DE102022115770A1

DE102022115770A1 - Trackball-Bedienvorrichtung

Info

Publication number: DE102022115770A1
Application number: DE102022115770.9A
Authority: DE
Inventors: Vitali Fribus; Ludger Rake; Lenard Petrzik
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: WO2023246963A1

Abstract

Es wird eine Trackball-Bedienvorrichtung mit einem bedienbaren Ball (2) vorgeschlagen, der frei in sämtliche Rotationsrichtungen in einem Gehäuse (3) drehbar geführt ist, wobei den Rotationsrichtungen des Balles (2) vorbestimmte Bedien- und/oder Regelfunktionen zugeordnet sind, wobei dem Ball (2) zumindest ein erster Rotationsdämpfer (5) und ein zweiter Rotationsdämpfer (6) zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen für einen Bediener bezogen auf die Rotationsrichtungen des Balles (2) zugeordnet sind und wobei die Rotationsachse (7) des ersten Rotationsdämpfers (5) und die Rotationsachse (8) des zweiten Rotationsdämpfers (6) in etwa senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Ferner wird ein Fahrzeug mit der Trackball-Bedienvorrichtung vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trackball-Bedienvorrichtung mit einem bedienbaren Ball bzw. mit einer bedienbaren Kugel, der bzw. die in einem Gehäuse frei drehbar in sämtliche Rotationsrichtungen geführt ist, wobei den Rotationsbewegungen bzw. den Rotationsrichtungen des Balls bzw. der Kugel vorbestimmte Bedien- und/oder Regelfunktionen zugeordnet sind.
Derartige Trackball-Bedienvorrichtungen werden als Eingabegeräte bei Computern eingesetzt.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2019 213 858 A1 ist eine haptische Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem walzenförmigen Grundkörper bekannt, der um eine Welle drehbar gelagert ist. Dem Grundkörper sind eine Elektronikeinheit und eine Dreheinheit zugeordnet. Die Elektronikeinheit umfasst eine Sensorik, mit der eine entsprechende Berührung bzw. Bedienung des Grundkörpers erfasst werden kann. Die Dreheinheit ist dazu vorgesehen, um eine Drehbewegung des Grundkörpers um die Welle zu ermöglichen und somit eine entsprechende Drehcharakteristik einzustellen, die von dem Bediener erfasst werden kann. Demzufolge kann eine haptische Wahrnehmung um die Drehachse an dem Drehsteller erzeugt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene Trackball-Bedienvorrichtung vorzuschlagen, welche konstruktiv einfach und kostengünstig eine haptische Wahrnehmung in sämtliche Rotationsrichtungen bei Trackball-Bedienvorrichtungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 7 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Trackball- bzw. Trackkugel-Bedienvorrichtung mit einem bedienbaren Ball bzw. einer bedienbaren Kugel vorgeschlagen, welcher bzw. welche frei also in sämtliche Rotationsrichtungen bzw. Rotationsbewegungen in einem Gehäuse drehbar geführt ist, wobei den Rotationsrichtungen des Balles bzw. der Kugel vorbestimmte Bedien- und/oder Regelfunktionen zugeordnet sind. Um eine haptische Wahrnehmung in sämtlichen Rotationsrichtungen des Balles bzw. der Kugel konstruktiv einfach und kostengünstig bei der Bedienvorrichtung zu realisieren, ist vorgesehen, dass dem Ball bzw. der Kugel zumindest ein erster Rotationsdämpfer und ein zweiter Rotationsdämpfer zur Erzeugung von haptischen Wahrnehmungen für den Bediener bezogen auf sämtliche Rotationsrichtungen des Balles bzw. der Kugel zugeordnet sind, wobei die Rotationsachse des ersten Rotationsdämpfers und des zweiten Rotationsdämpfers in etwa senkrecht bzw. orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Auf diese Weise können bei der vorgeschlagenen haptischen Bedienvorrichtung in sämtliche Rotationsrichtungen des Balles bzw. der Kugel über die beiden Rotationsdämpfer entsprechende haptische Bremsmomente erzeugt werden, sodass unabhängig von der von dem Bediener aufgebrachten Bedienbewegung des Balles bzw. der Kugel eine gewünschte haptische Wahrnehmung auf den Ball bzw. auf die Kugel übertragen werden kann.
Die Übertragung des Bremsmomentes zur Dämpfung der Rotationsbewegungen bzw. der Drehbewegung des Balles kann auf verschiedene Arten von den Rotationsdämpfern auf den Ball übertragen werden. Eine konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit sieht vor, dass der erste Rotationsdämpfer ein erstes um die Rotationsachse drehbar gelagertes Reibrad oder dergleichen und der zweite Rotationsdämpfer ein zweites um die Rotationsachse drehbar gelagertes Reibrad oder dergleichen aufweisen, wobei die Reibräder jeweils mit der Oberfläche des Balles in Verbindung stehen.
Durch die Wahl des Werkstoffes der Oberfläche der Reibräder kann ein gewünschter Reibkontakt zwischen dem jeweiligen Reibrad und Oberfläche der Kugel sichergestellt werden, sodass über die Reibräder der Rotationsdämpfer ein entsprechendes Bremsmoment auf den Ball zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen in sämtliche Rotationsrichtungen des Balles übertragbar ist.
Dadurch, dass die Rotationsachse der Reibräder in etwa senkrecht zueinander angeordnet sind und mit der Oberfläche des Balles in Kontakt stehen, wird über das erste Reibrad des ersten Rotationsdämpfers eine bezogen auf ein Koordinatensystem in X Richtung wirkende Bremsmoment- bzw. Bremskraftkomponente auf den Ball übertragen, während über das zweite Reibrad des zweiten Rotationsdämpfers eine bezogen auf das Koordinatensystem in Y Richtung wirkende Bremsmoment- bzw. Bremskraftkomponente auf den Ball übertragen wird. Durch die beiden Bremsmomentkomponenten in X und Y Richtung resultiert ein Bremsmoment, welches in jede Rotationsrichtung wirken kann.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz von auf magnetrheologischer Basis funktionierenden Rotationsdämpfern. Beispielsweise kann der Rotationsdämpfer 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 Balles in sämtliche Rotationsrichtungen vorteilhaft einfach und kostengünstig realisiert werden.
Um die Bedienung der vorgeschlagenen Trackball-Bedienvorrichtung weiter zu optimieren, ist vorgesehen, dass dem Ball zumindest ein federbelastetes Ausgleichsrad oder dergleichen zugeordnet ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug mit zumindest einer vorbeschriebenen Trackball-Bedienvorrichtung gelöst. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile. Beispielsweise kann die Trackball-Bedienvorrichtung im Cockpitbereich eines Fahrzeuges angeordnet werden, um bestimmte Funktionen und Regelungen über den Ball der Bedienvorrichtung bei dem Fahrzeug durchzuführen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Trackball-Bedienvorrichtung in einem Gehäuse in einem Fahrzeug;
2 eine schematische Detailansicht der erfindungsgemäßen Trackball-Bedienvorrichtung.

In den 1 und 2 sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Trackball-Bedienvorrichtung beispielhaft in einem Fahrzeug 1 schematisch dargestellt.
Die Trackball-Bedienvorrichtung umfasst einen von einem Bediener bedienbaren Ball 2, der frei in sämtliche Rotationsrichtungen in einem Gehäuse 3 drehbar geführt ist. Hierzu ist in dem Gehäuse 3 eine kugelschalenförmige Ballführung 4 vorgesehen. Den Rotationsrichtungen des Balles 2 sind vorbestimmte Bedien- und/oder Regelfunktionen zugeordnet, die von einer nicht weiter dargestellten Erfassungseinrichtung in üblicher Weise erfassbar sind.
Um konstruktiv einfach haptische Wahrnehmungen in sämtliche Rotationsrichtungen des Balles 2 bei der Trackball-Bedienvorrichtung zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass dem Ball 2 ein erster Rotationsdämpfer 5 und ein zweiter Rotationsdämpfer 6 zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen für den Bediener bezogen auf sämtliche Rotationsrichtungen des Balles 2 zugeordnet sind, wobei die Rotationsachse 7 des ersten Rotationsdämpfers 5 und die Rotationsachse 8 des zweiten Rotationsdämpfers 6 in etwa senkrecht bzw. orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Die beiden Rotationsachsen 7 und 8 sind in 2 durch gestrichelte Linien angedeutet, die einen rechten Winkel bilden.
Wie in 2 dargestellt ist, weist der erste Rotationsdämpfer 5 ein erstes um die Rotationsachse 7 drehbar gelagertes Reibrad 9 und der zweite Rotationsdämpfer 6 ein zweites um die Rotationsachse 8 drehbar gelagertes Reibrad 10 auf, wobei die Reibräder 9, 10 jeweils mit der Oberfläche des Balles 2 in Reibkontakt stehen, sodass über die Reibräder 9, 10 ein entsprechendes Bremsmoment auf den Ball 2 zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen in sämtliche Rotationsrichtungen übertragbar sind und somit für den Bediener wahrnehmbar sind.
Ferner ist in 2 ein Koordinatensystem mit den Achsen in X, Y und Z Richtung dargestellt. In Bezug auf dieses Koordinatensystem ist über das erste Reibrad 9 des ersten Rotationsdämpfers 5 eine bezogen auf das Koordinatensystem in X Richtung wirkende Bremsmoment- bzw. Bremskraftkomponente auf den Ball 2 übertragbar, während über das zweite Reibrad 10 des zweiten Rotationsdämpfers 6 eine bezogen auf das Koordinatensystem in Y Richtung wirkende Bremsmoment- bzw. Bremskraftkomponente auf den Ball 2 übertragbar ist. Durch das Zusammenwirken der Bremskomponenten in X und Y Richtung resultieren bei der vorgeschlagenen Bedienvorrichtung haptische Wahrnehmungen in sämtliche Rotationsrichtungen des Balles 2. Als Rotationsdämpfer 5, 6 werden sogenannte magnetrheologische Aktoren (MRF) eingesetzt.
Darüber hinaus ist aus 2 ersichtlich, dass dem in der kugelschalenförmigen Ballführung 4 geführten Ball 2 ein federbelastetes Ausgleichsreibrad 11 zugeordnet ist. Das federbelastete Ausgleichsreibrad 11 ist gehäuseseitig gelagert und steht in Reibkontakt mit der Oberfläche des Balles 2, um dadurch die von dem Bediener aufgebrachten Rotationsbewegungen des Balles 2 optimal auszuführen.
Bezugszeichen

1: Fahrzeug
2: Ball bzw. Kugel
3: Gehäuse
4: kugelschalenförmige Ballführung
5: erster Rotationsdämpfer (X Richtung)
6: zweiter Rotationsdämpfer (Y Richtung)
7: Rotationsachse des ersten Rotationsdämpfers
8: Rotationsachse des zweiten Rotationsdämpfers
9: erstes Reibrad
10: zweites Reibrad
11: Ausgleichsreibrad
X: X Achse im Koordinatensystem
Y: Y Achse in Koordinatensystem
Z: Z Achse im Koordinatensystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019213858 A1 [0003]

Claims

Trackball-Bedienvorrichtung mit einem bedienbaren Ball (2), der frei in sämtliche Rotationsrichtungen in einem Gehäuse (3) drehbar geführt ist, wobei den Rotationsrichtungen des Balles (2) vorbestimmte Bedien- und/oder Regelfunktionen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ball (2) zumindest ein erster Rotationsdämpfer (5) und ein zweiter Rotationsdämpfer (6) zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen für einen Bediener bezogen auf sämtliche Rotationsrichtungen des Balles (2) zugeordnet sind, wobei die Rotationsachse (7) des ersten Rotationsdämpfers (5) und die Rotationsachse (8) des zweiten Rotationsdämpfers (6) in etwa senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Trackball-Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotationsdämpfer (5) ein erstes um seine Rotationsachse (7) drehbar gelagertes Reibrad (9) und der zweite Rotationsdämpfer (6) ein zweites um seine Rotationsachse (8) drehbar gelagertes Reibrad (10) aufweisen, wobei die Reibräder (9, 10) jeweils mit der Oberfläche des Balles (2) in Wirkverbindung stehen.
Trackball-Bedienvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Reibräder (9, 10) der Rotationsdämpfer (5, 6) ein entsprechendes Bremsmoment bzw. eine entsprechende Bremskraft auf den Ball (2) zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen für den Bediener übertragbar ist.
Trackball-Bedienvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über das erste Reibrad (9) des ersten Rotationsdämpfers (5) eine bezogen auf ein Koordinatensystem in X Richtung wirkende Bremsmoment- bzw. Bremskraftkomponente auf den Ball (2) übertragbar ist und dass über das zweite Reibrad (10) des zweiten Rotationsdämpfers (6) eine bezogen auf das Koordinatensystem in Y Richtung wirkende Bremsmoment- bzw. Bremskraftkomponente auf den Ball (2) übertragbar ist.
Trackball-Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf magnetrheologischer Basis funktionierende Rotationsdämpfer (5, 6) vorgesehen sind.
Trackball-Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ball (2) zumindest ein federbelastetes Ausgleichsreibrad (11) zugeordnet ist.
Fahrzeug (1) mit zumindest einer Trackball- Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.