EP3963423A1 - Bedienelement - Google Patents

Bedienelement

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Publication number
EP3963423A1
EP3963423A1 EP20710459.7A EP20710459A EP3963423A1 EP 3963423 A1 EP3963423 A1 EP 3963423A1 EP 20710459 A EP20710459 A EP 20710459A EP 3963423 A1 EP3963423 A1 EP 3963423A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control element
element according
driver arrangement
designed
magnetorheological
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20710459.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Biegger
Fabian Schrader
Michael Pantke
Georg TENCKHOFF
Joachim Biller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3963423A1 publication Critical patent/EP3963423A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/44—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
    • H01F1/447—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids characterised by magnetoviscosity, e.g. magnetorheological, magnetothixotropic, magnetodilatant liquids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/02—Controlling members for hand actuation by linear movement, e.g. push buttons

Definitions

  • the invention relates to an operating element such as is preferably used in a vehicle, in particular a motor vehicle, a rail vehicle, an aircraft or a watercraft.
  • the invention is based on the object of providing an operating element that allows the least possible distraction of a user.
  • an operating element comprising a magnetorheological material, with at least one driver arrangement for generating a changeable magnetic field.
  • a change in the feel of the operating element can be generated by a change in the magnetic field. This can be brought about in particular by changing the shape of the control element and / or by changing the rigidity of the control element. In this way, communication with a user of the operating element can be achieved without the user having to look at the operating element himself and thus being distracted.
  • the magnetorheological material can be a magnetorheological elastomer or a magnetorheological fluid.
  • a magnetorheological elastomer contains magnetorheological material that is dispersed in the elastomer. In most cases, it is carbonyl iron powder that is homogeneously dispersed in the elastomer.
  • the magnetorheological material can also be dispersed with a specific texture. Under the influence of a magnetic field, the magnetorheological elastomer aligns itself in the direction of the field.
  • the magnetic field leads to an elongation in the longitudinal direction of the coil or to a cross-sectional reduction in the transverse direction of the coil. This results in a corresponding change in shape that can be grasped by a user as a changed haptic.
  • magnetorheological material is designed as a magnetorheological fluid, then it goes without saying that this material is accommodated in a sealed manner in the cavity of an elastomer.
  • a change in the magnetic field only leads to a change in the viscosity and thus the rigidity of the switching element, but not to a change in shape.
  • the change in stiffness can also be detected by a user as changed haptics.
  • the driver arrangement is designed to generate a vibration of the operating element, in particular with different frequencies perceptible by the operator, different duration and / or intermittent output.
  • a user could be indicated by a vibration when a correct entry has been made, for example the entry of a telephone number has been completed.
  • it could be indicated to a user by different frequencies whether, for example, an input should be made to increase a certain value or to decrease a certain value.
  • different frequencies can be used to give a user specific feedback or specific requirements for an input.
  • different durations and / or intermittent outputs of a frequency can be used to communicate with a user.
  • the driver arrangement is designed to allow at least part of the operating element to protrude from a surface when activated or to sink it into a surface.
  • control element when it is not needed, the control element can, for example, remain sunk in a surface and only be moved out when an input is required.
  • the operating element is preferably designed as a push button or button.
  • the operating element comprises a plurality of individual operating elements, each of which has its own driver arrangement.
  • the operating element has a magnetorheological elastomer, which is coupled to a coil for generating a changeable magnetic field, the coil being coupled to an electrical switching device and at least one end via a connection with a manually movable one Area is connected to the driver arrangement, the switching device having means for monitoring the magnetic field and / or the capacitance between the two connections in order to trigger a switching process when the manually movable area is activated.
  • control element is combined with an electrical switching device.
  • the control element is designed in a particularly simple and compact manner, on the one hand to implement a switching device and, on the other hand, to provide a changeable feel in order to be able to communicate with a user.
  • An operating element according to the invention can preferably be produced using 3D printing. Almost any shape can be realized in 3D printing, so that the control element can be easily adapted to different applications and requirements.
  • an operating element according to the invention can preferably be used to communicate with an operator, for which purpose a change in the feel of the operating element that can be perceived by an operator is used.
  • a vibration can be used, for example, to give an operator feedback on activation of the control element or to prompt the operator to make an entry.
  • an operating element according to the invention can preferably be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, a rail vehicle, an aircraft or a watercraft.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a control element according to the invention with a magnetorheological elastomer
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of an inven
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a control element according to the invention, which consists of a plurality of individual magnetorheological elements;
  • FIG. 4 shows a partial view of an operating element according to the invention, which is sunk into a surface, in the non-activated state;
  • FIG. 5 shows a view of the operating element according to FIG. 4 in the activated state, this partially protruding from the surface;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an operating element consisting of nine individual elements, each individual element additionally having a switching area and
  • FIG. 7 shows an enlarged representation of a further embodiment of a control element according to the invention, which on the one hand can be used as an electrical switching element and on the other hand has a magnetorheological elastomer in order to be able to communicate with a user by changing the feel.
  • FIG. 1 a schematic representation of an operating element according to the invention is designated as a whole by the number 10. It is an operating element 10 with a magnetorheological elastomer 12 in the form of a block which is surrounded by a coil 15.
  • the magnetorheological elastomer 12 has magnetizable particles that are dispersed in the elastomer matrix. This is mostly carbonyl iron powder that is homogeneously dispersed in the elastomer matrix. A texture can also be present for special applications.
  • a driver arrangement denoted overall by 14 comprises a coil 15, a voltage source 20 and a switch 22.
  • the voltage source 20 and the switch 22 are preferably electronically controllable.
  • the coil can be, for example, a ring coil in a cylindrical, elongated shape, within which the magnetorheological elastomer 12 is enclosed. It goes without saying, however, that various other coil arrangements are also possible.
  • the magnetorheological elastomer 12 can be designed not only in block form, as shown, but in almost any shape, which can easily be represented by 3D printing.
  • a magnetorheological fluid 13 is provided here, which is sealingly enclosed in a cavity of an elastomer. Otherwise, the construction corresponds to the arrangement according to FIG. 1.
  • the operating element 10 or 10a according to FIG. 1 or 2 can be part of a switching element with which, for example, an electrical switch is operated.
  • the operating element 10 or 10a can thus be part of a mechanical plunger with which an electrical switch is operated.
  • the driver arrangement 14 is used to generate a variable haptic, which can be perceived by an operator, by changing the shape and / or rigidity of the elastomer 12.
  • a vibration of the elastomer 12 can be brought about, with different frequencies, a different duration and / or an intermittent output being able to be used in order to exchange certain information with the operator.
  • the operating element can also consist of a plurality of individual elements, as is shown schematically in FIGS. 3 and 6.
  • the control element 10b according to FIG. 3 consists, for example, of nine individual control elements 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, which are arranged in a checkerboard manner.
  • Each individual control element 26 to 34 has its own driver arrangement 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 with a coil, which can be controlled individually (connections not shown).
  • FIG. 4 a further embodiment of an operating element according to the invention is shown and designated as a whole with 10c.
  • the operating element 10c is let into a surface 45 and is movable within it.
  • a part of the operating element 10c ′ can protrude outwardly from the surface 45.
  • Fig. 6 shows another control element designated as a whole by 10d which, in turn, consists of nine individual control elements 26 to 34 arranged in a checkerboard manner.
  • Each individual operating element 26 to 34 also has a switching area 47 which, when activated manually, triggers an electrical switching process.
  • the non-activated state results in a certain Correct pressure point characteristics, by means of which a switching process can be triggered by manual actuation (fail-safe operation).
  • the switching characteristics can be changed and, on the other hand, communication with the user, as described above, can be achieved.
  • a further control element is shown as an example, which is designated as a whole by 10e.
  • This is an operating element in which, on the one hand, an electrical switching element 50 is implemented and which, on the other hand, is combined with a magnetorheological elastomer 12 in order to generate a variable feel.
  • the coil 15 is connected via a flat connection 16, which has the switching area 47 protruding outwardly.
  • the coil 15 is connected to the driver arrangement 14 via a connection 18.
  • a switching device 50 is connected between the two connections 16, 18.
  • the switching device 50 has an electronic monitoring system which registers a change in the magnetic field and / or the capacitance between the two connections 16, 17 when the switching area 47 is pressed in manually. This triggers a switching process which leads to a switching between the two connections 52, 54.

Landscapes

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Abstract

Ein Bedienelement umfasst ein magnetorheologisches Elastomer (12) oder ein magnetorheologisches Fluid (13) und mindestens eine Treiberanordnung (14) zum Erzeugen eines veränderbaren Magnetfeldes. Mittels der Treiberanordnung (14) kann eine variable Haptik zur Wahrnehmung durch einen Bediener erzeugt werden.

Description

Bedienelement
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, wie es vorzugsweise in einem Fahrzeug, ins besondere einem Kraftfahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem Wasserfahrzeug verwendet wird.
In Fahrzeugen sind zahlreiche Bedienelemente vorgesehen, deren Betätigung leicht zu einer Ablenkung des Bedieners führen kann. Hierdurch können unerwünschte Reaktio nen oder ggf. sogar die Gefahr eines Unfalls entstehen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bedienelement bereitzustellen, das eine möglichst geringe Ablenkung eines Benutzers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement, umfassend ein magnetorheologisches Material gelöst, mit mindestens einer Treiberanordnung zum Erzeugen eines veränder baren Magnetfeldes.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Erfindungsgemäß kann durch eine magnetische Feldänderung eine Veränderung der Haptik des Bedienelementes erzeugt werden. Dies kann insbesondere durch eine Ver änderung der Form des Bedienelementes und/oder durch eine Veränderung der Steifig keit des Bedienelementes bewirkt werden. Auf diese Weise kann eine Kommunikation mit einem Benutzer des Bedienelementes erreicht werden, ohne dass der Benutzer das Bedienelement selbst anschauen muss und somit abgelenkt wird.
Bei dem magnetorheologischen Material kann es sich um ein magnetorheologisches Elastomer oder um ein magnetorheologisches Fluid handeln. Ein magnetorheologi sches Elastomer enthält magnetorheologisches Material, das im Elastomer dispergiert ist. Meist handelt es sich dabei um Carbonyleisenpulver, das im Elastomer homogen dispergiert ist. Für spezielle Anwendungen kann das magnetorheologische Material auch mit einer bestimmten Textur dispergiert sein. Unter dem Einfluss eines Magnetfeldes richtet sich das magnetorheologische Elastomer in Feldrichtung aus. Bildet das magnetorheologisch Elastomer beispielsweise den Kern einer Spule, so führt das Magnetfeld zu einer Verlängerung in Längsrichtung der Spule bzw. zu einer Querschnittsverringerung in Querrichtung der Spule. Es ergibt sich also eine entsprechende Formänderung, die als veränderte Haptik von einem Benutzer er fassbar ist.
Ist das magnetorheologische Material als magnetorheologisches Fluid ausgebildet, so versteht es sich, dass dieses Material im Hohlraum eines Elastomers abgedichtet auf genommen ist. Eine Veränderung des Magnetfeldes führt lediglich zu einer Verände rung der Viskosität und somit der Steifigkeit des Schaltelements, nicht jedoch zu einer Formänderung. Auch die Veränderung der Steifigkeit ist als eine veränderte Haptik von einem Benutzer erfassbar.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Treiberanordnung zur Er zeugung einer Vibration des Bedienelementes ausgebildet, insbesondere mit unter schiedlichen vom Bediener wahrnehmbaren Frequenzen, unterschiedlicher Dauer und/oder intermittierender Ausgabe.
Auf diese Weise ist es ermöglicht, dem Benutzer durch eine Vibration anzuzeigen, dass eine Eingabe beispielsweise korrekt erfolgt ist.
So könnte ein Benutzer beispielsweise durch eine Vibration angezeigt werden, wenn eine korrekte Eingabe erfolgt ist, beispielsweise die Eingabe einer Telefonnummer ab geschlossen ist. Öder es könnte einem Benutzer durch unterschiedliche Frequenzen angezeigt werden, ob beispielsweise eine Eingabe zu einer Erhöhung eines bestimmten Wertes oder zu einer Erniedrigung eines bestimmten Wertes erfolgen soll. Ferner kön nen unterschiedliche Frequenzen genutzt werden, um einen Benutzer bestimmte Rückmeldungen zu geben oder bestimmte Anforderungen an einer Eingabe. In ent sprechender Weise können unterschiedliche Dauern und/oder intermittierende Ausga ben einer Frequenz genutzt werden, um mit einem Benutzer zu kommunizieren. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Treiberanordnung dazu aus gebildet, zumindest einen Teil des Bedienelementes bei Aktivierung aus einer Oberflä che heraus hervortreten zu lassen oder in einer Oberfläche zu versenken.
Auf diese Weise kann das Bedienelement dann, wenn es nicht benötigt wird, beispiels weise in einer Oberfläche versenkt bleiben und nur dann herausgefahren werden, wenn eine Eingabe erforderlich ist.
Das Bedienelement ist vorzugsweise als Druckknopf oder Taster ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Bedienelement eine Mehrzahl von Einzelbedienelementen, die jeweils eine eigene Treiberanordnung auf weisen.
Auf diese Weise kann ein ganzes Eingabefeld realisiert werden, beispielsweise zur Ein gabe einer Telefonnummer.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Bedienelement ein mag- netorheologisches Elastomer auf, das mit einer Spule zum Erzeugen eines veränderba ren Magnetfeldes gekoppelt ist, wobei die Spule mit einer elektrischen Schalteinrichtung gekoppelt ist und an mindestens einem Ende über einen Anschluss mit einem manuell beweglichen Bereich mit der Treiberanordnung verbunden ist, wobei die Schalteinrich tung Mittel zur Überwachung des Magnetfeldes und/oder der Kapazität zwischen den beiden Anschlüssen aufweist, um bei Aktivierung des manuell beweglichen Bereichs einen Schaltvorgang auszulösen.
Auf diese Weise ist das Bedienelement mit einer elektrischen Schalteinrichtung kombi niert. Das Bedienelement ist so auf besonders einfache und kompakte Weise ausge staltet, um einerseits eine Schalteinrichtung zu realisieren und um andererseits eine veränderbare Haptik bereitzustellen, um mit einem Benutzer kommunizieren zu können.
Ein erfindungsgemäßes Bedienelement ist vorzugsweise im 3D-Druck herstellbar. Im 3D-Druck können nahezu beliebige Formen realisiert werden, so dass das Bedien element an unterschiedliche Anwendungen und Anforderungen ohne weiteres anpass bar ist.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist ein erfindungsgemäßes Bedienelement vorzugs weise verwendbar, um mit einem Bediener zu kommunizieren, wozu eine von einem Bediener wahrnehmbare Änderung der Haptik des Bedienelementes verwendet wird. Hierzu kann etwa eine Vibration benutzt werden, um einem Bediener eine Rückmel dung auf eine Aktivierung des Bedienelementes zu geben oder um den Bediener zu einer Eingabe aufzufordern.
Wie bereits erwähnt, ist ein erfindungsgemäßes Bedienelement vorzugsweise in einem Fahrzeug verwendbar, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem Wasserfahrzeug.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläu ternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bedienelemen tes mit einem magnetorheologischen Elastomer;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung eines erfin
dungsgemäßen Bedienelementes mit einem magnetorheologischen Fluid;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bedienelemen tes, das aus einer Mehrzahl von magnetorheologischen Einzelelementen besteht; Figur 4 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Bedienelementes, das in einer Oberfläche versenkt ist, im nicht aktivierten Zustand;
Figur 5 eine Ansicht des Bedienelementes gemäß Fig. 4 im aktivierten Zustand, wobei dieses teilweise aus der Oberfläche hervorsteht;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Bedienelementes bestehend aus neun Einzelelementen, wobei jedes Einzelelement zusätzlich einen Schaltbereich aufweist und
Figur 7 eine vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführung eines erfindungs gemäßen Bedienelementes, das einerseits als elektrisches Schaltelement verwendbar ist und andererseits ein magnetorheologisches Elastomer aufweist, um durch eine veränderte Haptik mit einem Benutzer kommuni zieren zu können.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bedienelementes insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Es handelt sich um ein Bedienelement 10 mit einem magnetorheologischen Elastomer 12 in Form eines Blockes, der von einer Spule 15 umgeben ist.
Das magnetorheologische Elastomer 12 weist magnetisierbare Teilchen auf, die in der Elastomermatrix dispergiert sind. Meist handelt es sich hierbei um Carbonyleisenpulver, das in der Elastomermatrix homogen dispergiert ist. Für besondere Anwendungen kann auch eine Textur vorliegen.
Bei Anliegen eines äußeren Magnetfeldes werden die magnetisierbaren Teilchen im Magnetfeld reversibel magnetisiert. Es ergibt sich somit eine Formänderung, die zu ei ner Längenänderung, etwa zu einer Verlängerung führen kann, wie durch die Pfeile 23 und 24 angedeutet, sowie zu einer entsprechenden Querschnittsverjüngung. Gleichfalls kann sich die Steifigkeit des magnetorheologischen Elastomers 12 verändern. Eine ins gesamt mit 14 bezeichnete Treiberanordnung umfasst eine Spule 15, eine Spannungs quelle 20 und einen Schalter 22. Dabei sind die Spannungsquelle 20 und der Schalter 22 vorzugsweise elektronisch steuerbar. Bei der Spule kann es sich etwa um eine Ringspule in zylindrischer, langge streckter Form handeln, innerhalb derer das magnetorheologische Elastomer 12 einge schlossen ist. Es versteht sich, dass jedoch auch diverse andere Spulenanordnungen möglich sind.
Es versteht sich, dass das magnetorheologische Elastomer 12 nicht nur in Blockform, wie dargestellt, sondern in nahezu jeder beliebigen Form ausgebildet sein kann, was leicht durch 3D-Druck darstellbar ist. Es kann also beispielsweise eine Hohlstruktur oder eine strukturierte Hohlstruktur mit gleichen oder in unterschiedlichen Einzelelementen vorliegen.
In Figur 2 ist eine Abwandlung der Ausführung gemäß Figur 1 dargestellt und insge samt mit der Ziffer 10a bezeichnet. Im Übrigen werden, wie auch bei den weiteren Figu ren, entsprechende Bezugsziffern für entsprechende Teile verwendet.
Anstelle eines magnetorheologischen Elastomers ist hierbei ein magnetorheologisches Fluid 13 vorgesehen, das in einem Hohlraum eines Elastomers dichtend eingeschlos sen ist. Im Übrigen entspricht die Konstruktion der Anordnung gemäß Fig. 1.
Unter dem Einfluss eines Magnetfeldes ändert sich lediglich die Steifigkeit des Bedien elementes 10a, während sich keine Formänderung ergibt.
Das Bedienelement 10 oder 10a gemäß Fig. 1 bzw. 2 kann Teil eines Schaltelementes sein, mit dem etwa ein elektrischer Schalter betätigt wird. Das Bedienelement 10 bzw. 10a kann also beispielsweise Teil eines mechanischen Stößels sein, mit dem ein elektrischer Schalter betätigt wird. Die Treiberanordnung 14 wird dazu genutzt, um durch eine veränderte Form und/oder Steifigkeit des Elastomers 12 eine variable Haptik zu erzeugen, die von einem Bediener wahrnehmbar ist.
Somit kann an einen Bediener eine Rückmeldung gegeben werden, ob beispielsweise das Bedienelement korrekt getätigt wurde, um eine bestimmte Eingabe zu tätigen. Des Weiteren kann insbesondere eine Vibration des Elastomers 12 bewirkt werden, wobei unterschiedliche Frequenzen, eine unterschiedliche Dauer und/oder eine intermittieren de Ausgabe genutzt werden kann, um mit dem Bediener bestimmte Informationen aus zutauschen.
Ferner kann das Bedienelement auch aus einer Mehrzahl von Einzelelementen beste hen, wie in den Figuren 3 und 6 schematisch dargestellt ist.
Das Bedienelement 10b gemäß Fig. 3 besteht beispielhaft aus neun Einzelbedienele menten 26, 27, 28, 29, 30, 31 , 32, 33, 34, die schachbrettartig angeordnet sind. Jedes Einzelbedienelement 26 bis 34 weist eine eigene Treiberanordnung 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 42, 43 mit einer Spule aufweisen, die einzeln angesteuert werden können (An schlüsse nicht dargestellt).
Auf diese Weise können größere Eingabefelder realisiert werden, beispielsweise wie bei einer Telefontastatur. Mit jedem Einzelbedienelement 26 bis 34 kann ein eigener Schaltvorgang realisiert werden und eine Kommunikation mit einem Benutzer erfolgen, indem eine Formänderung bzw. eine Änderung der Steifigkeit und somit eine veränder te Haptik erzeugt wird, welche von einem Benutzer annehmbar ist.
In den Figuren 4 und 5 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Bedien elementes dargestellt und insgesamt mit 10c bezeichnet. Hierbei ist das Bedienelement 10c in einer Oberfläche 45 eingelassen und innerhalb dieser beweglich. Bei Aktivierung kann, wie etwa in Fig. 5 beispielhaft angedeutet, ein Teil des Bedienelementes 10c' aus der Oberfläche 45 nach außen erhaben hervorstehen.
Fig. 6 zeigt ein weiteres insgesamt mit 10d bezeichnetes Bedienelement, welches wie derum aus neun schachbrettartig angeordneten Einzelbedienelementen 26 bis 34 be steht.
Jedes Einzelbedienelement 26 bis 34 weist ferner einen Schaltbereich 47 auf, welcher bei manueller Aktivierung einen elektrischen Schaltvorgang auslöst. In Abhängigkeit von der vorgegebenen Konstruktion ergibt sich im nicht aktivierten Zustand eine be- stimmte Druckpunktcharakteristik, durch welche ein Schaltvorgang bei manueller Betä tigung ausgelöst werden kann (Fail-Safe-Betrieb). Im aktivierten Zustand kann einer seits die Schaltcharakteristik verändert werden und andererseits eine Kommunikation mit dem Benutzer, wie vorstehend beschrieben, erreicht werden.
In Fig. 7 ist beispielhaft ein weiteres Bedienelement dargestellt, das insgesamt mit 10e bezeichnet ist. Hierbei handelt es sich um ein Bedienelement, bei dem einerseits ein elektrisches Schaltelement 50 realisiert ist und das andererseits mit einem magne- torheologischen Elastomer 12 kombiniert ist, um eine variable Haptik zu erzeugen.
An einem ersten Ende des magnetorheologischen Elastomers 12 ist die Spule 15 über einen flächigen Anschluss 16 verbunden, der einen erhaben nach außen hervorstehen den Schaltbereich 47 aufweist.
An ihrem anderen Ende ist die Spule 15 über einen Anschluss 18 mit der Treiberanord nung 14 verbunden.
Zwischen den beiden Anschlüssen 16, 18 ist eine Schalteinrichtung 50 angeschlossen. Die Schalteinrichtung 50 weist eine elektronische Überwachung auf, die eine Verände rung des Magnetfeldes und/oder der Kapazität zwischen den beiden Anschlüssen 16, 17 bei einem manuellen Eindrücken des Schaltbereiches 47 registriert. Dadurch wird ein Schaltvorgang ausgelöst, der zu einer Schaltung zwischen den beiden Anschlüssen 52, 54 führt.
Bezuqszeichen , 10a, 10b, 10c, 10d, 10e Bedienelement
Elastomer
magnetorheologisches Fluid
Treiberanordnung
Spule
erster Anschluss
zweiter Anschluss
Spannungsquelle
Schalter
Pfeil
Pfeil
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzelbedienelement
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Einzeltreiberanordnung
Oberfläche
Schaltbereich Schalteinrichtung Anschluss Anschluss

Claims

Patentansprüche
1. Bedienelement, umfassend ein magnetorheologisches Material (12, 13) und mindestens eine Treiberanordnung (14) zum Erzeugen eines veränderbaren Magnetfeldes.
2. Bedienelement nach Anspruch 1 , bei dem das magnetorheologische Material als magnetorheologisches Elastomer (12) ausgebildet ist.
3. Bedienelement nach Anspruch 1 , bei dem das magnetorheologische Material als magnetorheologisches Fluid (13) ausgebildet ist.
4. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trei beranordnung eine Spule (15) zur Erzeugung eines Magnetfeldes umfasst, die das magnetorheologische Material zumindest teilweise umschließt.
5. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das dazu ausge bildet ist, eine variable Haptik zur Wahrnehmung durch einen Bediener zu er zeugen.
6. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trei beranordnung (14) dazu ausgebildet ist, eine variable Steifigkeit des Bedien elementes (10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f) zu bewirken.
7. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trei beranordnung (14) dazu ausgebildet ist, eine variable Form des Bedienele mentes (10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e) zu bewirken.
8. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trei beranordnung (14) zur Erzeugung einer Vibration des Bedienelementes (10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e) ausgebildet ist, insbesondere mit unterschiedlichen vom Bediener wahrnehmbaren Frequenzen, unterschiedlicher Dauer und/oder intermittierender Ausgabe.
9. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trei beranordnung (14) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil des Bedienele mentes (1 Od) bei Aktivierung aus einer Oberfläche (45) heraus hervortreten zu lassen oder in einer Oberfläche (45) zu versenken.
10. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Druck knopf oder Taster ausgebildet ist.
11. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Einzelbedienelementen (26, 27. 28, 29, 30, 31 , 32, 33, 34), die jeweils eine eigene Treiberanordnung (35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 42, 43) auf weisen.
12. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem mag- netorheologischen Elastomer (12), das mit einer Spule (15) zum Erzeugen ei nes veränderbaren Magnetfeldes gekoppelt ist, und mit einer elektrischen Schalteinrichtung (50), die mit der Spule (15) gekoppelt ist, wobei die Spule
(15) an mindestens einem Ende über einen Anschluss (16) mit einem manuell beweglichen Bereich (47) mit der Treiberanordnung (14) verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung (50) Mittel zur Überwachung des Magnetfeldes und/oder der Kapazität zwischen den beiden Anschlüssen (16, 17) aufweist, um bei Ak tivierung des manuell beweglichen Bereichs (47) einen Schaltvorgang auszu lösen.
13. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, hergestellt durch 3D-Druck.
14. Verwendung des Bedienelementes (10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bedienelement (10, 10a, 10b,
10c, 10d, 10e) dazu verwendet wird, über eine von einem Bediener wahr- nehmbare Änderung der Haptik des Bedienelementes (10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e), mit einem Bediener zu kommunizieren, insbesondere durch eine Vibrati on eine Rückmeldung auf eine Aktivierung des Bedienelementes (10, 10a,
10b, 10c, 10d, 10e) zu geben oder um den Bediener durch eine Vibration zu einer Eingabe aufzufordern.
15. Verwendung des Bedienelementes nach Anspruch 14 in einem Fahrzeug, ins besondere einem Kraftfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem Wasserfahr zeug.
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