 3 bis 10 Newton betragen oder derart ausgebildet sein, dass unter Einwirkung der Feder an dem betreffenden Sensorelement der Abstand zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement um 0,1 bis 0,3 mm verringert wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, eine sehr robuste und somit störungsarme Erkennung der Wischgeste zu ermöglichen, da für die tatsächliche Erkennung der Wischgeste beispielsweise unbeabsichtigte Berührungen des Oberflächenelementes anhand des erkannten Druck- und/oder Bewegungsmusters des Wegs des Fingers über das Oberflächenelement verworfen werden können.
  • Technisch besonders einfach und flexibel einsetzbar ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Feder als Blattfeder ausgebildet ist und/oder zumindest mehrere Federflügel an unterschiedlichen Seiten der Feder aufweist, mittels denen sie mit dem Gehäuseelement und/oder dem Oberflächenelement der Fahrzeugkomponente verbunden ist.
  • Von Vorteil ist ferner auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der der Abstandsensor als kapazitiv und/oder induktiv messender Sensor ausgebildet ist, insbesondere wobei die Sensorelemente ausgebildet sind, um den Abstand zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement an den Positionen der Sensorelemente kapazitiv und/oder induktiv zu messen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, mit technisch sehr einfachen Mitteln eine präzise, reibungsarme und kostengünstige Messung der Abstände zwischen dem Gehäuseelement und dem Oberflächenelement an den jeweiligen Positionen der Sensorelemente vornehmen zu können. Zugleich ist eine solche Messtechnologie technisch ausgereift.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann die Feder zumindest teilweise ausgebildet und/oder derart am Gehäuseelement befestigt sein, dass sie in unterschiedliche, insbesondere entgegengesetzte Bewegungsrichtungen je eine unterschiedliche Federsteifheit aufweist und/oder wobei die Feder zumindest teilweise als Messgeber des Abstandsensors ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, einem Nutzer der Wischgestenerkennungsvorrichtung sehr flexibel eine Rückmeldung über das betätigen des Oberflächenelements geben zu können. Die unterschiedlcihe Federsteifheit kann durch einen unterschiedlich langen freien Bewegungsweg der Feder oder des Teils der Feder realisiert sein, die in die jeweiligen Bewegungen bewegt werden können. Beispielsweise kann bei einem Niederdrücken des Oberflächenelements eine andere Federsteifigkeit wirken, als beim Freilassen des Oberflächenelements. Hierdurch kann ferner auch die Verwendung eines nachfolgend noch näher beschriebenen Aktors vereinfacht werden, da beispielsweise für eine durch den Aktor bewirkte aktive Bewegung des Oberflächenelements dieser durch die Feder eine geringere Gegenkraft erfährt, als ein Finger, der auf das Oberflächenelement drückt.
  • Denkbar ist auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Feder zumindest teilweise ein metallisches Material aufweist, insbesondere Kupfer, Aluminium und/oder Stahl aufweist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes insbesondere die Auswahl der genannten Materialien bietet den Vorteil, einerseits eine gut einstellbare Federwirkung als auch andererseits eine präzise Erfassung des Abstands durch die Sensorelemente des Abstandsensors zu ermöglichen.
  • Eine besonders gute haptische Rückmeldung eine erkannten Wischgeste an einem gediegener des Oberflächenelementes lässt sich in einer Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes implementieren, bei der ein Aktor vorgesehen ist, der mit dem Oberflächenelement mechanisch gekoppelt ist und der ausgebildet ist, um das Oberflächenelement aktiv zu bewegen, wenn die Wischgeste erkannt worden ist.
  • Eine besonders günstige Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes lässt sich dadurch erreichen, wenn der Aktor ausgebildet ist, um das Oberflächenelement mit einer Frequenz von 50 bis 30 Hertz und/oder einer Amplitude oder Auslenkung von maximal 0,15 mm und/oder einer Dämpfung einer Schwingung von 5 % einer maximalen Amplitude nach 3 Zyklen und/oder einer Beschleunigung zum ersten Schwingungsmaximum von bis zu 6G zu bewegen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Aktor in diesem Fall Bewegungen des Oberflächenelements aktiv ansteuern kann, die aufgrund von physiologischen Eigenschaften bzw. des menschlichen Tastsinnes von dem (Bedien-) Oberflächenelement sehr präzise und empfindlich empfangen oder erkannt werden können.
  • Technisch besonders einfach herstellen lässt sich eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der der Aktor zumindest eine Spule aufweist, insbesondere die zentral in Bezug zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement angeordnet ist. Hierdurch kann im gesamten Oberflächenelement eine haptisch gut wahrnehmbare Bewegung induziert werden.
  • Um ein durch Bedienung des Oberflächenelements eine sichere und präzise Eingabe einer Wischgeste zu ermöglichen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes das Oberflächenelement zumindest teilweise eine Relief-förmige Kontur aufweisen, die von einem Finger eines Bedieners der Fahrzeugkomponente als Wischgeste abzufahren ist. Hierdurch kann eine Orientierung des Bedieners des Oberflächenelementes erleichtert werden, sodass der Bediener auch ohne Blickkontakt auf das Oberflächenelement schnell durch einen Tastsinn eine spezielle Position auf dem Oberflächenelement finden kann, die einer gewünschten einzustellenden Funktion entspricht.
  • Die Vorteile des hier vorgeschlagenen Ansatzes lassen sich auch in einer weiteren Ausführungsform als Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Variante einer hier vorgestellten Wischgestenerkennungsvorrichtung realisieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • Einlesen eines Abstands je Sensorelement zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement; und
    • Ermitteln der auf das Oberflächenelement ausgeübten Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Abstände zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement.
  • Auch kann vorteilhafterweise eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern. Auch durch eine durchaus Werteeinheit lassen sich die genannten Vorteile technisch sehr einfach realisieren.
  • Eine Auswerteeinheit kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Auswerteeinheit kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Auswerteeinheit ausgeführt wird.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Wischgestenerkennungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine Fahrzeugkomponente in Explosionsdarstellung;
    • 3 eine perspektivische Ansicht eines Oberflächenelementes;
    • 4 eine perspektivische Ansicht einer Feder;
    • 5 eine perspektivische Ansicht eines Teilausschnitts der Fahrzeugkomponente;
    • 6 eine Querschnittsdarstellung durch einen Teilbereich der Fahrzeugkomponente;
    • 7 ein Diagramm, auf dem auf der Abszisse der Abstand gemäß der 6 in Millimetern aufgetragen ist und ein entsprechendes elektrisches Signal in Millivolt auf der Ordinate aufgetragen ist;
    • 8 Teildarstellungen der Implementierung einer unterschiedlichen Federkraft in unterschiedliche Bewegungsrichtungen der Feder;
    • 9 eine Querschnittdarstellung einer Fahrzeugkomponente im zusammengesetzten Zustand;
    • 10A bis 10K perspektivischen Darstellung unterschiedliche Schritte bzw. Verfahrensstadien der Herstellung bzw. Zusammenbau einer Fahrzeugkomponente in mehreren Teilfiguren, wie vorstehend näher beschriebenen wurde;
    • 11 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels als Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste; und
    • 12 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste.
  • In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, in welchem beispielsweise ein Motor 110 eine Antriebsleistung an ein Getriebe 120 bereitstellt, von welchem wiederum die Antriebsleistung auf Räder 125 des Fahrzeugs 100 übertragen wird. Um nun beispielsweise unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten zugeordnete Fahrstufen auswählen zu können, in welche das Getriebe 120 geschaltet werden soll, ist vorliegend beispielsweise ein Gangwahlschalter als Fahrzeugkomponente 130 vorgesehen, über welchen ein Fahrzeuginsasse 135 eine Gangwahl bzw. eine Übersetzungsstufe des Getriebes 120 auswählen kann. Hierbei ist in modernen Fahrzeugen die Fahrzeugkomponente 130 derart ausgestaltet, dass zur Betätigung der Fahrzeugkomponente 130, hier der Auswahl der konkreten Gangwahlstufe, lediglich ein Druck bzw. eine Bewegung /Wischgeste mit dem Finger auf ein (Bedien-) Oberflächenelement 140 ausgeübt werden soll, wobei aus diesem Druck oder der Bewegung bzw. Wischgeste dann die Fahrzeugkomponente 130 den vom Fahrzeuginsassen 135 manuell eingegebenen Gangwahlwunsch erkannt und das Getriebe 120 mittels eines Ansteuersignals 142 entsprechend ansteuert.
  • Denkbar ist jedoch auch, dass die hier dargestellte Fahrzeugkomponente 130 zur manuellen Eingabe von anderen Steuerbefehlen ausgebildet ist, beispielsweise zur Ansteuerung einer Infotainment-Anlage 150 oder dergleichen. Von besonderer Relevanz ist hier dabei die Funktion der Fahrzeugkomponente 130 für eine komfortable Eingabe eines Ansteuerbefehls durch den Fahrzeuginsassen 135. Für diese Funktion der Erfassung einer Kraft oder einer Bewegung/Wischgeste auf die Fahrzeugkomponenten 130 ist nun eine Wischgestenerkennungsvorrichtung 160 vorgesehen, die nachfolgend noch näher beschrieben wird.
  • Für diese Wischgestenerkennungsvorrichtung 160 sollte beachtet werden, dass eine möglichst geringe Reibung bei dem Einlesen der Kraft auf das (Bedien-) Oberflächenelement 140 verursacht wird, sodass durch die Fahrzeugkomponente 130 sehr schnell ansprechend eine vom Fahrzeuginsassen 135 auf die auf das Bedienoberflächenelement 140 ausgeübte Kraft oder Wischgeste erfasst werden kann oder auch eine sehr geringe Kraft oder kleine Wischgeste bereits präzise und eindeutig erfasst wird. In herkömmlichen Systemen wird dagegen oftmals ein Ansatz zur Krafterkennung verwendet, der teilweise eine hohe vom Fahrzeuginsassen 135 auf das (Bedien-) Oberflächenelement 140 auszuübende Kraft erfordert und somit für den Fahrzeuginsassen 135 einen geringen Komfort hat.
  • Um nun die vorstehend genannten Nachteile einer reibungsbehafteten Wischgestenerkennung überwinden zu können, wird gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatzes eine Verbesserung der Fahrzeugkomponente 130 bzw. eine Wischgestenerkennungsvorrichtung 160 vorgeschlagen.
  • 2 zeigt eine Fahrzeugkomponente 130 in Explosionsdarstellung. Wiedergegeben ist hierbei (Bedien-) Oberflächenelement 140, welches beispielsweise Konturen 200 aufweist, die als Erhebungen zur Führung eines Fingers des Benutzers ausgebildet sein können. Weiterhin weist die Fahrzeugkomponente eine Leiterplatine der Leiterplatte 210 auf, auf welche elektronische Bauelemente wie beispielsweise die Auswerteeinheit 215 angeordnet sind und die beispielsweise in der Leiterplatte 210 eingebettete Leitungen oder externe Kabel 220 mit elektronischen Komponenten verbunden sind, die nicht auf oder in der Leiterplatte 210 angeordnet oder eingebettet sind. Auf der Leiterplatte 210 sind ferner zumindest drei Sensorelemente 222 als Teil eines Abstandsensors 224 angeordnet, welche berührungslos einen Abstand zwischen dem Oberflächenelement 140 (das mit der Leiterplatte 210 verbunden ist) und einem darunter angeordneten Messelement detektieren kann, wobei das Messelement später noch näher beschrieben wird. Weiterhin ist in der 2 ein Aktor 225 in Explosionsdarstellung wiedergegeben, bei welchem eine Spule 230 auf einen Befestigungsdom 235 aufgesetzt ist und die Spule 230 sowie der Befestigungsdom 235 in einem Mantel 240 als Gehäuse aufgenommen und in einem Gehäuseelement 245 der Fahrzeugkomponente 130 befestigt ist. Das Gehäuseelement 245 kann beispielsweise Kunststoffmaterial enthalten oder aus diesem Kunststoffmaterial gefertigt sein, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens. Weiterhin ist in der Darstellung der Fahrzeugkomponente 130 eine Feder 250 dargestellt, welche wir mehrere nach oben ausgeführte Federflügel 255 aufweist, von denen beispielsweise ein Teil in den oberen Ende abgewickelt sind und somit Endflächen 260 ausbilden, welche beispielsweise als Teil- oder Messelement ein Gegenstück zum jeweiligen Sensorelementen 222 des Abstandsensors 224 bilden können. Diese Endflächen 260 können beispielsweise den Sensorelementen 222 gegenüberliegend angeordnet sein und somit als Messelement zur berührungslosen Abstandserkennung eines Abstands zwischen diesen Endflächen 260 und den Sensorelementen 222 dienen. Die Feder 250, welche die Endflächen 260 enthält, ist hierbei mit Befestigungsmitteln wie beispielsweise Befestigungsschrauben 265 an dem Gehäuseelement 245 verschraubt, sodass die Endflächen 260 als Referenz für das starre Gehäuseelement 245 dienen kann, welches beispielsweise fix oder starr mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs 100 aus 1 verbunden ist. Weiterhin kann beispielsweise auch noch die Auswerteeinheit 215 elektrisch leitfähig mit Komponenten einer Hauptplatine 270 verbunden sein, die beispielsweise dann auch ein Steuergerät enthält, um das Ansteuersignal 142 aus 1 auszugeben. In der Darstellung aus der 2 sind vier Endflächen 260 der Feder 250 der Fahrzeugkomponente 130 vorgesehen, alternativ könnten aber auch nur zwei oder drei Federelemente bzw. Endflächen 260 der Feder 250 der Fahrzeugkomponente 130 vorgesehen sein, um eine Position des Drucks des Fingers auf das Oberflächenelement 140 oder einen Verlauf der Druckbewegung des Fingers auf das Oberflächenelement 140 und hieraus die Wischgeste zu ermitteln.
  • Um die nun Wischgestenerkennungsvorrichtung 160 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz zu erhalten, können mehrere der in der 2 dargestellten Komponenten verwendet werden, beispielsweise die Feder 250, der Abstandsensor 224 mit den Sensorelementen 222 und die Auswerteeinheit 215.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Oberflächenelementes 140, in dem die Konturen 200 näher dargestellt sind. Wie zu erkennen ist, teilen die Konturen 200 einzelne Bereiche des Oberflächenelements 140, sodass beispielsweise für den Bediener dieses Oberflächenelements 140 durch die Konturen 200 auch eine haptische Führung ermöglicht oder erleichtert wird, und hier durch der Bediener dieses Oberflächenelements 140 sehr leicht die entsprechende gewünschte Schaltposition findet, welche er durch einen Druck auf diesen Bereich des Oberflächenelements 140 auswählen kann.
  • Als eine spezifische Bauteilanforderung für ein Aktiv-Haptik-System wie die Fahrzeugkomponente 130 kann ausgeführt werden, dass das Bedienoberflächenelement 140 eine hohe Steifigkeit (>70 N/mm) zur Ausbildung eines homogenen Feedbacks haben sollte, auch an dessen Randbereichen. Um dieses (Bedien-) Oberflächenelement 140 zu betätigen, kann der Nutzer oder Bediener seinen Finger auf einen berührungssensitiven Bereich (Button, Slider oder XY-Pad) auf dem Bedienoberflächenelement 140 legen. Am hier dargestellten Beispiel eines Swipetronic-Schalters als Fahrzeugkomponente 130 kann dieser Bereich beispielsweise auf der D-R-Slider oder den die Buttons P oder N repräsentieren, wie es in der 3 dargestellt ist.
  • Um eine Touchfunktion (z. B. Touchbutton) auszuwählen, sollte der Nutzer bzw. Bediener eine Kraft auf die entsprechende Position des Oberflächenelementes 140 ausüben. Am Beispiel der Swipetronic als Fahrzeugkomponente 130 der Anmelderin, kann diese Kraft je nach Funktion zwischen 3N bis 10N liegen, sodass das Oberflächenelement 140 bzw. eine damit verbundene Komponente wie die Leiterplatte 210 entsprechend niedergedrückt wird. Diese (Gegen-) Kraft auf den vom Finger ausgeübten Druck wird zum Teil beispielsweise mittels der Feder 250 samt Federflügeln 255 realisiert, die hier beispielhaft als Blattfedern mit Endflächen 260 ausgebildet sind und welche gegenüber Eckbereichen des Bedienoberflächenelementes 140 bzw. der Leiterplatte 210 angeordnet sind, an denen die Sensorelemente 222 positioniert sind, jedoch gegenüber dem Gehäuseelement 245 als Festlager fest verschraubt sind. Wie in der 2 dargestellt, sind für das vorliegende Beispiel der Fahrzeugkomponente einer Feder mit 4 Federflügeln vorgesehen, die als Blattfederelemente ausgeformt sind. Ein anderer Teil der (Gegen-) Kraft auf den vom Finger ausgeübten Druck wird beispielsweise mittels der Feder 250 samt den weiteren Federflügeln 255 realisiert, die im Bereich der Feder 250 abstehen, an welchen die Befestigungsschrauben 265 angebracht sind, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
  • 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer solchen Feder 250, bei der Federflügel 255 einerseits abgewickelt abstehen, welche dann die Endflächen 260 aufweisen, welche gegenüber den Sensorelementen 222 aus der 2 angeordnet werden können. Andererseits weist die Feder 250 beispielsweise weitere Federflügel 255 auf, die sich einem Randbereich von einem Grundkörper der Feder 250 weg erstrecken.
  • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilausschnitts der Fahrzeugkomponente 130, bei der die Feder 250 mit einer Befestigungsschraube 265 an dem Gehäuseelement 245 befestigt ist und mit einer anderen Befestigungsschraube 265 an einem Steg 500 des Oberflächenelements 140 oder der Leiterplatte 210.
  • Die Federelemente bzw. Federflügel 255 sind so ausgelegt, dass eine maximale Kraftauslöseschwelle nach 0,1 bis 0,3 mm erreicht wird, damit das Bedienoberflächenelement 140 noch insgesamt als „starr“ für den Nutzer wirkt und die Bewegung des Bedienoberflächenelements 140 nicht wahrgenommen wird. Weiterhin sollte das System über eine Kraftsensorik verfügen, die die vom Nutzer aufgebrachte Kraft auf die Bedienoberfläche sensieren kann. Eine solche Kraftsensorik kann durch die Sensorelemente 222 umgesetzt sein, die ein berührungslose Abstandsverringerung des Abstands zwischen den Sensorelementen in Bezug auf die Endflächen 260 der Feder 250 erfassen kann und unter Verwendung der Kenntnis einer Steifigkeit der Feder 250, hier speziell der Steifigkeit der Federflügel 255, die mit den Befestigungsschrauben 265 an dem Oberflächenelement 140 und dem Gehäuseelement 245 befestigt sind. Am Beispiel der Swipetronic der Anmelderin wird die Nutzerkraft mittels einer induktiven Abstandsmessung beispielsweise über vier Spulen (die beispielsweise als Planarspulen ausgebildet sind) realisiert, welche sich als Sensorelemente 222 in den Eckbereichen der Touch PCB, also der Leiterplatte 210 befinden. Die Touch PCB bzw. Leiterplatte 210 ist mit der Rückseite auf dem Bedienoberflächenelement 140 befestigt (z. B. laminiert). Die Spulen der Sensorelemente 222 werden dabei beispielsweise mittels den als definierten Bedämpfungsflächen ausgebildeten Endflächen 260 der Feder 250 (die hier als Blattfeder ausgebildet ist) bedämpft, welche parallel zu den Spulen der Sensorelemente 222 in einem definierten Abstand (z. B. 0,5 mm) darunter liegen.
  • 6 zeigt eine Querschnittsdarstellung über einen Teilbereich der Fahrzeugkomponente 130, in welchem dargestellt ist, wie die durch einen Pfeil F repräsentierte Fingerkraft auf das Oberflächenelement 140 eingeprägt wird. Hierbei wird der Abstand d zwischen dem Sensorelement 222 und der Endfläche 260 durch das Niederdrücken des Oberflächenelementes 214 verringert, wodurch sich die Induktivität im Bereich eines als Spule ausgebildeten Sensorelements 222 ändert. Alternativ kann das Sensorelement 222 auch als kapazitiver Sensor ausgebildet sein, wobei in diesem Fall bei einer Verringerung des Abstandes d sich eine Kapazität zwischen der Endfläche 260 und dem Sensorelement 222 vergrößert. Aus der Änderung der Kapazität bzw. Induktivität kann dann sehr präzise auf den aktuellen Abstand d zurück geschlossen werden, wobei unter Kenntnis dieses Abstands d und der Federsteifigkeit oder Federkonstante der Feder 250 bzw. der Federflügel 255 zwischen dem Gehäuseelement 245 und dem Oberflächenelement 140, wie Sie beispielsweise in der 4 oder 5 dargestellt sind, einen Rückschluss auf die aktuelle Kraft F möglich ist, die durch den Finger auf das Oberflächenelement 140 ausgeübt wird.
  • Bringt der Nutzer somit eine Kraft F auf das Bedienoberflächenelement 140 auf und somit auch auf die 4 den Endflächen 260 der Blattfeder 250 gegenüberliegenden Sensorelemente 222, wird diese in Z-Richtung eingedrückt. Der nominelle Luftspalt d zwischen den Bedämpfungsflächen der Endflächen 260 der Blattfeder 250 und den darüber liegenden Induktivspulen als Sensorelementen 222 auf der Touch PCB bzw. der Leiterplatte 210. Da die Federrate der Blattfederelemente bzw. Federflügel 255 bekannt sind, kann aus der Wegdifferenz d die Kraft F abgeleitet werden, mit welcher der Nutzer auf das Bedienoberflächenelement 140 drückt. Das Material der Blattfeder sollte hierbei eine gute elektrische Leitfähigkeit und einen geringen Widerstand (z. B. CuZn37 R630) aufweisen, damit eine Änderung des Luftspalts d, welche durch den Fingerduck mit der Kraft F des Nutzers erfolgt, eine ausreichend große Bedämpfung des Signals aufweist.
  • 7 zeigt ein Diagramm, auf dem auf der Abszisse der Abstand d gemäß der 6 in Millimetern aufgetragen ist und ein entsprechendes elektrisches Signal in Millivolt auf der Ordinate des in 7 dargestellten Diagramms wiedergegeben ist. Eine erste Kennlinie 700 zeigt hierbei den Zusammenhang zwischen einer Abstandsänderung und hieraus resultierendem elektrischem Signal, wenn die Feder 250 aus Stahl gefertigt ist. Analog zeigt eine zweite Kennlinie 710 den Zusammenhang zwischen dem Abstand d und einem resultierenden elektrischen Signal, wenn die Feder 250 aus einem anderen Stahlmaterial gefertigt ist. Eine dritte Kennlinie 720 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Abstand d und dem resultierenden elektrischen Signal eines Sensorelemente 222, wenn die Feder aus Kupfer hergestellt ist, wogegen eine vierte Kennlinie 730 den Zusammenhang zwischen dem Abstand d und einem resultierenden elektrischen Signal des Sensorelemente 222 wiedergibt, wenn die Feder 250 aus Aluminium hergestellt ist.
  • Der Vorteil einer solchen Kraftsensorik kann unter anderem darin gesehen werden, dass es sich hierbei um eine kontaktlose Sensorik handelt. Es treten daher keine Störgeräusche auf, da Signalgeber und Signalempfänger (mechanisch) entkoppelt sind. Außerdem ist eine solche Kraftsensorik kostengünstig herstellbar, da eine Sensorbedämpfung und eine Federfunktion in einem Bauteil realisiert werden können. Zusätzlich lässt sich auch eine sehr hohe Messgenauigkeit realisieren, wodurch dieser Ansatz einen Kraftsensorik ideal für die Erfassung von relativ kleinen Bewegungen von 0,1 mm bis 0,3mm ist. Mit zwei, insbesondere jedoch drei oder mehr Sensorelementen (hier beispielsweise Induktivspulen) in den Eckbereichen des Bedienoberflächenelements 140 bzw. der mit diesem Bedienoberflächenelement 140 verbundenen Leiterplatte 210, kann die Position eines Drucks des Fingers auf das Bedienoberflächenelement 140 sehr präzise bestimmt werden und beispielsweise mit den Ergebnissen der Touchsensorik verglichen werden. Die Position des Drucks des Fingers auf das Bedienoberflächenelement 140 kann beispielsweise durch eine Triangulation erfolgen, bei der die von den einzelnen Sensorelementen 222 aus 2 oder 6 mit den bekannten Distanzen der Sensorelemente 222 zueinander in Beziehung gesetzt werden, sodass dann die Position des Drucks des Fingers auf das Oberflächenelement 140 ermittelt werden können. Wird nun ein Bewegungsweg des Fingers über das Bedienoberflächenelement 140 erfasst, beispielsweise durch eine zeitliche Veränderung der Position, an der der Druck des Fingers auf das Bedienoberflächenelement 140 ausgeübt wird, kann aus dieser Kenntnis bzw. dem zeitlichen Verlauf der Fingerbewegung dann die Wischgeste in der Wischgestenermittlungsvorrichtung 160 ermittelt werden, die dann zur sicheren Ansteuerung von Fahrzeugfunktionen verwendet werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine hohe funktionale Sicherheit erreichen.
  • Wie bereits erwähnt, hängt die Federrate der Federelemente bzw. hier der Federflügel 255 von der maximalen Kraftauslöseschwelle ab, die beispielsweise nach einer maximalen Drückbewegung von 0,1 bis 0,3 mm erreicht sein sollte. Diese kann durchaus bei höheren Kräften liegen (z. B. 100 N/mm). Dies hätte zur Folge, dass die Leistung des Aktors 225 auch entsprechend hoch sein müsste und damit die Baugröße und auch die Kosten steigen würden. Ein solcher Nachteil kann durch ein geeignetes Design und Integration der Feder 250 (hier als Blattfeder ausgebildet) in das Gesamtsystem der Fahrzeugkomponente 130 verhindert werden, wies es in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert wird.
  • 8 zeigt Teildarstellungen der Implementierung einer unterschiedlichen Federkraft in unterschiedliche Bewegungsrichtungen der Feder 250, die zur Realisierung des vorstehend angedeuteten Konzepts der Kraftschwellenermittlung verwendet werden kann. Hierbei zeigt die rechte Teilfigur der 8 einen Ausschnitt der Fahrzeugkomponente 130 aus einem anderen Blickwinkel als die 5, wobei wiederum die Befestigung der Feder 250 über die Federflügel 255 und den Befestigungsschrauben 265 dargestellt ist. In der linken Teilfigur aus der 8 ist in der unteren Darstellung erkennbar, wie bei einer Bewegung nach unten des Stegs 500 eine sehr kurze Länge des Federflügels 255 für eine Durchbiegung zur Verfügung steht, und hierdurch eine hohe Federsteifigkeit des Federflügels 255 resultiert. Diese kurze Länge des Federflügels 255 wird durch eine Knickkante 800 eingestellt, die eine Länge des Federflügels 255 zwischen einem Ende des Gehäuseelementes 245 und der Befestigungsschraube 265 einstellt. Wird dagegen eine Bewegung des Stegs 500 nach oben ausgeführt, wie es in der obere Darstellung der linken Teilfigur der 8 wiedergegeben ist, liegt diese Knickkante 800 direkt bei der Befestigungsschraube 265, sodass hier eine deutlich größere Länge des beweglichen Federflügels 255 resultiert, die dann eine geringere Federkonstante des Federflügels 255 ausbildet.
  • Mittels der Knickkante 800 in Drückrichtung der Fingerkraft wird somit beispielsweise der Hebel des Federelements bzw. des Federflügels 255 verringert und damit die Federrate erhöht. In entgegengesetzter Richtung der Fingerkraft (die hier der Wirkrichtung des Aktors entspricht) ist die Federrate deutlich geringer und somit kann die Leistung des Aktors 225 auch entsprechend kleiner ausgelegt werden. Das haptische Feedback wird hierbei aufgrund der Wiederholgenauigkeit im unbetätigten Zustand spezifiziert und getestet. Beim haptischen Feedback wird gemäß einem Ausführungsbeispiel je nach Touchfunktion zwischen den folgenden haptischen Feedback-Möglichkeiten unterschieden:
    • - Touchbutton: Zwei Impulshaptiken je nach Über- und Unterschreitung der Push- und Releasekraftschwelle „Touchbutton“; und
    • - Touchslider: Wenn eine definierte Touchgeste (z. B. definierte Wischgestenlänge) korrekt ausgeführt wurde und während dessen die Fingerkraft größer einer Pushkraftschwelle war.
  • Zusätzlich kann mit einer geeigneten Ansteuerung der Schwingspule auch eine aktive Dämpfung realisiert werden, um ein Nachschwingen des Systems zu minimieren.
  • Die haptische Feedback-Ausgabe lässt sich gemäß einem Ausführungsbeispiel unterschiedlich realisieren. Beispielsweise kann nach Überschreitung einer definierten Kraftauslöseschwelle ein haptisches Feedback vom System mittels der als Schwingspule ausgebildeten Spule 230 erfolgen, welche beispielsweise möglichst zentral unter dem Bedienoberflächenelement 140 positioniert wird. Alternativ wären auch mehrere Schwingspulen, mit geringerer Leistung möglich, was jedoch in der 2 nicht näher dargestellt ist. Der Spulenträger mit Wicklung als der Spule 230 (der mit dem Befestigungsdom 235 an dem Oberflächenelement 140 fixiert werden kann und mit dem Mantel 240 umgeben wird, wird an der Bedienoberfläche befestigt (z. B. verschraubt). Der Mantel 240 inklusive Permanentmagnet wird entsprechend der Position der Spule 230 im darunterliegenden Gehäuseelement 245 befestigt. Dieser mechanische Aufbau ähnelt dem eines Lautsprechers. Das Bedienoberflächenelement 140 wäre in diesem Fall die Membran. Bei der Ansteuerung der Schwingspule 230 wird das Bedienoberflächenelement 140 in Z-Richtung (also in der 2 nach oben) angeregt.
  • 9 zeigt eine Querschnittdarstellung einer Fahrzeugkomponente 130 im zusammengesetzten Zustand, wie sie in der 2 als Explosionsdarstellung abgebildet ist. Hierbei ist erkennbar, dass durch den Aktor 225 eine Aktorkraft FA auf das Bedienoberflächenelement 140 ausgeübt werden kann, durch welche auf den Finger des Nutzers das haptische Feedback gegeben werden kann.
  • Vor einem aktiven haptischen Feedback wird somit zunächst ein anliegender Finger auf einem Bedienoberflächenelement 140 mittels einer beispielsweise berührungssensitiven Sensorik (z. B. kapazitiv oder induktiv) auf der Rückseite des Bedienoberflächenelements 140 detektiert. Die vom Bediener ausgeübte Fingerkraft auf das Bedienoberflächenelement 140 wird mittels einer Kraftsensorik wie dem Abstandsensor 224 sensiert. Befindet sich die Position des Fingers über einer auswählbaren Funktion auf dem Bedienoberflächenelement 140 und ist die mit dem Finger ausgeübte Kraft größer gleich einer fest definierten Kraftauslöseschwelle, z. B. 3,5 N, erfolgt eine haptische Rückmeldung über das Bedienoberflächenelement an den Nutzer.
  • Um dem Nutzer eine besonders gute Wahrnehmbarkeit des haptischen Feedbacks zu ermöglichen kann gemäß einem Ausführungsbeispiel als Eigenschaft des Feedbacks das Feedbacksystem ausgebildet sein, um einen Impuls und somit eine Schwingung auf dem Bedienoberflächenelement 140 zu erzeugen. Die Schwingung auf der Oberfläche liegt beispielsweise im Frequenzbereich von 50 bis 300Hz, da in diesem Bereich die Pacini-Rezeptoren im Finger am empfindlichsten auf Druckreiz reagieren. Weiterhin weist die Schwingung an der Oberfläche eine maximale Amplitude von 0,15 mm und eine Dämpfung von ca. 5% der max. Amplitude nach 3 Zyklen auf. Die Beschleunigung bis zum ersten Schwingungspeak (Schwingungsmaximum) entspricht maximal ca. 6G.
  • Bei geeigneter Anregung des Bedienoberflächenelementes 140, kann somit ein haptisches Feedback gemäß der vorstehend genannten Beschreibung erzeugt werden. Die Leistung des Aktors hängt von mehreren Faktoren ab wie beispielsweise einem Gewicht der anzuregenden Masse, einer notwendigen Dynamik für die Erzeugung des Haptik-Impulses und der zu überwindenden Rückstellkraft der Federrate/Federkonstante des Federflügels 255. Das Problem einer möglichen Fehlbedienung der Fahrzeugkomponente kann beispielsweise mittels eines Aktiv-Haptik-Systems (bei dem ein Feedback nach definierter Kraftauslöseschwelle erfolgt) vermieden oder zumindest reduziert werden.
  • 10 zeigt in perspektivischer Darstellung unterschiedliche Schritte bzw. Verfahrensstadien der Herstellung bzw. Zusammenbau einer Fahrzeugkomponente 130, wie vorstehend näher beschriebenen wurde, in mehreren Teilfiguren.
  • Zunächst wird in einer ersten 10A wiedergegeben, wie ein Bedienoberflächenelement 140 an dessen Rückseite mit der Leiterplatte 210 verbunden, beispielsweise laminiert wird. Hierbei sind ferner Sensorelemente 222 erkennbar, die in der Leiterplatte 210 beispielsweise als Planarspule ausgebildet und somit sehr einfach herzustellen sind.
  • In einem hieran anschließenden Herstellungsschritt, der in der zweiten 10B wiedergegeben ist, wird der Spulenkörper 230 auf einen entsprechenden Zentrierungspunkt aufgesetzt.
  • 10C zeigt eine perspektivische Ansicht, bei der nun der Spulenkörper 230 mittels des Befestigungsdoms 235 fixiert wurde und eine auf den Spulenkörper 230 auf- oder eingebrachte Spulen elektrisch leitfähig mit entsprechenden Komponenten verbunden wird.
  • Die 10D zeigt die perspektivische Gesamtansicht des Bedienoberflächenelements 140 samt daran befestigte Leiterplatte 210 sowie Spule 230, wie es nach dem vorangegangenen Verfahren Schritten hergestellt wurde.
  • In der 10E wird nun eine perspektivische Ansicht eines Verfahren Stadiums der Fahrzeugkomponente 130 wiedergegeben, bei der in einem weiteren Herstellerschritt in das Gehäuseelement 245 der Spulenmantel 240 eingebracht, beispielsweise verclipst oder verrastet wird.
  • In der 10F ist dargestellt, wie auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseelement des 245 je eine wieder 250 mittels jeweils vier Befestigungsschraube 265 montiert werden, wobei die Feder die Federflügel 255 aufweisen und an einem Ende von zweien der Federflügel 255 jeweils eine Endfläche 260 vorgesehen ist, welche als Messelement für ein darüber angeordnetes Sensorelement dient.
  • 10G zeigt in perspektivische Darstellung, wie ein Lichtleiter 1000 in das Gehäuseelement 240 gefügt und/oder fixiert wird, um beispielsweise eine sehr schnelle Datenübertragung innerhalb der Fahrzeugkomponente 130 realisieren zu können.
  • 10H zeigt nun in perspektivische Ansicht, wie auf das derart vorbereitete Gehäuseelement 245 das vorbereitete Bedienoberflächenelement 140 gefügt und ausgerichtet wird und eine Leitung 220 durch einen Gehäuseausbruch in dem Gehäuseelemente 245 gefügt wird.
  • 101 zeigt in perspektivische Ansicht, wie ein Verschrauben des Bedienoberflächenelements 140 an dem Gehäuseelement 40 mittels der Befestigungsschrauben 265 vorgenommen wird, wobei diese Befestigungsschraube 265 beispielsweise in den in der 5 oder 8 dargestellten Steg 500 ein geschraubt werden.
  • 10J zeigt in perspektivische Ansicht einer Montage der Hauptplatine 270 auf das Gehäuseelemente 245 und die Kontaktierung der Leiterplatte 210 mittels Leitung/Kabel 220 kann die Hauptplatine 270
  • Schließlich zeigt noch die 10K, wie ein Deckel 1010 auf dem Gehäuseelement 145 befestigt wird, so dass nun die Fahrzeugkomponente sie effizient und sicher Umwelteinflüsse wie beispielsweise Spritzwasser und Staub geschützt werden kann.
  • 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels als Verfahren 1100 zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Wischgestenerkennungsvorrichtung gemäß einer hier vorgestellten Variante. Das Verfahren 1100 umfasst einen Schritt 1110 des Einlesens eines Abstands je Sensorelement zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement und einen Schritt 1120 des Ermittelns der auf das Oberflächenelement ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Abstände zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement.
  • 12 zeigt ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit 215 zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Wischgestenerkennungsvorrichtung gemäß einer hier vorgestellten Variante. Die Auswerteeinheit umfasst eine Einleseschnittstelle 1210 zum Einlesen eines Abstands je Sensorelement zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement. Ferner umfasst die Auswerteeinheit 215 eine Einheit 1220 zum Ermitteln der auf das Oberflächenelement ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Abstände zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement.
  • Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
  • Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Fahrzeug
    110
    Motor
    120
    Getriebe
    125
    Räder
    130
    Fahrzeugkomponente
    135
    Fahrzeuginsasse
    140
    Bedienoberflächenelement, Oberflächenelement
    142
    Ansteuersignal
    150
    Infotainment-Anlage
    160
    Kraftmessvorrichtung
    200
    Kontur
    210
    Leiterplatte
    215
    Auswerteeinheit
    220
    Kabel
    222
    Sensorelemente
    224
    Abstandsensor
    225
    Aktor
    230
    Spule
    240
    Mantel
    245
    Gehäuseelement
    250
    Feder
    255
    Federflügel
    260
    Endflächen
    265
    Befestigungsschrauben
    270
    Hauptplatine
    500
    Steg
    F
    Fingerkraft
    d
    Abstand
    700
    erste Kennlinie
    710
    zweite Kennlinie
    720
    dritte Kennlinie
    730
    vierte Kennlinie
    800
    Knickkante
    FA
    Aktorkraft
    1000
    Lichtleiter
    1010
    Deckel
    1100
    Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste
    1110
    Schritt des Einlesens
    1120
    Schritt des Ermittelns
    1210
    Einleseschnittstelle
    1220
    Einheit zum Ermitteln

Claims (14)

  1. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement (140) einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste, wobei die Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) die folgenden Merkmale aufweist: eine Feder (250), die eine Vorspannung zwischen dem beweglichen Oberflächenelement (140) und einem Gehäuseelement (245) der Fahrzeugkomponente (130) ausübt; einen berührungslos messenden Abstandsensor (224) mit zumindest drei an unterschiedlichen Positionen angeordneten Sensorelemente (222) zur Erfassung je eines Abstands (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) an den Positionen der Sensorelemente (222); und eine Auswerteeinheit (215), die ausgebildet ist, um die auf das Oberflächenelement (140) ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder (250) und den von den Sensorelementen (222) erfassten Abständen (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) zu ermitteln.
  2. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (215) ausgebildet ist, um als Wischgeste einen Weg eines Fingers über das das Oberflächenelement (140) zu erkennen ist, insbesondere wobei Auswerteeinheit (160) ausgebildet ist, um unter Verwendung von den Sensorelementen (222) erfassten Abständen (d), die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, eine Bewegungstrajektorie des Drucks des Fingers auf das Oberflächenelement (140) zu ermitteln und/oder wobei die Wischgeste als solche erkannt wird, wenn der Weg und/oder die Bewegungstrajektorie länger als ein vordefinierter Mindestweg ist und/oder um die Wischgeste dann zu erkennen, wenn der Finger mit einer Kraft auf das Oberflächenelement (140) gedrückt wurde, die größer als eine Mindestkraft ist, insbesondere wobei diese Mindestkraft 3 bis 10 Newton beträgt oder wobei diese Mindestkraft derart ausgebildet ist, dass unter Einwirkung der Feder (250) an dem betreffenden Sensorelement (222) der Abstand (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) um 0,1 bis 0,3 mm verringert wird.
  3. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (250) als Blattfeder ausgebildet ist und/oder zumindest mehrere Federflügel (255) an unterschiedlichen Seiten der Feder (250) aufweist, mittels denen die Feder (250) mit dem Gehäuseelement (245) und/oder dem Oberflächenelement (140) der Fahrzeugkomponente (130) verbunden ist.
  4. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandensor (224) als kapazitiv und/oder induktiv messender Sensor ausgebildet ist, insbesondere wobei die Sensorelemente (222) ausgebildet sind, um den Abstand (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) an den Positionen der Sensorelemente (222) kapazitiv und/oder induktiv zu messen.
  5. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (250) zumindest teilweise ausgebildet und/oder derart am Gehäuseelement (245) befestigt ist, dass sie in unterschiedliche, insbesondere entgegengesetzte Bewegungsrichtungen je eine unterschiedliche Federsteifheit aufweist und/oder wobei die Feder (250) zumindest teilweise als Messgeber des Abstandsensor (224) ausgebildet ist.
  6. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (250) zumindest teilweise ein metallisches Material aufweist, insbesondere Kupfer, Aluminium und/oder Stahl aufweist.
  7. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch einen Aktor (225), der mit dem Oberflächenelement (140) mechanisch gekoppelt ist und der ausgebildet ist, um das Oberflächenelement (140) aktiv zu bewegen, wenn die Wischgeste erkannt worden ist.
  8. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (225) ausgebildet ist, um das Oberflächenelement (140) mit einer Frequenz von 50 bis 30 Hertz und/oder einer Amplitude oder Auslenkung von maximal 0,15 mm und/oder einer Dämpfung einer Schwingung von 5 % einer maximalen Amplitude nach 3 Zyklen und/oder einer Beschleunigung zum ersten Schwingungsmaximum von 6G zu bewegen.
  9. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (225) zumindest eine Spule (230) aufweist, insbesondere die zentral in Bezug zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) angeordnet ist.
  10. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenelement (140) zumindest teilweise eine Relief-förmige Kontur (200) aufweist, die von einem Finger eines Bedieners der Fahrzeugkomponente (130) als Wischgeste abzufahren ist.
  11. Verfahren (1100) zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement (140) einer Fahrzeugkomponente (130) ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren (1100) die folgenden Schritte aufweist: Einlesen (1010) eines Abstands (d) je Sensorelement (222) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245); und Ermitteln (1020) der auf das Oberflächenelement (140) ausgeübten Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder (250) und den von den Sensorelementen (222) erfassten Abstände zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245).
  12. Auswerteeinheit (215), die ausgebildet ist, um die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 11 in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.
  13. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 11 auszuführen und/oder anzusteuern.
  14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
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