WO2020053161A1 - Bedieneinrichtung - Google Patents

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WO2020053161A1
WO2020053161A1 PCT/EP2019/074015 EP2019074015W WO2020053161A1 WO 2020053161 A1 WO2020053161 A1 WO 2020053161A1 EP 2019074015 W EP2019074015 W EP 2019074015W WO 2020053161 A1 WO2020053161 A1 WO 2020053161A1
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coil
transmission member
operating device
control element
movement
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PCT/EP2019/074015
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Dirk Beilker
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Continental Automotive Gmbh
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    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/25—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using haptic output
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    • H01H13/85—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by ergonomic functions, e.g. for miniature keyboards; characterised by operational sensory functions, e.g. sound feedback characterised by tactile feedback features
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    • H01H2013/525—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member the contact returning to its original state immediately upon removal of operating force, e.g. bell-push switch using a return spring acting perpendicular to the actuating direction
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    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/05—Tactile feedback electromechanical

Definitions

  • the invention relates to an operating device with a tactile perceptible responsiveness, comprising: an operating element which has a contact surface and is carried by at least one spring element such that the operating element can be deflected in an actuating direction by external force, and an electromagnetic actuator which has a coil and has a transmission member, the transmission member being coupled to the control element such that actuation of the control element in the actuation direction causes a tilting movement of the transmission member.
  • Force feedback systems can be used, for example, in the area of touch displays, touch pads or curved control panels with touch sensors.
  • the object on which the invention is based is therefore to provide an operating device with a tactile perceptible reaction ability and a button-like actuation option which is mechanically robust and does not cause any noise impairing the ease of use.
  • an operating device of the type mentioned at the outset the electromagnetic actuator being designed in such a way that energizing the coil causes a late ral movement of the transmission element and the late ral movement is transmitted to the operating element in order to generate a tactilely perceptible movement on the contact surface.
  • the invention takes advantage of the knowledge that a tiltable and at the same time movable in the lateral direction transfer member on the one hand can accommodate a movement of the control element in the actuation direction and on the other hand, it allows generation of a tactile movement of the control element perceptible on the contact surface.
  • the tactilely perceptible movement of the control element is preferably a
  • the lateral deflection of the transmission member is implemented by the Lorentz force, which is generated by energizing the coil.
  • the coil of the electromagnetic actuator can be, for example, a flat coil, in particular a baked enamel coil.
  • the transmission element can be designed as an iron yoke plate.
  • the transmission element has a coil receiving area within which the transmission element is connected to the coil.
  • the connection between the transmission member and the coil can be material, non-positive or positive.
  • the Coil in the coil receiving area of the transmission member glued to the transmission member.
  • the coil has two opposite, essentially straight-line coil segments, these straight-line coil segments being connected to the coil receiving area of the transmission element.
  • the transmission member is supported in the coil receiving area by a non-magnetic support element, which preferably extends through a central recess in the coil.
  • the support element can, for example, be plate-shaped and / or be oriented essentially upright.
  • the support element can be a plastic plate, for example.
  • the support element is preferably designed in such a way that a change in shape, in particular compression, of the support element is essentially avoided during use of the operating device.
  • the support element can also be designed as a rubber plate.
  • an operating device is advantageous in which the transmission member in the coil receiving area has a material recess into which the support element engages.
  • the material recess can be an elongated slot, for example. If the material recess as an elongated slot and the support zelement is plate-shaped, an end edge of the support element can engage in the material recess formed as a slot Ma.
  • the support element preferably also engages in a material recess on the side opposite the transmission member. This material recess can also be slit-shaped and accommodate an end edge of the support element.
  • an operating device in which the transmission member has an elongated lever section extending from the receiving area. points, which is coupled to the control element.
  • the coupling between the elongated lever section and the operating element can be realized, for example, by direct contact between an end region of the elongated lever section and the operating element.
  • the coupling between the elongated lever section and the operating element can also be implemented indirectly, so that one or more intermediate elements are arranged between the elongated lever section and the operating element.
  • the tilting movement of the transmission element is caused via the lever section of the transmission element when the operating element is deflected in the actuation direction by external force.
  • the lateral movement of the transmission member is transmitted to the operating element via the elongated lever section, the operating element executing a lateral movement which can be perceived tactilely on the contact surface due to the lateral movement of the transmission member.
  • an operating device is advantageous in which the coil and the transmission member are injected into a common plastic part. In this way, the coil and the transmission member are combined into a common assembly part, which simplifies assembly and reduces manufacturing costs.
  • one or more permanent magnets are arranged on the side of the coil opposite the transmission member, an air gap being formed between the coil and the one or more permanent magnets.
  • the one or more permanent magnets preferably have opposite poles, one pole being arranged on the side of the one or more permanent magnets facing the coil and one pole being arranged on the side of the one or more permanent magnets opposite the coil . Due to the constructive implementation of the operating device according to the invention, the air gap be kept extremely small between the one or more permanent magnets and the coil. Since the air gap acts as a magnetic resistance and thus as a disturbing factor, the comparatively small air gap allows the implementation of an efficient magnetic system.
  • the one or more permanent magnets are preferably formed as bar magnets and / or have a cuboid basic shape.
  • the one or more permanent magnets are attached to a carrier plate, the carrier plate preferably supporting the support element.
  • the one or more permanent magnets are preferably materially, non-positively and / or positively connected to the carrier plate.
  • the one or more permanent magnets are glued to the carrier plate.
  • the carrier plate can be an iron yoke plate. If the support plate supports the support element, the support plate can have, for example, a material recess in which the support element engages. The material recess can have a slot shape so that an end edge of a plate-shaped support element can engage in it.
  • an operating device is advantageous in which the at least one spring element is set up to allow movement of the operating element both in the actuating direction and in the lateral direction and to apply a restoring force to the operating element when it is deflected.
  • the actuation direction and the lateral direction are preferably arranged at right angles to one another. Due to the restoring force, the control element is returned to the original position after the external force has been exerted. In addition, the restoring force brings the operating element back into the original position after the movement of the operating element which is tactilely perceptible on the contact surface has ended.
  • control device in a further embodiment, it has a plurality of spring elements designed as leaf springs, at least two spring elements formed as leaf springs being connected to the control element on opposite sides of the control element.
  • the spring elements are also attached to a support structure or a housing.
  • control device has a displacement measuring system, via which the deflection of the control element in the actuation direction can be detected.
  • an actuation of the control element can be determined, whereupon a movement of the control element which is tactile perceptible on the contact surface can be implemented in order to provide the operator with tactile feedback on an actuation action.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the inventive control device Be in a schematic side view
  • Fig. 2 shows the transmission element together with the coil of the operating device shown in Fig. 1 in a plan view.
  • the operating device 10 comprises an operating element 12 and an electromagnetic actuator 22.
  • the control element 12 has a contact surface 14, to which an external force 16 can be applied, for example by means of a finger F.
  • the control element 12 is acted upon by force. direction 18 deflected.
  • the deflection of the operating element 12 in the actuating direction 18 is made possible by opposite spring elements 20a, 20b.
  • the spring elements 20a, 20b are designed as leaf springs and each have two spring segments arranged at right angles to one another.
  • the spring segment of the spring elements 20a, 20b which runs horizontally in the illustration, is elastically deformed.
  • the elastic deformation also generates a restoring force by means of which the control element 12 is moved back into the original position as soon as the action of the external force 16 is canceled.
  • the electromagnetic actuator 22 comprises a coil 24 and a transmission element 26.
  • the transmission element 26 is coupled to the control element 12 in such a way that actuation of the control element 12 in the actuation direction 18 causes a tilting movement 28 of the transmission element 26.
  • the transmission member 26 has a coil receiving area 34 and an elongated lever portion 36 extending from the coil receiving area 34.
  • the elongated lever section 36 is coupled in an end region to the operating element 12, so that the tilting movement 28 of the transmission member 26 is caused by a linear movement of the operating element 12 in the actuating direction 18.
  • the electromagnetic actuator 22 is also formed such that energizing the coil 24 causes a lateral movement 30 of the transmission member 26.
  • the lateral movement 30 is transmitted to the control element 12 in order to generate a movement 32a, 32b which can be perceived tactilely on the contact surface 14.
  • the tactile perceivable on the contact surface 14 movement 32a, 32b of the control element 12 is a sideways movement, which follows the lateral movement 30 of the transmission member 26.
  • the transmission of the movement of that Transfer member 26 to the control element 12 again takes place via the elongated lever section 36 of the transfer member 26.
  • the coil 24 is formed as a flat coil and ver within the coil receiving area 34 with the transmission member 26 connected.
  • the connection between the transmission member 26 and the coil 24 is an adhesive connection.
  • the coil 24 has two opposite and straight coil segments 46a, 46b which are in contact with the coil receiving area 34 of the transmission member 26.
  • the transmission member 26 is supported in the coil receiving area 34 by a non-magnetic support element 38 which extends through the central recess 48 of the coil 24.
  • the support element 38 is designed as a plastic plate.
  • the support element 38 engages with a first end edge in a material recess 52 arranged in the coil receiving area 34 of the transmission member 26.
  • the support element 38 engages in a material recess 50 of a carrier plate 42 on the side opposite the transmission member 26.
  • the support element 38 is stabilized by the engagement in the material recesses 50, 52.
  • the material recesses 50, 52 are designed as elongated slots.
  • the carrier plate 42 and the spring elements 20a, 20b are fastened to a housing plate 44.
  • Two opposite permanent magnets 40a, 40b are arranged between the carrier plate 42 and the coil 24.
  • the two permanent magnets 40a, 40b are fastened on the carrier plate 42.
  • An air gap is formed between the coil 24 and the permanent magnets 40a, 40b.
  • the two permanent magnets 40a, 40b each have a first pole facing the coil 24 and a second opposite pole facing the carrier plate 42.
  • the lateral movement 30 of the transmission member 26 and the resulting sideways movement 32a, 32b of the operating element 12 is also made possible by the spring elements 20a, 20b.
  • the vertically extending spring segments of the spring elements 20a, 20b in FIG. 1 are elastically deformed by the lateral movement 32a, 32b of the operating element 12.
  • the elastic deformation also generates a restoring force which moves the operating element 12 back to the original position as soon as the energization of the coil 24 is interrupted.
  • the transmission member 26 and the carrier plate 42 can each be designed as an iron yoke plate.
  • the operating device 10 also has a path measuring system, not shown, via which the deflection of the operating element 12 in the actuating direction 18 can be detected. If an actuation of the control element 12 is detected by the displacement measuring system, the user can be provided with feedback on an actuation action via the movement 32a, 32b of the control element 12 which is tactile perceptible on the contact surface 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung (10) mit einer taktil wahrnehmbaren Reaktionsfähigkeit, umfassend: ein Bedienelement (12), welches eine Kontaktoberfläche (14) aufweist und von zumindest einem Federelement (20a, 20b) derart getragen wird, dass das Bedienelement (12) durch externe Krafteinwirkung in eine Betätigungsrichtung (18) auslenkbar ist, und einen elektromagnetischen Aktuator (22), welcher eine Spule (24) und ein Übertragungsglied (26) aufweist, wobei das Übertragungsglied (26) derart mit dem Bedienelement (12) gekoppelt ist, dass eine Betätigung des Bedienelements (12) in Betätigungsrichtung (18) eine Kippbewegung (28) des Übertragungsglieds (26) verursacht.

Description

Beschreibung
Bedieneinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung mit einer taktil wahrnehmbaren Reaktionsfähigkeit, umfassend: ein Bedienelement, welches eine Kontaktoberfläche ausweist und von zumindest einem Federelement derart getragen wird, dass das Bedienelement durch externe Krafteinwirkung in eine Betätigungsrichtung auslenkbar ist, und einen elektromagnetischen Aktuator, welcher eine Spule und ein Übertragungsglied aufweist, wobei das Übertragungsglied derart mit dem Bedienelement gekoppelt ist, dass eine Betätigung des Bedienelements in Betätigungsrichtung eine Kippbewegung des Übertragungsglieds verursacht.
Im Stand der Technik sind sogenannte Force-Feedback-Systeme bekannt, bei welchen einem Benutzer über eine Bedienoberfläche eine taktil wahrnehmbare Rückmeldung zu einer getätigten Be dienaktion bereitgestellt wird. Entsprechende
Force-Feedback-Systeme können beispielsweise im Bereich von Touch-Displays, Touch-Pads oder geschwungenen Bedienteilen mit Touch-Sensoren Anwendung finden.
In einer Vielzahl von Anwendungsbereichen ist es jedoch not wendig, dass neben einer taktil wahrnehmbaren Reaktionsfähigkeit der Bedieneinrichtung auch die Möglichkeit besteht, eine Kontaktoberfläche durch externe Krafteinwirkung, beispielsweise durch einen Finger, entsprechend eines Schalters zu betätigen, sodass das die Kontaktoberfläche tragende Bedienelement durch die externe Krafteinwirkung in eine Betätigungseinrichtung ausgelenkt wird.
Bekannte Bedieneinrichtungen, welche sowohl eine taktil wahrnehmbare Reaktionsfähigkeit aufweisen als auch eine tas terähnliche Betätigung erlauben, sind bisher nicht sonderlich robust gegen mechanische Beanspruchung und/oder verursachen bei ihrer Betätigung den Benutzungskomfort beeinträchtigende Ge- rausche, welche durch Kratz- und/oder Schleifvorgänge im Inneren der Bedieneinrichtung entstehen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine Bedieneinrichtung mit einer taktil wahrnehmbaren Reak tionsfähigkeit und einer tasterähnlichen Betätigungsmöglichkeit bereitzustellen, welche mechanisch robust ist und keine den Benutzungskomfort beeinträchtigenden Geräusche verursacht.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bedieneinrichtung der eingangs genannten Art, wobei der elektromagnetische Aktuator derart ausgebildet ist, dass eine Bestromung der Spule eine Late ralbewegung des Übertragungsglieds verursacht und die Late ralbewegung zur Erzeugung einer an der Kontaktoberfläche taktil wahrnehmbaren Bewegung an das Bedienelement übertragen wird.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass ein verkippbares und gleichzeitig in Lateralrichtung bewegbares Übertragungsglied einerseits eine Bewegung des Bedienelements in Betätigungsrichtung aufnehmen kann und andererseits die Er zeugung einer an der Kontaktoberfläche taktil wahrnehmbaren Bewegung des Bedienelements erlaubt. Die taktil wahrnehmbare Bewegung des Bedienelements ist dabei vorzugsweise eine
Seitwärtsbewegung, welche der Lateralbewegung des Übertra gungsglieds folgt. Die laterale Auslenkung des Übertragungs glieds wird durch die Lorentz-Kraft umgesetzt, welche durch das Bestromen der Spule erzeugt wird. Die Spule des elektromag netischen Aktuators kann beispielsweise eine Flachspule, insbesondere eine Backlackspule, sein. Das Übertragungsglied kann als Eisenrückschlussplatte ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung weist das Übertragungsglied einen Spulen aufnahmebereich auf, innerhalb welchem das Übertragungsglied mit der Spule verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Über tragungsglied und der Spule kann Stoff-, kraft- oder form schlüssig sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spule im Spulenaufnahmebereich des Übertragungsglieds mit dem Übertragungsglied verklebt. Insbesondere weist die Spule zwei gegenüberliegende im Wesentlichen gradlinige Spulensegmente auf, wobei diese gradlinigen Spulensegmente mit dem Spulen aufnahmebereich des Übertragungsglieds verbunden sind.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung wird das Übertragungsglied im Spulenaufnahmebereich durch ein nicht-magnetisches Stützelement abgestützt, welches sich vorzugsweise durch eine zentrale Ausnehmung der Spule erstreckt. Das Stützelement kann beispielsweise plattenförmig ausgebildet und/oder im Wesentlichen hochkant ausgerichtet sein. Das Stützelement kann beispielsweise eine Kunststoffplatte sein. Vorzugsweise ist das Stützelement derart ausgebildet, dass eine Formveränderung, insbesondere eine Stauchung, des Stützelements während der Verwendung der Bedieneinrichtung im Wesentlichen vermieden wird. Insbesondere kann das Stützelement auch als Gummiplatte ausgebildet sein.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung vorteilhaft, bei welcher das Übertragungsglied im Spulenauf nahmebereich eine Materialausnehmung aufweist, in welche das Stützelement eingreift. Durch den Eingriff in die Material ausnehmung wird das Stützelement stabilisiert. Die Material ausnehmung kann beispielsweise ein länglicher Schlitz sein. Wenn die Materialausnehmung als länglicher Schlitz und das Stüt zelement plattenförmig ausgebildet ist, kann eine stirnseitige Kante des Stützelements in die als Schlitz ausgebildete Ma terialausnehmung eingreifen. Vorzugsweise greift das Stütze lement auch auf der dem Übertragungsglied gegenüberliegenden Seite in eine Materialausnehmung ein. Auch diese Material ausnehmung kann schlitzförmig ausgebildet sein und eine stirnseitige Kante des Stützelements aufnehmen.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung bevorzugt, bei welcher das Übertragungsglied einen sich von dem Aufnahmebereich erstreckenden länglichen Hebelabschnitt auf- weist, welcher mit dem Bedienelement gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen dem länglichen Hebelabschnitt und dem Bedienelement kann beispielsweise durch einen unmittelbaren Kontakt zwischen einem Endbereich des länglichen Hebelabschnitts und dem Be dienelement realisiert sein. Alternativ kann die Kopplung zwischen dem länglichen Hebelabschnitt und dem Bedienelement auch indirekt umgesetzt sein, sodass zwischen dem länglichen Hebelabschnitt und dem Bedienelement ein oder mehrere Zwi schenelemente angeordnet sind. Über den Hebelabschnitt des Übertragungsglieds wird die Kippbewegung des Übertragungsglieds verursacht, wenn das Bedienelement durch externe Krafteinwirkung in die Betätigungsrichtung ausgelenkt wird. Außerdem wird die Lateralbewegung des Übertragungsglieds über den länglichen Hebelabschnitt an das Bedienelement übertragen, wobei das Bedienelement aufgrund der Lateralbewegung des Übertragungs glieds eine an der Kontaktoberfläche taktil wahrnehmbare Seitwärtsbewegung ausführt.
Ferner ist eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung vorteilhaft, bei welcher die Spule und das Übertragungsglied in ein ge meinsames Kunststoffteil eingespritzt sind. Auf diese Weise werden die Spule und das Übertragungsglied zu einem gemeinsamen Montageteil zusammengefasst, wodurch die Montage vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Be dieneinrichtung sind auf der dem Übertragungsglied gegen überliegenden Seite der Spule ein oder mehrere Permanentmagneten angeordnet, wobei zwischen der Spule und dem einen oder den mehreren Permanentmagneten ein Luftspalt ausgebildet ist. Vorzugsweise weist der eine oder weisen die mehreren Perma nentmagneten jeweils gegenüberliegende Pole auf, wobei ein Pol auf der der Spule zugewandten Seite des einen oder der mehreren Permanentmagneten angeordnet ist und ein Pol auf der der Spule gegenüberliegenden Seite des einen oder der mehreren Perma nentmagneten angeordnet ist. Durch die konstruktive Umsetzung der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung kann der Luftspalt zwischen dem einen oder den mehreren Permanentmagneten und der Spule äußerst klein gehalten werden. Da der Luftspalt als magnetischer Widerstand und somit als Störfaktor wirkt, erlaubt der vergleichsweise kleine Luftspalt die Umsetzung eines ef fizienten magnetischen Systems. Der eine oder die mehreren Permanentmagneten sind vorzugsweise als Stabmagneten ausge bildet und/oder weisen eine quaderförmige Grundform auf.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Be dieneinrichtung ist der eine oder sind die mehreren Perma nentmagneten auf einer Trägerplatte befestigt, wobei die Trägerplatte vorzugsweise das Stützelement abstützt. Der eine oder die mehreren Permanentmagneten sind vorzugsweise Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig mit der Trägerplatte verbunden. Insbesondere ist der eine oder sind die mehreren Permanent magneten mit der Trägerplatte verklebt. Die Trägerplatte kann eine Eisenrückschlussplatte sein. Wenn die Trägerplatte das Stützelement abstützt, kann die Trägerplatte beispielsweise eine Materialausnehmung aufweisen, in welche das Stützelement eingreift. Die Materialausnehmung kann eine Schlitzform auf weisen, sodass eine stirnseitige Kante eines plattenförmig ausgebildeten Stützelements in diese eingreifen kann.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung vorteilhaft, bei welcher das zumindest eine Federelement dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Bedienelements sowohl in Betätigungsrichtung als auch in Lateralrichtung zu erlauben und bei einer Auslenkung des Bedienelements dieses mit einer Rückstellkraft zu beaufschlagen. Vorzugsweise sind die Betä tigungsrichtung und die Lateralrichtung rechtwinklig zueinander angeordnet. Durch die Rückstellkraft wird das Bedienelement nach Beendigung der externen Krafteinwirkung wieder in die Ur sprungsposition verbracht . Außerdem wird das Bedienelement durch die Rückstellkraft nach Beendigung der an der Kontaktoberfläche taktil wahrnehmbaren Bewegung des Bedienelements wieder in die Ursprungsposition verbracht. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Be dieneinrichtung weist diese mehrere als Blattfedern ausgebildete Federelemente auf, wobei zumindest zwei als Blattfedern aus gebildete Federelemente an gegenüberliegenden Seiten des Be dienelements mit dem Bedienelement verbunden sind. Vorzugsweise sind die Federelemente außerdem an einer Trägerstruktur oder einem Gehäuse befestigt.
Insbesondere weist die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung ein Wegmesssystem auf, über welches die Auslenkung des Bedien elements in Betätigungsrichtung erfassbar ist. Auf diese Weise kann eine Betätigung des Bedienelements festgestellt werden, woraufhin eine an der Kontaktoberfläche taktil wahrnehmbare Bewegung des Bedienelements umgesetzt werden kann, um dem Bediener eine taktil wahrnehmbare Rückmeldung zu einer Betä tigungsaktion bereitzustellen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher er läutert und beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Be dieneinrichtung in einer schematischen Seitenansicht; und
Fig. 2 das Übertragungsglied samt Spule der in der Fig. 1 dargestellten Bedieneinrichtung in einer Draufsicht.
Die Fig. 1 zeigt eine Bedieneinrichtung 10 mit einer taktil wahrnehmbaren Reaktionsfähigkeit. Die Bedieneinrichtung 10 umfasst ein Bedienelement 12 und einen elektromagnetischen Aktuator 22.
Das Bedienelement 12 weist eine Kontaktoberfläche 14 auf, auf welche, beispielsweise mittels eines Fingers F, eine externe Kraft 16 aufgebracht werden kann. Durch die externe
Krafteinwirkung wird das Bedienelement 12 in eine Betäti- gungsrichtung 18 ausgelenkt. Die Auslenkung des Bedienelements 12 in die Betätigungsrichtung 18 wird durch gegenüberliegende Federelemente 20a, 20b ermöglicht.
Die Federelemente 20a, 20b sind als Blattfedern ausgebildet und weisen jeweils zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Fe dersegmente auf. Beim Beaufschlagen des Bedienelements 12 mit der externen Kraft 16 wird das in der Darstellung horizontal verlaufende Federsegment der Federelemente 20a, 20b elastisch verformt. Durch die elastische Verformung wird außerdem eine Rückstellkraft erzeugt, mittels welcher das Bedienelement 12 in die ursprüngliche Position zurückbewegt wird, sobald die Einwirkung der externen Kraft 16 aufgehoben wird.
Der elektromagnetische Aktuator 22 umfasst eine Spule 24 und ein Übertragungsglied 26. Das Übertragungsglied 26 ist dabei derart mit dem Bedienelement 12 gekoppelt, dass eine Betätigung des Bedienelements 12 in Betätigungsrichtung 18 eine Kippbewegung 28 des Übertragungsglieds 26 verursacht.
Wie in der Fig. 2 dargestellt, weist das Übertragungsglied 26 ein Spulenaufnahmebereich 34 und einen sich von dem Spulenauf nahmebereich 34 erstreckenden länglichen Hebelabschnitt 36 auf. Der längliche Hebelabschnitt 36 ist in einem Endbereich mit dem Bedienelement 12 gekoppelt, sodass durch eine Linearbewegung des Bedienelements 12 in Betätigungsrichtung 18 die Kippbewegung 28 des Übertragungsglieds 26 verursacht wird.
Der elektromagnetische Aktuator 22 ist ferner derart ausge bildet, dass eine Bestromung der Spule 24 eine Lateralbewegung 30 des Übertragungsglieds 26 verursacht. Die Lateralbewegung 30 wird zur Erzeugung einer an der Kontaktoberfläche 14 taktil wahrnehmbaren Bewegung 32a, 32b an das Bedienelement 12 übertragen. Die an der Kontaktoberfläche 14 taktil wahrnehmbaren Bewegung 32a, 32b des Bedienelements 12 ist dabei eine Seit wärtsbewegung, welche der Lateralbewegung 30 des Übertra gungsglieds 26 folgt. Die Übertragung der Bewegung von dem Übertragungsglied 26 auf das Bedienelement 12 erfolgt wiederum über den länglichen Hebelabschnitt 36 des Übertragungsglieds 26.
Die Spule 24 ist als Flachspule ausgebildet und innerhalb des Spulenaufnahmebereichs 34 mit dem Übertragungsglied 26 ver bunden. Die Verbindung zwischen dem Übertragungsglied 26 und der Spule 24 ist eine Klebverbindung. Die Spule 24 weist zwei gegenüberliegende und gradlinig verlaufende Spulensegmente 46a, 46b auf, welche in Kontakt mit dem Spulenaufnahmebereich 34 des Übertragungsglieds 26 stehen.
Aus der Seitenansicht in der Fig. 1 ist ersichtlich, dass das Übertragungsglied 26 im Spulenaufnahmebereich 34 durch ein nicht-magnetisches Stützelement 38 abgestützt wird, welches sich durch die zentrale Ausnehmung 48 der Spule 24 erstreckt. Das Stützelement 38 ist als Kunststoffplatte ausgebildet. Ferner greift das Stützelement 38 mit einer ersten stirnseitigen Kante in eine im Spulenaufnahmebereich 34 des Übertragungsglieds 26 angeordnete Materialausnehmung 52 ein. Darüber hinaus greift das Stützelement 38 auf der dem Übertragungsglied 26 gegenüber liegende Seite in eine Materialausnehmung 50 einer Trägerplatte 42 ein. Durch den Eingriff in die Materialausnehmungen 50, 52 wird das Stützelement 38 stabilisiert. Die Materialausnehmungen 50, 52 sind als längliche Schlitze ausgebildet.
Die Trägerplatte 42 und die Federelemente 20a, 20b sind an einer Gehäuseplatte 44 befestigt. Zwischen der Trägerplatte 42 und der Spule 24 sind zwei gegenüberliegende Permanentmagneten 40a, 40b angeordnet. Die beiden Permanentmagneten 40a, 40b sind auf der Trägerplatte 42 befestigt. Zwischen der Spule 24 und den Permanentmagneten 40a, 40b ist ein Luftspalt ausgebildet. Die beiden Permanentmagneten 40a, 40b weisen jeweils einen ersten der Spule 24 zugewandten Pol und einen zweiten gegenüberliegenden der Trägerplatte 42 zugewandten Pol auf. Durch eine Bestromung der Spule 24 wird auf diese Weise die Lateralbewegung 30 des Übertragungsglieds 26 durch die im Bereich der Spule 24 wirkende Lorentz-Kraft umgesetzt. Aufgrund des minimalen Luftspalts zwischen der Spule 24 und den Permanentmagneten 40a, 40b wird ein besonders effektives magnetisches System umgesetzt.
Die Lateralbewegung 30 des Übertragungsglieds 26 sowie die daraus resultierende Seitwärtsbewegung 32a, 32b des Bedienelements 12 wird ebenfalls durch die Federelemente 20a, 20b ermöglicht. Die in der Fig. 1 vertikal verlaufenden Federsegmente der Fe derelemente 20a, 20b werden durch die Seitwärtsbewegung 32a, 32b des Bedienelements 12 elastisch verformt. Durch die elastische Verformung wird außerdem eine Rückstellkraft erzeugt, welche das Bedienelement 12 in die ursprüngliche Position zurückbewegt, sobald die Bestromung der Spule 24 unterbrochen wird.
Das Übertragungsglied 26 und die Trägerplatte 42 können jeweils als Eisenrückschlussplatte ausgebildet sein. Die Bedienein richtung 10 weist ferner ein nicht dargestelltes Wegmesssystem auf, über welches die Auslenkung des Bedienelements 12 in die Betätigungsrichtung 18 erfasst werden kann. Wenn eine Betätigung des Bedienelements 12 durch das Wegmesssystem erfasst wird, kann dem Benutzer über die an der Kontaktoberfläche 14 taktil wahrnehmbare Bewegung 32a, 32b des Bedienelements 12 eine Rückmeldung zu einer Betätigungsaktion bereitgestellt werden.
Bezugszeichenliste
10 Bedieneinrichtung
12 Bedienelement
14 Kontaktoberfläche
16 externe Kraft
18 Betätigungsrichtung
20a, 20b Federelemente
22 Aktuator
24 Spule
26 Übertragungsglied
28 Kippbewegung
30 Lateralbewegung
32a, 32b Bewegung des Bedienelements
34 Spulenaufnahmebereich
36 Hebelabschnitt
38 Stützelement
40a, 40b Permanentmagneten
42 Trägerplatte
44 Gehäuseplatte
46a, 46b Spulensegmente
48 zentrale Ausnehmung
50 Materialausnehmung
52 Materialausnehmung
F Finger

Claims

Patentansprüche
1. Bedieneinrichtung (10) mit einer taktil wahrnehmbaren Re aktionsfähigkeit, umfassend:
ein Bedienelement (12), welches eine Kontaktober fläche (14) aufweist und von zumindest einem Fe derelement (20a, 20b) derart getragen wird, dass das Bedienelement (12) durch externe Krafteinwirkung in eine Betätigungsrichtung (18) auslenkbar ist; und einen elektromagnetischen Aktuator (22) , welcher eine Spule (24) und ein Übertragungsglied (26) aufweist, wobei das Übertragungsglied (26) derart mit dem Bedienelement (12) gekoppelt ist, dass eine Betätigung des Bedienelements (12) in Betätigungsrichtung (18) eine Kippbewegung (28) des Übertragungsglieds (26) verursacht ;
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der elektromagnetische Aktuator (22) derart ausgebildet ist, dass eine Bestromung der Spule (24) eine Lateralbewegung (30) des Übertragungsglieds (26) verursacht und die La teralbewegung (30) zur Erzeugung einer an der Kontakt oberfläche (14) taktil wahrnehmbaren Bewegung (32a, 32b) an das Bedienelement (12) übertragen wird.
2. Bedieneinrichtung (10) nach Anspruch 1,
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das
Übertragungsglied (26) einen Spulenaufnahmebereich (34) aufweist, innerhalb welchem das Übertragungsglied (26) mit der Spule (24) verbunden ist.
3. Bedieneinrichtung (10) nach Anspruch 2,
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das
Übertragungsglied (26) im Spulenaufnahmebereich (34) durch ein nicht-magnetisches Stützelement (38) abgestützt wird, welches sich vorzugsweise durch eine zentrale Ausnehmung (48) der Spule (24) erstreckt.
4. Bedieneinrichtung (10) nach Anspruch 3,
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Übertragungsglied (26) im Spulenaufnahmebereich (34) eine Materialausnehmung (52) aufweist, in welche das Stütze lement (38) eingreift.
5. Bedieneinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das
Übertragungsglied (26) einen sich von dem Spulenaufnah mebereich (34) erstreckenden länglichen Hebelabschnitt (36) aufweist, welcher mit dem Bedienelement (12) gekoppelt ist .
6. Bedieneinrichtung (10) nach einem der vorstehenden An sprüche,
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die
Spule (24) und das Übertragungsglied (26) in ein gemeinsames Kunststoffteil eingespritzt sind.
7. Bedieneinrichtung (10) nach einem der vorstehenden An sprüche,
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s auf der dem Übertragungsglied (26) gegenüberliegenden Seite der Spule (24) ein oder mehrere Permanentmagneten (40a, 40b) angeordnet sind, wobei zwischen der Spule (24) und dem einen oder den mehreren Permanentmagneten (40a, 40b) ein
Luftspalt ausgebildet ist.
8. Bedieneinrichtung (10) nach Anspruch 7,
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der einer oder die mehreren Permanentmagneten (40a, 40b) auf einer Trägerplatte (42) befestigt sind, wobei die Trä gerplatte (42) vorzugsweise das Stützelement (38) abstützt.
9. Bedieneinrichtung (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das zumindest eine Federelement (20a, 20b) dazu eingerichtet ist, eine Bewegung (32a, 32b) des Bedienelements (12) sowohl in Betätigungsrichtung (18) als auch in Lateralrichtung zu erlauben und bei einer Auslenkung des Bedienelements (12) dieses mit einer Rückstellkraft zu beaufschlagen.
10. Bedieneinrichtung (10) nach einem der vorstehenden An sprüche,
g e k e n n z e i c h n e t du r c h mehrere als Blatt federn ausgebildete Federelemente (20a, 20b) , wobei zu mindest zwei als Blattfedern ausgebildete Federelemente (20a, 20b) an gegenüberliegenden Seiten des Bedienelements (12) mit dem Bedienelement (12) verbunden sind.
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