WO2021219550A1 - Bedienvorrichtung zum einbau in einem fahrzeug - Google Patents

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WO2021219550A1
WO2021219550A1 PCT/EP2021/060839 EP2021060839W WO2021219550A1 WO 2021219550 A1 WO2021219550 A1 WO 2021219550A1 EP 2021060839 W EP2021060839 W EP 2021060839W WO 2021219550 A1 WO2021219550 A1 WO 2021219550A1
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PCT/EP2021/060839
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Dirk Nagel
Matthias Stallein
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Behr-Hella Thermocontrol Gmbh
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Definitions

  • Control device for installation in a vehicle
  • the invention relates to an operating device for installation in a vehicle.
  • Control devices for installation in a vehicle are known in a wide variety of configurations. Such operating devices have, for example, individual depressible buttons, slide switches, toggle or rocker buttons and / or push / turn controls. What all these control elements have in common is that a certain previously structurally fixed actuating force threshold must be exceeded manually in order to trigger an operating function or, in the case of a rotary actuator, to continue turning it manually.
  • latching adjustable controls such as a turntable
  • a control element with adjustable haptics is known from DE-A-10 2008 060 256.
  • the locking positions cannot be changed.
  • DE-A-10 2018 217 865 describes an operating device with a compensating mass which supports the return movement of the depressed operating element after it has been actuated into its starting position.
  • the object of the invention is to create a simple concept for an operating device for installation in a vehicle, in which the operating element or elements can be varied in a simple manner with regard to their manually overcome force threshold or force thresholds.
  • the invention proposes an operating device for installation in a vehicle, the operating device being provided with a housing, an operating element movably mounted in and / or on the housing, which can be manually transferred from a rest position to a function release position, a switch that can be actuated by the control element when it is manually transferred into the function release position, a holding force generating unit for generating a holding force with which the control element is held in its rest position, and a control unit for the electrical control of the holding force generating unit for the purpose of setting a maximum holding force, which can be lowered when the operating element is touched in order to produce the haptics typical for operating an operating element.
  • the operating device has at least one operating element which is movably mounted in and / or on the housing and can be manually transferred from a rest position to a function triggering position.
  • the control element is assigned a switch which can be actuated by the control element when it is manually transferred into the function trigger position.
  • the switch can work purely mechanically, but it can also be designed as an optical, capacitive or ductile switch.
  • a holding force generating unit is assigned to each operating element, with which the holding force with which the operating element is held in its rest position can be adjusted.
  • the holding force generating unit thus determines the force threshold which must be overcome manually for valid actuation of the operating element; the holding force generating device does not lead to a fundamental blocking of the control element, which consequently can continue to be pressed down by manual actuation if the force threshold is exceeded, but this is basically not intended for the operation of the control element.
  • a control unit which generates an electrical control signal for each holding force generating unit that defines the set holding force.
  • a different force threshold can now be specified for several control elements, which must be overcome manually in order to be able to validly actuate the control element in question.
  • an operating device for installation in a vehicle can be personalized, so to speak.
  • the force thresholds of the operating elements can be specified differently depending on the menu.
  • the control unit and the holding force generation unit can also be used to set the dynamics with which the control element can be actuated.
  • the force-displacement characteristic of an operating element can be changed not only statically, but also dynamically.
  • the holding force generating unit has an electromagnet, which has a stator with an electrical coil and an armature, and that the control unit for controlling the electrical coil of the electromagnet is connected to it.
  • the force threshold can be defined particularly advantageously and easily, for example via the size of the coil current and / or the air gap between the stator and armature and / or the extent to which the magnetically effective surfaces of the stator and armature overlap .
  • the fact in which direction the stator and armature move relative to one another when the set force threshold has been overcome can also play a role in the size and adjustability of the force threshold.
  • the stator and armature can move further apart at this moment, so the air gap can change, or the air gap remains the same and the stator and armature move transversely to their spacing.
  • a coil current is required, that is to say the application of electrical energy, in order to define the holding force in the rest position of the operating element.
  • the use of a permanent electro-holding magnet as a holding force generating unit is possible.
  • the magnetic holding force is provided by the magnetic flux generated by the permanent magnet.
  • the Hal tekraft can also be set by choosing the permanent magnet.
  • the control device can have a touch sensor system for detecting a touch of the control element, the touch sensor system outputting a sensing signal to the control unit when the control element is detected and the control unit then outputs the holding force generating unit for setting a desired, controls holding force acting in the rest position of the touched control element.
  • a holding force can be specified in the rest position of the operating element, which is only reduced to the desired level (typically reduced) at the moment when touching the operating element is detected.
  • a “rattling” of the operating element can thus be prevented without excessively large forces having to be overcome when the operating element is operated manually.
  • the control element has a user interface with several control panels, that the touch sensor system outputs different sensor signals to the control unit as a function of the control panel for which a touch is detected, and that the control unit outputs the holding force Generating unit depending on the different sensing signals for the purpose of generating different holding forces with different control signals controls.
  • the force threshold with which the control element must be depressed to activate the function that can be triggered with the relevant control panel can be of different sizes.
  • this holding force can also be the same for each of the operating panels and different or the same from operating menu to operating menu.
  • the (typically) lowering of the holding force when the control element is touched can therefore be of different sizes for different control panels of one and the same control menu or the same for all control panels of the control menu and different from control menu to control menu for the respective control panels or consist of a combination of both.
  • the holding force is when the control element is not touched large enough so that a rattle or an unintentionally strong and forceful touch of the operating element does not immediately trigger an operating function.
  • these can also have a magnetorheological or an electropolymeric holding force element (see e.g. DE-B-10 2018 212 618), this type of holding force elements in turn being controllable with electrical control signals that are generated by the control unit of the invention Control unit can be generated.
  • Such holding force elements can, for example, be designed as mechanical blocking elements and, in a "solidified” state, make it difficult to move the operating element or an element kinematically coupled to it, while they are / become flexible when the force thresholds are overcome. This is because magnetorheological polymers or fluids can change their stiffness or mobility under the influence of an externally applied magnetic field, as is also the case with electroactive polymers when electrical voltages are applied.
  • blocking elements can also work pneumatically or hydraulically.
  • particles or elements that can be brought into a form fit can be placed in a casing or the like.
  • the mobility of the edging can be influenced by pneumatically or hydraulically applied negative pressure.
  • the at least one operating element which is electrically adjustable with regard to its force threshold within the scope of the operating device according to the invention, can be linearly guided and thus translationally movable from the rest position into the function triggering position.
  • Such an operating element is designed, for example, as a button, that is to say can be moved vertically, or is designed as a slide switch, the operating element then being laterally displaceable.
  • the at least one operating element can also be tiltable or pivotable and thus by tilting or pivoting from the rest position into the function trigger position be transferable.
  • the holding force can also be influenced by the selected leverage ratio.
  • the switch can be a mechanical switch or a contactless switch, for example an optical, capacitive or inductive switch. If a mechanical switch is used, its haptics are used in addition to the haptics generated by the holding force set according to the invention. In the case of non-mechanical switches, the haptics can then be implemented solely by the holding force generating unit provided according to the invention.
  • the return movement of the actuated control element in its rest position can be spring-assisted or assisted by balancing weights or also by the resilience of a device when it is pressed down, for example. Pressing the control operated switch take place.
  • the holding force generating device and the magnetic force typically used by it can also be used to "pull" the operating element back into the rest position.
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of an operating device with an operating element designed as a touchscreen, which can be depressed
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of an operating device with a toggle switch
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a permanent electro-adhesive magnet.
  • an operating device 10 for installation in a vehicle is shown in section and in perspective, which element has a housing 12 with an operating element 14.
  • the operating element 14 is designed as a touchscreen which forms a user interface 16 on which a plurality of operating fields 18 are displayed.
  • the operating element 14 is held by means of a holding force generating unit 26, which has two permanent electro-holding magnets 28 in this embodiment.
  • a single such permanent electro-holding magnet 28 is also sufficient.
  • a permanent electromagnetic holding magnet 28 (see, for example, FIG. 3) also has an electrical coil in addition to a permanent magnet.
  • the electrical coil is controlled with the aid of an electrical control signal 30 that is generated by a control unit 32.
  • the control unit 32 is also supplied with a sensing signal 34 from the touch sensor system 36 of the touchscreen.
  • Fig. 1 the structure of the operating device 10 is shown purely schematically.
  • the holding force in the rest position of the operating element 14 shown in FIG. 1 is generated by the two permanent electromagnets 28 of the holding force generating unit 26.
  • the size of the air gap and the choice of permanent magnets play a role here.
  • a control signal 30 is sent to the electrical coils of the permanent holding magnets 28 via the control unit 32, so that their force threshold adjusts to the level that is desired and must be overcome manually to depress the control element 14.
  • the switch 22 is then actuated.
  • Fig. 2 a modified concept of an operating device 10 'is shown with alter native operating element 14'.
  • the operating element 14 ' is designed as a toggle button and has a tilt or pivot bearing 37.
  • the elements of the operating device 10 'of FIG. 2 essential for the invention are structurally or functionally comparable with those elements of the operating device 10 of FIG. 1, they are given the same reference characters in FIG. 2, but simply deleted.
  • the holding force generating unit 26 'of the operating device 10' of FIG. 2 in turn has a permanent electromagnetic holding magnet 28 '. Due to the tilting or swiveling construction of the operating element 14 ', the holding force of the rest position of the operating element 14' shown in FIG. 2 can now be influenced with an appropriate selection of the lever ratios, thus providing a further degree of freedom.
  • a permanent Elektrohaftmag shown schematically in Fig. 3 designated 28 as a holding force generating unit 26 is also advantageous insofar as the movable armature 38 and the stationary stator 40 of the holding magnet do not touch in the holding position, but through a minimal air gap, for example 42 remain separate from each other.
  • the gap 42 could also be filled with mechanically steaming, ie for example compressible, material. So there is no contact between armature 38 and stator 40 and thus no possible mechanical force reaction on the operator surface 16, which would affect comfort.
  • the stationary stator 40 or else the movable armature 38 is provided with a permanent magnet 44.
  • the stator 40 also has a coil 46 through which current flows in order to cancel, change, redirect, or the like, the magnetic field emanating from the permanent magnet 44 and affecting the maintenance of the position of the armature 38. If the finger of a hand is detected via the touch sensor system 36, which is classically a touch sensor system, then the coil 46 of the permanent electro-holding magnet 28 can be energized and the holding force can be changed or even canceled. This takes place within a few milliseconds and is there- with outside of perceptible latency.
  • the construction according to the invention therefore allows the passive haptic concept to be implemented comfortably in a simple manner.
  • This is characterized in that a depressible operating element 14 'acts on a mechanical switch 22, which has a tactilely perceptible force acting back on the operating element 14'.
  • the operating element 14 ' has a large number of symbol fields.
  • the entire user interface 16 is not always occupied by symbol fields. For example, “isolated touch areas” can be identified on the user interface 16. There is no function between these isolated surfaces. Without mechanical locking, however, the user interface 16 can move when a force is applied by a finger and thus suggest a non-existent function triggering.
  • the controllable mechanical lock according to the invention prevents this.
  • the lock is only released when the finger is on the designated touch surfaces.
  • the lock can only be released temporarily for designated touch surfaces. This can prevent a touch surface that is basically enabled from being rendered ineffective due to previously defined operating states, for example of a vehicle.
  • REFERENCE CHARACTERISTICS control device 'control device housing' housing control element 'control element control surface control panels bottom' bottom switch 'switch plunger' plunger holding force generating unit 'holding force generating unit permanent electro-holding magnet' permanent electro-holding magnet control signal 'control signal control unit' control unit sensing signal armature 'armature tilting / swivel bearing Stator 'stator air gap' air gap permanent magnet coil 'coil BIBLIOGRAPHY

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Abstract

Die Bedienvorrichtung (10,10') zum Einbau in einem Fahrzeug ist versehen mit einem Gehäuse (12) und einem in und/oder an dem Gehäuse (12) beweglich gelagerten Bedienelement (14,14'), das manuell aus einer Ruhelage in eine Funktionsauslöselage überführbar ist. Ferner ist die Bedienvorrichtung (10,10') mit einem Schalter (22), der von dem Bedienelement (14,14') bei dessen manueller Überführung in die Funktionsauslöselage betätigbar ist, einer Haltekraft-Erzeugungseinheit (26,26') zur Erzeugung einer Halte kraft, mit welcher das Bedienelement (14,14') in seiner Ruhelage gehalten ist und einer Ansteuereinheit (32) zur elektrischen Ansteuerung der Haltekraft-Erzeugungseinheit zwecks Einstellung der Halte kraft, versehen.

Description

Bedienvorrichtung zum Einbau in einem Fahrzeug
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2020 111 839.2 vom 30. April 2020 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gehört.
Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung zum Einbau in einem Fahrzeug.
Bedienvorrichtungen zum Einbau in einem Fahrzeug sind in den unterschied lichsten Ausgestaltungen bekannt. Derartige Bedienvorrichtungen weisen bei spielsweise einzelne niederdrückbare Tasten, Schiebeschalter, Kipp- bzw. Wipptasten und/oder Drück-/Drehsteller auf. All diesen Bedienelementen ge meinsam ist, dass manuell eine bestimmte zuvor konstruktiv fest eingestellte Betätigungskraftschwelle überschritten werden muss, um eine Bedienfunktion auszulösen oder im Falle eines Drehstellers diesen manuell weiterzudrehen.
Mitunter ist es allerdings wünschenswert, die Kraftschwelle und damit das Schaltmoment variieren zu können, um unterschiedliche Funktionen einzustel len oder um Bedienelemente sozusagen "zu personalisieren". Auf diese Art und Weise ist es beispielsweise möglich, Bedienelementkonstruktionen in Bedien vorrichtungen für die Fahrzeuge unterschiedlicher Fahrzeughersteller zu ver bauen, wobei dann jeder Fahrzeughersteller seiner "Bedienphilosophie" fol gend, die Kraftschwellen und damit die Schaltmomente unterschiedlich festle gen kann.
Bei rastend verstellbaren Bedienelementen wie beispielsweise bei einem Dreh steller, ist es bereits bekannt, die Kraft, mit der ein Rastvorsprung auf einer Rastkulisse von Raststellung zu Raststellung gleitet, magnetisch einzustellen und zu verändern. Ein derartiges Bedienelement mit insoweit einstellbarer Haptik ist aus DE-A-10 2008 060 256 bekannt. Bei derartigen rein mechani schen Rastvorrichtungen lassen sich die Raststellungen nicht verändern. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise aus WO-A-2007/135169 bekannt, die Raststellungen elektromotorisch veränderbar zu gestalten, indem der Dreh steller mit der Ankerwelle eines Elektromotors gekoppelt ist, der in einstellba- ren Drehstellungen bestromt wird, um die Position von Haltestellungen und die Kraft, mit der in diesen Haltestellungen der Anker gehalten wird, wahlweise einstellen zu können.
Aus DE-A-10 2018 217 865 ist eine Bedieneinrichtung mit einer Ausgleichsmasse beschrieben, die die Zurückbewegung des niedergedrückten Bedienelements nach dessen Betätigung in dessen Ausgangsposition unterstützt.
Aus DE-A-10 2011 089 400 und DE-B-10 2019 201 901 sind weitere Bedienelemente mit unterschiedlichen Kinematiken für Kraftfahrzeuge bekannt.
Schließlich zeigt die vorangemeldete und als WO-A-2020/234025 nach veröffentlichte Patentanmeldung eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug, bei der die das Bedienelement in seiner Ruheposition haltende Einrichtung einen Haftmagneten aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Konzept für eine Bedienvorrichtung zum Einbau in einem Fahrzeug zu schaffen, bei der sich das bzw. die Bedien elemente hinsichtlich ihrer manuell zu überwindenden Kraftschwelle bzw. Kraftschwellen auf einfacher Art und Weise variieren lässt bzw. lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedienvorrichtung zum Einbau in einem Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Bedienvorrichtung verse hen ist mit einem Gehäuse, einem in und/oder an dem Gehäuse beweglich gelagerten Bedienelement, das manuell aus einer Ruhelage in eine Funktionsauslöselage überführbar ist, einem Schalter, der von dem Bedienelement bei dessen manueller Über führung in die Funktionsauslöselage betätigbar ist, einer Haltekraft-Erzeugungseinheit zur Erzeugung einer Haltekraft, mit der das Bedienelement in seiner Ruhelage gehalten ist, und einer Ansteuereinheit zur elektrischen Ansteuerung der Haltekraft-Erzeu- gungseinheit zwecks Einstellung einer Maximal-Haltekraft, die bei einer Berührung des Bedienelements absenkbar ist, um die für das Betätigen eines Bedienelements typische Haptik hervorzurufen.
Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung weist mindestens ein Bedienelement auf, das in und/oder an dem Gehäuse beweglich gelagert und manuell aus einer Ruhelage in eine Funktionsauslöselage überführbar ist. Dem Bedien element ist ein Schalter zugeordnet, der von dem Bedienelement bei dessen manueller Überführung in die Funktionsauslöselage betätigbar ist. Der Schalter kann rein mechanisch arbeiten, aber auch als optischer, kapazitiver oder in duktiver Schalter ausgeführt sein. Jedem Bedienelement ist eine Haltekraft-Er- zeugungseinheit zugeordnet, mit der sich die Haltekraft, mit der das Bedien element in seiner Ruhelage gehalten ist, einstellen lässt. Die Haltekraft-Erzeu- gungseinheit bestimmt also die Kraftschwelle, die zur validen Betätigung des Bedienelements manuell überwunden werden muss; die Haltekraft- Erzeugungsvorrichtung führt also nicht zu einer grundsätzlichen Blockierung des Bedienelements, das sich demzufolge bei Überschreitung der Kraftschwelle durch manuelle Betätigung weiterhin z.B. niederdrücken lässt, was aber grundsätzlich so für die Bedienung des Bedienelements nicht vorgesehen ist. Der einen oder den mehreren Haltekraft-Erzeugungseinheiten zugeordnet ist eine Ansteuereinheit, die für jede Haltekraft-Erzeugungseinheit ein elektrisches Ansteuersignal erzeugt, das die eingestellte Haltekraft definiert.
Mit dem erfindungsgemäßen Konzept lässt sich nun für mehrere Bedienele mente jeweils eine unterschiedliche Kraftschwelle vorgeben, die manuell über wunden werden muss, um das betreffende Bedienelement valide betätigen zu können. Damit lässt sich eine Bedienvorrichtung zum Einbau in einem Fahr zeug sozusagen personalisieren. Insbesondere lassen sich aber die Kraft schwellen der Bedienelemente je nach Menü unterschiedlich vorgeben. Letzt endlich lässt sich aber über die Ansteuereinheit und die Haltekraft-Erzeu gungseinheit auch die Dynamik einstellen, mit der sich das Bedienelement be tätigen lässt. Mit anderen Worten lässt sich also die Kraft-Weg-Kennlinie eines Bedienelements nicht nur statisch, sondern auch dynamisch verändern. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Haltekraft-Erzeugungseinheit einen Elektromagneten aufweist, der einen Sta tor mit einer elektrischen Spule und einen Anker aufweist, und dass die An steuereinheit zur Ansteuerung der elektrischen Spule des Elektromagnets mit dieser verbunden ist. Mittels eines Elektromagneten lässt sich die Kraft schwelle besonders vorteilhaft und einfach definieren, und zwar beispielsweise über die Größe des Spulenstroms und/oder den Luftspalt zwischen Stator und Anker und/oder über das Ausmaß, mit dem sich die magnetisch wirksamen Flächen von Stator und Anker überlappen. Für die Größe und Einsteilbarkeit der Kraftschwelle kann auch die Tatsache eine Rolle spielen, in welcher Rich tung relativ zueinander sich Stator und Anker zueinander bewegen, wenn die eingestellte Kraftschwelle überwunden ist. So können sich Stator und Anker in diesem Augenblick weiter voneinander entfernen, sich der Luftspalt also ver ändern, oder aber der Luftspalt bleibt gleich und Stator und Anker bewegen sich quer zu ihrer Abstandserstreckung.
Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel des Elektromagneten bedarf es eines Spulenstroms, also der Aufbringung elektrischer Energie, um die Haltekraft in der Ruhelage des Bedienelements zu definieren. Insoweit ist es vorteilhaft, wenn es für die Aufbringung der Haltekraft mit der Möglichkeit der Einstellung derselben keiner elektrischen Energie bedarf. Hier bietet sich in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung der Einsatz eines Permanent-Elektrohaftmagneten als Haltekraft-Erzeugungseinheit an. Die magnetische Haltekraft wird bei einem derartigen Haftmagneten durch den vom Permanentmagneten erzeug ten magnetischen Fluss bereitgestellt. Auch hier ist es möglich, beispielsweise über die Größe des Luftspalts im magnetischen Kreis diese Haltekraft einzu stellen. Auch durch Wahl des Permanentmagneten ist die Einstellung der Hal tekraft möglich. Durch Bestromung der elektrischen Spule des Permanentmag neten wird der magnetische Fluss, der durch den Permanent-Elektrohaftmag neten erzeugt wird, aufgehoben, so dass sich darüber die Haltekraft einstellen lässt. Schließlich ist es auch möglich, als Haltekraft-Erzeugungseinheit einen (reinen) Permanentmagneten einzusetzen. Hierbei lässt sich dann konstruktiv oder durch Wahl des Permanentmagneten die Haltekraft einstellen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Bedienvorrich tung eine Berührungssensorik zur Erkennung einer Berührung des Bedienele ments aufweisen, wobei die Berührungssensorik bei Erkennung einer Berüh rung des Bedienelements an die Ansteuereinheit ein Sensiersignal ausgibt und die Ansteuereinheit daraufhin die Haltekraft-Erzeugungseinheit zur Einstellung einer gewünschten, in der Ruhelage des berührten Bedienelements wirkenden Haltekraft ansteuert. So lässt sich auf dieser Art und Weise eine Haltekraft in der Ruhelage des Bedienelements vorgeben, die erst in dem Augenblick, in dem eine Berührung des Bedienelements detektiert wird, auf das Maß (typischerweise abgesenkt) wird, das gewünscht ist. Somit kann ein "Klappern" des Bedienelements verhindert werden, ohne dass deshalb bei einer manuellen Bedienung des Bedienelements übermäßig große Kräfte überwunden werden müssen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bedienelement eine Bedienoberfläche mit mehreren Bedienfeldern aufweist, dass die Berührungssensorik in Abhängigkeit von dem Bedienfeld, für das eine Berührung erkannt wird, unterschiedliche Sensiersignale an die Ansteuerein heit ausgibt, und dass die Ansteuereinheit die Haltekraft-Erzeugungseinheit in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Sensiersignalen zwecks Erzeugung unterschiedlicher Haltekräfte mit unterschiedlichen Ansteuersignalen an steuert. Je nachdem, welches Bedienfeld berührt wird, kann die Kraftschwelle, mit der das Bedienelement zur Aktivierung der mit dem betreffenden Bedien feld auslösbaren Funktion niedergedrückt werden muss, unterschiedlich groß sein. Je nachdem, welches Bedienmenü auf der Bedienoberfläche des Bedien elements angezeigt wird, kann diese Haltekraft auch für jedes der Bedienfelder gleich groß und von Bedienmenü zu Bedienmenü unterschiedlich oder gleich groß sein. Die (typischerweise) Absenkung der Haltekraft bei Berührung des Bedienelements kann also für unterschiedliche Bedienfelder ein und desselben Bedienmenüs unterschiedlich groß sein oder für sämtliche Bedienfelder des Bedienmenüs gleich und von Bedienmenü zu Bedienmenü für die jeweiligen Bedienfelder unterschiedlich sein oder aus einer Kombination von Beidem bestehen. Typischerweise ist die Haltekraft bei nicht berührtem Bedienelement groß genug, so dass ein Klappern oder eine unbeabsichtigt starke und kraftvolle Berührung des Bedienelements nicht sogleich zur Auslösung einer Bedienfunktion führt.
Neben dem Einsatz magnetisch wirkender Haltekraft-Erzeugungseinheiten können diese auch ein magnetorheologisches oder ein elektropolymeres Halte kraftelement aufweisen (siehe z.B. DE-B-10 2018 212 618), wobei diese Art von Haltekraftelementen wiederum mit elektrischen Ansteuersignalen ansteuerbar sind, die von der Ansteuereinheit der erfindungsgemäßen Bedieneinheit erzeugbar sind. Derartige Haltekraftelemente können als z.B. mechanische Blockierelemente ausgebildet sein sowie in einem "verfestigtem" Zustand eine Bewegung des Bedienelements oder eines mit diesem kinematisch gekoppelten Elements erschweren, während sie bei Überwindung der Kraftschwellen nachgiebig sind/werden. Denn magnetorheologische Polymere oder Fluide können unter dem Einfluss eines von außen angelegten Magnetfeldes ihre Steifheit bzw. Beweglichkeit ändern, wie es auch bei elektroaktiven Polymeren durch Anlegung elektrischer Spannungen gegeben ist. Alternativ bzw. zusätzlich können derartige Blockierelemente auch pneumatisch oder hydraulisch arbeiten. So lassen sich z.B. Partikel oder in Formschluss bringbare Elemente in einer Hülle o.dgl. Einfassung durch pneumatisch oder hydraulisch aufgebrachten Unterdrück in ihrer Beweglichkeit beeinflussen.
Wie bereits oben beschrieben, kann das mindestens eine Bedienelement, das im Rahmen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung hinsichtlich seiner Kraftschwelle elektrisch einstellbar ist, linear geführt und damit translatorisch aus der Ruhelage in die Funktionsauslöselage bewegbar sein. Ein derartiges Bedienelement ist beispielsweise als Taste ausgebildet, lässt sich also vertikal verschieben, oder ist als Schiebeschalter ausgebildet, wobei das Bedienele ment dann lateral verschiebbar ist.
Alternativ zu dem zuvor beschriebenen Konzept des mindestens einen Bedien elements kann dieses auch kippbar oder schwenkbar sein und damit durch Verkippen oder Verschwenken aus der Ruhelage in die Funktionsauslöselage überführbar sein. Bei derartigen Konstruktionen lässt sich die Haltekraft zu sätzlich noch durch das gewählte Hebelkraftverhältnis beeinflussen.
Wie bereits oben beschrieben, kann der Schalter ein mechanischer Schalter oder ein berührungslos arbeitender Schalter, beispielsweise ein optisch, kapa zitiv oder induktiv arbeitender Schalter sein. Wird ein mechanischer Schalter eingesetzt, so wird dessen Haptik in Ergänzung zur durch die erfindungsgemäß eingestellte Haltekraft erzeugte Haptik verwendet. Bei nicht-mechanischen Schaltern kann die Haptik dann einzig und allein durch die erfindungsgemäß vorgesehene Haltekraft-Erzeugungseinheit realisiert werden.
Die Zurückbewegung des betätigten Bedienelements in dessen Ruhelage kann federunterstützt oder durch Ausgleichsmassen unterstützt oder aber auch durch die Rückstellfähigkeit eines beim bspw. Niederdrücken odgl. Betätigen des Bedienelements betätigten Schalters erfolgen. Hier existieren verschiedene Ansätze. In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen sind also unterschiedliche Konzepte denkbar. Schließlich kann auch die Haltekraft- Erzeugungsvorrichtung und die von ihr typischerweise eingesetzte Magnetkraft genutzt werden, um das Bedienelement wieder zurück in die Ruheposition "zu ziehen".
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen da bei:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung mit einem als Touchscreen ausgebildeten Bedienelement, das nieder- drückbar ist,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung mit einem Kippschalter und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Permanent-Elektrohaftmagne- ten. In Fig. 1 ist im Schnitt und perspektivisch eine Bedienvorrichtung 10 für den Einbau in einem Fahrzeug gezeigt, das ein Gehäuse 12 mit einem Bedienele ment 14 aufweist. Das Bedienelement 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Touchscreen ausgebildet, der eine Bedienoberfläche 16 bildet, auf der mehrere Bedienfelder 18 angezeigt sind. Auf dem beispielsweise Boden 20 des Gehäu ses 12 befindet sich ein beispielsweise mechanischer Schalter 22, der mittels eines Stößels 24 betätigt wird, der wiederum vom Bedienelement 14 zum Boden 20 weisend absteht. In der in Fig. 1 gezeigten Ruheposition wird das Bedienelement 14 mittels einer Haltekraft-Erzeugungseinheit 26 gehalten, die in diesem Ausführungsbeispiel zwei Permanent-Elektrohaftmagneten 28 auf weist. Ein einziger solcher Permanent-Elektrohaftmagnet 28 reicht aber auch aus. Ein derartiger Permanent-Elektrohaftmagnet 28 (siehe z.B. Fig. 3) weist neben einem Permanentmagneten auch eine elektrische Spule auf. Die elektri sche Spule wird mit Hilfe eines elektrischen Ansteuersignals 30 angesteuert, das von einer Ansteuereinheit 32 erzeugt wird. Der Ansteuereinheit 32 wird in diesem Ausführungsbeispiel auch ein Sensiersignal 34 der Berührungssensorik 36 des Touchscreen zugeführt.
In Fig. 1 ist der Aufbau der Bedienvorrichtung 10 rein schematisch gezeigt.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist beispielsweise die Darstellung der Linearführung des Bedienelements 14 zum Niederdrücken desselben nicht ge zeigt.
Die Haltekraft in der in Fig. 1 gezeigten Ruheposition des Bedienelements 14 wird durch die beiden Permanent-Elektromagneten 28 der Haltekraft-Erzeu gungseinheit 26 erzeugt. Hier spielen die Größe der Luftspalte und die Wahl der Permanentmagnete eine Rolle. Bei Berührung der Bedienoberfläche 16 im Bereich eines der Bedienfelder 18 wird über die Ansteuereinheit 32 ein An steuersignal 30 an die elektrischen Spulen der Permanent-Elektrohaftmagnete 28 gegeben, so dass sich deren Kraftschwelle auf das Maß einstellt, das ge wünscht ist und manuell überwunden werden muss, um das Bedienelement 14 niederzudrücken. Beim Niederdrücken des Bedienelements 14 wird dann der Schalter 22 betätigt. In Fig. 2 ist ein abgewandeltes Konzept einer Bedienvorrichtung 10' mit alter nativ ausgeführtem Bedienelement 14' gezeigt. Das Bedienelement 14' ist als Kipptaste ausgeführt und weist ein Kipp- bzw. Schwenklager 37 auf. Soweit die für die Erfindung wesentlichen Elemente der Bedienvorrichtung 10' der Fig. 2 konstruktiv bzw. funktional mit denjenigen Elementen der Bedienvorrichtung 10 der Fig. 1 vergleichbar sind, sind sie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszei chen, jedoch einfach gestrichen versehen.
Die Haltekraft-Erzeugungseinheit 26' der Bedienvorrichtung 10' der Fig. 2 weist wiederum einen Permanent-Elektrohaftmagneten 28' auf. Durch die Kipp- bzw. Schwenkkonstruktion des Bedienelements 14' kann nun bei ent sprechender Wahl der Hebelverhältnisse die Haltekraft der in Fig. 2 gezeigten Ruhelage des Bedienelements 14' beeinflusst werden, womit ein weiterer Frei heitsgrad gegeben ist.
Der Einsatz eines schematisch in Fig. 3 gezeigten Permanent-Elektrohaftmag neten 28 als Haltekraft-Erzeugungseinheit 26 ist auch insoweit vorteilhaft, als sich in der Halteposition der bewegbare Anker 38 und der ruhende Stator 40 des Haftmagneten nicht berühren, sondern durch einen z.B. Minimal-Luftspalt 42 voneinander getrennt bleiben. Der Spalt 42 könnte auch durch mechanisch dampfendes, d.h. z.B. komprimierbares Material ausgefüllt sein. Es kommt also nicht zu einer Kontaktierung von Anker 38 und Stator 40 und damit nicht zu einer möglicherweise mechanischen Kraftrückwirkung auf die Bedienober fläche 16, was den Komfort beeinträchtigen würde. Der ruhende Stator 40 oder aber auch der bewegbare Anker 38 ist mit einem Permanentmagneten 44 versehen. Der Stator 40 weist darüber hinaus eine Spule 46 auf, die von Strom durchflossen wird, um das magnetische Feld, das von dem Permanent magneten 44 ausgeht und sich auf die Positionseinhaltung des Ankers 38 aus wirkt, aufzuheben, zu verändern, umzuleiten o.dgl. Wird nämlich über die Be rührungssensorik 36, bei der es sich klassischerweise um eine Touch-Sensorik handelt, der Finger einer Hand erkannt, so kann die Spule 46 des Permanent- Elektrohaftmagneten 28 bestromt und damit die Haltekraft verändert oder gar aufgehoben werden. Dies erfolgt innerhalb weniger Millisekunden und liegt da- mit außerhalb der wahrnehmbaren Latenz.
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es also auf einfache Art und Weise, komfortabel das passive Haptik-Konzept umzusetzen. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass ein niederdrückbares Bedienelement 14' auf einen mechanischen Schalter 22 einwirkt, der eine taktil wahrnehmbare Kraft rückwirkung auf das Bedienelement 14' hat. Das Bedienelement 14' weist eine Vielzahl von Symbolfeldern auf. Nicht immer ist die gesamte Bedienoberfläche 16 mit Symbolfeldern belegt. Beispielsweise können auf der Bedienoberfläche 16 "isolierte Tast-Flächen" ausgewiesen sein. Zwischen diesen isolierten Flä chen ist keine Funktion gegeben. Ohne mechanische Verriegelung kann sich die Bedienoberfläche 16 bei Krafteinwirkung durch einen Finger aber bewegen und so eine nicht vorhandene Funktionsauslösung suggerieren. Die erfin dungsgemäße ansteuerbare mechanische Verriegelung verhindert dies. Die Verriegelung wird nur gelöst, wenn sich der Finger auf ausgewiesenen Touch- Flächen befindet. Auch kann die Verriegelung bei ausgewiesenen Touch-Flä chen lediglich temporär gelöst werden. Damit kann verhindert werden, dass aufgrund zuvor definierter Betriebszustände beispielsweise eines Fahrzeuges eine Touch-Fläche, die grundsätzlich freigeschaltet ist, unwirksam gemacht wird.
BEZUGSZEICHENLISTE Bedienvorrichtung ' Bedienvorrichtung Gehäuse ' Gehäuse Bedienelement ' Bedienelement Bedienoberfläche Bedienfelder Boden ' Boden Schalter ' Schalter Stößel ' Stößel Haltekraft-Erzeugungseinheit ' Haltekraft-Erzeugungseinheit Permanent- Elektrohaftmagnet ' Permanent-Elektrohaftmagnet Ansteuersignal ' Ansteuersignal Ansteuereinheit ' Ansteuereinheit Sensiersignal Berührungssensorik Kipp-/Schwenklager Anker ' Anker Stator ' Stator Luftspalt ' Luftspalt Permanentmagnet Spule ' Spule LITERATURVERZEICHNIS
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Claims

ANSPRÜCHE
1. Bedienvorrichtung zum Einbau in einem Fahrzeug, mit einem Gehäuse (12), einem in und/oder an dem Gehäuse (12) beweglich gelagerten Be dienelement (14,14'), das manuell aus einer Ruhelage in eine Funk- tionsauslöselage überführbar ist, einem Schalter (22), der von dem Bedienelement (14,14') bei dessen manueller Überführung in die Funktionsauslöselage betätigbar ist, einer Haltekraft-Erzeugungseinheit (26,26') zur Erzeugung einer Hal tekraft, mit der das Bedienelement (14,14') in seiner Ruhelage gehal ten ist, und einer Ansteuereinheit (32) zur elektrischen Ansteuerung der Halte kraft-Erzeugungseinheit (26,26') zwecks Einstellung der Haltekraft.
2. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekraft-Erzeugungseinheit (26,26') einen Elektromagnet (28) aufweist, der einen Stator (40) mit einer elektrischen Spule und einen Anker auf weist, und dass die Ansteuereinheit (32) zur Ansteuerung der elektri schen Spule des Elektromagnets (28) mit dieser verbunden ist.
3. Bedienvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet als Permanent-Elektrohaftmagnet (28) ausgebildet ist, dessen Stator (40) einen Permanentmagnet aufweist.
4. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Berührungssensorik (36) zur Erkennung einer Berührung des Bedienelements (14,14'), wobei die Berührungssensorik (36) bei Erken nung einer Berührung des Bedienelements (14,14') an die Ansteuerein heit (32) ein Sensiersignal (34) ausgibt und die Ansteuereinheit (32) da raufhin die Haltekraft-Erzeugungseinheit (26,26') zur Einstellung einer gewünschten, in der Ruhelage des Bedienelements (14,14') bei dessen Berührung wirkenden Haltekraft ansteuert, die geringer sein kann als die Haltekraft, mit der das Bedienelement (14, 14') ohne Berührung, d.h. zum Beispiel vor einer Berührung gehalten ist.
5. Bedienvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (14,14') eine Bedienoberfläche (16) mit mehreren Bedien feldern (18) aufweist, dass die Berührungssensorik (36) in Abhängigkeit von dem Bedienfeld (18), für das eine Berührung erkannt wird, unterschiedliche Sensiersignale (34) an die Ansteuereinheit (32) ausgibt, und dass die Ansteuereinheit (32) die Haltekraft-Erzeugungseinheit (26,26') in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Sensiersignalen (34) zwecks Erzeugung unterschiedlicher Haltekräfte mit unterschiedlichen Ansteuersignalen ansteuert.
6. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 4 oder 5 ohne Rückbezug auf Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hal tekraft-Erzeugungseinheit (26,26') ein magnetorheologisches oder elek- tropolymeres Haltekraftelement aufweist, das zur Einstellung einer in der Ruhelage des Bedienelements (14,14') wirkenden mechanischen Halte kraft durch das elektrische Ansteuersignal der Ansteuereinheit (32) an steuerbar ist.
7. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Bedienelement (14,14') linear geführt und translato risch aus der Ruhelage in die Funktionsauslöselage bewegbar ist.
8. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass das Bedienelement (14,14') kippbar oder schwenkbar ist und durch Verkippen oder Verschwenken aus der Ruhelage in die Funk tionsauslöselage bewegbar ist.
9. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schalter (22) ein mechanischer Schalter (22) oder ein berührungslos arbeitender Schalter (22), beispielsweise ein optisch, ka pazitiv oder induktiv arbeitender Schalter (22) ist.
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