WO2022069339A1 - Wahlfrei auf einer positionierfläche positionierbarer schiebe- und/oder drehregler mit beweglichem betätigungsteil und elektromagnetischer wechselfeldbeeinflussung zur ermittlung einer stellungsinformation - Google Patents

Wahlfrei auf einer positionierfläche positionierbarer schiebe- und/oder drehregler mit beweglichem betätigungsteil und elektromagnetischer wechselfeldbeeinflussung zur ermittlung einer stellungsinformation Download PDF

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WO2022069339A1
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positioning surface
oscillating circuit
actuating part
coupling
foot
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Georg Daniel
Thomas KLEFFEL
Benedikt Schmidt
Mario Demar
Johannes Jeger
Manuel WITTWER
Thomas Rauch
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Preh GmbH
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    • G06F3/0362—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of one-dimensional [1D] translations or rotations of an operating part of the device, e.g. scroll wheels, sliders, knobs, rollers or belts

Definitions

  • the invention relates to a slide and/or rotary control, for example as an input device of a vehicle user interface, with a positioning device, a detection device, a foot and an actuating part movably mounted on the foot.
  • the detection device should be designed to detect a position or a change in position in order to assign a switching or control function of a vehicle component to this change in position by means of an associated evaluation unit.
  • Previously known input devices of this type regularly have actuating parts whose position and/or change in position is detected without contact.
  • a "pure” touchpad or a “pure” touchscreen increases operating safety and ease of use, since the operator is still used to conventional input devices with movably mounted operating parts and, on the other hand, operation without visual control and thus without being distracted from what is happening on the road by grasping the operating part and doing so ical feedback is feasible.
  • Previous approaches to this last principle made use of the capacitive touch detection available for touch detection, in that the actuating part arranged on a capacitive touchscreen or capacitive touchpad interacted with the respective measuring capacitance.
  • the invention relates to a slide and/or rotary controller, in particular for a vehicle user interface.
  • vehicle user interface within the meaning of the invention means a device for making control inputs relating to the vehicle or vehicle components.
  • the user also known as the operator, is understood to mean, among other things, the driver of the vehicle.
  • further input devices or components suitable for making manual entries are generally provided for visualizing states of the vehicle or the vehicle components within the framework of the vehicle-user interface.
  • the input device has a positioning surface.
  • the positioning area is the touch-sensitive input area of a touchpad or a touch screen.
  • a detection device is provided, which is preferably fixed to the positioning surface and is arranged, for example, on the side of the positioning surface facing away from the operator.
  • the term “touch pad” means display-free input devices with a touch-sensitive input surface, while a “touch screen” is intended to include such an input device in which a touch-sensitive input surface is combined with a display.
  • the positioning surface is usually arranged in the passenger compartment of the vehicle facing the operator on an interior paneling or the dashboard.
  • the input device also has a; evaluation unit which is electrically conductively connected to the detection unit.
  • the input device also has a base and an actuating part mounted on the base so that it can rotate and/or slide.
  • the foot can be positioned freely on the positioning surface, for example it can be releasably fixed, i.e. after the foot has been placed on the positioning surface, the foot of the slide and/or rotary control retains its position, even while an operator input is being made by manually adjusting the Operating part and without that a manual holding of the operating part is required.
  • releasable connecting means between the foot and the positioning surface such as overcomeable magnetically acting or vacuum-generating adhesives or adhesives, such as adhesives may be provided.
  • the base has a permanent magnet that interacts magnetically with a ferromagnetic or permanent-magnetic counterpart that is fixed to the positioning surface.
  • a position is understood, for example, as the intersection of a rotary axis of the rotary controller with the positioning surface, i.e. if a rotatably mounted on the base Operating part is provided.
  • the detection device has a transmission device for generating an electromagnetic alternating field by means of a transmission signal and a receiving device for receiving the emitted alternating field.
  • Transmitting device and receiving device do not have to and preferably do not differ structurally.
  • the use of a common antenna or coil array or even the electrode structure provided by the touchpad or the touch screen is conceivable.
  • An array of coils is preferably used together but in a selective sequence, in which, depending on the selective wiring, each coil has the function as a transmitting coil or receiving coil and is understood below as being used in pairs.
  • At least two electrical oscillating circuits are provided which are arranged in the alternating electromagnetic field and have at least one electrical oscillating circuit coil as the oscillating circuit element.
  • the oscillating circuits are fixed to the actuating part and designed to be inductively coupled to the alternating electromagnetic field in order to act as a position indicator.
  • the oscillating circuits move synchronously with the actuating part during its manual adjustment.
  • the oscillating circuit coil thus moves with its oscillating circuit coil cross section over the projection surface.
  • an imaginary coupling surface is defined, which results from perpendicular projection of the oscillating circuit coil cross section onto the positioning surface.
  • the location of the coupling surface on the positioning surface varies for each oscillating circuit with the displacement of the actuating part, even if the position of the foot is maintained during the displacement.
  • the oscillating circuits are preferably arranged in such a way that the coupling surface also "covers" a long distance over the possible adjustment path of the actuating part.
  • both coupling surfaces are arranged outside the axis of rotation of the rotary adjustment.
  • each oscillating circuit has an absorption characteristic that influences the respective received signal and is characteristic of the respective oscillating circuit with respect to the alternating electromagnetic field and/or each resonant circuit has an emission characteristic that influences the respective received signal and is characteristic of the respective resonant circuit due to a current induced in the resonant circuit.
  • the evaluation unit is designed based on at least the received signal, depending on the embodiment, both by the received signal and by the transmitted signal, thus due to the position-dependent absorption behavior of the oscillating circuits relating to the alternating electromagnetic field or a position-dependent radiation behavior of the oscillating circuits due to a current induced by the alternating electromagnetic field in the respective position of the coupling surface based on the transmitted signals and/or received signals received for each oscillating circuit. From this, the evaluation unit determines a position of the foot, such as the position of the axis of rotation, and ultimately the position of the actuating part, in order to output position information relating to the position of the actuating part.
  • the position information is determined in one embodiment based on a local power extraction and by comparing the local transmission and reception signals, which results from the local resonant circuit as a characteristic power extraction, which the resonant circuit corresponds to the original electromagnetic alternating field at the position relevant position withdraws.
  • the evaluation unit is thus able to carry out a switching and/or control function of a vehicle component as a function of the position information. For example, depending on the position of the actuating part, a temperature preselection of the climate control system of the vehicle is made.
  • the operator input can be carried out with less susceptibility to interference, for example in comparison to an operator input based on capacitive detection means.
  • the position-dependent absorption behavior and thus the position information is preferably obtained by comparing the received and transmitted signals, in particular by comparing their amplitude and/or their phase.
  • the resonant frequency of the resonant circuit is determined at least from the received signal.
  • the varying positions of the coupling surfaces during the adjustment and their detection makes it possible to precisely and reliably determine the adjustment path and the respective position of the actuating part without the additional detection of the position of the foot on the positioning surface being necessary. This enables the foot to be positioned freely, i.e. in any position, and a position detection relating to the position of the actuating part relative to the foot is ensured at any position of the foot.
  • the actuating part is not restricted with regard to its further mobility and degrees of freedom, so a pivotable mounting of the actuating part is preferably additionally provided.
  • a cardanic bearing or a ball and socket bearing is provided between the foot and the actuating part.
  • a sliding mobility combined with the rotary mobility is provided, in which the direction of the sliding mobility is perpendicular to the axis of rotation.
  • a push functionality can also be provided, in which the actuating part can be displaced in the direction of the positioning surface against a restoring force in order to enable a switching function.
  • the transmitting device is a transmitter array made up of coils that can be selectively acted upon by the transmission signal and/or the receiving device is a receiving array made up of coils that can be read out selectively.
  • the transmission array and/or the reception array is distributed over the positioning area. A spatially resolved position detection is thus made possible by selectively evaluating the received signals and/or transmitted signals belonging to individual coils
  • the coil cross-section of the coils projected perpendicularly onto the positioning surface each defines a projection surface, with the projection surfaces overlapping in pairs and in certain areas, i.e. two coils each define a cut surface from the associated projection surfaces, with the cut surface being a partial surface of both projection surfaces.
  • the projection surfaces resulting in each case as a vertical projection of the coil cross sections onto the positioning surface preferably each extend in strips along one of two extension directions, preferably at right angles to one another, over the positioning surface.
  • the direction of extent specifies the longitudinal direction, ie the direction of the greatest extent of the projection surface, which extends, for example, from one side of the positioning surface to the opposite side and thereby over the entire positioning surface.
  • the strip-shaped projection surfaces form two groups of projection surfaces, with the affiliation to one Group results from the common direction of extension.
  • the coils of each group are arranged such that immediately adjacent screens within each group overlap.
  • the projection surfaces are preferably formed uniformly within a group.
  • each projection surface of one group overlaps with several, preferably all, projection surfaces of the other group and; an overlapping area is defined in each case, and the resonant circuit coils are arranged on the actuating part in such a way that for every possible position of the foot on the positioning area and in all possible positions of the actuating part, the coupling surfaces overlap with at least one but not all of the overlapping surfaces.
  • an overlap of the respective coupling surface with a plurality of overlapping surfaces, but not with all of them is provided in all positions.
  • each position of the actuating part can be identified several times but clearly by at least one exclusion.
  • the amplitude ratios or phase shifts for each overlapping area are determined by controlling the coils defining the overlapping area, in order to determine the presence or absence of the resonant circuit or the coupling area in the relevant overlapping area for each overlapping area by comparison with a predetermined value or behavior detect.
  • the radiation characteristic that is individual for each resonant circuit results from digital coding, which is reflected in the received signal and results from the structure of the resonant circuit.
  • Each resonant circuit preferably has a characteristic frequency behavior of an amplitude ratio between the transmitted signal and received signal and/or a characteristic frequency behavior of a phase shift between the transmitted signal and received signal, which is referred to as resonance behavior.
  • resonance behavior a characteristic frequency behavior of an amplitude ratio between the transmitted signal and received signal and/or a characteristic frequency behavior of a phase shift between the transmitted signal and received signal.
  • resonance behavior As a result, each oscillating circuit and thus the local position of each oscillating circuit on the positioning surface can be identified and the reliability of the detection can be increased, since a previously known frequency-dependent influence by the turntable can be discriminated from other disturbing influences, such as liquid drops on the actuating part, based on the frequency behavior.
  • it is a sequence of mono-frequency signals of different frequencies, which are evaluated in their chronological sequence, or multi-frequency signals,
  • the evaluation unit is designed to use at least one received signal and one transmitted signal to determine a degree of coupling of the inductive coupling between the receiving device and at least one resonant circuit, preferably for all resonant circuits, in order to determine a displacement based on the degree of coupling of the actuating part in a direction perpendicular to the positioning surface and/or a tilting of the actuating part about an axis parallel to the positioning surface.
  • the degree of coupling results from a comparison of the signal strength of the received signal with a predetermined, previously known signal strength.
  • This sliding mobility in the direction perpendicular to the positioning surface is also referred to as push mobility.
  • the actuating part is mounted, for example, in such a way that it can be moved from a rest position against a restoring force from a rest position into a pressed position in the direction of the positioning surface in order to assign an additional switching function to this actuation.
  • the invention also relates to the use of the slide and/or rotary control in one of its previously described embodiments in a motor vehicle.
  • the invention also relates to a method for operating a slider and/or rotary controller, in particular a vehicle-user interface, with the following steps:
  • the slide and/or rotary controller which has a positioning surface, a foot and an actuating part mounted on the foot so that it can rotate and/or slide, a detection device and an evaluation unit electrically conductively connected to the detection device.
  • the detection device comprises a transmission device for generating an alternating electromagnetic field by means of a transmission signal and a receiving device for receiving the alternating electromagnetic field while generating a received signal.
  • the slide and/or rotary controller provided also has at least two electrical oscillating circuits fixed to the actuating part and arranged for inductive coupling with the alternating electromagnetic field as position transmitters, each having at least one oscillating circuit coil with an oscillating circuit coil cross section.
  • each oscillating circuit coil cross-section defines a coupling surface when projected perpendicularly onto the positioning surface, with the local position of the coupling surface on the positioning surface varying with an adjustment of the actuating part, and each oscillating circuit having an absorption characteristic that influences the respective received signal and is characteristic of the respective oscillating circuit with regard to the alternating electromagnetic field and/or each oscillating circuit has an emission characteristic that influences the respective received signal and is characteristic of the respective oscillating circuit due to a current induced in the oscillating circuit.
  • the respective position of the coupling surface and thus the position of the foot and the position of the actuating part are determined using the transmission signals specified for each resonant circuit and/or received signals by means of the evaluation unit.
  • At least one piece of position information relating to the position of the actuating part is output by the evaluation unit in order to be able to carry out a switching and/or control function depending on the position information.
  • the transmission device is a transmitter array made up of coils that can be selectively acted upon by the transmission signal and/or the receiving device is a receiving array of selectively readable coils.
  • the transmission array and/or the reception array is distributed over the positioning area. A spatially resolved position detection is thus made possible by selectively evaluating the received signals and/or transmitted signals belonging to individual coils.
  • the coil cross-section projected perpendicularly onto the positioning surface of the coils each defines a projection surface, with the projection surfaces overlapping in pairs and in regions, i.e. two coils each define a cut surface; from the associated projection areas, the intersection area being a partial area of both projection areas.
  • the projection surfaces resulting in each case as a vertical projection of the coil cross sections onto the positioning surface each extend in strips along one of two extension directions, preferably at right angles to one another, over the positioning surface.
  • the direction of extent specifies the longitudinal direction, ie the direction of the greatest extent of the projection surface, which; you, for example, from one side of the positioning surface to the opposite side and thereby extends over the entire positioning surface.
  • the strip-shaped projection surfaces form two groups of projection surfaces, with belonging to a group resulting from the common direction of extension. The coils of each group are arranged so that immediately adjacent screens within each group overlap.
  • each projection surface of one group overlaps with several, preferably all, projection surfaces of the other group, thereby defining an overlapping surface in each case, and the resonant circuit coils are arranged on the actuating part in such a way that for every possible position of the foot on the Positioning surface and in all possible positions of the actuating part overlap the coupling surfaces with at least one but not all overlapping surfaces.
  • an overlapping of the respective coupling surface with several overlapping surfaces, but not all is provided in all positions. As a result, each position of the actuating part can be clearly identified.
  • the amplitude ratios or phase shifts for each overlapping area are determined by controlling the coils that define the overlapping area, in order to determine the presence or absence of the resonant circuit or the coupling area in the relevant overlapping area for each overlapping area by comparison with a predetermined value or behavior detect.
  • each resonant circuit has a characteristic frequency behavior of an amplitude ratio between the transmitted signal and received signal and/or a characteristic frequency behavior of a phase shift between the transmitted signal and received signal, which is referred to as resonance behavior.
  • each oscillating circuit and thus the local position of each oscillating circuit on the positioning surface can be identified and the reliability of the detection can be increased, since a previously known frequency-dependent influence by the sliding and/or rotary actuator can be compensated for by other disturbing influences, such as liquid drops on the actuating part, based on the frequency behavior can be discriminated against.
  • it is a sequence of mono-frequency signals of different frequencies, in their temporal Sequence are evaluated or multi-frequency signals that are spectrally evaluated in order to achieve a frequency-dependent evaluation.
  • the evaluation unit is designed to use at least one received signal and one transmitted signal to determine a degree of coupling of the inductive coupling between the receiving device and at least one oscillating circuit, preferably for all oscillating circuits, in order to use the degree of coupling to detect a displacement of the actuating part in a Positioning perpendicular direction and / or to detect a tilting of the actuating part about an axis parallel to the positioning axis.
  • This sliding mobility in the direction perpendicular to the positioning surface is also referred to as push mobility.
  • the actuating part is mounted, for example, in such a way that it can be moved from a rest position against a restoring force from a rest position into a pressed position in order to assign an additional switching function to this actuation.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the rotary control 1 according to the invention as part of a vehicle user interface, which is not shown comprehensively;
  • FIG. 2 shows a sketch to explain the inventive and relative arrangement of the coils of the detection device 5 and the oscillating circuit coils of the oscillating circuits 4 using an imaginary projection of the coil cross sections onto the positioning surface 6 from FIG. 1 provided for positioning the foot 3;
  • Fig. 3 shows a diagram to explain the progression of the degree of coupling k as a function of the normalized distance between the oscillating circuit coil and the detection device 5;
  • FIG. 4 shows a sectional view through the control knob 1 according to the invention from FIG.
  • FIG. 1 shows an embodiment of rotary and/or slide control 1 according to the invention, which is part of a vehicle-user interface.
  • the control dial 1 can be positioned on the positioning surface as desired by the foot 3 adhering to the positioning surface 6 .
  • the positioning surface 6 is, for example, the surface of a decorative panel or the touch-sensitive surface of a touchpad or touchscreen.
  • a surmountable adhesion between the foot 3 and the positioning surface 6 is achieved, for example, by magnetic interaction, while a manual rotary adjustment of the actuating part 2 about an axis of rotation A relative to the foot 3 is still possible.
  • the position of the foot 3 and thus the knob 1 is, for example; defined by the intersection of the axis of rotation A with the positioning surface 6.
  • the actuating part 2 has two resonant circuits 4 with a characteristic resonant frequency and each serve as a position sensor. Due to the fact that the foot 3 can be arranged in almost any way on the positioning surface 6, an additional detection of the position of the foot 3 and thus of the turntable 1 on the positioning surface 6 is actually required. To avoid an additional position detection step and associated detection calibration directions, the solution according to the invention sees an integration of this step in the position detection, ie by detecting the position of the actuating part 2 on its possible travel during the position detection.
  • Essential to the invention are the two electrical oscillating circuits 4 arranged in the electromagnetic alternating field of a detection device 5 to be explained in more detail below, which have at least one electrical oscillating circuit coil as the oscillating circuit element, for example an electrically short-circuited oscillating circuit coil.
  • the detection device 5 has a transmission device for generating an electromagnetic alternating field by means of a transmission signal and a receiving device for receiving the emitted alternating field.
  • the transmitting device and receiving device are not structurally different here, but share a common array of coils, which are explained in more detail with reference to FIG.
  • the resonant circuits 4 are fixed to the operating part 2 and formed with to inductively couple the electromagnetic alternating field of the detection device 5 in order to act as a position indicator.
  • the fact that it is fixed to the actuating part 2 results in a synchronous movement of the oscillating circuits 4 with the actuating part 2 during its manual adjustment.
  • the oscillating circuit coil of the respective oscillating circuit 4 thus moves with its oscillating circuit coil cross section over the projection surface 5.
  • an imaginary coupling surface 4a or 4b shown in Figure 2 is defined, which results from the vertical projection of the oscillating circuit coil cross section onto the positioning surface 6 .
  • the oscillating circuits 4 are to be arranged as far away as possible from a fixed point of the adjustment of the actuating part 2, in this case as far away as possible from the axis of rotation A .
  • the local position of the respective mutually spaced coupling surface 4a, 4b on the positioning surface 6 varies for each oscillating circuit 4 with the adjustment of the actuating part 2, even if the position of the foot 3 is maintained during the adjustment.
  • each oscillating circuit 4 has an absorption characteristic with respect to the electromagnetic alternating field that influences the respective received signal and is characteristic of the respective oscillating circuit 4, and/or each oscillating circuit has an emission characteristic that influences the respective received signal and is characteristic of the respective oscillating circuit 4 due to a current induced in the oscillating circuit 4 .
  • the evaluation unit 7, which is electrically conductively connected to the detection device 5, is designed based on at least the received signal, depending on the embodiment, both by the received signal and by the transmitted signal, i.e. based on the position-dependent absorption behavior of the oscillating circuits with regard to the alternating electromagnetic field or a position-dependent radiation behavior of the oscillating circuits 4 due to a means the current induced by the electromagnetic alternating field to determine the respective position of the coupling surface 4a, 4b on the basis of the transmitted signals and/or received signals received for each oscillating circuit 4.
  • the evaluation unit 7 determines a position A of the foot 3, here the position of the axis of rotation, and with the information obtained therefrom relating to the position A of the foot 3, the position, in this case the angular position of the operating part 2, is determined in order to output position information relating to the position of the operating part 2.
  • the position information is determined in one embodiment based on a local power extraction and by comparing the local transmission and reception signals, which results from the locally present oscillating circuit 4 as a characteristic power extraction, which the oscillating circuit 4 corresponds to the original electromagnetic alternating field at the position corresponding position revoked.
  • the evaluation unit is thus able to carry out a switching and/or control function of a vehicle component depending on the position information.
  • the position-dependent absorption behavior and thus the position information can also be obtained by comparing received and transmitted signals, in particular by comparing their amplitude and/or their phase.
  • the respective oscillating circuit 4 is identified at least from the received signal using the resonant frequency, while the array of coils of the detection device 5 enables spatial resolution with respect to the projection surface 6 .
  • the transmitting device is a transmitter array made up of coils XI to X3, Y1 to Y3 and the coils which can be selectively acted upon by the transmission signal
  • Receiving device a receiving array of selectively readable coils XI to X3, Y1 to Y3.
  • the coils XI to X3, Y1 to Y3 are distributed over the positioning surface 6 along two orthogonal directions x, y. A spatially resolved position detection is thus made possible by selectively evaluating the received signals and/or transmitted signals belonging to individual coils.
  • the coils XI to X3, Y1 to Y3 have only one or only a few loops and are integrated, for example, in a layer structure, for example a film layer structure or a multilayer printed circuit board, which is arranged under the positioning surface 6 as viewed from the operator B and is fixed to the positioning surface 6.
  • the coil cross section of the coils XI to X3, Y1 to Y3 projected perpendicularly onto the positioning surface 6 defines a projection surface P(X2) and P(Y3), which are identified by hatching in FIG. 2 for the coils X2 and Y3 by way of example.
  • the projection surfaces P(X2) and P(Y3) overlap in pairs and only in certain areas, i.e. two coils each define a cut surface, referred to as the overlap surface U(X2/Y3), from the associated projection surfaces P(X2) and P(Y3), which is a partial area of both projection areas P(X2) and P(Y3).
  • one coil X2 or Y3 of the pair of coils X2, Y3 with overlapping projection surfaces P(X2) and P(Y3) is used as a receiving coil
  • the other Y3 or X2 of the pair is used as a transmitting coil, in order to determine a position of the position transmitter positively and with spatial resolution in the area of the overlapping area U(X2/Y3) if the coupling area 4a or 4b overlaps with the associated overlapping area U(X2/Y3).
  • the projection surfaces P(X2), P(Y3) resulting as a vertical projection of the coil cross sections XI to X3, Y1 to Y3 onto the positioning surface 6 each extend in strips along one of two directions of extent x, preferably at right angles to one another , y over the positioning surface 6.
  • the extension direction x or y specifies the longitudinal direction, i.e. the direction of the greatest extension of the projection surface 6, which extends, for example, from one side of the positioning surface 6 to the opposite side and thereby over the entire positioning surface 6.
  • the periodicity of the coil spacing is a fraction of width of a coil loop determined perpendicularly to the direction of extent x or y.
  • the strip-shaped projection surfaces P(X1) to P(X3) or P(Y1) to P(Y3) form two groups of projection surfaces, with the affiliation to a group P(X1) to P(X3) or P( Y1) to P(Y3) results from the common extension direction x or y.
  • the coils of each group are arranged in such a way that immediately adjacent projection surfaces P(X1) to P(X3) or P(Y1) to P(Y3) within each group overlap.
  • the projection surfaces P(X1) to P(X3) or P(Y1) to P(Y3) are formed uniformly within a group.
  • each projection surface P(X1) to P(X3) of one group overlaps with several, preferably all, projection surfaces P(Y1) to P(Y3) of the other group and in each case an overlap surface U(X... /Y).
  • the oscillating circuit coils of the oscillating circuits 4 are arranged on the actuating part 2 in such a way that for every possible position of the foot 2 on the positioning surface 6 and in all possible positions of the actuating part 2, the coupling surfaces 4a, 4b each have at least one but do not overlap all overlap areas U( X.../Y).
  • an overlapping of the respective coupling surface with several overlapping surfaces U(X.../Y...) is provided in all positions, but not all of them.
  • each position of the actuating part 2 can be clearly identified.
  • the amplitude ratios or phase shifts for each overlapping area are determined by activating the coils forming the overlapping area, in order to determine the presence or non-existence of each overlapping area U(X.../Y%) by comparing it with a predetermined value or behavior.
  • each resonant circuit 4 has a characteristic frequency behavior of an amplitude ratio between the transmitted signal and received signal and/or a characteristic frequency behavior of a phase shift between the transmitted signal and received signal, which is referred to as resonance behavior.
  • resonance behavior a characteristic frequency behavior of an amplitude ratio between the transmitted signal and received signal and/or a characteristic frequency behavior of a phase shift between the transmitted signal and received signal.
  • each resonant circuit 4 and thus the local position of each resonant circuit 4 with respect to the positioning surface 6 and thus its vertical Projection, i.e. the coupling surface 4a, 4b, can be identified on the positioning surface 6 and the reliability of the detection can be increased, since a previously known frequency-dependent influence by the oscillating circuits 4 on the position sensor of the rotary actuator 1 can be prevented from other disturbing influences, such as liquid drops on the actuating part 2, based on the Frequency behavior can be discriminated.
  • the transmission signal is a sequence of mono-frequency signals of different frequencies, which are evaluated in their chronological order, or
  • the evaluation unit is also designed to use at least one received signal and one transmitted signal to determine a coupling measure k, also known as the coupling factor, of the inductive coupling between the receiving device and at least one resonant circuit 4, preferably for all resonant circuits, in order to use the coupling measure to determine a displacement of the actuating part 2 in a to detect the positioning surface 6 perpendicular direction.
  • the current through the coils XI to X3 and Y1 to Y3 shown in Fig. 2 generates the magnetic flux #1, of which the portion #2 ⁇ #1 penetrates the second coil and induces a voltage therein;.
  • the magnetic coupling between the coils is described by the ratio of the magnetic fluxes #2 / #1.
  • the coupling factor depends heavily on the offset of the coils in the x, y and z directions.
  • a family of curves results, for example, as in FIG.
  • the individual curves correspond to different vertical distances between the coils and the oscillating circuits 4, more precisely their oscillating circuit coils.
  • the family of curves is stored, for example, as a characteristic diagram within the evaluation unit. With the help of this map and the received signals for the two resonant circuits 4, their location in 3D and the angle of the turntable in space can be determined in principle.
  • the characteristic map is first used to evaluate whether the turntable 1 has been on the positioning surface for a minimum time; for example, if for t>100 ms both the received signal of the first oscillating circuit 4 and the received signal of the second oscillating circuit 4 are greater than a respective one threshold and/or when the ratio of the two signals is a certain ratio.
  • an intermediate check is also carried out in one embodiment to determine whether the localization of the oscillating circuits 4 is plausible and the distance between the oscillating circuit coils of the oscillating circuits 4 and the receiving coils XI to X3, Y1 to Y3 corresponds to the dimension specified by the mechanical construction. which is done by determining the coupling measure k.
  • the location determination is preferably carried out with a frequency of 100 Hz or higher. This high speed is necessary in particular in connection with the use of a rotary detent haptic, also referred to as detent haptic for short, in order to achieve synchronicity between the haptic and the function triggering.
  • a start position evaluation relating to the rotation position is initially initialized. If a specific angle of rotation defined by the mechanical detent is reached and detected, a function is triggered. If the actuating part 2 of the turntable 1 rests in this detent position for a specific time, a new initial position is determined. In this way, slight errors can be corrected, e.g. caused by slippage between foot 3 and positioning surface 6.
  • the transmission signals ie the excitation frequencies
  • the transmission signals are to be matched to the natural frequencies w1 and w2 of the oscillating circuits 4 as precisely as possible. In known operating elements, this is achieved by soldering on correction capacitors during production. Firstly, this is very complex and secondly, it is only suitable for use within a small temperature range, since the natural frequency of the oscillating circuit 4 is temperature-dependent (eg temperature-dependent capacitance of the capacitor belonging to the oscillating circuit). Provision is therefore made for the excitation frequencies to be matched to the resonant circuits 4 in each case by means of a baselining method. This means that the detection device 5 is able to vary the excitation frequency within a specific window, so that the resonance of the respective oscillating circuit 4 is maximized.
  • this baselining method is always carried out when the transmission signal is applied.
  • the turntable 1 can optionally have a push function.
  • the oscillating circuits 4 are attached in such a way that, when an axial force acts on the actuating part 2 of the turntable 1, they are displaced in the direction of the positioning surface 6 against a restoring force.
  • the detection device 5 recognizes the presence of a "press" by an operator with the aid of the family of curves shown in Figure 3, e.g. by exceeding a specific signal strength and thus by exceeding a predetermined coupling measure k; optionally, a specific minimum ratio of the signal strengths of the received signals of the both resonant circuits 4 are required.
  • an additional switching element can be integrated in at least one of the oscillating circuits 4, by means of which the natural frequency of at least one of the two oscillating circuits 4 can be varied.
  • the coils XI to X3; Y1 to Y3 of the transmitting device are additionally subjected to a third frequency w3 and evaluated by means of the receiving device for a corresponding response function of the oscillating circuits 4.
  • FIG. 4 shows a section through the embodiment of the turntable 1 according to the invention from FIG. 1 with latching haptics.
  • the actuating part 2 is rotatably mounted on the foot 3 about an axis of rotation A.
  • the foot 3 can be placed anywhere on the positioning surface 6 , the position A of the foot 3 on the positioning surface 6 being defined by the intersection of the axis of rotation A with the positioning surface 6 .
  • a permanent magnet is provided in the foot, which magnetically interacts with a ferromagnetic or permanent-magnetic counterpart provided on the side of the positioning surface 6 .
  • an adhesive connection or a suction or vacuum connection can be provided between the foot 3 and the positioning surface 6 .
  • the actuating part 2 and the foot 3 are ring-shaped and have a central opening 13 to allow a view of the underlying area of the positioning surface 6, which is, for example, the touch-sensitive input and display surface of a touch screen.
  • the rotary actuator 1 also has a roller bearing 11 in order to enable the operating part 2 to be mounted so that it can rotate relative to the foot 3 .
  • a latching mechanism 10 is provided with latching engagement between a latching lug and a latching contour in order to produce a latching feel that can be felt when rotating the actuating part 2 .
  • the printed circuit board 12 is fixed to the operating part 2 and carries the oscillating circuit 4 , which serves as a position sensor for detecting the rotational position of the operating part 2 but also for detecting the position A of the foot 3 on the positioning surface 6 .
  • the oscillating circuits 4 which have different resonant frequencies, each have an oscillating circuit coil whose oscillating circuit coil cross section faces the positioning surface 6 .
  • the detection device 5 is provided for detecting the rotational position including position A of the foot 3, which uses the same coil array made up of selectively controllable coils XI to X3, Y1 to Y3 as a transmission device with selective application of a transmission signal and as a reception device with selective readout of a reception signal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schiebe- und/oder Drehregler (1), insbesondere einer Fahrzeug-Bediener-Schnittstelle, aufweisend eine Positionierfläche (6); einen Fuß (3), der auf der Positionierfläche (6) wahlfrei an einer Position (A) positionierbar ist; ein dreh- und/oder schiebebeweglich am Fuß (3) gelagertes Betätigungsteil (2), um eine händische Verstellung des Betätigungsteil (2) relativ zur Positionierfläche (6) unter Beibehalt der jeweiligen Position (A) des Fußes (3)zu ermöglichen und eine Defektionseinrichtung (5), welche eine Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes mittels eines Sendesignals und eine Empfangseinrichtung zum Empfang des eiektromagnetischen Wechselfeides unter Erzeugung eines Empfangssignals aufweist, und eine mit der Detektionseinrichtung (5) elektrisch leitend verbundenen Auswerteinheit (7); wobei mindestens zwei, am Betätigungsteil (2) festgelegte, zur induktiven Kopplung mit dem elektromagnetischen Wechselfeid angeordnete, elektrische Schwingkreise (4) als Stellungsgeber vorgesehen sind, die mindestens jeweils eine Schwingkreisspuie mit einem Schwingkreisspulenquerschnitt aufweisen, der bei senkrechter Projektion auf die Positionierfläche jeweils eine Koppelfläche (4a, 4b) definiert und die örtliche Lage der Koppelfläche (4a, 4b) jeweils auf der Positionierfläche (6) mit einer Verstellung des Betätigungsteils (2) variiert; und jeder Schwingkreis (4) eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende und für den jeweiligen Schwingkreis (4) charakteristische Absorptionscharakteristik bezüglich des elektromagnetischen Wechselfeldes und/oder jeder Schwingkreis (4) eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende, für den jeweiligen Schwingkreis (4) charakteristische Abstrahlcharakteristik aufgrund eines in dem Schwingkreis () induzierten Stromes aufweist; und die Auswerteinheit (7) ausgelegt ist, jeweils anhand der für jeden Schwingkreis (4) vorgegebenen Sendesignale und/oder erhaltenen Empfangssignale die jeweilige Lage der Koppelfläche (4a, 4b) und damit die Position des Fußes (3) und die Steilung des Betätigungsteils (2) zu ermitteln und zumindest eine Stellungsinformation betreffend die Stellung des Betätigungsteils (2) auszugeben, um in Abhängigkeit der Stellungsinformation eine Schalt- und/oder Steuerfunktion durchführen zu können.

Description

Wahlfreiauf einerPositionierfläche positionierbarerSchiebe-und/oder
Drehregler mit beweglichem Betätigungsteilund elektromagnetischer
Wechselfeldbeeinflussung zurErmitlung einerStellungsinformation
Die Erfindung betrifft einen Schiebe- und/oder Drehregler, beispielsweise als Eingabegerät einer Fahrzeug-Benutzer-Schnittstelle mit einer Positioniereinrichtung, einer Detektionseinrichtung, einem Fuß und einem beweglich am Fuß gelagerten Betätigungsteil. Dabei soll die Detektionseinrichtung ausgelegt sein, eine Stellung oder eine Stellungsänderung zu detektieren, um dieser Stellungsänderung mittels einer zugehörigen Auswerteinheit eine Schalt- oder Steuerfunktion einer Fahrzeugkomponente zuzuordnen. Vorbekannte Eingabegeräte dieser Art weisen regelmäßig Betätigungsteile auf, deren Stellung und/oder Stellungsänderung berührungslos detektiert wird. Es ist ferner bekannt, ein Betätigungsteil auf einer berührsensitiven Eingabefläche beweglich zu lagern, um die der berührsensitiven Eingabefläche zugeordnete Detektionseinrichtung nicht nur zur Berührdetektion, nämlich losgelöst von dem Schieb- und/oder Drehregler auf der Eingabefläche, zu verwenden, sondern somit als „Abfallprodukt" auch zur Stellungsdetektion des Betätigungsteils verwenden zu können. Gleichzeitig steigert die Verwendung eines beweglich gelagerten Betätigungsteils anstelle einer Fahrzeug-Benutzer- Schnittstelle mit ausschließlich über eine berührsensitiven Eingabefläche möglichen Eingabe, d.h. ei n „rein es" Touchpad oder ein „reiner" Touchscreen, die Bediensicherheit und den Bedienkomfort, da der Bediener immer noch an herkömmliche Eingabegeräte mit beweglich gelagerten Betätigungsteilen gewöhnt ist und andererseits eine Bedienung auch ohne visuelle Kontrolle und damit ohne Ablenkung vom Verkehrsgeschehen durch Ergreifen des Betätigungsteils und damit erfolgendem haptischem Feedback durchführbar ist. Bisherige Ansätze dieses letzten Prinzips machten sich bisher die für die Berührdetektion vorhandene kapazitive Berührdetektion zu Nutze, indem das auf einem kapazitiven Touchscreen oder kapazitiven Touchpad angeordnete Betätigungsteil mit der jeweiligen Messkapazität wechselwirkte. Es hat sich aber gezeigt, dass diese Technologie störanfällig gegenüber Fremdkörpern, wie Flüssigkeiten, ist und darüber hinaus den Nachteil aufweist, dass die Stellungsdetektion nicht zuverlässig genug dürchgeführt werden kann, insbesondere wenn es darumi geht kleine Positionsänderungen, wie Schwenkstellungsänderungen, des Betätigungsteils zu detektieren und ferner viele Kalibrierungsschritte im Betrieb notwendig waren, um eine zuverlässige Funktion zu garantieren, insbesondere wenn der kapazitive Steilungsgeber, um für die Stellungsdetektion lokal kapazitätsbeeinflussend zu wirken, mit dem Bediener leitend verbunden sein soll. Im Auto hat sich die kapazitive Detektion aufgrund von Störfeldern oder aufgrund einer statischen Aufladung des Bedieners als störanfällig erwiesen. Darüber hinaus ist bei einer kapazitiven Detektion eine Bedienung mittels eines behandschuhten Fingers nicht möglich.
Zusätzliche Probleme ergeben sich aber ferner, wenn der Schiebe- und/oder Drehregler, genauer der Fuß des Reglers, durch den Bediener wahlfrei auf der Positionierfläche positionierbar sein soll. Dabei stellt sich das Problem, dass es für die Stellungsdetektion letztlich einer Positionsinformation bedarf, wie beispielsweise eine Information betreffend die Lage der Drehachse, um eine Stellungsinformation ermitteln zu können. Zwar könnte diese Information durch einen initialen Sweep über den Verstellweg des Betätigungsteils gewonnen werden, diese Art von Kalibrierung wäre jedoch aufwändig und wäre sogar bei einer versehentlichen Positionsverschiebung zwingend notwendig, was die wahlfreie Positioniermöglichkeit nicht praktikabel erscheinen lässt. Alternativ könnte der Fuß einen Positionsgeber aufweisen. Dies würde aber den konstruktiven; Aufbau auf der Seite des Fußes komplizieren und zusätzlichen Bauraum benötigen.
Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung für einen wahlfrei auf einer Positionierfläche positionierbaren Schiebe- und/oder Drehregler mit im Vergleich zuverlässigerer, berührungslos arbeitender Steilungsdetektion, welche insbesondere: kosten günstig hergestellt werden kann und deren Funktionssicherheit verbessert dauerhaft sichergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Schiebe- und/oder Drehregler gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des nebengeordneten Verwendungsanspruchs. Ein gleichermaßen vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb eines wahlfrei auf einer Positionierfläche positionierbaren Schiebe- und/oder Brehreglers ist Gegenstand des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft einen Schiebe- und/oder Drehregler insbesondere für eine Fahrzeug-Benutzer-Schnittstelle. Die Fahrzeug-Benutzer-Schnittstelle im Sinne der Erfindung meint eine Einrichtung zur Vornahme von Steuerungseingaben betreffend das Fahrzeug oder Fahrzeugkomponenten. Als Benutzer, auch Bediener genannt, wird unter anderem der Fahrer des Fahrzeugs verstanden. Neben dem erfindungsgemäßen Eingabegerät sind in der Regel weitere zur Vornahme von manuellen Eingaben geeignete Eingabegeräte oder Komponenten zur Visualisierung von Zuständen des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugkomponenten In Rahmen der Fahrzeug-benutzer-Schnittstelle vorgesehen.
Das Eingabegerät weist erfindungsgemäß eine Positionierfläche auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Positionierfläche um die berührempfindliche Eingabefläche eines Touchpads oder eines Touchscreens. Ferner ist eine Detektionseinrichtung vorgesehen, die bevorzugt an der Positionierfläche festgelegt ist und beispielsweise auf der dem Bediener abgewandten Seite der Positionierfläche angeordnet ist. Mit dem Begriff „Touch pad" sind anzeigelose Eingabegerät mit beruh rempfi nd licher Eingabefläche gemeint, während als „Touchscreen" ein solches Eingabegerät umfasst sein soll, bei dem eine berührempfindliche Eingabefläche mit einer Anzeige kombiniert ist. Die Positionierfläche ist in der Regel in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs dem Bediener zugewandt an einer Innenraumverkleidung oder dem Armaturenbrett angeordnet. Das Eingabegerät weist ferner eine; mit der Detektionseinheit elektrisch leitend verbundene Auswerteinheit auf.
Das Eingabegerät weist ferner einen Fuß und ein am Fuß dreh- und/oder schiebebeweglich gelagertes Betätigungsteil auf. Erfindungsgemäß ist der Fuß auf der Positionierfläche frei wählbar positionierbar, beispielsweise dabei lösbar festlegbar, D.h. nach der Anordnung des Fußes auf der Positionierfläche, behält der Fuß des Schiebe- und/oder Drehreglers seine Position bei, auch während der Vornahme einer Bedieneingabe durch händische Verstellung des Betätigungsteils und auch ohne, dass ein händisches Halten des Betätigungsteils erforderlich ist. Zum Beibehält der Position können, wie zuvor erwähnt, lösbare Verbindungsmittel zwischen dem Fuß und der Positionierfläche, wie überwindbare magnetisch wirkende oder Unterdrück erzeugende Haftmittel oder Haftmitel, wie Klebstoffe vorgesehen sein. Beispielsweise weist der Fuß einen Permanentmagneten auf, der mit einem ferromagnetischen oder permanentmagnetischen Gegenstück, das an der Positionierfläche festgelegt ist, magnetisch wechselwirkt, Unter einer Position wird beispielsweise der Schnittpunkt einer Drehachse des Drehreglers mit der Positionierfläche verstanden, d.h. wenn also ein drehbeweglich am Fuß gelagertes Betätigungsteil vorgesehen ist.
Die Detektionseinrichtung weist eine Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes mittels eines Sendesignals sowie eine Empfangseinrichtung zum Empfang des ausgesandten Wechselfeldes aus. Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung müssen nicht und fallen bevorzugt nicht konstruktiv auseinander. Beispielsweise ist die Nutzung eines gemeinsamen Antennen- oder Spulenarrays oder gar der durch das Touchpad oder den Touchscreen bereitgestellten Elektrodenstruktur denkbar. Bevorzugt wird ein Array aus Spulen gemeinsam aber in selektiver Abfolge verwendet, bei dem sich je nach selektiver Beschaltung für jede die Spule die Funktion als Sendespule bzw. Empfangsspule ergibt und nachfolgend als paarweise Verwendung verstanden wird.
Erfindungsgemäß sind mindestens zwei im elektromagnetischen Wechselfeld angeordnete, elektrische Schwingkreise vorgesehen, welche mindestens eine elektrische Schwingkreisspule als Schwingkreiselement aufweisen. Die Schwingkreise sind am Betätigungsteil festgelegt und ausgebildet mit dem elektromagnetischen Wechselfeld induktiv zu koppeln, um als Stellungsgeber zu wirken. Durch die Festlegung am Betätigungsteil ergibt sich eine synchrone Bewegung der Schwingkreise mit dem Betätigungsteil während dessen händischer Verstellung. Erfindungsgemäß bewegt sich somit die Schwingkreisspule mit ihrem Schwingkreisspulenquerschnitt über die Projektionsfläche, Zur vereinfachten Beschreibung der Bewegung wird eine imaginäre Koppelfläche definiert, die sich durch senkrechte Projektion des Schwingkreisspulenquerschnitts auf die Positionierfläche ergibt. Die örtliche Lage der Koppelfläche auf der Positionierfläche variiert für jeden Schwingkreis mit der Verstellung des Betätigungsteils, auch wenn die Position des Fußes während der Verstellung beibehalten wird. Bevorzugt sind die Schwingkreise so angeordnet, dass die Koppelfläche jeweils über den möglichen Verstellweg des Betätigungsteils ebenfalls eine lange Wegstrecke „zurücklegt". Bei einer Ausbildung als Drehsteller, sind beispielsweise beide Koppelflächen außerhalbder Drehachse der Drehverstellung angeordnet. Jeder Schwingkreis weist erfindungsgemäß eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende und für den jeweiligen Schwingkreis charakteristische Absorptionscharakteristik bezüglich des elektromagnetischen Wechselfeldes und/oder jeder Schwingkreis weist eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende, für den jeweiligen Schwingkreis charakteristische Abstrahlcharakteristik aufgrund eines in dem Schwingkreis induzierten Stromes auf.
Erfindungsgemäß ist die Auswerteinheit ausgelegt, anhand wenigstens des Empfangssignals, je nach Ausführungsform sowohl durch Empfangssignal als auch durch Sendesignal, somit aufgrund des stellungsabhängigen Absorptionsverhaltens der Schwingkriese betreffend das elektromagnetische Wechselfeld oder ein stellungsabhängiges Abstrahlverhalten der Schwingkreise aufgrund eines mittels des elektromagnetischen Wechselfeldes induzierten Stromes die jeweilige Lage der Koppelfläche anhand der für jeden Schwingkreis vorgegebenen Sendesignale und/oder erhaltenen Empfangssignale zu ermitteln. Daraus ermittelt die Auswerteinheit eine Position des Fußes, wie die Lage der Drehachse, und letztlich die Stellung des Betätigungsteils, um eine Stellungsinformation betreffend die Stellung des Betätigungsteils auszugeben. Anders ausgedrückt, über die Fußpositionsermittlung wird die Stellungsinformation in einer Ausgestaltung arihand eines örtlichen Leistungsentzugs und durch Vergleich der örtlichen Sende- und Empfangssignale ermittelt, welcher sich durch den örtlich vorhandenen Schwingkreis als charakteristischer Leistungsentzug ergibt, welcher der Schwingkreis dem ursprünglichen elektromagnetischen Wechselfeld an der der Stellung entsprechenden Stelle entzieht. Erfindungsgemäß ist somit die Auswerteinheit befähigt, in Abhängigkeit der Stellungsinformation eine Schalt- und/oder Steuerfunktion einer Fahrzeugkomponente durchzuführen. Beispielweise wird in Abhängigkeit der Stellung des Betätigungsteils eine Temperaturvorwahl der Klimasteuerung des Fahrzeugs vorgenommen. Durch Verwendung eines elektromagnetischen Wechselfeldes kann die Bedieneingabe störunanfälliger, beispielsweise im Vergleich zu einer auf kapazitiven Detektionsmitteln basierenden Bedieneingabe durchgeführt werden. Bevorzugt wird das stellungsabhängige Absorptionsverhalten und damit die Stellungsinformation durch Vergleich von Empfangs- und Sendesignal erhalten, indem insbesondere deren Amplitude und/oder deren Phase verglichen wird. Beispielsweise wird wenigstens aus dem Empfangssignal die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ermittelt.
Die Verwendung von mindestens zwei Schwingkreisen, die unterschiedliches und charakteristisches Resonanzverhalten zeigen und die jeweils so angeordnet sind, dass die Lage deren Koppelfläche jeweils mit der Verstellung variiert, also bei Verstellung über die Positionierfläche wandert, wird bei vergleichsweise geringem konstruktiven Aufbau die Möglichkeit geschaffen, aus der jeweiligen Lage der wenigstens zwei Koppelflächen eine eindeutige Position des Fußes und damit beispielsweise den Drehmittepunkt der möglichen Drehverstellung zu ermitteln. Zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Fußpositionsdetektion sind entbehrlich, vielmehr wird die Stellung dadurch genauer ermittelt, da beispielsweise aufgrund von Spiel in der Drehlagerung der so ermittelte, tatsächliche Drehmittelpunkt mit dem mechanisch vorgegebenen und theoretischen Drehmittelpunkt auseinanderfallen kann.
Die bei der Verstellung variierenden Lagen der Koppelflächen und deren Detektion schafft die Möglichkeit, den Verstellweg und die jeweilige Stellung des Betätigungsteils genau und zuverlässig zu ermitteln, ohne dass dazu die zusätzliche Detektion der Position des Fußes auf der Positionierfläche erforderlich ist. Dadurch ist die wahlfreie, d.h. beliebige Positionierung des Fußes ermöglicht, und an jeder Position des Fußes eine Stellungsdetektion betreffend die Stellung des Betätigungsteils relativ zum Fuß gewährleistet.
Hinsichtlich seiner weiteren Beweglichkeiten und Freiheitsgrade ist das Betätigungsteil nicht eingeschränkt, so ist bevorzugt zusätzlich eine schwenkbewegliche Lagerung des Betätigungsteils vorgesehen. Beispielswiese ist eine kardanische Lagerung oder eine Kugel-Pfannen-Lagerung zwischen Fuß und Betätigungsteil vorgesehen. Ferner ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine mit der Drehbeweglichkeit kombinierte Schiebebeweglichkeit vorgesehen, bei der die Richtung der Schiebebeweglichkeit senkrecht zur Drehachse ist. Es kann auch eine Pushfunktionalität vorgesehen sein, bei der das Betätigungsteil in Richtung der Position ierfläche entgegen einer Rückstellkraft verlagerbar ist> um eine Schaltfunktion zu ermöglichen. Bevorzugt ist die Sendeeinrichtung ein Senderarray aus selektiv mit dem Sendesignal beaufschlagbaren Spulen und/oder die Empfangseinrichtung ist ein Empfangsarray aus selektiv auslesebaren Spulen. Beispielsweise ist das Sendearray und/oder das Empfangsarray über die Positionierfläche verteilt angeordnet. Durch selektives Auswerten der zu einzelnen Spulen gehörigen Empfangssignale und/oder Sendesignale ist somit eine ortsaufgelöste Stellungsdetektion ermöglicht
Bevorzugter definiert dabei der auf die Positionierfläche senkrecht projizierte Spulenquerschnitt der Spulen jeweils eine Projektionsfläche, wobei die Projektionsflächen jeweils paarweise und bereichsweise überlappen, d.h. zwei Spulen definieren jeweils eine Schnittfläche aus den zugehörigen Projektionsflächen, wobei die Schnittfläche eine Teilfläche beider Projektionsflächen ist. Dies hat den Vorteil, insbesondere bei gemeinsamer Verwendung des Arrays aus Spulen einerseits als Sendearray und andererseits als Empfangsarray, dass eine ortsauflösende Detektion dadurch zuverlässig erreicht wird, dass jeweils eine Spule des Paares aus Spulen mit überlappenden Projektionsflächen als Empfangsspule und die jeweils andere als Sendespule verwendet werden kann, um jeweils dann positiv und ortsaufgelöst eine Stellung des Stellungsgebers an der Stelle der durch die Schnittfläche derProjektionsflächen definierten Überlappungsfläche zu bestätigen, wenn die Koppelfläche mit der zugehörigen Überlappungsfläche überlappt. Dadurch wird letztlich der konstruktive Aufbau auf Seiten der Detektionseinrichtung vereinfacht. Unter „Überlappen" wird verstanden, dass die Flächen mindestens bereichsweise zusammenfallen, also mindestens eine Schnittfläche vorhanden ist, wobei die Flächen nicht deckungsgleich sein müssen.
Bevorzugt erstrecken sich die jeweils als senkrechte Projektion der Spulenquerschnitte auf die Positionierfläche ergebenden Projektionsflächen jeweils streifenförmig entlang einer aus zwei, bevorzugt im rechten Winkel zueinanderstehenden, Erstreckungsrichtungen über die Positionierfläche. Die Erstreckungsrichtung gibt die Längsrichtung also die Richtung der größten Ausdehnung der Projektionsfläche vor, die sich beispielsweise von einer Seite der Positionierfläche zur gegenüberliegenden Seite und dabei über die gesamte Positionierfläche erstreckt. Die streifenförmigen Projektionsflächen bilden dabei zwei Gruppen von Projektionsflächen aus, wobei die Zugehörigkeit zu einer Gruppe sich aus der gemeinsamen Erstreckungsrichtung ergibt. Die Spulen jeder Gruppe sind so angeordnet, dass unmittelbar benachbarte Projektionsflächen innerhalb einer jeden Gruppe überlappen. Bevorzugt sind die Projektionsflächen innerhalb einer Gruppe gleichförmig ausgebildet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass jede Projektionsfläche der einen Gruppe mit mehreren, bevorzugt allen, Projektionsflächen der anderen Gruppe überlappt und; dabei jeweils eine Überlappungsfläche definiert wird, und die Schwingkreisspulen am Betätigungsteil so angeordnet sind, dass für jede mögliche Position des Fußes auf der Positionierfläche und in allen möglichen Stellungen des Betätigungsteils die Koppelflächen jeweils mit mindestens einer aber nicht allen Überlappungsflächen überlappen. Um eine Mehrfachdetektion zu gewährleisten ist in allen Stellungen eine Überlappung der jeweiligen Koppelfläche mit mehreren Überlappungsflächen aber eben nicht mit allen vorgesehen. Dadurch kann jede Stellung des Betätigungsteils mehrfach aber durch mindestens einen Ausschluss eindeutig identifiziert werden. Beispielsweise werden die Amplitudenverhältnisse oder Phasenverschiebungen für jede Überlappungsfläche durch Ansteuerung der die Überiappungsfläche definierenden Spulen ermittelt, um so für jede Überlappungsfläche durch Vergleich mit jeweils einem vorgegebenen Wert oder Verhalten das Vorhandensein bzw. Nicht-Vorhandensein des Schwingkreises bzw. der Koppelfläche in der betreffenden Überlappungsfläche zu detektieren.
In einer Ausgestaltung ergibt sich die für jeden Schwingkreis individuelle Abstrahlcharakteristik durch digitale Codierung, welche sich im Empfangssignal wiederfindet und sich durch den Aufbau des Schwingkreises ergibt. Bevorzugt weist jeder Schwingkreis ein charakteristisches Frequenzverhalten eines Amplitudenverhältnisses zwischen Sendesignal und Empfangssignal und/oder ein charakteristisches Frequehzverhalteh einer Phasenverschiebung zwischen Sendesignal und Empfangssignal auf, was als Resonanzverhalten bezeichnet wird. Dadurch ist jeder Schwingkreis und damit die örtliche Lage jedes Schwingkreises auf der Positionierfläche identifizierbar und es kann die Zuverlässigkeit der Detektion gesteigert werden, da eine vorbekannte frequenzabhängige Beeinflussung durch den Drehsteller von anderen Störeinflüssen, wie Flüssigkeitstropfen am Betätigungsteil, anhand des Frequenzverhaltens diskriminiert werden können. Beispielsweise handelt es sich um eine Abfolge monofrequenter Signale unterschiedlicher Frequenz, die in ihrer zeitlichen Abfolge ausgewertet werden oder um multifrequente Signale, die spektral ausgewertet werden, um so eine frequenzabhängige Auswertung zu erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Schiebe- und/oder Drehreglers ist die Auswerteinheit ausgebildet, anhand mindestens eines Empfangssignals und eines Sendesignals ein Kopplungsmaß der induktive Kopplung zwischen der Empfangseinrichtung und wenigstens einem Schwingkreise, bevorzugt für alle Schwingkreise, zu bestimmen, um anhand des Kopplungsmaßes eine Verlagerung des Betätigungsteils in einer zur Positionierfläche senkrechten Richtung und/oder eine Verkippen des Betätigungsteils um eine zur Positionierfläche parallele Achse zu detektieren. In einer einfachen Ausgestaltung ergibt sich das Kopplungsmaß anhand eines Vergleichs der Signalstärke des Empfangssignals mit einer vorgegebenen, vorbekannten Signalstärke. D.h. die erfindungsgemäße Kopplungsmaßbestimmung kann sich auf die Bestimmung einer Signalstärke reduzieren, sofern beispielsweise die Signalstärke des Sendesignals oder dergleichen bekannt ist. Diese Schiebebeweglichkeit in der zur Positionierfläche senkrechten Richtung wird auch als Push-Beweglichkeit bezeichnet. Bei dieser Push-Beweglichkeit ist das Betätigungsteil beispielsweise so gelagert, dass es aus einer Ruhestellung entgegen einer Rückstellkraft aus einer Ruhestellung in eine gedrückte Stellung in Richtung der Positionierfläche bewegbar ist, um dieser Betätigung eine zusätzliche Schaltfunktion zuzuordnen.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Schiebe- und/oder Drehreglers in einer seiner zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Schiebe- und/oder Drehreglers, insbesondere einer Fahrzeug-Benutzer-Schnittsteile, mit den felgenden Schritten:
In einem Bereitstellungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen des Schiebe- und/oder Drehreglers, welcher eine Positionierfläche, einen Fuß und ein am Fuß dreh- und/oder schiebebeweglich gelagertes Betätigungsteil, eine Detektionseinrichtung sowie eine mit der Detektionseinrichtung elektrisch leitend verbundene Auswerteinheit aufweist. Die Detektionseinrichtung umfasst eine Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes mittels eines Sendesignals und eine Empfangseinrichtung zum Empfang des elektromagnetischen Wechselfeldes unter Erzeugung eines Empfangssignals. Der bereitgestellte Schiebe- und/oder Drehregler weist ferner mindestens zwei am Betätigungsteil festgelegte, zur induktiven Kopplung mit dem elektromagnetischen Wechselfeld angeordnete, elektrische Schwingkreise als Stellungsgeber auf, die mindestens jeweils eine Schwingkreisspule mit einem Schwingkreisspulenquerschnitt aufweisen.
In einem nachfolgenden Positionierschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt wahlfreies Positionieren des Fußes an einer Position auf der Positionierfläche, um eine händische Verstellung des Betätigungsteil relativ zur Positionierfläche unter Beibehalt der jeweiligen Position zu ermöglichen. Dabei definiert jeder Schwingkreisspulenquerschnitt bei senkrechter Projektion auf die Positionierfläche eine Koppelfläche, wobei die örtliche Lage der Koppelfläche auf der Positionierfläche mit einer Verstellung des Betätigungsteiis variiert und jeder Schwingkreis eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende und für den jeweiligen Schwingkreis charakteristische Absorptionscharakteristik bezüglich des elektromagnetischen Wechselfeldes und/oder jeder Schwingkreis eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende, für den jeweiligen Schwingkreis charakteristische Abstrahlcharakteristik aufgrund eines in dem Schwingkreis induzierten Stromes aufweist.
In einem Ermittlungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Ermitteln der jeweiligen Lage der Koppelfläche und damit der Position des Fußes und der Stellung des Betätigungsteils jeweils anhand der für jeden Schwingkreis vorgegebenen Sendesignale und/oder erhaltenen Empfangssignale mittels der Auswerteinheit.
In einem nachfolgenden Ausgabeschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Ausgabe zumindest einer Stellungsinformation betreffend die Steilung des Betätigungsteils durch die Auswerteinheit, um in Abhängigkeit der Stellungsinformation eine Schalt- und/oder Steuerfunktion durchführen zu können.
Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist die Sendeeinrichtung ein Senderarray aus selektiv mit dem Sendesignal beaufschlagbaren Spulen und/oder die Empfangseinrichtung ist ein Empfangsarray aus selektiv auslesebaren Spulen. Beispielsweise ist das Sendearray und/oder das Empfangsarray über die Positionierfläche verteilt angeordnet. Durch selektives Auswerten der zu einzelnen Spulen gehörigen Empfangssignale und/oder Sendesignale ist somit eine ortsaufgelöste Stellungsdetektion ermöglicht.
Bevorzugter definiert dabei der auf die Positionierfläche senkrecht projizierte Spulenquerschnitt der Spulen jeweils eine Projektionsfläche, wobei die Projektionsflächen jeweils paarweise und bereichsweise überlappen, d.h. zwei Spulen definieren jeweils eine Schnittfläche; aus den zugehörigen Projektionsflächen, wobei die Schnittfläche eine Teilfläche beider Projektionsflächen ist. Dies hat den Vorteil, insbesondere bei gemeinsamer Verwendung des Arrays aus Spulen einerseits als Sendearray und andererseits als Empfangsarray, dass eine ortsauflösende Detektion dadurch zuverlässig erreicht wird, dass jeweils eine Spule des Paares aus Spulen mit überlappenden Projektionsflächen als Empfangsspule und die verbleibende Spule des Paares als Sendespule verwendet werden können, um jeweils dann positiv und ortsaufgelöst eine Stellung des Stellungsgebers an der der Schnittfläche, auch als Überlappungsfläche bezeichnet, entsprechender Stelle zu bestätigen, wenn die Koppelfläche mit der zugehörigen Projektionsfläche überlappt. Dadurch wird letztlich der konstruktive Aufbau auf Seiten der Detektionseinrichtung vereinfacht. Unter „Überlappen" wird verstanden, dass die Flächen mindestens bereichsweise zusammenfallen, also mindestens eine Schnitfläche vorhanden ist, wobei die Flächen nicht deckungsgleich sein müssen.
Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens erstrecken sich die jeweils als senkrechte Projektion der Spulenquerschnitte auf die Positionierfläche ergebenden Projektionsflächen jeweils streifenförmig entlang einer aus zwei, bevorzugt im rechten Winkel zueinander stehenden, Erstreckungsrichtungen über die Positionierfläche. Die Erstreckungsrichtung gibt die Längsrichtung also die Richtung der größten Ausdehnung der Projektionsfläche vor, die; dich beispielsweise von einer Seite der Positionierfläche zur gegenüberliegenden Seite und dabei über die gesamte Positionierfläche erstreckt. Die streifenförmigen Projektionsflächen bilden dabei zwei Gruppen von Projektionsflächen aus, wobei die Zugehörigkeit zu einer Gruppe sich aus der gemeinsamen Erstreckungsrichtung ergibt. Die Spulen jeder Gruppe sind so angeordnet, dass unmittelbar benachbarte Projektionsflächen innerhalb einer jeden Gruppe überlappen.
Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass jede Projektionsfläche der einen Gruppe mit mehreren, bevorzugt allen, Projektionsflächen der anderen Gruppe überlappt und dabei jeweils eine Überlappungsfläche definiert und die Schwingkreisspulen am Betätigungsteil so angeordnet sind, dass für jede mögliche Position des Fußes auf der Positionierfläche und in allen möglichen Stellungen des Betätigungsteils die Koppelflächen jeweils mit mindestens einer aber nicht allen Überlappungsflächen überlappen. Um eine Mehrfachdetektion zu gewährleisten ist in allen Stellungen eine Überlappung der jeweiligen Koppelfläche mit mehreren Überlappungsflächen aber nicht allen vorgesehen. Dadurch kann jede Stellung des Betätigungsteils eindeutig identifiziert werden. Beispielsweise werden die Amplitudenverhältnisse oder Phasenverschiebungen für jede Überlappungsfläche durch Ansteuerung der die Überlappungsfläche definierenden Spulen ermittelt, um so für jede Überlappungsfläche durch Vergleich mit jeweils einem vorgegebenen Wert oder Verhalten das Vorhandensein bzw. Nicht- Vorhandensein des Schwingkreises bzw. der Koppelfläche in der betreffenden Überlappungsfläche zu detektieren.
In einer Ausgestaltung ergibt sich die für jeden Schwingkreis individuelle Abstrahlcharakteristik durch digitale Codierung, welche sich im Empfangssignal wiederfindet und sich durch den Aufbau des Schwingkreises ergibt. Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens weist; jeder Schwingkreis ein charakteristisches Frequenzverhalten eines Amplitudenverhältnisses zwischen Sendesignal und Empfangssignal und/oder ein charakteristisches Frequenzverhalten einer Phasenverschiebung zwischen Sendesignal und Empfangssignal auf, was als Resonanzverhalten bezeichnet wird. Dadurch ist jeder Schwingkreis und damit die örtliche Lage jedes Schwingkreises auf der Positionierfläche identifizierbar und es kann die Zuverlässigkeit der Detektion gesteigert werden, da eine vorbekannte frequenzabhängige Beeinflussung durch den Schiebe- und/oder Drehsteller von anderen Störeinflüssen, wie Flüssigkeitstropfen am Betätigungsteil, anhand des Frequenzverhaltens diskriminiert werden können. Beispielsweise handelt es sich um eine Abfolge monofrequenter Signale unterschiedlicher Frequenz, die in ihrer zeitlichen Abfolge ausgewertet werden oder um multifrequente Signale, die spektral ausgewertet werden, um so eine frequenzabhängige Auswertung zu erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Auswerteinheit ausgebildet, anhand mindestens eines Empfangssignals und eines Sendesignals ein Kopplungsmaß der induktive Kopplung zwischen der Empfangseinrichtung und wenigstens einem Schwingkreise, bevorzugt für alle Schwingkreise, zu bestimmen, um anhand des Kopplungsmaßes eine Verlagerung des Betätigungsteils in einer zur Positionierfläche senkrechten Richtung und/oder eine Verkippen des Betätigungsteils um eine zur Positionierfläche parallele Achse zu detektieren. Diese Schiebebeweglichkeit in der zur Positionierfläche senkrechten Richtung wird auch als Push-Beweglichkeit bezeichnet. Bei dieser Push-Beweglichkeit ist das Betätigungsteil beispielsweise so gelagert, dass es aus einer Ruhestellung entgegen einer Rückstellkraft aus einer Ruhestellung in eine gedrückte Stellung bewegbar ist, um dieser Betätigung eine zusätzliche Schaltfunktion zuzuordnen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Drehreglers 1 als Teil einer nicht umfassend dargestellten Fahrzeug-Benutzer- Schnittstelle;
Fig , 2 eine Skizze zur Erläuterung der erfindungsgemäßen und relativen Anordnung der Spulen der Detektionseinrichtung 5 und der Schwingkreisspulen der Schwingkreise 4 anhand einer imaginären Projektion der Spulenquerschnitte auf die für Positionierung des Fußes 3 vorgesehenen Positionierfläche 6 aus Figur 1;
Fig . 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Verlaufs des Kopplungsmaßes k in Abhängigkeit des normierten Abstandes zwischen Schwingkreisspule und Detektionseinrichtung 5;
Fig. 4 eine Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Drehregler 1 aus Figur 1. Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen, zu einer Fahrzeug- Benutzer-Schnitstelle gehörigen Dreh- und/oder Schiebereglers 1. Da das Betätigungsteil 2 gegenüber seinem Fuß 3 im Wesentlichen drehbeweglich gelagert ist, wird er nachfolgend kurz als Drehregler 1 bezeichnet. Der Drehregler 1 ist wahlfrei auf der Positionierfiäche & positionierbar, indem der Fuß 3 auf der Positionierfläche 6 haftend anliegt. Die Position ierfläche 6 ist beispielsweise die Oberfläche einer Dekorblende oder die berührempfindliche Oberfläche eines Touchpads oder Touchscreens. Eine überwindbare Haftung zwischen Fuß 3 und Positionierfläche 6 wird beispielsweise durch magnetische Wechselwirkung erreicht, während eine händische Drehverstellung des Betätigungsteils 2 um eine Drehachse A relativ zum Fuß 3 weiterhin ermöglicht ist. Die Position des Fußes 3 undl damit des Drehreglers 1 wird beispielsweise; durch den Schnitpunkt der Drehachse A mit der Positionierfläche 6 definiert. Das Betätigungsteil 2 weist zwei Schwingkreise 4 mit charakteristischer Resonanzfrequenz auf und dienen jeweils als Stellungsgeber. Aufgrund der nahezu beliebig möglichen Anordnung des Fußes 3 auf der Positionierfläche 6 bedarf es eigentlich einer zusätzlichen Detektion der Position des Fußes 3 und damit des Drehstellers 1 auf der Positionierfläche 6. Zur Vermeidung eines zusätzlichen Positionsdetektierschrittes und zugehöriger Detektionseichrichtungen sieht die erfindungsgemäße Lösung eine Integration dieses Schrittes in die Stellungsdetektion vor, indem also während der Positionsdetektion die Stellung des Betätigungsteils 2 auf seinem möglichen Stellweg detektiert wird.
Erfindungswesentlich dabei sind die zwei, im elektromagnetischen Wechselfeld einer noch näher zu erläuterten Detektionseinrichtung 5 angeordneten, elektrischen Schwingkreise 4, welche mindestens eine elektrische Schwingkreisspule als Schwingkreiselement, beispielsweise eine elektrisch kurzgeschlossene Schwingkreisspule aufweisen.
Die Detektionseinrichtung 5 weist eine Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes mittels eines Sendesignals sowie eine Empfangseinrichtung zum Empfang des ausgesandten Wechselfeldes aus. Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung fallen hier nicht konstruktiv auseinander, sondern teilen sich ein gemeinsames Array aus Spulen, welche in Bezug auf Figur 2 näher erläutert werden.
Die Schwingkreise 4 sind am Betätigungsteil 2 festgelegt und ausgebildet mit dem elektromagnetischen Wechselfeld der Detektionseinrichtung 5 induktiv zu koppeln, um als Stellungsgeber zu wirken. Durch die Festlegung am Betätigungsteil 2 ergibt sich eine synchrone Bewegung der Schwingkreise 4 mit dem Betätigungsteil 2 während dessen händischer Verstellung. Erfindungsgemäß bewegt sich somit die Schwingkreisspule des jeweiligen Schwingkreises 4 mit ihrem Schwingkreisspulenquerschnitt über die Projektionsfläche 5. Zur vereinfachten Beschreibung der Bewegung wird eine imaginäre, in Figur 2 gezeigte Koppelfläche 4a bzw. 4b definiert, die sich durch senkrechte Projektion des Schwingkreisspulenquerschnitts auf die Positionierfläche 6 ergibt. Die Schwingkreise 4 sind dabei möglichst weit entfernt eines Fixpunktes der Verstellung des Betätigungsteils 2, hier möglichst weit entfernt von der Drehachse A, anzuordnen Die Schwingkreisspulen 4 sind bevorzugt so ausgerichtet, dass deren Feldrichtung senkrecht bzw. der zur Feldrichtung orthogonale Schwingkreisspulenquerschnitt parallel zur Positionierfläche 6 ist. Die örtliche Lage der jeweiligen, untereinander räumlich beabstandeten Koppelfläche 4a, 4b auf der Positionierfläche 6 variiert für jeden Schwingkreis 4 mit der Verstellung des Betätigungsteils 2, auch wenn die Position des Fußes 3 während der Verstellung beibehalten wird. Jeder Schwingkreis 4 weist erfindungsgemäß eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende und für den jeweiligen Schwingkreis 4 charakteristische Absorptionscharakteristik bezüglich des elektromagnetischen Wechselfeldes und/oder jeder Schwingkreis weist eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende, für den jeweiligen Schwingkreis 4 charakteristische Abstrahlcharakteristik aufgrund eines in dem Schwingkreis 4 induzierten Stromes auf.
Die elektrisch leitend mit der Detektionseinrichtung 5 verbundene Auswerteinheit 7 ist ausgelegt, anhand wenigstens des Empfangssignals, je nach Ausführungsform sowohl durch Empfangssignal als auch durch Sendesignal, somit aufgrund des stellungsabhängigen Absorptionsverhaltens der Schwingkreise betreffend das elektromagnetische Wechselfeld oder ein stellungsabhängiges Abstrahlverhalten der Schwingkreise 4 aufgrund eines mittels des elektromagnetischen Wechselfeldes induzierten Stromes die jeweilige Lage der Koppelfläche 4a, 4b anhand der für jeden Schwingkreis 4 vorgegebenen Sendesignale und/oder erhaltenen Empfangssignale zu ermitteln. Daraus ermitelt die Auswerteinheit 7 eine Position A des Fußes 3, hier die Lage der Drehachse, und mit der daraus gewonnenen Information betreffend die Position A des Fußes 3 wird die Stellung, hier die Winkelstellung des Betätigungsteils 2, ermittelt, um eine Stellungsinformation betreffend die Stellung des Betätigungsteils 2 auszugeben. Anders ausgedrückt, die Stellungsinformation wird in einer Ausgestaltung anhand eines örtlichen Leistungsentzugs und durch Vergleich der örtlichen Sende- und Empfangssignale ermittelt, welcher sich durch den örtlich vorhandenen Schwingkreis 4 als charakteristischer Leistungsentzug ergibt, welcher der Schwingkreis 4 dem ursprünglichen elektromagnetischen Wechselfeld an der der Stellung entsprechenden Stelle entzieht. Erfindungsgemäß ist somit die Auswerteinheit befähigt, in Abhängigkeit der Stellungsinformation eine Schalt- und/oder Steuerfunktiön etaer Fahrzeugkomponente durchzuführen, Beispielweise wird in Abhängigkeit der Position des Betätigungsteils 3 eine Temperaturvorwahl der Klimasteuerung des Fahrzeugs vorgenommen. Das stellungsabhängige Absorptionsverhalten und damit die Stellungsinformation kann auch durch Vergleich von Empfangs- und Sendesignal erhalten werden, indem insbesondere deren Amplitude und/oder deren Phase verglichen wird. Beispielsweise wird wenigstens aus dem Empfangssignal anhand der Resonanzfrequenz der jeweilige Schwingkreis 4 identifiziert, während das Array von Spulen der Detektionseinrichtung 5 die Ortsauflösung bezüglich der Projektionsfläche 6 ermöglicht.
Die Verwendung von mindestens zwei Schwingkreisen 4, die jeweils so angeordnet sind, dass die Lage von deren Koppelfläche 4a, 4b jeweils mit der Verstellung variiert, also bei Verstellung über die Positionierfläche 6 wandert, schafft die Möglichkeit, aus der jeweiligen Lage der Koppelfläche 4a, 4b eine eindeutige Position A des Fußes 3 und damit den Drehmittepunkt der möglichen Drehverstellung zu ermitteln. Die bei der Verstellung variierenden Lagen der Koppelflächen 4a, 4b und deren Detektion schafft die Möglichkeit, den Verstellweg und die jeweilige Stellung des Betätigungsteils 2 zu ermitteln, ohne dass dazu die zusätzliche Detektion der Position A des Fußes 3 auf der Positionierfläche 6 erforderlich ist. Dadurch ist die wahlfreie, d.h. beliebige Positionierung des Fußes 3 ermöglicht, und an jeder Position A eine Stellungsdetektion betreffend die Stellung des Betätigungsteils 2 relativ zum Fuß 3 ermöglicht.
Wie Figur 2 zeigt, ist die Sendeeinrichtung ein Senderarray aus selektiv mit dem Sendesignal beaufschlagbaren Spulen XI bis X3, Y1 bis Y3 und die Empfangseinrichtung ein Empfangsarray aus selektiv auslesebaren Spulen XI bis X3, Y1 bis Y3. Die Spulen XI bis X3, Y1 bis Y3 sind entlang zwei orthogonaler Erstreckungsrichtungen x, y über die Positionierfläche 6 verteilt angeordnet. Durch selektives Auswerten der zu einzelnen Spulen gehörigen Empfangssignale und/oder Sendesignale ist somit eine ortsaufgelöste Stellungsdetektion ermöglicht. Die Spulen XI bis X3, Y1 bis Y3 weisen lediglich eine oder nur wenige Schleifen auf und sind beispielsweise in einen vom Bediener B aus gesehen unter der Positionierfläche 6 angeordneten und an der Positionierfläche 6 festgelegten Schichtaufbau, beispielsweise Folienschichtaufbau oder eine Multilayer- Leiterplatte, integriert.
Der auf die Positionierfläche 6 senkrecht projizierte Spulenquerschnitt der Spulen XI bis X3, Y1 bis Y3 definiert jeweils eine Projektionsfläche P(X2) und P(Y3), die in Figur 2 für die Spulen X2 und Y3 beispielhaft durch Schraffur gekennzeichnet sind. Dabei überlappen die Projektionsflächen P(X2) und P(Y3) jeweils paarweise und lediglich bereichsweise, d.h. zwei Spulen definieren jeweils eine als Überlappungsfläche U(X2/Y3) bezeichnete Schnittfläche aus den zugehörigen Projektionsflächen P(X2) und P(Y3), die eine Teilfläche beider Projektionsflächen P(X2) und P(Y3) ist. Dabei wird jeweils eine Spule X2 oder Y3 des Paares aus Spulen X2, Y3 mit überlappenden Projektionsflächen P(X2) und P(Y3) als Empfangsspule die andere Y3 oder X2 des Paares als Sendespule verwendet, um jeweils dann positiv und ortsaufgelöst eine Stellung des Stellungsgebers im Bereich der Überlappungsfläche U(X2/Y3) zu bestätigen, wenn die Koppelfläche 4a oder 4b mit der zugehörigen Überlappungsfläche U(X2/Y3) überlappt. Dadurch wird letztlich der konstruktive Aufbau auf Seiten der Detektionseinrichtung 5 vereinfacht.
Wie gezeigt, erstrecken sich die jeweils als senkrechte Projektion der Spulenquerschnitte XI bis X3, Y1 bis Y3 auf die Positionierfläche 6 ergebenden Projektionsflächen P(X2), P(Y3) jeweils streifenförmig entlang einer aus zwei, bevorzugt im rechten Winkel zueinander stehenden, Erstreckungsrichtungen x, y über die Positionierfläche 6. Die Erstreckungsrichtung x bzw. y gibt die Längsrichtung also die Richtung der größten Ausdehnung der Projektionsfläche 6 vor, die sich beispielsweise von einer Seite der Positionierfiäche 6 zur gegenüberliegenden Seite und dabei über die gesamte Positionierfläche 6 erstreckt. Die Periodizität des Spulenabstandes beträgt dabei ein Bruchteil der senkrecht zur Erstreckungsrichtung x bzw. y bestimmten Breite einer Spulenschleife.
Die streifenförmigen Projektionsflächen P(X1) bis P(X3) bzw. P(Y1) bis P(Y3) bilden dabei zwei Gruppen von Projektionsflächen aus, wobei die Zugehörigkeit zu einer Gruppe P(X1) bis P(X3) bzw. P(Y1) bis P(Y3) sich aus der gemeinsamen Erstreckungsrichtung x bzw. y ergibt. Die Spulen jeder Gruppe sind so angeordnet, dass unmittelbar benachbarte Projektionsflächen P(X1) bis P(X3) bzw. P(Y1) bis P(Y3) innerhalb einer jeden Gruppe überlappen. Dabei sind die Projektionsflächen P(X1) bis P(X3) bzw. P(Y1) bis P(Y3) innerhalb einer Gruppe gleichförmig ausgebildet.
Ferner ist vorgesehen, dass jede Projektionsfläche P(X1) bis P(X3) der einen Gruppe mit mehreren, bevorzugt allen, Projektionsflächen P(Y1) bis P(Y3) der anderen Gruppe überlappt und dabei jeweils eine Überlappungsfläche U( X.../Y...) definiert und die Schwingkreisspulen der Schwingkreise 4 am Betätigungsteil 2 so angeordnet sind, dass für jede mögliche Position des Fußes 2 auf der Positionierfläche 6 und in allen möglichen Stellungen des Betätigungsteils 2 die Koppelfiächen 4a, 4b jeweils mit mindestens einer aber nicht allen Überlappungsflächen U( X.../Y...) überlappen. Um eine Mehrfachdetektion zu gewährleisten ist in allen Stellungen eine Überlappung der jeweiligen Koppelfläche mit mehreren Überlappungsflächen U( X.../Y...) aber nicht allen vorgesehen. Dadurch kann jede Stellung des Betätigungsteils 2 eindeutig identifiziert werden. Beispielsweise werden die Amplitudenverhältnisse oder Phasenverschiebungen für jeden Überlappungsbereich durch Ansteuerung der den Überlappungsbereich bildenden Spulen ermittelt, um so für jede Überlappungsfläche U( X.../Y...) durch Vergleich mit jeweils einem vorgegebenen Wert oder Verhalten das Vorhandensein bzw. Nicht-Vorhandensein des Schwingkreises 4 bzw. der Koppelfläche 4a, 4b in der betreffenden Überlappungsfläche U( X.../Y...) zu detektieren.
Hier weist jeder Schwingkreis 4 ein charakteristisches Frequenzverhalten eines Amplitudenverhältnisses zwischen Sendesignal und Empfangssignal und/oder ein charakteristisches Frequenzverhalten einer Phasenverschiebung zwischen Sendesignal und Empfangssignal auf, was als Resonanzverhalten bezeichnet wird. Dadurch ist jeder Schwingkreis 4 und damit die örtliche Lage jedes Schwingkreises 4 bezüglich der Positionierfläche 6 und damit seiner senkrechten Projektion, d.h. der Koppelfläche 4a, 4b, auf der Positionierfläche 6 identifizierbar und es kann die Zuverlässigkeit der Detektion gesteigert werden, da eine vorbekannte frequenzabhängige Beeinflussung durch die Schwingkreise 4 afe Stellungsgeber des Drehstellers 1 von anderen Störeinflüssen, wie Flüssigkeitstropfen am Betätigungsteil 2, anhand des Frequenzverhaltens diskriminiert werden können. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sendesignal um eine Abfolge monofrequenter Signale unterschiedlicher Frequenz, die in ihrer zeitlichen Abfolge ausgewertet werden oder um multifrequente Signale, die spektral ausgewertet werden, um so eine frequenzabhängige Auswertung zu erreichen.
Die Auswerteinheit ist ferner ausgebildet, anhand mindestens eines Empfangssignals und eines Sendesignals ein Kopplungsmaß k auch Kopplungsfaktor genannt der induktive Kopplung zwischen der Empfangseinrichtung und wenigstens einem Schwingkreis 4, bevorzugt für alle Schwingkreise, zu bestimmen, um anhand des Kopplungsmaßes eine Verlagerung des Betätigungsteils 2 in einer zur Positionierfläche 6 senkrechten Richtung zu detektieren. Der Strom durch die in Fig. 2 dargestellten Spulen XI bis X3 bzw. Y1 bis Y3 erzeugt jeweils den magnetischen Fluss #1, wovon der Anteil #2 < #1 die zweite Spule durchdringt und darin eine Spannung induziert;. Die magnetische Kopplung zwischen den Spulen wird durch das Verhältnis der magnetischen Flüsse #2 / #1 beschrieben. Der Kopplungsfaktor hängt stark vom Versatz der Spulen in x-, y und z-Richtung ab. Je nach Geometrie ergibt sich beispielsweise eine Kurvenschar wie in Fig.3. Die einzelnen Kurven entsprechen unterschiedlichen vertikalen Abständen zwischen den Spulen und den Schwingkreisen 4 genauer deren Schwingkreisspulen. Die Kurvenschar ist beispielsweise als Kennfeld innerhalb der Auswerteinheit hinterlegt. Mit Hilfe dieses Kennfeldes und den Empfangssignalen für die beiden Schwingkreise 4 lassen sich prinzipiell deren Ort in 3D, sowie der Winkel des Drehstellers im Raum bestimmen.
Da die Drehauswertung des Drehstellers 1 erst dann stattfinden soll, wenn sich der Fuß des Drehstellers 1 auf der Positionierfläche 6 befindet, wird in einer Ausgestaltung zunächst mittels des Kennfelds ausgewertet, ob sich der Drehsteller 1 eine Mindestzeit auf der Positionierfläche befindet; beispielsweise, wenn für t >100ms sowohl das Empfangssignal des ersten Schwingkreises 4 als auch das Empfangssignal des zweiten Schwingkreises 4 größer sind als ein jeweiliger Schwellwert und/oder wenn das Verhältnis von den beiden Signalen ein bestimmtes Verhältnis ist.
Um die Detektion störunanfälliger zu machen, wird in einer Ausgestaltung auch intermediär überprüft, ob die Ortsbestimmung der Schwingkreise 4 plausibel ist und der Abstand der Schwingkreisspulen der Schwingkreise 4 zu den Empfangsspulen XI bis X3, Y1 bis Y3 dem durch die mechanische Konstruktion vorgegebenen Maß entspricht, was durch die Bestimmung des Kopplungsmaßes k geschieht.
Bevorzugt wird die Ortsbestimmung mit einer Frequenz von 100Hz oder höher durchgeführt. Diese hohe Geschwindigkeit ist insbesondere im Zusammenhang bei der Verwendung einer Drehrasthaptik, auch kurz Rasthaptik genannt, erforderlich, um eine Synchronität von Haptik und Funktionsausiösung zu erreichen. Bei Beginn der Drehauswertung (Bedingung: siehe oben) wird zunächst eine: Anfangsstellungsauswertung betreffend die Drehstellung initialisiert. Wird ein bestimmter, durch die mechanische Rast definierter Drehwinkel erreicht und detektiert, wird eine Funktion ausgelöst. Ruht das Betätigungsteil 2 des Drehstellers 1 eine bestimmte^ Zeit in dieser Raststellung, so wird eine neue Anfangsstellung bestimmt. Dadurch lassen sich leichte Fehler korrigieren, die z.B, durch Schlupf zwischen Fuß 3 und Positionierfläche 6 entstehen.
Die Sendesignale d.h. die Erregerfrequenzen sind möglichst genau auf die Eigenfrequenzen wl bzw. w2 der Schwingkreise 4 abzustimmen. In bekannten Bedienelement wird dies durch Auflöten von Korrekturkapazitäten bei der Produktion erreicht. Dies ist erstens sehr aufwendig und zweitens nur bei der Verwendung innerhalb eines kleinen Temperaturbereichs geeignet, da die Eigenfrequenz des Schwingkreises 4 temperaturabhängig ist (z.B. Temperaturabhängigkeit der Kapazität des zum Schwingkreis gehörigen Kondensators). Es ist daher vorgesehen, dass die Erregerfrequenzen mittels eine Baselining-Verfahren jeweils an die Schwingkreise 4 angepasst werden. D.h. die Detektionseinrichtung 5 ist in der Lage die Erregerfrequenz in einem bestimmten Fenster zu variieren, so dass die Resonanz des jeweiligen Schwingkreises 4 maximiert wird. Diese Baselining-Verfahren wird in einer Ausgestaltung immer bei der Beaufschlagung mit dem Sendesignal durchgeführt. Optional kann der Drehsteller 1 eine Drückfunktion aufweisen. Die Schwingkreise 4 sind so angebracht, dass diese bei axialer Krafteinwirkung auf das Betätigungsteil 2 des Drehstellers 1 eine Verschiebung in Richtung der Positionierfläche 6 entgegen einer Rückstellkraft erfahren. Beispielsweise erkennt die Detektionseinrichtung 5 das Vorliegen eines "Drückens" durch einen Bediener mit Hilfe der in Figur 3 gezeigten Kurvenschar, z.B. durch das Überschreiten einer bestimmten Signalstärke und somit durch Überschreiten eines vorgegebenen Kopplungsmaßes k, optional kann auch ein bestimmtes Mindestverhältnis der Signalstärken der Empfangssignale der beiden Schwingkreise 4 vorausgesetzt sein.
Alternativ dazu kann ein zusätzliches Schaltelement in wenigstens einem der Schwingkreise 4 integriert sein, durch welches die Eigenfrequenz wenigstens eines der beiden Schwingkreise 4 variiert werden. In diesem Fall werden die Spulen XI bis X3; Y1 bis Y3 der Sendeeinrichtung zusätzlich mit einer dritten Frequenz w3 beaufschlagt und mitels der Empfangseinrichtung auf eine entsprechende Antwortfunktion der Schwingkreise 4 hin ausgewertet.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Ausführungsform des Drehstellers 1 aus Figur 1 mit Rasthaptik. Das Betätigungsteil 2 ist an dem Fuß 3 um eine Drehachse A drehbeweglich gelagert. Der Fuß 3 ist beliebig auf der Positionierfläche 6 platzierbar, wobei die Position A des Fußes 3 auf der Positionierfläche 6 durch den Schnittpunkt der Drehachse A mit der Positionierfläche 6 definiert ist. Um den Fuß 3 für die Drehverstellung ausreichend aber dennoch lösbar auf der Positionierfläche 6 festzuiegen, ist im Fuß ein Permanentmagnet vorgesehen, der mit einem ferromagnetischen oder permanentmagnetischen Gegenstück, welches auf Seiten der Positionierfläche 6 vorgesehen ist, magnetisch wechselwirkt. Alternativ kann eine Klebe- oder eine Saug- bzw. Unterdruckverbindung zwischen Fuß 3 und Positionierfläche 6 vorgesehen sein. Das Betätigungsteil 2 und der Fuß 3 sind ringförmig ausgebildet und weisen einen zentralen^ Durchbruch 13 auf, um den Blick auf den darunterliegenden Bereich der Positionierfläche 6 zu gestaten, welche beispielsweise die berührempfindliche Eingabe- und Anzeigefläche eines Touchscreens ist. Der Drehsteller 1 weist ferner ein Wälzlager 11 auf, um die drehbewegliche Lagerung des Betätigungsteils 2 relativ zum Fuß 3 zu ermöglichen. Es ist ferner ein Rastmechanik 10 mit Rasteingriff zwischen einer Rastnase und einer Rastkontur vorgesehen, um eine haptisch merkbare Rasthaptik bei der Drehverstellung des Betätigungsteils 2 zu erzeugen. Am Betätigungsteil 2 ist die Leiterplatte 12 festgelegt, die die Schwingkreise 4 trägt, die als Stellungsgeber für die Detektion der Drehstellung des Betätigungsteils 2 aber auch der Detektion der Position A des Fußes 3 auf der Positionierfläche 6 dient. Die unterschiedliche Resonanzfrequenz aufweisenden Schwingkreise 4 weisen jeweils eine Schwingkreisspule auf, deren Schwingkreisspulenquerschnitt der Positionierfläche 6 zugewandt ist. Zur Detektion der Drehstellung einschließlich der Position A des Fußes 3 ist die Detektionseinrichtung 5 vorgesehen, welche dasselbe Spulenarray aus selektiv ansteuerbaren Spulen XI bis X3, Y1 bis Y3 einmal als Sendeeinrichtung unter selektiver Beaufschlagung mit einem Sendesignal und als Empfangseinrichtung unter selektiver Auslese eines Empfangssignals verwendet.

Claims

Ansprüche
1. Schiebe- und/oder Drehregler (1), insbesondere einer Fahrzeug-Bediener- Schnittstelle, aufweisend eine Positionierfläche (6); einen Fuß (3), der auf der Positionierfläche (6) wahlfrei an einer Position (A) positionierbar ist; ein dreh- und/oder schiebebeweglich am Fuß (3) gelagertes Betätigungsteil (2), um eine händische Verstellung des Betätigungsteil (2) relativ zur Positionierfläche (6) unter Beibehalt der jeweiligen Position (A) des Fußes (3) zu ermöglichen und eine Detektionseinrichtung (5), welche eine Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes mittels eines Sendesignals und eine Empfangseinrichtung zum Empfang des elektromagnetischen Wechselfeldes unter Erzeugung eines Empfangssignals aufweist, und eine mit der Detektionseinrichtung (5) elektrisch leitend verbundenen Auswerteinheit (7); wobei mindestens zwei, am Betätigungsteil (2) festgelegte, zur induktiven Kopplung mit dem elektromagnetischen Wechselfeld angeordnete, elektrische Schwingkreise (4) als Stellungsgeber vorgesehen sind, die mindestens jeweils eine Schwingkreisspule mit einem Schwingkreisspulenquerschnitt aufweisen, der bei senkrechter Projektion auf die Positionierfläche jeweils eine Koppelfläche (4a, 4b) definiert und die örtliche Lage der Koppelfläche (4a, 4b) jeweils auf der Positionierfläche (6) mit einer Verstellung des Betätigungsteils (2) variiert; und jeder Schwingkreis (4) eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende und für den jeweiligen Schwingkreis (4) charakteristische Absorptionscharakteristik bezüglich des elektromagnetischen Wechselfeldes und/oder jeder Schwingkreis (4) eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende, für den jeweiligen Schwingkreis (4) charakteristische Abstrahlcharakteristik aufgrund eines in dem Schwingkreis () induzierten Stromes aufweist; und die Auswerteinheit (7) ausgelegt ist, jeweils anhand der für jeden Schwingkreis (4) vorgegebenen Sendesignale und/oder erhaltenen Empfangssignale die jeweilige Lage der Koppelfläche (4a, 4b) und damit die Position des Fußes (3) und die Stellung des Betätigungsteils (2) zu ermitteln und zumindest eine Stellungsinformation betreffend die Stellung des Betätigungsteils (2) aus^ugeben, um in Abhängigkeit der Stellungsinformation eine Schalt- und/oder Steuerfunktion durchführen zu können,
2, Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Sendeeinrichtung ein Senderarray aus; selektiv mit dem Sendesignal beaufschlagbaren Spulen (X1-X3, Y1-Y3) und/oder die Empfangseinrichtung ein Empfangsarray aus selektiv auslesbaren Spulen (X1-X3, Y1-Y3) aufweist, wobei ein auf die Positionierfläche (6) senkrecht projizierter Spulenquerschnitt der Spulen (X1-X3, Y1-Y3) jeweils eine Projektionsfläche (P(X2), P(Y3)) definiert, und die Projektionsflächen (P(X2), P(Y3)) jeweilspaarweise und bereichsweise überlappen. Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Projektionsflächen (P(X2), P(Y3)) sich jeweils streifenförmig entlang einer von zwei möglichen, unterschiedlichen bevorzugt im rechten Winkel stehenden, Erstreckungsrichtungen über die Positionierfläche (6) erstrecken und dabei jeweils zwei durch die Erstreckungsrichtung (x, y) definierten Gruppen zugehörig sind, wobei die Spulen (X1-X3, Y1-Y3) einer Gruppe so angeordnet sind, dass unmittelbar benachbarte Projektionsflächen (P(X2) bzw. P(Y3)) innerhalb einer jeden Gruppe überlappen, Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei jede Projektionsfläche (P(X2)) der einen Gruppe mit mehreren, bevorzugt allen, Projektionsflächen (P(Y3)) der anderen Gruppe überlappt und dabei jeweils eine Überlappungsfläche (U(X2/Y3)) definiert wird und die Schwingkreisspulen am Betätigungsteil (2) so angeordnet sind, dass für jede mögliche Position (A) des Fußes (3) auf der Positionierfläche (6) und in allen möglichen Stellungen des Betätigungsteils (2) die Koppelflächen (4a, 4b) jeweils mit mindestens einer, bevorzugt mehr als einer, und nicht allen Überlappungsflächen (U(X2/Y3)) überlappen. Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens zwei Koppelflächen (4a, 4b) so angeordnet sind, dass für jede Stellung des Betätigungsteils (2) die Koppelflächen (4a, 4b) mit unterschiedlichen Überlappungsflächen (U(X2/Y3)) überlappen. Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Schwingkreis (4) ein; charakteristisches Frequenzverhalten eines Amplitudenverhältnisses zwischen Sendesignal und Empfangssignal und/oder ein charakteristisches Frequenzverhalten einer Phasenverschiebung zwischen Sendesignal und Empfangssigna! aufweist. Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteinheit (7) ausgebildet ist, anhand mindestens eines Empfangssignal und eines Sendesignals ein Kopplungsmaß (k) der induktive Kopplung zwischen der Empfangseinrichtung und wenigstens einem Schwingkreise, bevorzugt für alle Schwingkreise, zu bestimmen, um anhand des Kopplungsmaßes (k) eine Verlagerung des Betätigungsteils (2) in einer zur Positionierfläche (6) senkrechten Richtung und/oder eine Verkippen des Betätigungsteils (2) um eine zur Positionierfläche (6) parallele Achse zu detektieren. Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend ein Touchpad oder einen Touchscreen, die jeweils eine berührempfindliche Eingabefläche aufweisen und die Positionierfläche (6) mit der berührempfindlichen Eingabefläche zusammenfällt, Verwendung des Schiebe- und/oder Drehregler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug. Verfahren zürn Betrieb eines Schiebe- und/oder D reh regle rs
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insbesondere einer Fahrzeug-Benutzer-Schnittstelle, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen des Schiebe- und/oder Drehreglers (1) mit einer Positionierfläche (6), einem Fuß (3) und einem am Fuß (3) dreh- und/oder schiebebeweglich gelagerten Betätigungsteil (2) sowie mit einer Detektionseinrichtung (5), welche eine Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes mittels eines Sendesignals und eine Empfangseinrichtung zum Empfang des elektromagnetischen Wechselfeldes unter Erzeugung eines Empfangssignals aufweist, und mit einer mit der Detektionseinrichtung (5) elektrisch leitend verbundenen Auswerteinheit (7); wobei mindestens zwei am Betätigungsteil (2) festgelegte, zur induktiven Kopplung mit dem elektromagnetischen Wechselfeld angeordnete, elektrische Schwingkreise (4) als Stellungsgeber vorgesehen sind, die mindestens jeweils eine Schwingkreisspule mit einem Schwingkreisspulenquerschnitt aufweisen; wahlfreies Positionieren des Fußes (3) an einer Position (A) auf der Positionierfläche (6), um eine händische Verstellung des Betätigungsteil relativ zur Positionierfläche (6) unter Beibehalt der jeweiligen Position (A) des
Fußes (3) zu ermöglichen, wobei jeder Schwingkreisspulenquerschnitt bei senkrechter Projektion auf die Positionierfläche (6) eine Koppelfläche (4a, 4b) definiert und die örtliche Lage der Koppelfläche (4a, 4b) auf der Positionierfläche (6) mit einer Verstellung des Betätigungsteils (2) variiert und jeder Schwingkreis (4) eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende und für den jeweiligen Schwingkreis charakteristische Absorptionscharakteristik bezüglich des elektromagnetischen Wechselfeldes und/oder jeder Schwingkreis (4) eine das jeweilige Empfangssignal beeinflussende, für den jeweiligen Schwingkreis (4) charakteristische Abstrahlcharakteristik aufgrund eines in dem Schwingkreis (4) induzierten Stromes aufweist;
Ermitteln der jeweiligen Lage der Koppelfläche (4a, 4b) auf der Positionierfläche (6) und damit der Position (A) des Fußes (3) und der Stellung des Betätigungsteils (2) jeweils anhand der für jeden Schwingkreis (4) vorgegebenen Sendesignale und/oder erhaltenen Empfangssignale mittels der Auswerteinheit :(7)y
Ausgabe zumindest einer Stell ungsinformatlon betreffend die Stellung des Betätigungsteils (2) durch die Auswerteinheit (7), um in Abhängigkeit der Stellungsinformation eine Schalt- und/oder Steuerfunktion durchführen zu können. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sendeeinrichtung ein Senderarray aus selektiv mit dem Sendesignal beaufschlagbaren Spulen (X1-X3, Y1-Y3) und/oder die Empfangseinrichtung ein Empfangsarray aus selektiv auslesbaren Spulen (X1-X3, Y1-Y3) aufweist, wobei ein auf die Positionierfläche (6) senkrecht projizierter Spulenquerschnitt der Spulen (X1-X3, Y1-Y3) jeweils eine Projektionsfläche (P(X2), P(Y3)) definiert, und die Projektionsflächen (P(X2), P(Y3)) paarweise und ibereichsweise überlappen . Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Projektionsflächen (P(X2), P(Y3)) sich jeweils streifenförmig entlang einer von zwei möglichen, unterschiedlichen bevorzugt im rechten Winkel stehenden, Erstreckungsrichtung (x, y) über die Positionierfläche (6) erstrecken und dabei jeweils zwei durch die Erstreckungsrichtung (x, y) definierten Gruppen zugehörig sind, wobei die Spulen (X1-X3, Y1-Y3) jeder Gruppe so angeordnet sind, dass unmittelbar benachbarte Projektionsflächen (P(X2) bzw. P(Y3)) innerhalb einer jeden Gruppe überlappen. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei jede Projektionsfläche (P(X2)) der einen Gruppe mit mehreren, bevorzugt allen, Projektionsflächen (P(Y3)) der anderen Gruppe überlappt und dabei jeweils eine Überlappungsfläche (U(X2/Y3)) definiert wird und die Schwingkreisspulen am Betätigungsteil (2) so angeordnet sind, dass für jede mögliche Position (A) des Fußes (3) auf der Positionierfläche (6) und in allen möglichen Stellungen des Betätigungsteils (2) die Koppelflächen (4a, 4b) mit mindestens einer und nicht alien Überlappungsflächen . (U(X2/Y3)) überlappen. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens zwei Koppelflächen (4a, 4b) so angeordnet sind, dass für jede Stellung des Betätigungsteils (2) die Koppelflächen (4a, 4b) mit unterschiedlichen Überlappungsflächen (U(X2/Y3)) überlappen. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, wobei jeder Schwingkreis (4) ein charakteristisches Frequenzverhaltens eines Amplitudenverhältnisses zwischen Sendesignal und Empfangssignal und/oder ein charakteristisches Frequenzverhalten einer Phasenverschiebung zwischen Sendesignal und Empfangssignal aufweist. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, wobei die Auswerteinheit ausgebildet ist, anhand mindestens eines Empfangssignal und eines Sendesignals ein Kopplungsmaß der induktive Kopplung zwischen der Empfangseinrichtung und wenigstens einem Schwingkreise, bevorzugt für alle Schwingkreise, zu bestimmen, um anhand des Kopplungsmaßes eine Verlagerung des Betätigungsteils in einer zur Positionierfläche senkrechten Richtung und/oder eine Verkippen des Betätigungsteils um eine zur Positionierfläche parallele Achse zu detektieren. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 16, wobei der bereitgestellte Schiebe- und/oder Drehregler (1) ein Touchpad oder einen Touchscreen aufweist, die jeweils eine berührempfindliche Eingabefläche aufweisen und die Positionierfläche (6) die berührempfindlichen Eingabefläche ist.
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