DE102020000589A1 - Device for recognizing a control element - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Erkennen eines Bedienelements (5) und/oder einer Funktion eines Bedienelements (5) mittels einer haptischen Rückmeldung.Erfindungswesentlich ist dabei,- dass ein Verformungselement (3) und insbesondere ein das Verformungselement (3) abdeckendes flexibles Oberflächenelement (4) vorgesehen sind,- dass das Verformungselement (3) aktivierbar, insbesondere bestrombar, und derart ausgebildet ist, dass es sich in aktiviertem Zustand verformt und eine Oberflächenmorphologie ändert.Hierdurch kann eine Vorrichtung (1) ohne piezoelektrische Aktuatoren geschaffen werden.The present invention relates to a device (1) for recognizing an operating element (5) and / or a function of an operating element (5) by means of a haptic feedback. It is essential to the invention that a deformation element (3) and in particular a deformation element (3) covering flexible surface element (4) are provided, - that the deformation element (3) can be activated, in particular energized, and is designed such that it is deformed in the activated state and a surface morphology changes. This allows a device (1) to be created without piezoelectric actuators .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen eines Bedienelements und/oder einer Funktion eines Bedienelements mittels einer haptischen Rückmeldung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen als Bedienelement ausgebildeten Vorrichtung.The present invention relates to a device for recognizing an operating element and / or a function of an operating element by means of a haptic feedback, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a motor vehicle with such a device designed as an operating element.

Aus der DE 10 2018 102 630 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung bekannt, aufweisend zumindest einen piezoelektrischen Aktuator mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und dazwischen angeordneten Innenelektroden. Der piezoelektrische Aktuator ist dabei zwischen Verstärkungselementen angeordnet und dazu ausgebildet, seine Ausdehnung bei Anlegen einer elektrischen Spannung in eine erste Richtung zu verändern. Die Verstärkungselemente verformen sich dabei in Folge der Änderung der Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators derart, dass ein Teilbereich des jeweiligen Verstärkungselements relativ zu dem Aktuator in eine zweite Richtung, welche senkrecht zur ersten Richtung ist, bewegt wird. Zusätzlich ist eine Treiberschaltung vorgesehen, die eine elektrische Spannung an den Aktuator anlegt, so dass die Verstärkungselemente gegenüber einem auf die Vorrichtung drückenden Objekt eine haptische Rückmeldung erzeugen, die einen Kraftsprung nachbildet.From the DE 10 2018 102 630 A1 a generic device for generating a haptic feedback is known, having at least one piezoelectric actuator with a plurality of piezoelectric layers and internal electrodes arranged between them. The piezoelectric actuator is arranged between reinforcement elements and designed to change its extension in a first direction when an electrical voltage is applied. The reinforcement elements deform as a result of the change in the expansion of the piezoelectric actuator in such a way that a portion of the respective reinforcement element is moved relative to the actuator in a second direction, which is perpendicular to the first direction. In addition, a driver circuit is provided that applies an electrical voltage to the actuator so that the reinforcement elements generate haptic feedback that simulates a sudden change in force in relation to an object pressing on the device.

Aus der DE 10 2009 015 991 A1 ist ebenfalls eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung bekannt, welche im Bereich tastenloser Eingabeeinheiten, wie beispielsweise Touchscreens, eingesetzt wird. Die Vorrichtung besitzt ein elastisches, plattenförmiges Substrat, das mindestens eine erste Lagerstelle zur Festlegung an einer Struktur eines Eingabegeräts und wenigstens eine zweite Lagerstelle zur Festlegung des Substrats an der Eingabeeinheit umfasst. Ebenfalls vorgesehen ist ein piezoelektrisches Element, das in bestromtem Zustand eine der Lagerstellen quer zur Ebene des plattenförmigen Substrats bewegt.From the DE 10 2009 015 991 A1 a generic device for generating a haptic feedback is also known, which is used in the field of keyless input units, such as touchscreens. The device has an elastic, plate-shaped substrate which comprises at least one first bearing point for securing to a structure of an input device and at least one second bearing point for securing the substrate to the input unit. Also provided is a piezoelectric element which, when energized, moves one of the bearing points across the plane of the plate-shaped substrate.

Aus der DE 10 2016 116 760 A1 ist wiederum eine Vorrichtung zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung bekannt, die ebenfalls einen piezoelektrischen Aktuator sowie eine mechanische Struktur aufweist. Dehnt sich der piezoelektrische Aktuator in eine erste Richtung aus, so bewirkt die mechanische Struktur eine senkrecht dazu gerichtete Verformung.From the DE 10 2016 116 760 A1 In turn, a device for generating a haptic feedback is known, which also has a piezoelectric actuator and a mechanical structure. If the piezoelectric actuator expands in a first direction, the mechanical structure causes a deformation directed perpendicular to it.

Besonders in Kraftfahrzeugen ist ein Fahrer aufgrund der gebotenen Achtsamkeit oftmals nicht in der Lage eine Bedienung von beispielsweise Schaltern visuell zu überwachen, da er hierfür seinen Blick von der Fahrbahn auf das Bedienelement richten müsste. Da moderne Bedienelemente in Kraftfahrzeugen üblicherweise auch nicht als Kippschalter oder als Tastschalter ausgebildet sind, besteht für einen Fahrer bzw. eine Fahrerin auch keinerlei haptische Rückmeldung bei der Berührung des Bedienelements und damit auch keine Information über den Schaltzustand des Bedienelements. Sieht der Fahrer bzw. die Fahrerin auf das Bedienelement, um den Schaltzustand zu kontrollieren, ist er bzw. sie abgelenkt, wodurch unter Umständen ein erhöhtes Risiko besteht. Selbst ein Erkennen eines Bedienelements fällt ohne Sichtkontakt schwer.Particularly in motor vehicles, due to the required vigilance, a driver is often not able to visually monitor the operation of switches, for example, since for this he would have to direct his gaze from the roadway to the operating element. Since modern control elements in motor vehicles are usually not designed as toggle switches or as pushbutton switches, there is also no haptic feedback for a driver when the control element is touched and thus no information about the switching status of the control element. If the driver looks at the control element in order to check the switching state, he or she is distracted, which may result in an increased risk. Even recognizing a control element is difficult without visual contact.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine intuitive und haptische Rückmeldung bezüglich eines Bedienelements in einem Kraftfahrzeug ohne zusätzliche piezoelektrische Aktuatoren ermöglicht.The present invention therefore deals with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a device of the generic type, which in particular enables intuitive and haptic feedback with regard to an operating element in a motor vehicle without additional piezoelectric actuators.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken an einem Bedienelement eines Kraftfahrzeugs eine haptische Rückmeldung über das Bedienelement selbst, einen Schaltzustand desselben bzw. generell über eine Funktion oder einen Ist-Zustand des Bedienelements zu geben, indem ein Verformungselement aktiviert wird und dadurch eine Oberfläche anhebt bzw. die Morphologie der Oberfläche ändert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dabei ein Bedienelement, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, auf und besitzt ein Verformungselement, welches mit einem Oberflächenelement abgedeckt sein kann. Das Verformungselement selbst ist aktivierbar, insbesondere bestrombar, und derart ausgebildet ist, dass es sich in aktiviertem Zustand verformt, insbesondere anhebt und eine Oberflächenmorphologie ändert. Hierdurch ist es insbesondere möglich, auf bislang hierfür eingesetzte Piezoaktuatoren zu verzichten und dadurch die Vorrichtung insgesamt konstruktiv einfacher und kostengünstiger aufzubauen. Das Oberflächenelement ist dabei weich ausgebildet, beispielsweise als Textil oder Folie oder aus Leder, und dadurch in der Lage, vergleichsweise einfach von dem sich beispielsweise unter Temperatur verformenden Verformungselement angehoben zu werden. Mittels eines derartigen Bedienelements ist es möglich, bereits äußerst kleine Höhenänderungen, die beispielsweise nur einen Bruchteil eines Millimeters betragen, haptisch zu erfassen und dadurch einem Nutzer bzw. einer Nutzerin in einem Kraftfahrzeug eine haptische Information über das Bedienelement, dessen Funktion und/oder den Schaltzustand des Bedienelements zu geben. Der große Vorteil hierbei ist zudem, dass für die haptische Rückmeldung auf den bislang zwingend erforderlichen piezoelektrischen Aktuator verzichtet werden kann, was erhebliche Kostenvorteile und zudem auch Bauraumvorteile mit sich bringt.The present invention is based on the general idea of a control element of a motor vehicle to give a haptic feedback via the control element itself, a switching state of the same or generally via a function or an actual state of the control element by activating a deformation element and thereby lifting a surface or the morphology of the surface changes. The device according to the invention has an operating element, in particular in a motor vehicle, and has a deformation element which can be covered with a surface element. The deformation element itself can be activated, in particular energized, and is designed such that it deforms, in particular lifts, and changes a surface morphology in the activated state. This makes it possible, in particular, to dispense with piezo actuators previously used for this purpose and thereby to build the device in a structurally simpler and more cost-effective manner overall. The surface element is designed to be soft, for example as a textile or film or made of leather, and is thus able to be lifted comparatively easily by the deformation element which deforms, for example, under temperature. By means of such a control element, it is possible to haptically detect even extremely small changes in height, for example only a fraction of a millimeter, and thereby provide a user in a motor vehicle with haptic information about the control element, its function and / or the switching status of the control element. The great advantage here is also that the previously mandatory piezoelectric actuator can be dispensed with for the haptic feedback, which brings considerable cost advantages and also advantages in terms of installation space.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das mindestens eine Verformungselement eine Formgedächtnislegierung auf. Eine derartige Formgedächtnislegierung an dem Verformungselement ermöglicht eine temperaturabhängige Phasenumwandlung und damit eine temperaturabhängige Verformung in unterschiedliche und reversible Richtungen. Beispiele für derartige Formgedächtnislegierungen sind beispielsweise Titan-Nickel-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen oder Bronze-Legierungen. Dabei kann das mindestens eine Verformungselement eine Spiralfeder mit einer solchen Formgedächtnislegierung aufweisen. Bei Raumtemperatur ist dabei die Spiralfeder zusammengezogen, während sie sich bei einem Bestromen erwärmt und dadurch ihre Formgedächtnislegierung in eine andere Phase umgewandelt wird. In dieser Phase liegt die Spiralfeder dann in ausgedehnter Form vor und bewirkt in dem Oberflächenelement eine punktuelle Erhöhung, welche eine eindeutige und zudem intuitiv haptische Rückmeldung bezüglich des Schaltzustands des Bedienelements ermöglicht.In an advantageous development of the device according to the invention, the at least one deformation element has a shape memory alloy. Such a shape memory alloy on the deformation element enables a temperature-dependent phase transformation and thus a temperature-dependent deformation in different and reversible directions. Examples of such shape memory alloys are, for example, titanium-nickel alloys, iron-nickel alloys or bronze alloys. The at least one deformation element can have a spiral spring with such a shape memory alloy. At room temperature, the spiral spring is contracted, while it heats up when energized and its shape memory alloy is converted into another phase. In this phase, the spiral spring is then in an expanded form and causes a punctual increase in the surface element, which enables a clear and also intuitive haptic feedback regarding the switching state of the operating element.

Alternativ ist auch denkbar, dass das mindestens eine Verformungselement zumindest einen elektromagnetischen Elastomerkörper aufweist, sodass sich das Verformungselement bei Anlegen eines elektromagnetischen Feldes verformt und sich daraus eine Änderung der Oberflächenmorphologie ergibt. Zum Beispiel kann man einen mit elektromagnetischen Partikeln vermischten Elastomerkörper unter eine Lederoberfläche legen. Beim Anlegen eines elektromagnetischen Feldes kann man eine Formänderung des Körpers und damit eine kleine Morphologieänderung an der Oberfläche erzeugen, die haptisch wahrnehmbar ist.Alternatively, it is also conceivable that the at least one deformation element has at least one electromagnetic elastomer body, so that the deformation element is deformed when an electromagnetic field is applied, resulting in a change in the surface morphology. For example, you can put an elastomer body mixed with electromagnetic particles under a leather surface. When an electromagnetic field is applied, a change in shape of the body and thus a small change in morphology on the surface can be generated that can be haptically perceived.

Wiederum alternativ ist auch denkbar, dass das mindestens eine Verformungselement eine volumenveränderbare Gasblase, insbesondere eine Lufttasche, ist. Diese kann durch eine Aktivierung aufgepumpt werden und dadurch die Änderung der Oberflächenmorphologie erzeugen.Again, as an alternative, it is also conceivable that the at least one deformation element is a volume-variable gas bubble, in particular an air pocket. This can be inflated by activation and thereby produce the change in the surface morphology.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das mindestens eine Verformungselement ein Bi-Metall-Element auf. Wird ein solches Bi-Metall-Element bestromt, führt es zu einer Veränderung der Oberflächenmorphologie des Oberflächenelements durch ein Anheben desselben in Folge der thermischen Ausdehnung. Ein derartiges ein Bi-Metall-Element aufweisendes Verformungselement kann beispielsweise unter dem Oberflächenelement derart laminiert werden, dass sich ein Faden mit höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten direkt unter dem Oberflächenelement befindet. Das Verformungselement kann beispielsweise als Kupferfaden ausgebildet sein, wobei eine Steifigkeit in Richtung des Oberflächenelements niedriger ist als in lateraler Richtung. Der Kupferfaden bzw. das Verformungselement wird mit einem Stromkreis verbunden und verlängert sich unter Bestromung, wodurch es gegen das Oberflächenelement drückt und dort ein lokal begrenzte Erhöhung bewirkt, die äußerst gering sein kann, da der menschliche Tastsinn vergleichsweise hoch entwickelt ist.In a further alternative embodiment of the device according to the invention, the at least one deformation element has a bi-metal element. If such a bi-metal element is energized, it leads to a change in the surface morphology of the surface element due to the same lifting as a result of thermal expansion. Such a deformation element having a bi-metal element can for example be laminated under the surface element in such a way that a thread with a higher coefficient of thermal expansion is located directly under the surface element. The deformation element can be designed as a copper thread, for example, with a rigidity in the direction of the surface element being lower than in the lateral direction. The copper thread or the deformation element is connected to an electrical circuit and, when energized, elongates, whereby it presses against the surface element and causes a locally limited increase there, which can be extremely small because the human sense of touch is comparatively highly developed.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung sind der Grundkörper eine Kohlefaser und das Verformungselement ein Kupferfaden. Ein derartiges Bi-Metall-Element ermöglicht ein kostengünstiges und zugleich qualitativ hochwertiges Fertigen und Herstellen der Vorrichtung.In an advantageous development of the device, the base body is a carbon fiber and the deformation element is a copper thread. Such a bi-metal element enables cost-effective and at the same time high-quality manufacturing and manufacturing of the device.

Werden beispielsweise eine Vielzahl derartiger Verformungselemente eingesetzt, lassen sich bei einem Bestromen der Verformungselemente unterschiedliche haptische Informationen an dem Oberflächenelement darstellen, beispielsweise Dreiecke, Vierecke, Striche, etc., die einem Fahrer bzw. einer Fahrerin eines Kraftfahrzeuges intuitiv Rückmeldung über die Bedienelemente bzw. entsprechende Ist-Zustände der Vorrichtung übermitteln.If, for example, a large number of such deformation elements are used, different haptic information can be displayed on the surface element when the deformation elements are energized, for example triangles, squares, lines, etc. Communicate actual states of the device.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung auszustatten und dadurch die zuvor beschriebenen Vorteile bezüglich der Vorrichtung auf das Kraftfahrzeug zu übertragen. Als besonderer Vorteil ist hierbei zu nennen, dass ein derartiges Bedienelement einem Fahrer bzw. einer Fahrerin des Kraftfahrzeugs ohne hinzuschauen, das heißt rein haptisch, ein Erkennen des Bedienelements ermöglicht und insbesondere auch eine Rückmeldung über einen entsprechenden Ist-Zustand des Bedienelements bzw. dessen Funktion gibt, so dass der Fahrer bzw. die Fahrerin ihren Blick auf der Fahrbahn belassen kann. Von weiterem großem Vorteil ist, dass auf bislang eingesetzte und vergleichsweise teure piezoelektrische Aktuatoren verzichtet werden kann.The present invention is further based on the general idea of equipping a motor vehicle with such a device and thereby transferring the advantages described above with respect to the device to the motor vehicle. A particular advantage here is that such an operating element enables a driver of the motor vehicle to recognize the operating element without looking, i.e. purely haptically, and in particular also to provide feedback on a corresponding actual state of the operating element or its function so that the driver can keep their eyes on the road. Another great advantage is that it is possible to dispense with the comparatively expensive piezoelectric actuators previously used.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or can be used on their own without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:

  • 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in nicht aktiviertem Zustand,
  • 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch in aktiviertem Zustand,
  • 3 eine Sicht von oben auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Verformungselementen, wobei ein oberes Verformungselement (vgl. auch 4a) nicht aktiviert ist, während das untere Verformungselement (vgl. auch 4b) aktiviert ist,
  • 4a ein als Spiralfeder mit einer Formgedächtnislegierung ausgebildetes Verformungselement in unbestromtem Zustand,
  • 4b eine Darstellung wie in 4a, jedoch in bestromtem Zustand,
  • 5 eine Darstellung wie in 3, jedoch mit jeweils mehreren Verformungselementen.
Show, each schematically:
  • 1 a sectional view through a device according to the invention in the non-activated state,
  • 2 a representation as in 1 , but in the activated state,
  • 3 a view from above of the device according to the invention with two deformation elements, with an upper deformation element (cf. also 4a) is not activated, while the lower deformation element (see also 4b) is activated
  • 4a a deformation element designed as a spiral spring with a shape memory alloy in the de-energized state,
  • 4b a representation as in 4a , but in an energized state,
  • 5 a representation as in 3 , but with several deformation elements each.

Entsprechend den 1 bis 5, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung einen Grundkörper 2 (vgl. 1 und 2) mindestens ein sich daran abstützendes Verformungselement 3 sowie ein das Verformungselement 3 abdeckendes Oberflächenelement 4 auf, wobei das zumindest eine Verformungselement 3 bestrombar und zugleich derart ausgebildet ist, dass es sich unter Stromzufuhr erwärmt und dadurch ausdehnt bzw. verformt und das Oberflächenelement 4 lokal anhebt, wie dies gemäß den 2, 3 (unterer Bereich), 4b und 5 (unterer Bereich), dargestellt ist. Hierdurch ändert sich eine Oberflächenmorphologie. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist dabei als Bedienelement 5 in einem Kraftfahrzeug 6 ausgebildet.According to the 1 to 5 , has a device according to the invention 1 a base body to generate haptic feedback 2 (see. 1 and 2 ) at least one deformation element supported thereon 3 as well as the deformation element 3 covering surface element 4th on, wherein the at least one deformation element 3 can be energized and at the same time is designed such that it is heated when power is supplied and thereby expands or deforms and the surface element 4th locally, as per the 2 , 3 (lower area), 4b and 5 (lower area) is shown. This changes a surface morphology. The device according to the invention 1 is used as a control element 5 in a motor vehicle 6th educated.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist es erstmals möglich, das Bedienelement 5 rein haptisch anhand der Oberflächenmorphologie zu erkennen und eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung ohne zusätzliche und insbesondere auch konstruktiv aufwendige und teure piezoelektrische Aktuatoren zu schaffen, da lediglich aktivierbare, insbesondere temperaturabhängig verformbare, Verformungselemente 3 eingesetzt werden.With the device according to the invention 1 it is possible for the first time to use the control element 5 To be recognized purely haptically based on the surface morphology and a device 1 to create a haptic feedback without additional and in particular structurally complex and expensive piezoelectric actuators, since only deformable elements that can be activated, in particular deformable as a function of temperature, are used 3 can be used.

1 zeigt dabei die Vorrichtung 1 in unbestromtem Zustand, das heißt bei einer Temperatur des Verformungselements 3, die unterhalb der in der 2 dargestellten Temperatur des Verformungselements 3 liegt. Gemäß der 1 weist dabei das Oberflächenelement 4 keine haptisch wahrnehmbare Erhebung 9 auf und ist somit eben. Wird das Verformungselement 3 jedoch bestromt, so führt dies zu einer Erwärmung desselben und zu einer Verformung bzw. Längendehnung, die zwangsläufig zu einem Anheben des Oberflächenelements 4 und damit einer Änderung der Oberflächenmorphologie führt, wodurch eine haptische Rückmeldung an einen das Oberflächenelement 4 berührenden Nutzer gegeben werden kann. 1 shows the device 1 in the de-energized state, that is, at a temperature of the deformation element 3 that are below the in the 2 shown temperature of the deformation element 3 lies. According to the 1 shows the surface element 4th no haptically perceptible elevation 9 up and is therefore flat. Becomes the deformation element 3 however, when energized, this leads to heating of the same and to a deformation or elongation, which inevitably leads to a lifting of the surface element 4th and thus leads to a change in the surface morphology, whereby a haptic feedback to the surface element 4th touching user can be given.

Das mindestens eine Verformungselement 3 kann beispielsweise eine Formgedächtnislegierung aufweisen und insbesondere in der Art einer Spiralfeder 7 (vgl. die 4a und 4b) ausgebildet sein. Die 4a zeigt dabei das als Spiralfeder 7 ausgebildete Verformungselement 3 in unbestromtem Zustand, in welchem dieses eine deutlich geringere Höhe als in 4b aufweist. Gemäß der 4b ist die Spiralfeder 7 mit der Formgedächtnislegierung bestromt und dehnt sich dadurch aus und bildet gemäß der 3 an ihrem mit dem Oberflächenelement 4 kontaktierenden Bereich eine Erhebung 9. Diese ist haptisch wahrnehmbar. Eine derartige Formgedächtnislegierung kann beispielsweise als Ti-Ni-Legierung als Fe-Ni-Legierung oder als Bronze-Legierung ausgebildet sein.The at least one deformation element 3 can for example have a shape memory alloy and in particular in the form of a spiral spring 7th (see the 4a and 4b) be trained. The 4a shows this as a spiral spring 7th formed deformation element 3 in the de-energized state, in which this is a significantly lower level than in 4b having. According to the 4b is the spiral spring 7th energized with the shape memory alloy and thereby expands and forms according to the 3 on her with the surface element 4th contacting area a survey 9 . This can be perceived haptically. Such a shape memory alloy can be designed, for example, as a Ti-Ni alloy, an Fe-Ni alloy, or a bronze alloy.

Alternativ kann das zumindest ein Verformungselement 3 selbstverständlich auch ein Bi-Metall-Element 8 aufweisen, wie dies gemäß den 1 und 2 dargestellt ist. Ein derartiges Bi-Metall-Element 8 kann beispielsweise einen Kupferfaden aufweisen. Der Grundkörper 2 kann beispielsweise aus Kohlefasern ausgebildet sein, wobei der Kupferfaden bzw. generell das Verformungselement 3 bzw. das Bi-Metall-Element 8 mit dem Grundkörper 2 an entsprechenden Schweißstellen 10 verschweißt ist. Alternativ ist selbstverständlich auch ein Verlöten bzw. Verkleben denkbar.Alternatively, there can be at least one deformation element 3 of course also a bi-metal element 8th have, as this according to the 1 and 2 is shown. Such a bi-metal element 8th can for example have a copper thread. The basic body 2 can for example be formed from carbon fibers, with the copper thread or generally the deformation element 3 or the bi-metal element 8th with the main body 2 at appropriate welding points 10 is welded. Alternatively, soldering or gluing is of course also conceivable.

Alternativ ist auch denkbar, dass das mindestens eine Verformungselement 3 zumindest einen elektromagnetischen Elastomerkörper aufweist, sodass sich das Verformungselement 3 bei Anlegen eines elektromagnetischen Feldes verformt und sich daraus eine Änderung der Oberflächenmorphologie ergibt. Zum Beispiel kann man einen mit elektromagnetischen Partikeln vermischten Elastomerkörper unter eine Lederoberfläche legen. Beim Anlegen eines elektromagnetischen Feldes kann man eine Formänderung des Verformungselements 3 und damit eine kleine Morphologieänderung an der Oberfläche erzeugen, die haptisch wahrnehmbar ist.Alternatively, it is also conceivable that the at least one deformation element 3 has at least one electromagnetic elastomer body, so that the deformation element 3 deformed when an electromagnetic field is applied, resulting in a change in surface morphology. For example, you can put an elastomer body mixed with electromagnetic particles under a leather surface. When an electromagnetic field is applied, the deformation element can change its shape 3 and thus create a small change in morphology on the surface that is haptically perceptible.

Wiederum alternativ ist auch denkbar, dass das mindestens eine Verformungselement 3 eine volumenveränderbare Gasblase, insbesondere eine Lufttasche, ist. Diese kann durch eine Aktivierung aufgepumpt werden und dadurch die Änderung der Oberflächenmorphologie erzeugen.Again, as an alternative, it is also conceivable that the at least one deformation element 3 is a variable-volume gas bubble, in particular an air pocket. This can be inflated by activation and thereby produce the change in the surface morphology.

Betracht man die 5, so kann man dort Vorrichtungen 1 mit jeweils mehreren Verformungselementen 3, beispielsweise Spiralfedern 7, erkennen, die in aktiviertem Zustand (unterer Bereich der 5) zwei bzw. drei Erhebungen 9 bilden. Durch mehrere derartiger Verformungselemente 3 können somit unterschiedlichste Oberflächenmorphologien erzeugt werden.Look at them 5 so you can get fixtures there 1 each with several deformation elements 3 , for example coil springs 7th , recognize that in the activated state (lower area of the 5 ) two or three surveys 9 form. By several such deformation elements 3 a wide variety of surface morphologies can thus be created.

Der Grundkörper 2 kann beispielsweise als Kohlefaser, aus Glas oder Silikon ausgebildet sein.The basic body 2 can for example be made of carbon fiber, glass or silicone.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist es erstmals möglich, die Vorrichtung 1 bzw. das Bedienelement 5 rein haptisch zu erkennen und auf bislang für eine haptische Rückmeldung erforderliche piezoelektrische Aktuatoren zu verzichten, wodurch die Vorrichtung 1 insgesamt kostengünstiger und konstruktiv einfacher aufgebaut werden kann.With the device according to the invention 1 it is possible for the first time to use the device 1 or the control element 5 to be recognized purely haptically and to dispense with piezoelectric actuators previously required for haptic feedback, whereby the device 1 can be built more cost-effectively and structurally simpler overall.

Selbstverständlich ist auch ein kombinierter Einsatz von/mit Piezoaktuatoren möglich. Hierdurch könnte ein vibrierendes Signal an den Fingern erzeugt werden.A combined use of / with piezo actuators is of course also possible. This could generate a vibrating signal on the fingers.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102018102630 A1 [0002]DE 102018102630 A1 [0002]
  • DE 102009015991 A1 [0003]DE 102009015991 A1 [0003]
  • DE 102016116760 A1 [0004]DE 102016116760 A1 [0004]

Claims (5)

Vorrichtung (1) zum Erkennen eines Bedienelements (5) und/oder einer Funktion eines Bedienelements (5) mittels einer haptischen Rückmeldung, dadurch gekennzeichnet, - dass ein Verformungselement (3) und insbesondere ein das Verformungselement (3) abdeckendes flexibles Oberflächenelement (4) vorgesehen sind, - dass das Verformungselement (3) aktivierbar, insbesondere bestrombar, und derart ausgebildet ist, dass es sich in aktiviertem Zustand verformt und das Oberflächenelement (4) anhebt und/oder eine Oberflächenmorphologie ändert.Device (1) for recognizing an operating element (5) and / or a function of an operating element (5) by means of a haptic feedback, characterized in that a deformation element (3) and in particular a flexible surface element (4) covering the deformation element (3) - That the deformation element (3) can be activated, in particular energized, and is designed such that it is deformed in the activated state and the surface element (4) lifts and / or a surface morphology changes. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine Verformungselement (3) eine Formgedächtnislegierung aufweist, insbesondere eine Spiralfeder (7), oder - dass das mindestens eine Verformungselement (3) zumindest einen elektromagnetischen Elastomerkörper aufweist, sodass sich das Verformungselement (3) bei Anlegen eines elektromagnetischen Feldes verformt.Device according to Claim 1 , characterized in - that the at least one deformation element (3) has a shape memory alloy, in particular a spiral spring (7), or - that the at least one deformation element (3) has at least one electromagnetic elastomer body, so that the deformation element (3) moves when a deformed electromagnetic field. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das mindestens eine Verformungselement (3) eine volumenveränderbare Gasblase ist, oder - dass das mindestens eine Verformungselement (3) ein Bi-Metall-Element (8) aufweist.Device according to Claim 1 , characterized in - that the at least one deformation element (3) is a volume-adjustable gas bubble, or - that the at least one deformation element (3) has a bi-metal element (8). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenelement (4) ein Textil oder Leder ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the surface element (4) is a textile or leather. Kraftfahrzeug (6) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle (6) with a device (1) according to one of the preceding claims.
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