DE102022115764A1

DE102022115764A1 - Verfahren zum Erkennen einer Griffart eines ein rotatorisches Bedienelement benutzenden Bedieners

Info

Publication number: DE102022115764A1
Application number: DE102022115764.4A
Authority: DE
Inventors: Vitali Fribus; Ludger Rake; Stefan Knöss
Original assignee: Signata GmbH
Current assignee: Signata De GmbH
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2024-01-04
Also published as: WO2023246964A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erkennen einer Griffart eines ein rotatorisches Bedienelement mit haptischen Wahrnehmungen benutzenden Bedieners vorgeschlagen, wobei ein Annähern, ein Berühren und/oder ein Loslassen des Bedienelementes von Fingern einer Hand des Bedieners erfasst und derart ausgewertet werden, dass in Abhängigkeit der erfassten Griffart die haptischen Wahrnehmungen für den Bediener angepasst werden. Ferner werden ein rotatorisches Bedienelement sowie ein Fahrzeug mit dem rotatorischen Bedienelement vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Griffart eines ein rotatorisches Bedienelement benutzenden Bedieners. Ferner betrifft die Erfindung ein rotatorisches Bedienelement sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Bedienelement.
Rotatorische Bedienelemente mit haptischen Wahrnehmungen auf Basis eines Dämpfers z. B. mit einer magnetrheologischen Flüssigkeit (MRF-Technologie) erzeugen die Haptik durch eine gezielte Dämpfung des Bedienelementes in Abhängigkeit der Winkelposition und der Drehbewegung. Die MRF-Technologie ermöglicht dabei die Realisierung einer Vielzahl von verschiedenen Haptiktypen, die sich beispielsweise durch kleine bzw. große Rastwinkel, kleine bzw. große haptische Bremsmomente, mit bzw. ohne Endanschläge oder dergleichen unterscheiden können.
Ein Nachteil dieser Technologie ist, dass die haptischen Wahrnehmungen für den Bediener nur passiv erzeugt werden. Dies bedeutet, dass zunächst eine Bewegung des Bedieners erforderlich ist, bevor die haptische Wahrnehmung erzeugt werden kann. Demzufolge wird das Bedienelement in irgendeiner Position abgestellt, sodass in nachteiliger Weise nicht von einem definierten Startpunkt begonnen werden kann. Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, dass die haptischen Wahrnehmungen nicht individuell angepasst werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen einer Griffart und ein rotatorisches Bedienelement sowie ein Fahrzeug mit dem Bedienelement vorzuschlagen, bei denen die erzeugten haptischen Wahrnehmungen optimiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 6 bzw. 11 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie der Zeichnung ergeben.
Somit wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Griffart eines ein rotatorisches Bedienelement mit haptischen Wahrnehmungen benutzenden Bedieners erkannt wird. Um die Haptik weiter zu optimieren, ist vorgesehen, dass ein Annähern und/oder ein Berühren und/oder Loslassen des Bedienelementes von Fingern einer Hand des Bedieners erfasst und derart ausgewertet werden, dass in Abhängigkeit der erfassten Griffart die Erzeugung der haptischen Wahrnehmungen für den Bediener angepasst werden.
Für die Wahrnehmung einer angenehmen und hochwertigen adaptiven Haptik ist die jeweils verwendete Griffart des Bedieners entscheidend. Je nach Griffart unterscheiden sich die Wahrnehmungen des Bedieners. Demzufolge kann durch die im Rahmen des Verfahrens erkannte Griffart eine optimale angepasste Haptik für den Bediener gewählt werden und somit die Bedienung durch das vorgeschlagene Verfahren weiter optimiert werden.
Das vorgeschlagene Verfahren kann weiter optimiert werden, indem beispielsweise ein Annähern und/oder ein Berühren und/oder ein Loslassen einer Mantelfläche als Bedienoberfläche des Bedienelementes über eine geeignete Sensorik erfasst wird. Dadurch kann die Wahl eines vorbestimmten Haptiktyps zum Anpassen und Adaptieren an die jeweils verwendete Griffart des Bedieners verbessert werden.
Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens kann anhand der durch die Sensorik erfassten Berührungssignale der Finger identifiziert werden, ob ein Kontakt-, Zulassungs- oder Umfassungsgriff oder dergleichen vorgesehen ist. Zudem kann erfasst werden, wie viele Finger und mit welchen Fingern die Griffart an der Bedienoberfläche des Bedienelementes realisiert wird. Durch die erfasste Anzahl der Finger und auch die Anordnungsposition der Finger kann die Griffart genau identifiziert werden.
Beispielsweise kann ein Kontaktgriff mit einem Finger, zum Beispiel einem Zeigefinger oder auch einem Daumen erfolgen. Im Rahmen des Kontaktgriffs kann auch die gesamte Hand oder der Handkamm eingesetzt werden. Beispielsweise bei einem Zulassungsgriff können zwei Finger zum Beispiel der Daumen und der Zeigefinger verwendet werden, beispielsweise indem der Daumen dem Zeigefinger gegenübergestellt oder quergestellt ist. Der Zulassungsgriff kann auch mit drei oder mit fünf Fingern erfolgen. Hierbei können die Finger gleichmäßig verteilt oder der Daumen den weiteren Fingern gegenübergestellt sein. Es ist auch möglich, dass bei dem Zulassungsgriff die gesamte Hand verwendet wird. Ferner kann die Bedienung über einen Umfassungsgriff mit zwei, drei, vier Fingern oder der ganzen Hand erfolgt.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird der zu verwendende Haptiktyp für die Erzeugung der adaptiven haptischen Wahrnehmungen in Abhängigkeit der ermittelten Griffart ausgewählt. Auf diese Weise wird die der Griffart zugeordnete Wahrnehmungsschwelle des Bedieners bei der Wahl des Haptiktyps berücksichtigt, indem zum Beispiel die Intensität oder auch die Frequenz bei der Haptik entsprechend gewählt werden kann. Demzufolge kann im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens die haptische Kennlinie entsprechend an die Griffart und die damit verbundene Wahrnehmungsschwelle des Bedieners angepasst werden kann.
Dadurch, dass bei dem Verfahren gemäß der Erfindung sowohl eine Annäherung als auch ein Loslassen der Finger des Bedieners erfasst werden können, kann zum Beispiel nach einem erfassten Loslassen der Finger des Bedieners die Erzeugung der haptischen Wahrnehmungen zurückgesetzt werden. Bei Erkennung einer erneuten Berührung der Finger an der Bedienoberfläche des Bedienelementes kann die Erzeugung der haptischen Wahrnehmungen mit einem vorbestimmten Haptiktyp bei einer vorbestimmten Startposition begonnen werden. Demzufolge kann im Rahmen des Verfahrens die Erzeugung der haptischen Wahrnehmungen optimal an die Bedienung angepasst werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein rotatorisches Bedienelement mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Drehknauf zum Anwählen von Bedien- und/oder Regelfunktionen und mit zumindest einem Rotationsdämpfer zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen für einen Bediener gelöst, in dem einem umlaufenden Mantelbereich oder dergleichen als Bedienoberfläche des Drehknaufes zumindest eine Sensorik zum Erfassen einer Griffart eines den Drehknauf benutzenden Bedieners zugeordnet ist.
Um eine variable Anpassung der Haptik bei dem vorgeschlagenen Bedienelement zu ermöglichen, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass in Abhängigkeit der erfassten Griffart ein vorbestimmter Haptiktyp bzw. eine vorbestimmte Haptikkennlinie zum Erzeugen eines vorbestimmten haptischen Bremsmomentes oder Bremsmomentverlaufes ausgewählt wird, wobei das Bremsmoment und damit auch der Bremsmomentverlauf von dem Rotationsdämpfer erzeugt wird.
Eine konstruktiv einfache Ausführung des Bedienelementes wird dadurch realisiert, dass das Gehäuse ein feststehendes Trägerelement oder dergleichen aufweist, an dem eine mit dem Drehknauf verbundene Hohlwelle drehbar gelagert, wobei das freie Ende des gehäusefesten Trägerelements zum Beispiel tellerförmig oder dergleichen mit einem umlaufenden Randbereich ausgeführt ist, der dem Mantelbereich als Bedienoberfläche des Drehknaufes zugeordnet ist. An dem Randbereich ist eine elektronische Flexfolie oder dergleichen mit zum Beispiel einer kapazitiven Sensorik zum Erfassen der Griffart vorgesehen.
Es sind grundsätzlich auch andere Sensoren einsetzbar. Jedoch kann durch eine kapazitive Sensorik anhand der erfassten Berührungssignale der Finger und dem daraus zu ermittelnden Abstand der Finger voneinander sowie der daraus zu ermittelnden Anzahl der die Bedienoberfläche berührenden Finger die Griffart des Bedieners besonders einfach und kostengünstig bei dem Bedienelement bestimmt werden.
Um bei dem vorgeschlagenen Bedienelement das gewünschte haptische Bremsmoment von dem Rotationsdämpfer auf den Drehknauf konstruktiv einfach zu übertragen, ist vorgesehen, dass der Rotationsdämpfer mit der Hohlwelle gekoppelt ist.
Als Rotationsdämpfer kann bevorzugt ein auf magnetrheologischer Basis funktionieren Rotationsdämpfer als sogenannte MRF-Bremse vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Rotationsdämpfer dazu eine magnetrheologische Flüssigkeit oder dergleichen umfassen. Als magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) wird zum Beispiel ein Fluid bzw. eine Suspension mit magnetisch polarisierbaren Partikeln bezeichnet, die in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt sind. Die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigt sich beim Anlegen eines Magnetfeldes, da die Partikel polarisiert werden und Ketten in Richtung der Feldlinien bilden. Durch die Ausrichtung der Partikel wird die Flüssigkeit mit steigender Feldstärke dickflüssiger bzw. viskoser, sodass die magnetorheologische Flüssigkeit in einem Magnetfeld schnell und reversibel bezüglich ihrer Viskosität verändert werden kann. Durch den Einsatz der magnetrheologischen Flüssigkeit bei dem Rotationsdämpfer kann eine gewünschte Dämpfung der Rotationsbewegungen des Drehknaufes vorteilhaft einfach und kostengünstig durch die MRF-Bremse realisiert werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug mit zumindest einem vorbeschriebenen rotatorischen Bedienelement gelöst. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile. Beispielsweise kann das Bedienelement im Cockpitbereich eines Fahrzeuges angeordnet werden, um bestimmte Funktionen und Regelungen über den Drehknauf bei dem Fahrzeug durchzuführen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Die einzige Figur der Erfindung zeigt eine schematische Schnittansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines rotatorischen Bedienelements, wobei anhand der Figur ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen einer Griffart eines das rotatorische Bedienelement benutzenden Bedieners beschrieben bzw. erläutert wird.
Das rotatorische Bedienelement umfasst einen in einem Gehäuse 1 drehbar gelagerten Drehknauf 2 zum Anwählen von Bedien- und/oder Regelfunktionen und mit zumindest einem Rotationsdämpfer 3 zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen für einen Bediener.
Um im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens eine Griffart des den Drehknauf 2 benutzenden Bedieners zu erkennen, ist vorgesehen, dass einem umlaufenden Mantelbereich 4 als Bedienoberfläche des Drehknaufes 2 eine Sensorik zum Erfassen der Griffart zugeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Annähern, ein Berühren und/oder ein Loslassen des Bedienelementes von Fingern einer Hand des Bedieners erfasst und derart ausgewertet werden, dass in Abhängigkeit der erfassten Griffart die haptischen Wahrnehmungen bzw. ein haptisches Bremsmoment oder ein Bremsmomentverlauf für den Bediener angepasst wird.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist das Gehäuse 1 ein feststehendes Trägerelement 5 auf, an dem eine mit dem Drehknauf 2 verbundene Hohlwelle 6 drehbar gelagert ist. Das freie Ende des Trägerelementes 5 ist tellerförmig mit einem umlaufenden Randbereich 7 ausgeführt, der dem Mantelbereich 4 des Drehknaufes 2 zugeordnet ist. An dem Randbereich 7 des Trägerelements 5 ist eine elektronische Flexfolie 8 mit einer kapazitiven Sensorik zum Erfassen der Griffart vorgesehen. Demzufolge ist die kapazitive Sensorik als umlaufende Folie 8 an dem tellerförmigen Randbereich 7 des gehäusefesten Trägerelementes 5 angebracht. Die Elektronenstruktur der kapazitiven Sensorik ist derart zu wählen, dass eine annähernde Hand sowie eine loslassende Hand als auch eine Berührung des Drehknaufes 2 erfasst werden.
Des Weiteren ist die Auflösung der Sensorik derart gewählt, dass die grundsätzlichen Griffarten, wie zum Beispiel ein Kontakt-, Zulassungs- oder Umfassungsgriff erkannt werden können. Darüber hinaus kann die Sensorik auch erfassen, mit wie vielen und mit welchen Fingern die Griffart realisiert wird. Je nach erkannter Griffart wird dabei die Haptik des Drehknaufes 2 entsprechend angepasst. Wenn beispielsweise die Sensorik erkennt, dass eine Hand des Bedieners den Drehknauf 2 wieder loslässt, wird dabei die Erzeugung der haptischen Wahrnehmung zurückgesetzt, damit bei einer erneuten Betätigung aus einer definierten Startposition einer hinterlegten Haptikkennlinie gestartet werden kann.
Bezugszeichen

1: Gehäuse
2: Drehknauf
3: Rotationsdämpfer bzw. MRF-Bremse
4: Mantelbereich als Bedienoberfläche des Drehknaufes
5: gehäusefestes Trägerelement
6: drehbar gelagerte Hohlwelle
7: Randbereich des Trägerelementes
8: elektronische Flexfolie als kapazitive Sensorik

Claims

Verfahren zum Erkennen einer Griffart eines ein rotatorisches Bedienelement mit haptischen Wahrnehmungen benutzenden Bedieners, dadurch gekennzeichnet, dass ein Annähern und/oder ein Berühren und/oder ein Loslassen des Bedienelementes von Fingern einer Hand des Bedieners erfasst und derart ausgewertet werden, dass in Abhängigkeit der erfassten Griffart die haptischen Wahrnehmungen für den Bediener angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Annähern und/oder das Berühren und/oder das Loslassen einer Mantelfläche (4) als Bedienoberfläche des Bedienelementes über eine Sensorik erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der durch die Sensorik erfassten Berührungssignale der Finger identifiziert wird, ob ein Kontakt-, Zulassungs- oder Umfassungsgriff vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haptiktyp für die Erzeugung der haptischen Wahrnehmungen in Abhängigkeit der ermittelten Griffart ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem erfassten Loslassen der Finger des Bedieners die Erzeugung der haptischen Wahrnehmungen zurückgesetzt wird und dass bei Erkennung einer erneuten Berührung der Finger der Hand des Bedieners die Erzeugung der haptischen Wahrnehmungen an einer vorbestimmten Startposition einer Haptikkennlinie eines vorbestimmten Haptiktyps gestartet wird.
Rotatorisches Bedienelement mit einem in einem Gehäuse (1) drehbar gelagerten Drehknauf (2) zum Anwählen von Bedien- und/oder Regelfunktionen und mit zumindest einem Rotationsdämpfer (3) zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen für einen Bediener, dadurch gekennzeichnet, dass einem umlaufenden Mantelbereich (4) als Bedienoberfläche des Drehknaufes (2) zumindest eine Sensorik zum Erfassen einer Griffart eines den Drehknauf (2) benutzenden Bedieners zugeordnet ist.
Rotatorisches Bedienelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der erfassten Griffart ein vorbestimmter Haptiktyp zum Erzeugen eines vorbestimmten haptischen Bremsmomentes oder Bremsmomentverlaufes auswählbar ist, wobei das Bremsmoment von dem Rotationsdämpfer (3) erzeugbar ist.
Rotatorisches Bedienelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein feststehendes Trägerelement (7) aufweist, an dem eine mit dem Drehknauf (2) verbundene Hohlwelle (6) drehbar gelagert ist, wobei das freie Ende des Trägerelements (5) tellerförmig mit einem umlaufenden Randbereich (7) ausgeführt ist, der dem Mantelbereich (4) des Drehknaufes (2) zugeordnet ist und wobei an dem Randbereich (7) eine elektronische Flexfolie (8) mit einer kapazitiven Sensorik zum Erfassen der Griffart versehen ist.
Rotatorisches Bedienelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsdämpfer (3) zum Aufbringen des haptischen Bremsmomentes mit der Hohlwelle (6) gekoppelt ist.
Rotatorisches Bedienelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf magnetrheologischer Basis funktionierender Rotationsdämpfer (3) vorgesehen ist.
Fahrzeug mit zumindest einem Bedienelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10.