WO2020001910A1 - Eingabeoberfläche mit hintergrundbeleuchtung - Google Patents

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WO2020001910A1
WO2020001910A1 PCT/EP2019/063975 EP2019063975W WO2020001910A1 WO 2020001910 A1 WO2020001910 A1 WO 2020001910A1 EP 2019063975 W EP2019063975 W EP 2019063975W WO 2020001910 A1 WO2020001910 A1 WO 2020001910A1
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WO
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input
force sensor
input device
motor vehicle
vehicle according
Prior art date
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PCT/EP2019/063975
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English (en)
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Inventor
Peter Haebler
Alexander Barke
Martin Schmitt
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Publication date
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    • H03K2217/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K2217/9653—Switches controlled by moving an element forming part of the switch with illumination

Definitions

  • the invention relates to an input device for a motor vehicle with an input surface for recognizing an input by means of an input means and with a support element which is supported on a base area.
  • the support element is designed to supply light from an illumination device to an illumination area of the input surface, the input surface being supported on the support element.
  • the input device also has a force sensor for generating a force sensor signal in order to detect an operator force on the input surface.
  • the invention relates to a method for recognizing an input means on the input surface of an input device for a motor vehicle.
  • Input devices for motor vehicles with an input surface for recognizing an input by means of an input means are known from the prior art.
  • US 2015/0123936 A1 describes a touch switch with a printed circuit board spaced from the input surface, on which a lamp and a housing are provided.
  • the housing extends from the circuit board to the user interface and has a light guide and a capacitive sensor electrode in the form of metallized plastic on the outside of the housing.
  • DE 10 2014 104 324 A1 relates to an operating element with an elastic panel, which yields under the action of a compressive force and thereby also moves a plunger arranged on the rear side of the panel.
  • the tappet rests with its end facing away from the diaphragm against a force sensor, so that the pressure force can be determined by the force sensor.
  • the force sensor is arranged on a circuit board, which is also located on the back of the panel.
  • the force sensor has a recess through which the diaphragm can be illuminated by a lamp, which is also arranged on the circuit board.
  • a disadvantage of the solutions according to the prior art is that the force detection of the operator is only possible with great effort and only with low sensitivity when the operator interface is illuminated.
  • An input device for a motor vehicle is characterized in that the force sensor is arranged between the input surface and the support element, the support element being connected essentially rigidly to the base area.
  • the support element has a support area for supporting the input surface and a pass-through area for supplying the light from the lighting device to the lighting area.
  • the support element can fulfill two tasks simultaneously, namely supporting the input surface and illuminating the input surface through the pass-through area, so that no additional components are necessary and the input device can be implemented more cost-effectively.
  • a further exemplary embodiment of the input device according to the invention comprises a passage area which is designed as an opening in the support element, a light guide element preferably being provided at least in sections in the opening.
  • the light can thus be supplied to the input surface in a simple manner, so that the input surface is illuminated particularly intensively and uniformly, for example in a central region.
  • This can be advantageous, for example, in the case of so-called function or status displays, in which for example, only the on and / or off state of the device to be controlled is to be displayed.
  • a light guide element can also be provided in the opening in order to selectively feed the light to the input surface.
  • the light guide can occupy the entire passage opening or can only be provided in sections. Sectionally in this sense means that the passage opening in the direction of extension of the support element, that is to say from the base area to the input surface, is not completely encompassed by the light guide element.
  • the light guide element is preferably designed as a disk which has a smaller thickness than the support element. Alternatively or additionally, it would also be possible for the passage opening to be only partially covered by the light guide element transversely to the direction of extension.
  • the light guide prefferably be designed as a color filter to provide the lighting in a corresponding color and / or to be designed as a diffuser to ensure uniform illumination or backlighting of the user interface.
  • the edge area is opaque. This means that the edge area is made opaque, so that only the central area of the input surface is illuminated and thus functions as an illumination area. This has the advantage that a limited area, here the central area, of the input surface can be illuminated in a simple manner.
  • the input device has a support element which is made entirely of a light-conducting material.
  • the support element is designed to supply the illumination area with light from the illumination device.
  • no further components are required to support the input surface and the input device can be manufactured more easily and more cost-effectively.
  • the side of the support element facing the input surface it would also be possible for the side of the support element facing the input surface to be at least partially opaque in order to define corresponding lighting areas on the input surface.
  • the edge regions of the support element are opaque in order to suppress disruptive illumination of the neighboring regions.
  • the force sensor is arranged in a ring and encloses an opening for the passage of the light. This measure enables the actuating force acting on the input surface to be detected particularly uniformly and sensitively.
  • Ring-shaped means in particular circular, but square, ellipsoidal or n-polygonal designs of the ring-shaped force sensor would also be possible. It would be particularly advantageous if the circular force sensor were arranged concentrically with the respective lighting area.
  • a further advantageous alternative of the input device according to the invention has a lighting device which is designed as an LED. This is arranged essentially concentrically to the support element on the base. LEDs have the advantage that they have a low power consumption and that the input device according to the invention can be designed accordingly effectively or in a power-saving manner. In addition, LEDs are very compact and allow a correspondingly compact design of the input device according to the invention.
  • the input device according to the invention is also not limited to LEDs as lighting devices.
  • LEDs as lighting devices.
  • incandescent lamps, halogen lamps or light guides with corresponding exit openings would also be conceivable, which feed light from a remote source to the passband.
  • the base area is designed as a printed circuit board.
  • a circuit carrier can also be provided on which the lighting and / or evaluation electronics or control device of the input device according to the invention is provided. This has the advantage that the input device can be made particularly compact, since no separate circuit carriers are required for the lighting and / or evaluation electronics.
  • a control device is provided in order to detect actuation of the input device as a function of the force sensor signal. This is the only way that the actuation of the input device can be recognized.
  • the force sensor As soon as a force is applied to the input surface, the force sensor generates a corresponding force sensor signal which is evaluated by the control device. If the force sensor signal increases, for example, the control device can conclude that it has been actuated by an input means. Depending on the measuring circuit, however, the force sensor signal can also drop or only a change in the force sensor signal can be detected. Depending on the force sensor signal, the control device outputs one or more messages to control devices and / or devices to be controlled in the motor vehicle in order to report an actuation. Depending on this message, appropriate commands and / or functions can then be carried out in the corresponding devices.
  • Another advantageous alternative of the input device according to the invention has a piezoelectric sensor as a force sensor.
  • This has the advantage that the force sensor can directly output a voltage as a force sensor signal depending on the force applied. This considerably simplifies signal processing and is robust against interference, since the signals output have an advantageous signal-to-noise ratio.
  • the output voltage of the piezoelectric force sensor is preferably directly proportional to the applied force, so that, for example, force values can also be recorded continuously.
  • the force sensor of the input device according to the invention can also be designed as an optical sensor in which it measures the distance or the deflection of the input surface with respect to a reference plane.
  • This reference plane is preferably the base area or the support element.
  • the optical sensor can be designed as an IR transmitter and receiver, the light of which reflects on the input surface and the transit time can be measured.
  • the applied force can be determined from the known mechanical nature of the input surface or the relative movement of the input surface with respect to the reference plane and the determined transit time. This type of force measurement is particularly robust against electrical interference, since the signal to be evaluated by the force sensor is purely optical.
  • the force sensor can also be designed as a strain gauge.
  • Strain gauges can be designed as conductor tracks on a circuit board, so that they can be made very flat. This has the advantage that the input device according to the invention itself can also be made very compact, since the overall strength of the input device is hardly increased by the arrangement of the force sensor between the input surface and the support element.
  • an electromechanical or electromagnetic actuator is provided in order to generate haptic feedback when the input device is actuated as a function of the force sensor signal.
  • the haptic feedback by an electromechanical or electromagnetic actuator is particularly advantageous in the input device according to the invention, since the input device itself does not have any switching mechanism which could give the operator passive haptic feedback. With the help of the electromechanical or electromagnetic actuator, the user can thus be given a haptic feedback in a simple manner when actuated, so that the user can feel the actuation of the input device according to the invention.
  • a further advantageous alternative of the input device according to the invention has a piezoelectric sensor as an actuator in order to generate haptic feedback when the input device is actuated as a function of the force sensor signal.
  • Piezoelectric sensors output a voltage due to deformation, this property being reciprocal. If a voltage is applied to a piezoelectric sensor, it deforms. This deformation can be transmitted as a force to the input surface, so that haptic feedback can be generated.
  • the input device according to the invention can thus be carried out more easily and more cheaply.
  • the control device is designed to control the actuator with a control signal as a function of the force sensor signal, the dependence between the force sensor signal and control signal being preferably defined in a look-up table in the control device.
  • This embodiment has the advantage that the control device has a large number of different haptic feedback messages, for example with regard to the Intensity and / or duration, depending on different force sensor signals can generate.
  • the look-up table can be adapted dynamically, or that a large number of different look-up tables can be provided in order to be able to generate different haptic feedbacks depending on the situation.
  • Another advantageous alternative of the input device according to the invention has an input surface with an illuminable symbol. In this way, the user can easily understand which function is associated with actuation on the input surface.
  • the method according to the invention for recognizing an input means on the input surface of an input device for a motor vehicle comprises the following steps. First, the operator is recorded on the input surface by means of a force sensor below the input surface by generating a force sensor signal. This force sensor signal is detected by the control unit, the control unit then outputting a detection signal depending on the force sensor signal in order to report a detected input.
  • the input in particular of different types and intensities, can be recognized by the input device in a particularly advantageous manner.
  • the control unit calculates the detection signal as a function of the force sensor signal according to a linear function.
  • the force sensor signal can be amplified in a simple manner, for example by multiplication by a constant factor, in order to provide a clear detection signal.
  • the force sensor signal it would also be possible for the force sensor signal to be subjected to a constant offset in order to provide a detection signal whose zero value can be clearly distinguished from a defective state of the input device.
  • the control unit can calculate the detection signal as a function of the force sensor signal according to a non-linear function, in particular on the basis of a look-up table.
  • discrete values can advantageously be output as a detection signal as soon as the force sensor signal in each case reaches a certain threshold value.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the input device according to the invention
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of the input device according to the invention
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a fifth embodiment of the input device according to the Invention
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a sixth embodiment of the input device according to the Invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the input device 1 according to the invention.
  • the input device 1 is used to recognize an input by an input means 3, here in the form of a user finger, on the input surface 2.
  • the input surface 2 is rigid or only minimally flexible and is supported by a support element 4 on a base 5.
  • a force sensor 8 is provided between the input surface 2 and the support element 4, so that the force acting on the input surface 2 when actuated is transmitted to the force sensor 8 and thus the actuation can be detected.
  • the support element 4 is designed in two parts in this first exemplary embodiment, so that the input surface 2 is supported at two points, at each of which a force sensor 4 is provided.
  • An illumination area 7 is provided between the two support elements 4 and is illuminated by an illumination device 6, preferably an LED.
  • the lighting device 6 is accordingly arranged between the support elements 4 on the base 5, which is, for example, a printed circuit board.
  • the light from the illumination device 6 irradiates the input surface 2 from the rear through a passage area 10 which is formed by the support elements 4.
  • the support elements 4 are preferably opaque.
  • the input surface is at least partially transparent or semi-transparent, so that the lighting area 7 can be illuminated.
  • the input device according to FIG. 1 also has a control device 14 which is arranged on the base area 5, specifically on the side facing away from the input surface 2.
  • This control device 14 is electrically connected to the force sensor 8 (not shown), so that the control device 14 can receive a force sensor signal from the force sensor 8 in order to determine the force applied to the input surface and / or to generate a detection signal. With the detection signal, the control device 14 can report an actuation to further control devices or output devices, not shown, so that they can react accordingly.
  • the force sensor 8 is designed as a piezoelectric sensor.
  • the force sensor 8 also functions as an actuator 17, so that when an input is detected, the control device 14 can give the user a haptic feedback via the actuator 17, in which the control device 14 sends a haptic signal to the user Actuator 17 outputs.
  • the haptic signal is preferably a
  • DC voltage signal an AC voltage signal, a pulse width modulated signal or a signal with a defined pulse sequence.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the input device 1 according to the invention, the structure being essentially identical to the embodiment according to FIG. 1.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 by the following features.
  • the input device 1 has a single support element 4, which is at least partially transparent and on which the
  • Input surface 2 supports.
  • the support element 4 extends over the entire lighting area 7. Between the input surface 2 and the support element 4 is a
  • Force sensor 8 is provided, which is preferably designed in a ring around the lighting area 7.
  • the force sensor 8 can also consist of a plurality of individual force sensors 8, so that the input surface 2 is supported on the support element 4 at several points.
  • the support element 4 has a recess in the region of the lighting device 6, so that the lighting device 6 is accommodated in this recess.
  • the support element 4 is designed to be transparent overall or at least sectionally transparent, so that the light from the lighting device 6 can reach the lighting area 7 and illuminate it accordingly.
  • the force sensor 8 is made opaque, so that the lighting area 7 is thereby limited or defined.
  • the support element 4 is made opaque on the sides of its walls in order to prevent the light from the lighting device 6 from being emitted into the adjacent areas of the input device 1 according to the invention.
  • the embodiment of the input device 1 according to the invention according to FIG. 2 also has an illuminable symbol 19 which is arranged on the input surface 2.
  • the symbol 19 is formed by an at least partially non-transparent cover which is backlit by the lighting device 6.
  • the non-transparent cover can also have transparent sections in order to represent the corresponding symbol.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the input device 1 according to the invention, this essentially being the embodiment of the inventive device
  • Input device 1 according to Figure 2 corresponds.
  • the embodiment of the input device 1 according to the invention according to FIG. 3 differs in that the support element 4 has an opening 11 in the passage area 10 through which the lighting device 4 backlit the input surface 2 in the lighting area 7.
  • the opening 11 can be formed, for example, as a bore in the support element 4.
  • the support element is preferably annular, so that the actuating force in the lighting area 7 can be optimally transmitted to the force sensor 8.
  • the support element 4 is at least partially opaque, so that an illumination area 2 can be defined on the input surface 7 and / or stray light can be prevented in the adjacent areas of the input device 1 according to the invention.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of the input device 1 according to the invention, wherein this essentially corresponds to the exemplary embodiment of the inventive
  • Input device 1 corresponds.
  • the exemplary embodiment of the input device 1 according to the invention according to FIG. 4 differs in that a light guide element 12 is provided in the opening 11 of the support element 4.
  • the light guide element 12 feeds the light, which is emitted by the lighting device 6, to the lighting area 7, the light guide element 12 extending only in sections in the opening 11 of the passage area 10.
  • the support element 4 is preferably opaque or alternatively also reflective, so that the emitted light from the transmission area 10 can only be emitted towards the illumination area 7.
  • the light-guiding element 12 can preferably also be designed as a lens, diffuser and / or color filter in order to illuminate the illumination area 7 in the desired manner, in particular with regard to intensity and / or color.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the input device 1 according to the invention, which is likewise essentially based on the exemplary embodiment according to FIG. 3, a light-guiding element 12 now being provided which extends through the passage area 10 or the entire opening 11 from the lighting device 6 extends to the input surface 2 or the lighting area 7.
  • the illumination area 7 of the input device 1 can be illuminated particularly uniformly.
  • the force sensor 8 can detect a force acting on the input surface 2, according to this exemplary embodiment the input surface 2 itself and / or the light-guiding element can be at least minimally deformable. This ensures that the force can be transmitted from the user interface 2 to the force sensor 8. The same applies in the event that the force sensor 8 is also designed as an actuator 17. Otherwise, the force could not be transmitted from the actuator 17 to the input surface 2.
  • the light-guiding element 12 according to FIG. 5 is only provided between the support areas 9. Furthermore, it can be provided that the light guide element 12 extends axially from the arrangement between the support areas 9 in the direction of the input surface without extending radially beyond the support area 9.
  • a control device 14 is provided on the back of the base 5 in FIG.
  • This base area 5 is advantageously designed as a printed circuit board and the control device 14 is at least partially implemented as an integrated circuit.
  • This control device 14 is electrically connected to the force sensor 8 (not shown), so that the control device 14 can receive a force sensor signal 15 from the force sensor 8 in order to determine the force applied to the input surface 2 and / or to generate a detection signal 20. With the detection signal 20, the control device 14 can report an actuation to further control devices or output devices, not shown, so that they can react accordingly.
  • the force sensor 8 is designed as a piezoelectric sensor.
  • the force sensor 8 also functions as an actuator 17, so that when an input is detected, the control device 14 can give the user a haptic feedback via the actuator 17, in which the control device 14 outputs a haptic signal to the actuator 17.
  • the haptic or control signal 18 is preferably a DC voltage signal, an AC voltage signal, or a pulse-width-modulated signal or a signal with a pulse train.
  • a separate actuator 17 (not shown here) can also be provided in order to generate haptic feedback when an input is made.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the input device 1 according to the invention, which essentially corresponds to the embodiment according to FIG. 1.
  • a separate actuator 16 is provided in FIG. 6, which is arranged below the input surface 2. This arrangement allows haptic feedback to be passed on to the user in a particularly effective manner (not shown here).
  • the actuator 16 can act according to the electromechanical and / or electromagnetic principle, such as, for example, an electromagnet with a moving mass or an electric motor with an unbalanced mass.
  • the actuator 16 is controlled by the control device 14 which is arranged on the base area 5.
  • a force sensor signal 15 of the force sensor 8 is fed to the control device 14, so that an actuation of the input device 1 according to the invention can be recognized. This can be the case, for example, as soon as the force sensor signal 15 exceeds a certain threshold value.
  • the control device 14 Upon detection of the actuation of the input device 1 according to the invention by the control device 14, the latter outputs a detection signal 20, from which a haptic or control signal 18 can also be derived in order to control the actuator 16. Alternatively, the control signal 18 can also be derived directly from the force sensor signal 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Eingabeoberfläche (2) zur Erkennung einer Eingabe eines Eingabemittels (3) mit einem Kraftsensor (8). Die Eingabevorrichtung (1) umfasst ein Stützelement (4) zur Abstützung der Eingabeoberfläche (2) sowie eine Beleuchtungseinrichtung (6) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsbereichs (7) der Eingabeoberfläche (2). Aufgabe der Erfindung ist es eine Eingabevorrichtung (1) bereitzustellen, welche bei vorhandener Beleuchtung der Eingabeoberfläche (2) eine einfache Kraftdetektion mit großer Empfindlichkeit bereitstellt. Dazu ist vorgesehen, dass der Kraftsensor (8) zwischen Eingabeoberfläche (2) und Stützelement (4) angeordnet ist, wobei das Stützelement (4) im Wesentlichen starr mit der Grundfläche (5) verbunden ist.

Description

Eingabeoberfläche mit Hintergrundbeleuchtung
Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Eingabeoberfläche zur Erkennung einer Eingabe mittels eines Eingabemittels und mit einem Stützelement, welches auf einer Grundfläche abgestützt ist. Das Stützelement ist dazu ausgelegt, Licht von einer Beleuchtungseinrichtung einem Beleuchtungsbereich der Eingabeoberfläche zuzuführen, wobei die Eingabeoberfläche sich auf dem Stützelement abstützt. Die Eingabevorrichtung weist ferner einen Kraftsensor zur Erzeugung eines Kraftsensorsignals auf, um eine Bedienkraft auf der Eingabeoberfläche zu erfassen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erkennen eines Eingabemittels auf der Eingabeoberfläche einer Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Eingabevorrichtungen für Kraftfahrzeug mit einer Eingabeoberfläche zur Erkennung einer Eingabe mittels eines Eingabemittels sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Die US 2015/0123936 Al beschreibt einen Berührungsschalter mit einer von der Eingabeoberfläche beabstandeten Leiterplatte, auf der ein Leuchtmittel und ein Gehäuse vorgesehen ist. Das Gehäuse erstreckt sich dabei von der Leiterplatte hin zur Bedienoberfläche und weist einen Lichtleiter sowie eine kapazitive Sensorelektrode in Form von metallisiertem Kunststoff an der Außenseite des Gehäuses auf.
Die DE 10 2014 104 324 Al betrifft ein Bedienelement mit einer elastischen Blende, die unter Einwirkung einer Druckkraft nachgibt und dadurch einen rückseitig an der Blende angeordneten Stößel mitbewegt. Der Stößel liegt dabei mit seinem blendenabgewandten Ende an einem Kraftsensor an, so dass die Druckkraft von dem Kraftsensor ermittelbar ist. Der Kraftsensor ist auf einer Platine angeordnet, welche sich ebenfalls auf der Rückseite der Blende befindet. Außerdem weist der Kraftsensor eine Aussparung auf, durch welche die Blende von einem Leuchtmittel, welches ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet ist, beleuchtet werden kann.
Nachteilig ist bei den Lösungen nach dem Stand der Technik, dass bei vorhandener Beleuchtung der Bedienoberfläche die Kraftdetektion der Bedienkraft nur aufwendig und nur mit geringer Empfindlichkeit möglich ist. Dahingehend ist es Aufgabe der Erfindung eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzustellen, welche bei vorhandener Beleuchtung der Bedienoberfläche eine einfache Kraftdetektion mit großer Empfindlichkeit bereitstellt.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor zwischen Eingabeoberfläche und Stützelement angeordnet ist, wobei das Stützelement im Wesentlichen starr mit der Grundfläche verbunden ist. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, dass die Kraft, mit welcher das Eingabemittel auf die Eingabeoberfläche bei Betätigung einwirkt, direkt auf den Kraftsensor übertragen wird. Das hat zur Folge, dass auch geringste Krafteinwirkungen auf der Eingabeoberfläche vom Kraftsensor detektiert werden können und somit die Eingabevorrichtung sehr empfindlich auf Eingaben reagieren kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist das Stützelement einen Stützbereich zum Abstützen der Eingabeoberfläche und einen Durchlassbereich zum Zuführen des Lichts von der Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchtungsbereich auf. Durch diese Maßnahme kann das Stützelement zwei Aufgaben gleichzeitig erfüllen, nämlich die Abstützung der Eingabeoberfläche sowie die Ausleuchtung der Eingabeoberfläche durch den Durchlassbereich, so dass keine zusätzlichen Bauteile notwendig sind und die Eingabevorrichtung kostengünstiger ausgeführt werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung umfasst einen Durchlassbereich, welcher als Öffnung im Stützelement ausgebildet ist, wobei vorzugsweise in der Öffnung zumindest abschnittsweise ein Lichtleiterelement vorgesehen ist. Somit kann auf einfache Art und Weise das Licht der Eingabeoberfläche zugeführt werden, so dass die Eingabeoberfläche beispielsweise in einem Mittenbereich besonders intensiv und gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Dabei kann gemäß dieses Ausführungsbeispieles lediglich eine im Wesentlichen zentrale Öffnung vorliegen und/oder eine oder mehrere Perforierungen, so dass auch kleinste Bereiche auf der Eingabeoberfläche ausgeleuchtet werden können. Das kann beispielsweise bei sogenannten Funktions- oder Zustandsanzeigen von Vorteil sein, bei denen beispielsweise nur der Ein- und/oder ausgeschaltete Zustand des zusteuernden Geräts angezeigt werden soll.
Alternativ kann aber auch ein Lichtleiterelement in der Öffnung vorgesehen sein, um das Licht gezielt der Eingabeoberfläche zuzuführen. Der Lichtleiter kann dabei die gesamte Durchlassöffnung belegen oder nur abschnittsweise vorgesehen sein. Abschnittsweise bedeutet in diesem Sinne, dass die Durchlassöffnung in Erstreckungsrichtung des Stützelements, also von der Grundfläche hin zur Eingabeoberfläche, nicht vollständig vom Lichtleiterelement umfasst ist. Vorzugsweise ist dabei das Lichtleiterelement als Scheibe ausgeführt, welche eine geringere Dicke aufweist als das Stützelement. Alternativ oder zusätzlich wäre es aber auch möglich, dass die Durchlassöffnung quer zur Erstreckungsrichtung nur abschnittsweise vom Lichtleiterlement umfasst ist.
Möglich wäre auch, dass der Lichtleiter als Farbfilter ausgeführt ist, um die Beleuchtung in einer entsprechenden Farbe bereitzustellen und/oder als Diffusor ausgeführt ist, um eine gleichmäßige Aus- oder Hinterleuchtung der Bedienoberfläche zu gewährleisten.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist der Randbereich opak ausgeführt. Das bedeutet, dass der Randbereich lichtundurchlässig ausgeführt ist, so dass lediglich der Mittelbereich der Eingabeoberfläche ausgeleuchtet wird und somit als Beleuchtungsbereich fungiert. Das hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein begrenzter Bereich, hier der Mittelbereich, der Eingabeoberfläche ausgeleuchtet werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Alternative der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist ein Stützelement auf, welches insgesamt aus einem lichtleitenden Material hergestellt ist. Dabei ist das Stützelement dazu ausgebildet dem Beleuchtungsbereich Licht von der Beleuchtungseinrichtung zuzuführen. Durch diese Maßnahme sind keine weiteren Bauteile zur Abstützung der Eingabeoberfläche notwendig und die Eingabevorrichtung kann einfacher und kostengünstiger hergestellt werden. Bei dieser Ausführung des Stützelements wäre es aber auch möglich, dass die der Eingabeoberfläche zugewandten Seite des Stützelements zumindest abschnittsweise lichtundurchlässig ausgeführt ist, um entsprechende Beleuchtungsbereiche auf der Eingabeoberfläche zu definieren. Vorteilhaft wäre allerdings auch, dass alternativ oder zusätzlich die Randbereiche des Stützelements opak ausgeführt sind, um eine störende Beleuchtung der Nachbarbereiche zu unterdrücken. In einer weiteren vorteilhaften alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist der Kraftsensor ringförmig angeordnet und umschließt dabei eine Öffnung zum Durchlass des Lichts. Durch diese Maßnahme kann die auf die Eingabeoberfläche einwirkende Betätigungskraft besonders gleichmäßig und empfindlich detektiert werden. Ringförmig bedeutet dabei insbesondere kreisringförmig, wobei aber auch quadratische, ellipsoide oder n-polygonale Ausführungen des ringförmigen Kraftsensors möglich wären. Besonders vorteilhaft wäre es dabei, wenn der kreisförmige Kraftsensor konzentrisch zum jeweiligen Beleuchtungsbereich angeordnet wäre.
Eine weitere vorteilhafte Alternative der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche als LED ausgeführt ist. Diese ist dabei im Wesentlichen konzentrisch zum Stützelement auf der Grundfläche angeordnet. LEDs haben den Vorteil, dass sie eine geringe Stromaufnahme haben und die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung entsprechend effektiv bzw. stromsparend ausgeführt werden kann. Außerdem sind LEDs sehr kompakt und erlauben eine entsprechende kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung.
Neben der konzentrischen Anordnung der Beleuchtungseinrichtung zum Stützelement wäre alternativ oder zusätzlich auch eine konzentrische Anordnung zum Beleuchtungsbereich und/oder zum Durchlassbereich der erfindungsgemäße Eingabevorrichtung denkbar. Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung ist auch nicht auf LEDs als Beleuchtungsvorrichtungen beschränkt. Als alternative Beleuchtungseinrichtungen wären auch Glühlampen, Halogenlampen oder aber auch Lichtleiter mit entsprechenden Austrittsöffnungen denkbar, welche Licht von einer entfernten Quelle dem Durchlassbereich zuführen.
In einer weiteren vorteilhaften alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist die Grundfläche als Leiterplatte ausgebildet. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann neben der Abstützfunktion für das Stützelement gleichzeitig ein Schaltungsträger bereitgestellt werden, auf dem die Beleuchtungs- und/oder Auswerteelektronik bzw. Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung bereitgestellt wird. Das hat den Vorteil, dass die Eingabevorrichtung besonders kompakt ausgeführt werden kann, da keine separaten Schaltungsträger für die Beleuchtungs- und/oder Auswerteelektronik notwendig ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, um eine Betätigung der Eingabevorrichtung in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals zu detektieren. Erst dadurch wird es ermöglicht, dass die Betätigung der Eingabevorrichtung erkannt werden kann. Sobald die Eingabeoberfläche mit einer Kraft beaufschlagt wird, erzeugt der Kraftsensor ein entsprechendes Kraftsensorsignal welches von der Steuerungseinrichtung ausgewertet wird. Steigt das Kraftsensorsignal beispielsweise an, kann die Steuerungseinrichtung auf eine Betätigung durch ein Eingabemittel schließen. Je nach Messschaltung kann allerdings auch das Kraftsensorsignal abfallen oder es kann lediglich eine Änderung im Kraftsensorsignal detektiert werden. Dabei gibt die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals eine oder mehrere Meldungen an Steuergeräte und/oder zusteuernde Geräte im Kraftfahrzeug aus, um eine Betätigung zu melden. In Abhängigkeit von dieser Meldung können dann entsprechende Befehle und/oder Funktionen in den entsprechenden Geräten ausgeführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Alternative der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist einen piezoelektrischen Sensor als Kraftsensor auf. Das hat den Vorteil, dass der Kraftsensor direkt eine Spannung als Kraftsensorsignal in Abhängigkeit der beaufschlagten Kraft ausgeben kann. Dadurch wird die Signalverarbeitung erheblich vereinfacht und ist robust gegenüber Störungen, da die ausgegebenen Signale ein vorteilhaftes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen. Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung die ausgegebene Spannung des piezoelektrischen Kraftsensors direkt proportional zur beaufschlagten Kraft, so dass beispielsweise auch Kraftwerte kontinuierlich erfasst werden können.
Alternativ kann der Kraftsensor der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung auch als optischer Sensor ausgeführt sein, in dem dieser den Abstand bzw. das Durchbiegen der Eingabeoberfläche gegenüber einer Referenzebene misst. Diese Referenzebene ist vorzugsweise die Grundfläche oder das Stützelement. Der optische Sensor kann dabei als IR-Sender und Empfänger ausgeführt sein, dessen Licht an der Eingabeoberfläche reflektiert und die Laufzeit gemessen werden kann. Aus der bekannten mechanischen Beschaffenheit der Eingabeoberfläche bzw. der Relativbewegung der Eingabeoberfläche gegenüber der Referenzebene und der ermittelten Laufzeit, kann die beaufschlagte Kraft ermittelt werden. Diese Art der Kraftmessung ist besonders robust gegenüber elektrischen Störeinflüssen, da das auszuwertende Signal des Kraftsensors rein optisch ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Kraftsensor auch als Dehnungsmessstreifen ausgeführt sein. Dehnungsmessstreifen können als Leiterbahnen auf einem Schaltungsträger ausgeführt werden, so dass diese sehr flach ausgeführt werden können. Das hat den Vorteil, dass auch die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung selbst sehr kompakt ausgeführt werden kann, da durch die Anordnung des Kraftsensors zwischen Eingabeoberfläche und Stützelement die Gesamtstärke der Eingabevorrichtung kaum erhöht wird.
In einer weiteren vorteilhaften alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist ein elektromechanischer oder elektromagnetischer Aktuator vorgesehen, um eine haptische Rückmeldung bei Betätigung der Eingabevorrichtung in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals zu erzeugen. Die haptische Rückmeldung durch einen elektromechanisches oder elektromagnetischer Aktuator ist bei der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung besonders von Vorteil, da diese selbst über keine Schaltmechanik verfügt, welche dem Bediener eine passive haptische Rückmeldung geben könnte. Mit Hilfe des elektromechanischen oder elektromagnetischen Aktuators kann also auf eine einfache Art und Weise dem Benutzer bei Betätigung eine haptische Rückmeldung gegeben werden, so dass dieser die Betätigung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung erfühlen kann.
Eine weitere vorteilhafte Alternative der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist einen piezoelektrischen Sensor als Aktuator auf, um eine haptische Rückmeldung bei Betätigung der Eingabevorrichtung in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals zu erzeugen. Piezoelektrische Sensoren geben aufgrund einer Verformung eine Spannung aus, wobei diese Eigenschaft reziprok ist. Legt man an einen piezoelektrischen Sensor eine Spannung an, so verformt sich dieser. Diese Verformung kann als Kraft auf die Eingabeoberfläche übertragen werden, so dass eine haptische Rückmeldung erzeugt werden kann. Das hat den Vorteil, dass keine weiteren Bauteile benötigt werden, um eine haptische Rückmeldung bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung kann somit einfacher und günstiger ausgeführt werden.
In einer weiteren vorteilhaften alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, den Aktuator mit einem Ansteuerungssignal in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals anzusteuern, wobei die Abhängigkeit zwischen Kraftsensorsignal und Ansteuerungssignal vorzugsweise in einer Look-Up-Tabelle in der Steuerungseinrichtung definiert ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Steuereinrichtung eine Vielzahl von unterschiedlichen haptischen Rückmeldungen, beispielsweise hinsichtlich der Intensität und/oder Zeitdauer, in Abhängigkeit von unterschiedlichen Kraftsensorsignalen erzeugen kann. Des Weiteren kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Look-Up-Tabelle dynamisch angepasst werden kann, oder dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Look-Up- Tabellen vorgesehen sein können, um situationsabhängig verschiedene haptische Rückmeldungen erzeugen zu können.
Eine weitere vorteilhafte Alternative der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist eine Eingabeoberfläche mit einem beleuchtbaren Symbol auf. Somit kann auf eine einfache Art und Weise dem Benutzer verdeutlicht werden, welche Funktion mit der Betätigung auf der Eingabeoberfläche verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erkennen eines Eingabemittels auf der Eingabeoberfläche einer Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird die Bedienkraft auf der Eingabeoberfläche mittels eines Kraftsensors unterhalb der Eingabeoberfläche durch Erzeugen eines Kraftsensorsignals erfasst. Dieses Kraftsensorsignal wird von der Steuereinheit detektiert, wobei die Steuereinheit anschließend in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals ein Detektionssignal ausgibt, um eine erkannte Eingabe zu melden. Durch dieses Verfahren kann in besonders vorteilhafter Weise die Eingabe, insbesondere von unterschiedlicher Art und Intensität, von der Eingabevorrichtung erkannt werden.
In einer weiteren vorteilhaften alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet die Steuereinheit das Detektionssignal in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals nach einer linearen Funktion. Das hat den Vorteil, dass auf eine einfache Art und Weise das Kraftsensorsignal beispielsweise durch Multiplizieren mit einem konstanten Faktor verstärkt werden kann, um ein eindeutiges Detektionssignal zu liefern. Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass das Kraftsensorsignal mit einem konstanten Offset beaufschlagt wird, um ein Detektionssignal bereitzustellen, dessen Nullwert sich eindeutig von einem defekten Zustand der Eingabevorrichtung unterscheiden lässt.
Alternativ kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Steuereinheit das Detektionssignal in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals nach einer nichtlinearen Funktion, insbesondere aufgrund einer Look-Up-Table berechnen. Somit können in vorteilhafter Art und Weise diskrete Werte als Detektionssignal ausgegeben werden, sobald das Kraftsensorsignal jeweils einen gewissen Schwellwert erreicht. Manche der genannten Merkmale bzw. Eigenschaften betreffen sowohl eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung als auch ein erfindungsgemäßes Verfahren. Einige dieser Merkmale werden teilweise nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander im Rahmen technisch möglicher Ausgestaltungen sowohl für eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung als auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten somit entsprechend auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren und umgekehrt.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Eingabevorrichtung,
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der erfindungs gemäßen Eingabevorrichtung,
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Eingabevorrichtung,
Fig. 4 in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Eingabevorrichtung,
Fig. 5 in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Eingabevorrichtung und
Fig. 6 in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform der erfindungs gemäßen Eingabevorrichtung. Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1. Die Eingabevorrichtung 1 dient der Erkennung einer Eingabe durch ein Eingabemittel 3, hier in Form eines Benutzerfingers, auf der Eingabeoberfläche 2. Die Eingabeoberfläche 2 ist starr oder nur minimal flexibel ausgeführt und stützt sich über ein Stützelement 4 auf einer Grundfläche 5 ab. Zwischen Eingabeoberfläche 2 und Stützelement 4 ist ein Kraftsensor 8 vorgesehen, so dass die bei Betätigung auf die Eingabeoberfläche 2 wirkende Kraft auf den Kraftsensor 8 übertragen wird und somit die Betätigung detektiert werden kann. Das Stützelement 4 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt, so dass sich die Eingabeoberfläche 2 an zwei Punkten abstützt, an denen jeweils ein Kraftsensor 4 vorgesehen ist.
Zwischen den beiden Stützelementen 4 ist ein Beleuchtungsbereich 7 vorgesehen, welcher von einer Beleuchtungseinrichtung 6, vorzugsweise einer LED, ausgeleuchtet wird. Die Beleuchtungseinrichtung 6 ist entsprechend zwischen den Stützelementen 4 auf der Grundfläche 5 angeordnet, welche beispielsweise eine Leiterplatte ist. Das Licht der Beleuchtungseinrichtung 6 bestrahlt entsprechend die Eingabeoberfläche 2 von der Rückseite durch einen Durchlassbereich 10 hindurch, welcher von den Stützelementen 4 gebildet wird. Die Stützelemente 4 sind dabei vorzugsweise opak ausgebildet. Die Eingabeoberfläche ist des Weiteren zumindest abschnittsweise transparent oder semitransparent ausgeführt, so dass der Beleuchtungsbereich 7 ausgeleuchtet werden kann.
Die Eingabevorrichtung gemäß Figur 1 weist ferner eine Steuereinrichtung 14 auf, welche auf der Grundfläche 5 und zwar auf der der Eingabeoberfläche 2 abgewandten Seite angeordnet ist. Diese Steuereinrichtung 14 ist elektrisch mit dem Kraftsensor 8 verbunden (nicht dargestellt), so dass die Steuereinrichtung 14 eine Kraftsensorsignal vom Kraftsensor 8 aufnehmen kann, um die auf der Eingabeoberfläche aufgebrachte Kraft zu bestimmen und/oder ein Detektionssignal zu erzeugen. Mit dem Detektionssignal kann die Steuereinrichtung 14 eine Betätigung an nicht dargestellte weitere Steuerungsgeräte oder Ausgabegeräte melden, so dass diese hierauf entsprechend reagieren können.
Des Weiteren kann in einer Alternative der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 gemäß Figur 1 vorgesehen sein, dass der Kraftsensor 8 als piezoelektrischer Sensor ausgeführt ist. In diesem Fall fungiert der Kraftsensor 8 auch als Aktuator 17, so dass die Steuereinrichtung 14 bei Detektion einer Eingabe dem Benutzer über den Aktuator 17 eine haptische Rückmeldung geben kann, in dem die Steuereinrichtung 14 ein Haptiksignal an den Aktuator 17 ausgibt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Haptiksignal um ein
Gleichspannungssignal, ein Wechselspannungsignal, ein pulsweiten-moduliertes Signal oder ein Signal mit einer definierten Pulsfolge.
Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1, wobei der Aufbau im Wesentlichen identisch zur Ausführungsform gemäß Figur 1 ist. Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich durch folgende Merkmale von der Ausführungsform gemäß Figur 1. Die Eingabevorrichtung 1 weist ein einziges Stützelement 4 auf, welches zumindest abschnittsweise transparent ausgeführt ist und auf welches sich die
Eingabeoberfläche 2 abstützt. Das Stützelement 4 erstreckt sich dabei über den gesamten Beleuchtungsbereich 7. Zwischen der Eingabeoberfläche 2 und dem Stützelement 4 ist ein
Kraftsensor 8 vorgesehen, der vorzugsweise ringförmig um den Beleuchtungsbereich 7 ausgeführt ist. Alternativ kann der Kraftsensor 8 auch aus einer Vielzahl von einzelnen Kraftsensoren 8 bestehen, so dass die Eingabeoberfläche 2 sich an mehreren Punkten am Stützelement 4 abstützt.
Des Weiteren weist das Stützelement 4 eine Ausnehmung im Bereich der Beleuchtungseinrichtung 6 auf, so dass die Beleuchtungseinrichtung 6 in dieser Ausnehmung aufgenommen ist. Das Stützelement 4 ist dabei insgesamt transparent oder zumindest abschnittsweise transparent ausgeführt, so dass das Licht der Beleuchtungseinrichtung 6 den Beleuchtungsbereich 7 erreichen und diesen entsprechend beleuchten kann. Der Kraftsensor 8 ist dabei opak ausgeführt, so dass hierdurch der Beleuchtungsbereich 7 begrenzt bzw. definiert wird. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass das Stützelement 4 seitlich an seinen Wänden opak ausgeführt ist, um ein Abstrahlen des Lichts der Beleuchtungseinrichtung 6 in die benachbarten Bereiche der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 zu unterbinden.
Außerdem weist die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 gemäß Figur 2 noch ein beleuchtbares Symbol 19 auf, welches auf der Eingabeoberfläche 2 angeordnet ist. Das Symbol 19 wird dabei durch eine zumindest abschnittsweise nichttransparente Abdeckung gebildet, welche von der Beleuchtungseinrichtung 6 hinterleuchtet wird. Alternativ kann die nichttransparente Abdeckung aber auch transparente Abschnitte aufweisen, um das entsprechende Symbol darzustellen. Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1, wobei dieses im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Eingabevorrichtung 1 gemäß Figur 2 entspricht. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 gemäß Figur 3 unterscheidet sich dadurch, dass das Stützelement 4 im Durchlassbereich 10 eine Öffnung 11 aufweist, durch welche die Beleuchtungseinrichtung 4 die Eingabeoberfläche 2 im Beleuchtungsbereich 7 hinterleuchtet. Die Öffnung 11 kann beispielsweise als Bohrung im Stützelement 4 ausgebildet sein. Vorzugsweise ist dabei das Stützelement ringförmig ausgebildet, so dass die Betätigungskraft im Beleuchtungsbereich 7 optimal an den Kraftsensor 8 weitergeleitet werden kann. Außerdem ist das Stützelement 4 zumindest abschnittsweise opak ausgeführt, so dass ein Beleuchtungsbereich 2 auf der Eingabeoberfläche 7 definiert und/oder Streulicht in die benachbarten Bereiche der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 unterbunden werden kann.
Die Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1, wobei dieses im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Eingabevorrichtung 1 gemäß Figur 3 entspricht. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 gemäß Figur 4 unterscheidet sich dadurch, dass in der Öffnung 11 des Stützelements 4 ein Lichtleiterelement 12 vorgesehen ist. Das Lichtleiterelement 12 führt das Licht, welches von der Beleuchtungseinrichtung 6 ausgesendet wird, dem Beleuchtungsbereich 7 zu, wobei das Lichtleiterelement 12 sich nur abschnittsweise in der Öffnung 11 des Durchlassbereichs 10 erstreckt. Dabei ist das Stützelement 4 vorzugsweise opak oder alternativ auch reflektierend ausgeführt, so dass das ausgesendete Licht vom Durchlassbereich 10 nur zum Beleuchtungsbereich 7 hin ausgestrahlt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Lichtleitelement 12 vorzugsweise auch als Linse, Diffusor und/oder Farbfilter ausgeführt sein, um den Beleuchtungsbereich 7 in der gewünschten Art und Weise auszuleuchten, insbesondere hinsichtlich Intensität und/oder Farbgebung.
In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 gezeigt, welche ebenfalls im Wesentlichen auf dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 basiert, wobei nun ein Lichtleitelement 12 vorgesehen ist, welches sich durch den Durchlassbereich 10 bzw. die gesamte Öffnung 11 von der Beleuchtungseinrichtung 6 hin zur Eingabeoberfläche 2 bzw. dem Beleuchtungsbereich 7 erstreckt. Durch diese Anordnung kann der Beleuchtungsbereich 7 der Eingabevorrichtung 1 besonders gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Des Weiteren wäre es alternativ oder zusätzlich möglich in dem Lichtleitelement 12 einen Farbfilter vorzusehen, um eine bestimmte Farbgebung in dem Beleuchtungsbereich 7 und/oder einen Diffusor vorzusehen, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Beleuchtungsbereichs 7 zu gewährleisten.
Damit der Kraftsensor 8 eine auf die Eingabeoberfläche 2 einwirkende Kraft detektieren kann, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Eingabeoberfläche 2 selbst und/oder das Lichtleitelement zumindest minimal verformbar sein. Somit ist gewährleistet, dass die Kraft von der Bedienoberfläche 2 auf den Kraftsensor 8 übertragen werden kann. Entsprechendes gilt für den Fall, dass der Kraftsensor 8 ebenfalls als Aktuator 17 ausgebildet ist. Andernfalls könnte die Kraft nicht vom Aktuator 17 auf die Eingabeoberfläche 2 übertragen werden.
Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass das Lichtleitelement 12 gemäß Figur 5 nur zwischen den Stützbereichen 9 vorgesehen ist. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass sich das Lichtleiterelement 12 axial von der Anordnung zwischen den Stützbereichen 9 aus in Richtung der Eingabeoberfläche erstreckt ohne sich dabei radial über den Stützbereich 9 hinaus zu erstrecken.
Darüber hinaus ist in der Figur 5 noch eine Steuereinrichtung 14 auf der Rückseite der Grundfläche 5 vorgesehen. Vorteilhafterweise ist diese Grundfläche 5 als Leiterplatte und die Steuereinrichtung 14 zumindest zum Teil als integrierter Schaltkreis ausgeführt. Diese Steuereinrichtung 14 ist elektrisch mit dem Kraftsensor 8 verbunden (nicht dargestellt), so dass die Steuereinrichtung 14 eine Kraftsensorsignal 15 vom Kraftsensor 8 aufnehmen kann, um die auf der Eingabeoberfläche 2 aufgebrachte Kraft zu bestimmen und/oder ein Detektionssignal 20 zu erzeugen. Mit dem Detektionssignal 20 kann die Steuereinrichtung 14 eine Betätigung an nicht dargestellte weitere Steuerungsgeräte oder Ausgabegeräte melden, so dass diese hierauf entsprechend reagieren können.
Des Weiteren kann in einer Alternative der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 gemäß Figur 5 vorgesehen sein, dass der Kraftsensor 8 als piezoelektrischer Sensor ausgeführt ist. In diesem Fall fungiert der Kraftsensor 8 auch als Aktuator 17, so dass die Steuereinrichtung 14 bei Detektion einer Eingabe dem Benutzer über den Aktuator 17 eine haptische Rückmeldung geben kann, in dem die Steuereinrichtung 14 ein Haptiksignal an den Aktuator 17 ausgibt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Haptik- bzw. Ansteuerungssignal 18 um ein Gleichspannungssignal, ein Wechselspannungsignal, ein pulsweiten-moduliertes Signal oder ein Signal mit einer Pulsfolge. Alternativ kann aber auch ein separater Aktuator 17 (hier nicht dargestellt) vorgesehen sein, um eine haptische Rückmeldung bei einer Eingabe zu erzeugen.
Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1, welche im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß Figur 1 entspricht. In der Figur 6 ist im Gegensatz zur Figur 1 ein separater Aktuator 16 vorgesehen, welcher unterhalb der Eingabeoberfläche 2 angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann eine haptische Rückmeldung besonders effektiv an den Benutzer (hier nicht dargestellt) weitergegeben werden. Der Aktuator 16 kann dabei nach dem elektromechanischen und/oder elektromagnetischen Prinzip wirken, wie beispielsweise bei einem Elektromagneten mit Bewegungsmasse oder einem Elektromotor mit einer Unwuchtsmasse. Angesteuert wird der Aktuator 16 von der Steuereinrichtung 14 welche auf der Grundfläche 5 angeordnet ist.
Der Steuereinrichtung 14 wird ein Kraftsensorsignal 15 des Kraftsensors 8 zugeführt, so dass eine Betätigung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 erkennbar ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, sobald das Kraftsensorsignal 15 einen gewissen Schwellwert überschreitet. Bei Detektion der Betätigung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 durch die Steuereinrichtung 14 gibt diese ein Detektionssignal 20 aus, aus welchem auch ein Haptik- bzw. Ansteuerungssignal 18 abgeleitet werden kann, um den Aktuator 16 anzusteuern. Alternativ kann dass Ansteuerungssignal 18 auch direkt aus dem Kraftsensorsignal 15 abgeleitet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingabeoberfläche (2) zur Erkennung einer Eingabe mittels eines Eingabemittels (3), mit einem Stützelement (4) welches auf einer Grundfläche (5) abgestützt ist und dazu ausgelegt ist, Licht von einer Beleuchtungseinrichtung (6) einem Beleuchtungsbereich (7) der Eingabeoberfläche (2) zuzuführen, wobei die Eingabeoberfläche (2) sich auf dem Stützelement (4) abstützt, und mit einem Kraftsensor (8) zur Erzeugung eines Kraftsensorsignals (15), um eine Bedienkraft auf der Eingabeoberfläche (2) zu erfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftsensor (8) zwischen Eingabeoberfläche (2) und Stützelement (4) angeordnet ist, wobei das Stützelement (4) im Wesentlichen starr mit der Grundfläche (5) verbunden ist.
2. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stützelement (4) einen Stützbereich (9) zum Abstützen der Eingabeoberfläche (2) und einen Durchlassbereich (10) zum Zuführen des Lichts von der Beleuchtungseinrichtung (6) zum Beleuchtungsbereich (7) aufweist.
3. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchlassbereich (10) als Öffnung (11) im Stützelement (4) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise in der Öffnung (11) zumindest abschnittsweise ein Lichtleiterelement (12) vorgesehen ist.
4. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Randbereich (9) opak ausgeführt ist.
5. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das gesamte Stützelement (4) aus einem lichtleitenden Material hergestellt und als Lichtleiter (13) zum Zuführen des Lichts von der Beleuchtungseinrichtung (6) zum Beleuchtungsbereich (7) ausgebildet ist.
6. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftsensor (8) ringförmig angeordnet ist und eine Öffnung zum Durchlass des Lichtes umschließt.
7. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Beleuchtungseinrichtung (6) als LED ausgeführt ist, welche im Wesentlichen konzentrisch zum Stützelement (4) auf der Grundfläche (5) angeordnet ist.
8. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Grundfläche (5) als Leiterplatte ausgebildet ist.
9. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Steuereinrichtung (14) vorgesehen ist, um eine Betätigung der Eingabevorrichtung (1) in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (15) zu detektieren.
10. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftsensor (8) als piezoelektrischer Sensor ausgeführt ist.
11. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftsensor (8) als optischer Sensor oder als Dehnungsmessstreifen ausgeführt ist.
12. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
ein elektromechanischer Aktuator (16) vorgesehen ist, um eine haptisches Rückmeldung bei Betätigung der Eingabevorrichtung (1) in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (15) zu erzeugen.
13. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der piezoelektrische Kraftensor (8) zusätzlich als Aktuator (17) ausgeführt ist, um eine haptische Rückmeldung bei Betätigung der Eingabevorrichtung (1) in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (15) zu erzeugen.
14. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (14) dazu ausgelegt ist, den Aktuator (16, 17) mit einem Ansteuerungssignal (18) in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (15) anzusteuern, wobei die Abhängigkeit zwischen Kraftsensorsignal (15) und Ansteuerungssignal (18) vorzugsweise in einer Look-Up-Tabelle in der Steuerungseinrichtung (14) definiert ist.
15. Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Eingabeoberfläche (2) ein beleuchtbares Symbol (19) aufweist.
16. Verfahren zum Erkennen eines Eingabemittels (3) auf der Eingabeoberfläche (2) einer Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend die folgenden Schritte:
Erfassung einer Bedienkraft auf der Eingabeoberfläche (2) mittels eines Kraftsensors unterhalb der Eingabeoberfläche durch Erzeugen eines Kraftsensorsignals (15) Detektieren des Kraftsensorsignals (15) mittels einer Steuereinheit (2)
Ausgabe eines Detektionssignals (20) in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (15) durch die Steuereinheit (2) zur Meldung einer erkannten Eingabe
17. Verfahren zum Erkennen eines Eingabemittels (3) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (2) in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (15) nach einer linearen Funktion das Detektionssignal (20) berechnet.
18. Verfahren zum Erkennen eines Eingabemittels (3) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) in Abhängigkeit des Kraftsensorsignals (15) nach einer nichtlinearen Funktion, insbesondere aufgrund einer Look-Up-Table ein Detektionssignal (20) berechnet.
19. Verfahren zum Erkennen eines Eingabemittels (3) nach einem der Ansprüche 16 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (2) aus dem Detektionssignal (20) ein Ansteuerungssignal (18) für den Aktuator (16, 17) erzeugt.
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