WO2023111282A1 - Bedieneinrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2023111282A1
WO2023111282A1 PCT/EP2022/086383 EP2022086383W WO2023111282A1 WO 2023111282 A1 WO2023111282 A1 WO 2023111282A1 EP 2022086383 W EP2022086383 W EP 2022086383W WO 2023111282 A1 WO2023111282 A1 WO 2023111282A1
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surface element
operating device
actuator
soft material
user
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PCT/EP2022/086383
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French (fr)
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Philipp Scheiner
Ilona RUBINSTEIN
Anja Kommer
Raphael ZIMMERMANN
Sabrina Bringeland
Carolin Koeberle
Philipp Weiß
Joris Mertens
Arnold Kieferle
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Robert Bosch Gmbh
Audi Ag
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Publication date
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    • B60K2360/339—Translucent dashboard skins

Definitions

  • the invention relates to an operating device for a motor vehicle, which has a particularly touch-sensitive surface element for detecting control commands from a user on the surface element, the surface element being designed to be elastically deformable and being held on a support body.
  • the invention relates to a method of such an operating device.
  • An operating device of the type mentioned at the outset is described, for example, in patent application DE 10 2021 209 749.9, which has not yet been published.
  • This operating device has a surface element which is designed to be elastically deformable and is held on a support body.
  • the supporting body also carries a multiplicity of controllable electromechanical actuators, which can be controlled to deform the surface of the planar element.
  • the operation should be changed by haptic feedback to the user in such a way that the operating device can also be operated solely by touch, so that the user does not have to take his eyes off the road to the operating device, for example, in order to operate it.
  • the object of the present invention is to improve the known operating device, in particular to increase the interactivity with a user.
  • the object on which the invention is based is achieved by an operating device having the features of claim 1 .
  • This has the advantage that the deformability of the surface element is particularly flexible and allows for particularly convenient operation for the user.
  • a layer of an elastically deformable soft material is arranged between the supporting body and the surface element.
  • the flat element is advantageously supported overall by the soft material, it being possible for the flat element to be deformed or pressed in at any point in the direction of the support body due to the deformability of the soft material.
  • the surface element thus yields where a user enters a control command with a finger, for example. This can be done by tapping or pressing, or by stroking along the surface of the surface element while pressing.
  • the soft material is thereby deformed and adapts to the movement or operation of the user. If the user wants to carry out the same process again, he can easily find the course of his gesture or the point of the pressure actuation through the already deformed soft material and use it as a guide in order to enter a new or the same control command. In any case, the deformability of the soft material also offers the user a pleasant feeling of pressure, since he is not restricted by hard elements when pressing on the surface element.
  • the soft material is a soft material that stores its shape for a predetermined period of time. This ensures that the deformation of the soft material is maintained for a certain period of time as a result of a previous actuation by the user, so that the user, as already described, can easily repeat the gesture, for example, or simply orientate himself.
  • the soft material is a shape-memory foam, a so-called memory foam. This can be used cost-effectively and ensures the function described above in the long term.
  • the surface element is assigned lighting means for displaying control command options.
  • the surface element is also visually perceived by the user as a function of different possible control commands.
  • the control element can light up in different colors overall, in order to also give the user the opportunity to perceive a color change or the presence of a certain color from the corner of his eye without actually turning his eyes from the road and towards the operating device.
  • the lighting means are designed in such a way that they can illuminate or illuminate the surface element not only over its entire surface, but also at individually selected points in the surface of the surface element. As a result, different colors can also be generated at different points on the surface element, which simplifies operation for the user.
  • red and green areas can be generated on the surface element, which indicate to the user that if he presses or actuates the surface element at the appropriate place, he can accept or reject a call.
  • the surface element is in particular designed to be touch-sensitive or has at least one touch-sensitive capacitive or resistive layer that senses and implements the control command of the user.
  • the lighting means are preferably lighting means integrated into the operating device or lighting means which are arranged outside of the surface element and support body and illuminate the surface element from a distance.
  • the lighting means are preferably integrated into the surface element, in particular arranged in or on the surface element. This ensures a particularly direct illumination or illumination of the surface element, which the user can easily see at any time, even under different visibility conditions.
  • the light sources are preferably integrated into the material of the Woven surface element and thus form an integral part that can be deformed with the surface element.
  • the light sources are particularly preferably light guides that are woven into the surface element, which is designed in particular as a textile element.
  • there are distributed light elements for example LEDs or the like and/or at least one controllable luminous layer or display layer, for example in the form of an electroluminescent film.
  • the luminescent layer is preferably arranged between the soft material and the surface element, so that the surface element is backlit or illuminated from behind. So that the user can perceive the visual display, the surface element is expediently designed to be translucent. The transparency can be ensured by the material itself, or by the way in which the material forms the surface element. If the surface element is a textile formed by the material, for example, gaps can be formed through which the light can pass.
  • the soft material itself is also translucent.
  • the lighting means is or are preferably located under the soft material, i.e. on the side of the soft material facing away from the surface element, so that the lighting means or a layer containing the lighting means does not have to be deformed, so that rigid lighting means, for example LEDs or the like, can be used and are preferred.
  • At least one actuator is assigned to the surface element, which is designed to elastically deform the surface element, in particular to haptically indicate control command options.
  • the surface element can thus be deformed by the actuator in order, for example, to predetermine or pre-designate the path for a control command for the user.
  • a depression can be preformed where the user can operate a virtual switch or button, for example by applying actuating pressure. This results in a high degree of flexibility of the operating device, which also Completion of control commands at a later point in time, i.e. after installation in the vehicle, is permitted on the software side.
  • the actuator is particularly preferably designed as a magnetically operating actuator, with the planar element and/or the soft material interacting magnetically with the actuator.
  • mechanical actuator elements are dispensed with and the soft material and/or the surface element are acted upon directly by the actuator with a force which deforms the surface element in the direction of the support body in such a way that the soft material is deformed and one or more indentations are formed in the surface element on the result in contact side.
  • the magnetically working design of the actuator creates a particularly large number of possibilities for haptically specifying control commands.
  • the soft material and/or the planar element particularly preferably has magnetorheological material. This ensures that the actuator interacts reliably, or that it is transmitted with a magnetic force that leads to a deformation of the planar element.
  • the magnetorheological material can be controlled electrically, which means that a wide variety of shapes for the surface element can be achieved.
  • the actuator is particularly preferably designed to generate one or more electromagnetic fields on the side of the soft material facing away from the planar element in order to deform the planar element while influencing the magnetorheological material.
  • the magnetorheological material can be actuated or controlled flexibly in order to achieve different shapes of the planar element.
  • the actuator has, for example, a plurality of magnetic coils assigned to the support element, which can be supplied with electrical energy independently of one another by the actuator in order to generate an electromagnetic field.
  • the actuator has one or more mechanically displaceable actuator elements with the Surface element mechanically interact to deform this.
  • the actuator elements can be rams or the like, for example, which can be moved in and out of cylinders and are firmly connected to the surface element at their free end in order to impress a desired shape on it.
  • the actuator elements are distributed over the surface element in the manner of a matrix, so that the surface element can be deformed uniformly and flexibly.
  • the method according to the invention with the features of claim 11 is characterized in that the lighting means and/or the actuator are controlled to display control command options.
  • the operating device is also controlled to output information.
  • the surface element can also be deformed by the actuator in such a way that the user is only provided with information, such as the arrival of a call, a message or the like, for example by driving the actuator to move the surface element at a specific section to lift or press.
  • the actuator is preferably activated as a function of a received message, for example to haptically display a symbol drawn by another user who is using the same system or the same operating device.
  • a received message for example to haptically display a symbol drawn by another user who is using the same system or the same operating device.
  • the inputting user specifies the symbol by pressing the surface element and thereby in the form of a concave deformation
  • the concave deformation of the inputting user is reflected to the receiving user as a convex deformation of the surface element at the receiver, so that the receiving user, for example, between control options and received information can easily distinguish.
  • the actuator is in particular one mechanical and / or magnetically acting actuator, as previously described.
  • Figure 1 shows an advantageous embodiment of an operating device in a perspective view
  • FIG. 2 shows a simplified representation of the operating device in an exploded representation.
  • FIG. 1 shows a perspective, simplified illustration of an operating system for a motor vehicle, which is not shown in detail.
  • the operating system has a display 2 for showing information, such as information about the status of the motor vehicle, an entertainment system, a telephone system or the like.
  • the operating system 1 has an operating device 3 .
  • the operating device 3 is arranged, for example, on a center console of the motor vehicle or an armrest of the driver's seat of the motor vehicle.
  • the operating device has a surface element 4 that can be touched by the user.
  • the surface element has a circular outer contour.
  • the surface element 4 is designed to be elastically deformable and has a contact side 5 that can be touched by the user and a rear side that faces away from the user.
  • the operating device 3 is designed so that the user can enter control commands, for example for the entertainment system or the telephone system, by touching the surface element.
  • FIG. 2 shows the operating device 3 in a simplified exploded view.
  • the surface element 4 is held on a support body 6 which is fastened, for example, to the armrest of the driver's seat.
  • An electronic device 7 for operating the operating device is arranged on the supporting body 6 , in particular in the form of a printed circuit board 8 which electrical/electronic components are arranged and electrically connected to one another.
  • a layer 9 made of an elastically deformable soft material is arranged above the printed circuit board 8, the outer contour of which corresponds at least essentially to the outer contour of the surface element 4, so that the surface element is supported overall by the soft material.
  • a touch-sensitive layer 10 for example in the form of a touch-sensitive foil, which is assigned to the back of the surface element 4 .
  • a connecting layer 11 is optionally arranged between the touch-sensitive layer 10 and the surface element 4 .
  • the touch-sensitive layer rests firmly on the surface element 4 and also firmly on the layer 9, so that a deformation of the surface element is embossed through the touch-sensitive layer 10 into the soft material.
  • the soft material is, in particular, a soft material that stores its shape for a predetermined period of time. Once a deformation has been introduced, it is reversed by the soft material, but not within a short reaction time, but for such a long time that the impression remains visible and also noticeable for a predetermined period of time.
  • a shape-storing foam (memory foam) is used as the soft material, for example, which ensures a sluggishly elastic recovery, which maintains a deformation of the soft material or of the layer 9 for a predetermined period of time.
  • the touch-sensitive layer 10 is connected, for example, electrically or signal-wise to the electronics 7 so that a touch of the surface element 4 is detected by the layer 10 and control commands for the operating system 1 are generated depending on the type of touch.
  • the operating device works in the manner of a touchpad, but with the difference that the touch side can be deformed.
  • the operating device 3 has the advantage that the user can specify control commands not only by touch, but also that the deformation of the surface element 4 and the soft material of the layer 9 allows a simple repetition of a control command in that an embossing occurs when a control command is entered for the first time , which is maintained for a certain period of time and can therefore be easily found by the user, also haptically.
  • Lamps 13 are preferably assigned to the surface element 4 .
  • the lighting means 13 are integrated into the surface element 4 .
  • the light sources are, in particular, a large number of LEDs, which are shown by way of example in FIG. 2 by dots in the figure.
  • the LEDs are preferably distributed evenly, in particular in the form of a matrix, over the surface element 4 so that different information can be displayed visually to the user by activating the LEDs or the lighting means 13 .
  • the LEDs are particularly preferably designed to also display different colors, so that the information content of the display of the operating device 3 is increased.
  • switching elements 14 are also present, which are designed in particular as deformable or morphing elements and, if required, form switches that can be operated.
  • the switching elements 14 are controlled or formed in particular by the actuator 18 described further below.
  • the surface element 4 is a textile surface element, into which light guides 15 are woven, which form the light source 13 alone or in addition to the LEDs.
  • an electroluminescent film, an OLED display or the like is arranged as the light source 13 , in particular between the surface element 4 and the soft material 9 , in particular between the surface element 4 and the touch-sensitive layer 10 .
  • the soft material 9 itself is designed to be transparent or partially transparent and the illuminant(s) 13 is/are arranged on the underside of the soft material 9 facing away from the planar element 4 .
  • the planar element 4 is preferably designed in such a way that there are gaps that can be illuminated or material areas that are translucent, so that the lighting means 13 backlight the planar element 4 and the visual information generated thereby can be perceived by the user.
  • the operating device 3 is used, for example, to operate a telephone system.
  • This shows, for example, an incoming call on the display 2 and to choose whether to reject the call or accept the call using two virtual switches 16, 17 that are spaced apart from each other.
  • the user In order to operate one of the virtual switches 16, 17, the user must move in the direction of the respective switch 16, 17 slide a finger along the surface element 4 and thereby deform the soft material, as shown in Figure 1.
  • the user has to slide the finger to the right and to activate switch 17, to reject the call, to the left.
  • the electronics 7 also have an actuator 18 which is designed to generate one or more electromagnetic fields.
  • the planar element 4 and/or the layer 9 preferably have materials that interact with these electromagnetic fields, in particular a magnetorheological material, so that a predetermined deformation of the soft material and of the Surface element 4 is achieved.
  • the surface element 4 can be deformed in a targeted manner in such a way that, for example, virtual switches 16 , 17 represented by the display 2 can be haptically felt or detected by the user on the surface element 4 .
  • the groove-shaped indentation along which the user has to swipe his finger in one direction or the other in order to accept or reject the call is generated by driving the one or more electromagnetic fields beforehand the user touches the operating device 3.
  • a control command option is haptically displayed to the user, which makes it easier for him to use the operating system 1 .
  • haptically detectable control command options are made available, which facilitate operation in particular in such a way that the user can safely operate the operating system 1 or the operating device 3 even without taking his/her eyes off the road.
  • the magnetically acting actuator 18 instead of the magnetically acting actuator 18 there is a mechanically acting actuator which in particular has a large number of several displaceable actuator elements which interact mechanically with the surface element 4 in order to deform it together with the soft material.
  • the actuator elements can be, for example, displaceable plungers that are firmly connected to the surface element 4 .
  • the operating device 3 is optionally designed as a communication device, by means of which the user can draw letters, symbols or characters on the surface element 4 with his finger, which are detected by the touch-sensitive layer 10 and sent to a desired recipient, for example. If the user receives a message from a transmitter, this message can be transmitted by activating the Actuator 18 are haptically represented optically by driving the lamps. In the haptic representation of a message, instead of a depression, an elevation is generated in the surface element 4 for the user by actuating the actuator 18 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug, die ein insbesondere berührungsempfindliches Flächenelement (4) zur Erfassung von Steuerbefehlen eines Benutzers auf dem Flächenelement (4) aufweist, wobei das Flächenelement (4) elastisch verformbar ausgebildet ist und auf einem Stützkörper (6) gehalten ist. Es ist vorgesehen, dass zwischen dem Stützkörper (6) und dem Flächenelement (4) eine Schicht (9) aus einem elastisch verformbaren Weichmaterial angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein insbesondere berührungsempfindliches Flächenelement zur Erfassung von Steuerbefehlen eines Benutzers auf dem Flächenelement aufweist, wobei das Flächenelement elastisch verformbar ausgebildet ist und auf einem Stützkörper gehalten ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren einer derartigen Bedieneinrichtung.
Stand der Technik
Eine Bedieneinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der bisher noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2021 209 749.9 beschrieben. Diese Bedieneinrichtung weist ein Flächenelement auf, das elastisch verformbar ausgebildet ist und auf einem Stützkörper gehalten ist. Der Stützkörper trägt außerdem eine Vielzahl von ansteuerbaren elektromechanischen Aktuatoren, durch deren Ansteuerung die Oberfläche des Flächenelements verformbar ist. Dadurch soll die Bedienung durch eine haptische Rückmeldung an dem Benutzer derart verändert werden, dass eine Bedienung der Bedieneinrichtung auch allein durch Ertasten möglich ist, sodass der Benutzer beispielsweise den Blick nicht von der Straße auf die Bedieneinrichtung lenken muss, um diese zu bedienen.
Offenbarung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Bedieneinrichtung zu verbessern, insbesondere die Interaktivität mit einem Benutzer zu erhöhen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass die Verformbarkeit des Flächenelements besonders flexibel ist und eine für den Benutzer besonders komfortable Bedienung ermöglicht. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass zwischen dem Stützkörper und dem Flächenelement eine Schicht aus einem elastisch verformbaren Weichmaterial angeordnet ist. Durch das Weichmaterial wird das Flächenelement insgesamt vorteilhaft gestützt, wobei durch die Verformbarkeit des Weichmaterials das Flächenelement an jeder Stelle in Richtung des Stützkörpers verformt beziehungsweise eingedrückt werden kann. Das Flächenelement gibt somit dort nach, wo ein Benutzer beispielsweise mit dem Finger einen Steuerbefehl eingibt. Dies kann durch ein Antippen oder Eindrücken, oder aber auch durch ein Entlangstreichen entlang der Oberfläche des Flächenelements während des Eindrückens geschehen. Das Weichmaterial wird dadurch verformt und passt sich der Bewegung oder der Betätigung des Benutzers an. Möchte der Benutzer den gleichen Vorgang nochmals ausführen, kann er somit durch das bereits verformte Weichmaterial den Verlauf seiner Geste oder die Stelle der Druckbetätigung leicht haptisch wiederfinden und sich daran orientieren, um einen neuen oder den gleichen Steuerbefehl einzugeben. In jedem Fall bietet die Verformbarkeit des Weichmaterials für den Nutzer außerdem ein angenehmes Druckgefühl, da er beim Eindrücken des Flächenelements nicht durch harte Elemente beschränkt ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Weichmaterial ein für eine vorbestimmte Zeitdauer formspeicherndes Weichmaterial. Dadurch ist gewährleistet, dass die Verformung des Weichmaterials durch eine vorherige Betätigung des Benutzers für eine gewisse Zeitdauer aufrechterhalten bleibt, sodass der Benutzer, wie zuvor bereits beschrieben, die Geste beispielsweise leicht wiederholen oder sich einfach orientieren kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Weichmaterial um einen formspeichernden Schaum, einen sogenannten Memory-Schaum. Dieser ist kostengünstig einsetzbar und gewährleistet die zuvor beschriebene Funktion dauerhaft.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Flächenelement Leuchtmittel zum Anzeigen von Steuerbefehlmöglichkeiten zugeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass das Flächenelement auch optisch vom Benutzer in Abhängigkeit von unterschiedlich möglichen Steuerbefehlen optisch wahrgenommen wird. So kann beispielsweise das Steuerelement in unterschiedlichen Farben insgesamt aufleuchten, um dem Benutzer auch die Möglichkeit zu geben, eine Farbänderung oder das Vorhandensein einer bestimmten Farbe aus dem Augenwinkel wahrzunehmen, ohne den Blick tatsächlich von der Straße ab und der Bedieneinrichtung zuzuwenden. Insbesondere sind die Leuchtmittel derart ausgebildet, dass sie das Flächenelement nicht nur in seiner gesamten Fläche, sondern auch an einzelnen ausgewählten Stellen in der Fläche des Flächenelements beleuchten oder anleuchten kann. Dadurch können auch unterschiedliche Farben an unterschiedlichen Stellen des Flächenelements erzeugt werden, die dem Benutzer die Bedienung vereinfachen. So können beispielsweise, wie bei Mobiltelefonen bekannt, rote und grüne Bereiche auf dem Flächenelement erzeugt werden, die dem Benutzer anzeigen, dass, wenn er das Flächenelement an der entsprechend angelegten Stelle betätigt oder drückt, einen Anruf annehmen oder ablehnen kann. Um die Steuergeste beziehungsweise den Steuerbefehl wahrzunehmen, ist das Flächenelement insbesondere berührungsempfindlich ausgebildet oder weist zumindest eine berührungsempfindliche kapazitiv oder resistiv wirkende Schicht auf, die den Steuerbefehl des Benutzers sensiert und umsetzt. Bei den Leuchtmitteln handelt es sich bevorzugt um in die Bedieneinrichtung integrierte Leuchtmittel oder um außerhalb von Flächenelement und Stützkörper angeordnete Leuchtmittel, die aus Entfernung das Flächenelement an beziehungsweise beleuchten.
Vorzugsweise sind die Leuchtmittel in das Flächenelement integriert, insbesondere in oder an dem Flächenelement angeordnet. Dadurch ist eine besonders direkte Ausleuchtung oder Beleuchtung des Flächenelements gewährleistet, die vom Benutzer jederzeit auch bei anderen Sichtverhältnissen gut erkennbar ist. Vorzugsweise sind die Leuchtmittel in das Material des Flächenelements eingewoben und bilden damit einen integralen Bestandteil, der sich mit dem Flächenelement mitverformen lässt.
Dabei handelt es sich bei den Leuchtmitteln besonders bevorzugt um Lichtleiter, die in das insbesondere als Textilelement ausgebildete Flächenelement mit eingewoben sind. Alternativ oder zusätzlich sind verteilt angeordnete Lichtelemente, beispielsweise LEDs oder dergleichen und/oder zumindest eine ansteuerbare Leuchtschicht oder Displayschicht, wie beispielsweise in der Art einer Elektrolumineszenz-Folie vorhanden. Vorzugsweise ist die Leuchtschicht zwischen dem Weichmaterial und dem Flächenelement angeordnet, sodass das Flächenelement hinterleuchtet beziehungsweise von hinten beleuchtet wird. Damit der Benutzer die visuelle Anzeige wahrnehmen kann, ist das Flächenelement zweckmäßigerweise lichtdurchlässig ausgebildet. Dabei kann die Lichtdurchlässigkeit durch das Material selbst gewährleistet sein, oder durch die Art und Weise, wie das Material das Flächenelement formt. Ist das Flächenelement beispielsweise ein durch das Material geformtes Textil, können Zwischenräume gebildet werden, durch welche das Licht hindurchtreten kann. Optional ist das Weichmaterial selbst auch lichtdurchlässig ausgebildet. In diesem Fall liegt oder liegen dann die Leuchtmittel vorzugsweise unter dem Weichmaterial, also auf der von dem Flächenelement abgewandten Seite des Weichmaterials, so dass das Leuchtmittel oder eine das Leuchtmittel aufweisende Schicht nicht mitverformt werden muss, so dass starre Leuchtmittel, beispielsweise LEDs oder dergleichen, eingesetzt werden können und bevorzugt werden.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass dem Flächenelement zumindest ein Aktuator zugeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, das Flächenelement elastisch zu verformen, insbesondere um Steuerbefehlmöglichkeiten haptisch anzuzeigen. Durch den Aktuator ist das Flächenelement somit verformbar, um beispielsweise den Weg für einen Steuerbefehl für den Benutzer vorzugeben beziehungsweise vorzuzeichnen. Ebenso kann durch das Ansteuern des Aktuators eine Vertiefung dort vorgeformt werden, wo der Benutzer beispielsweise durch Aufbringen eines Betätigungsdrucks einen virtuellen Schalter oder Taster bedienen kann. Hierdurch ergibt sich eine hohe Flexibilität der Bedieneinrichtung, die auch das Ergänzen von Steuerbefehlen zu einem späteren Zeitpunkt, also nach der Montage im Kraftfahrzeug, softwareseitig erlaubt.
Besonders bevorzugt ist der Aktuator als magnetisch arbeitender Aktuator ausgebildet, wobei das Flächenelement und/oder das Weichmaterial magnetisch mit dem Aktuator Zusammenwirken. Dadurch wird auf mechanische Aktuatorelemente verzichtet und das Weichmaterial und/oder das Flächenelement werden direkt durch den Aktuator mit einer Kraft beaufschlagt, welche das Flächenelement derart in Richtung des Stützkörpers verformt, dass das Weichmaterial verformt wird und sich eine oder mehrere Vertiefungen in dem Flächenelement auf der Berührungsseite ergeben. Durch die magnetisch arbeitende Ausbildung des Aktuators ist eine besonders hohe Vielzahl an Möglichkeiten geschaffen, Steuerbefehle haptisch vorzugeben.
Besonders bevorzugt weist das Weichmaterial und/oder das Flächenelement magnetorheologisches Material auf. Dadurch ist ein sicheres Zusammenwirken des Aktuators beziehungsweise eine Übertragung mit einer magnetischen Kraft, die zu einer Verformung des Flächenelements führt, sicher gewährleistet. Das magnetorheologische Material ist elektrisch ansteuerbar, wodurch unterschiedlichste Formgebungen des Flächenelements erreichbar sind.
Besonders bevorzugt ist der Aktuator dazu ausgebildet, ein oder mehrere elektromagnetische Felder auf der von dem Flächenelement abgewandten Seite des Weichmaterials zu erzeugen, um das Flächenelement unter Beeinflussung des magnetorheologischen Materials zu verformen.
Hierdurch ist insbesondere das magnetorheologische Material flexibel betätigbar beziehungsweise ansteuerbar, um unterschiedliche Formen des Flächenelements zu erreichen. Der Aktuator weist dazu beispielsweise mehrere dem Stützelement zugeordnete Magnetspulen auf, die durch den Aktuator unabhängig voneinander mit elektrischer Energie beaufschlagt werden können, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist der Aktuator ein oder mehrere mechanisch verlagerbare Aktuatorelemente auf, die mit dem Flächenelement mechanisch Zusammenwirken, um dieses zu verformen. Bei den Aktuatorelementen kann es sich beispielsweise um Stößel oder dergleichen handeln, die beispielsweise in Zylindern ein- und ausgefahren werden können und an ihrem freien Ende jeweils mit dem Flächenelement fest verbunden sind, um diesem eine gewünschte Form aufzuprägen. Insbesondere sind die Aktuatorelemente in der Art einer Matrix über das Flächenelement verteilt angeordnet, sodass das Flächenelement gleichmäßig und flexibel verformbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zeichnet sich dadurch aus, dass die Leuchtmittel und/oder der Aktuator zum Anzeigen von Steuerbefehlmöglichkeiten angesteuert werden. Es ergeben sich dadurch die oben bereits genannten Vorteile, die es dem Benutzer ermöglichen, ohne den Blick von der Fahrbahn zu wenden, Steuerbefehle zu ertasten oder optisch wahrzunehmen und einzugeben. Optional wird die Bedieneinrichtung auch zur Ausgabe von Informationen angesteuert. So kann beispielsweise das Flächenelement durch den Aktuator auch derart verformt werden, dass dem Benutzer lediglich eine Information zur Verfügung gestellt wird, wie beispielsweise das Eingehen eines Anrufs, einer Nachricht oder dergleichen, indem beispielsweise der Aktuator dazu angesteuert wird, das Flächenelement an einem bestimmten Abschnitt anzuheben oder einzudrücken. Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass in einem Betriebsmodus der Benutzer Symbole oder Bilder auf dem Flächenelement durch Eindrücken des Flächenelements zeichnen und dadurch an einen gewünschten Empfänger verschicken kann.
Gleichermaßen wird der Aktuator bevorzugt in Abhängigkeit von einer empfangenen Nachricht dazu angesteuert, beispielsweise eine von einem anderen Nutzer, der das gleiche System beziehungsweise die gleiche Bedieneinrichtung verwendet, gezeichnete Symbole haptisch darzustellen. Wenn der eingebende Benutzer beispielsweise das Symbol durch das Eindrücken des Flächenelements und dadurch in Form einer konkaven Verformung vorgibt, wird die konkave Verformung des eingebenden Benutzers dem empfangenen Benutzer als konvexe Verformung des Flächenelements beim Empfänger wiedergegeben, sodass der empfangene Benutzer beispielsweise zwischen Steuermöglichkeiten und eingegangen Informationen einfach unterscheiden kann. Bei dem Aktuator handelt es sich dabei insbesondere um einen mechanischen und/oder magnetisch wirkenden Aktuator, wie zuvor bereits beschrieben.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen im Folgenden
Figur 1 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung in einer perspektivischen Darstellung und
Figur 2 eine vereinfachte Darstellung der Bedieneinrichtung in einer Explosionsdarstellung.
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen vereinfachten Darstellung ein Bediensystem für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Bediensystem weist eine Anzeige 2 zur Darstellung von Informationen auf, wie beispielsweise Informationen über den Zustand des Kraftfahrzeugs, eines Unterhaltungssystems, einer Telefonanlage oder dergleichen.
Weiterhin weist das Bediensystem 1 eine Bedieneinrichtung 3 auf. Die Bedieneinrichtung 3 ist beispielsweise auf einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs oder einer Armlehne des Fahrersitzes des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Bedieneinrichtung weist ein Flächenelement 4 auf, das von dem Benutzer berührbar ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Flächenelement eine kreisförmige Außenkontur auf. Das Flächenelement 4 ist elastisch verformbar ausgebildet und weist eine von dem Benutzer berührbare Berührseite 5 und eine von dem Benutzer abgewandte Rückseite auf. Die Bedieneinrichtung 3 ist dazu ausgebildet, dass der Benutzer durch Berühren des Flächenelements Steuerbefehle beispielsweise für das Unterhaltungssystem oder die Telefonanlage eingeben kann.
Figur 2 zeigt die Bedieneinrichtung 3 in einer vereinfachten Explosionsdarstellung. Das Flächenelement 4 ist auf einem Stützkörper 6 gehalten, der beispielsweise an der Armlehne des Fahrersitzes befestigt ist. Auf dem Stützkörper 6 ist eine Elektronikeinrichtung 7 zum Betreiben der Bedieneinrichtung angeordnet, insbesondere in Form einer Leiterplatte 8, auf welcher elektrische/elektronische Komponenten angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind.
Oberhalb der Leiterplatte 8 ist eine Schicht 9 aus einem elastisch verformbaren Weichmaterial angeordnet, deren Außenkontur zumindest im Wesentlichen der Außenkontur des Flächenelements 4 entspricht, sodass das Flächenelement durch das Weichmaterial insgesamt gestützt ist. Zwischen der Schicht 9 und dem Flächenelement 4 liegt eine berührungsempfindliche Schicht 10, beispielsweise in Form einer berührungsempfindlichen Folie, die der Rückseite des Flächenelements 4 zugeordnet ist. Optional ist zwischen der berührungsempfindlichen Schicht 10 und dem Flächenelement 4 eine Verbindungsschicht 11 angeordnet.
Insbesondere liegt die berührungsempfindliche Schicht fest an dem Flächenelement 4 an und auch fest auf der Schicht 9, sodass eine Verformung des Flächenelements durch die berührungsempfindliche Schicht 10 hindurch in das Weichmaterial eingeprägt wird.
Bei dem Weichmaterial handelt es sich insbesondere um ein für eine vorbestimmte Zeitdauer formspeicherndes Weichmaterial. Eine einmal eingebrachte Verformung wird durch das Weichmaterial rückgängig gemacht, jedoch nicht innerhalb einer kurzen Reaktionszeit, sondern derart lange, dass die Einprägung für eine vorbestimmte Zeitdauer noch sichtbar und auch spürbar erhalten bleibt. Als Weichmaterial wird dazu beispielsweise ein formspeichernder Schaum (Memory Foam) eingesetzt, der eine träge elastische Rückverformung gewährleistet, welche für eine vorbestimmte Zeitdauer eine Verformung des Weichmaterials beziehungsweise der Schicht 9 aufrechterhält.
Die berührungsempfindliche Schicht 10 ist beispielsweise elektrisch oder signaltechnisch mit der Elektronik 7 verbunden, sodass eine Berührung des Flächenelements 4 durch die Schicht 10 erfasst und in Abhängigkeit von der Art der Berührung Steuerbefehle für das Bediensystem 1 erzeugt werden. Insoweit arbeitet die Bedieneinrichtung in der Art eines Touchpads, jedoch mit dem Unterschied, dass die Berührungsseite verformbar ist. Die Bedieneinrichtung 3 hat den Vorteil, dass der Benutzer nicht nur durch Berührung Steuerbefehle vorgeben kann, sondern dass durch die Verformung des Flächenelements 4 und des Weichmaterials der Schicht 9 eine einfache Wiederholung eines Steuerbefehls dadurch ermöglicht ist, dass eine Einprägung beim ersten Eingeben eines Steuerbefehls entsteht, die für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten bleibt und daher vom Benutzer einfach auch haptisch wiedergefunden werden kann. Beim Steuerbefehl, bei welchem der Benutzer beispielsweise das Flächenelement 4 nicht nur lokal einrückt, sondern den Finger quer über das Flächenelement 4 streicht, wie durch einen Pfeil 12 in Figur 1 beispielhaft gezeigt, so entsteht eine nutartige Vertiefung, die für die vorbestimmte Zeitdauer aufrecht erhalten bleibt und vom Benutzer leicht wiedergefunden werden kann, um den gleichen Befehl zu wiederholen. Dadurch können beispielsweise Fehlbedienungen verhindert werden.
Vorzugsweise sind dem Flächenelement 4 Leuchtmittel 13 zugeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Leuchtmittel 13 in das Flächenelement 4 integriert. Bei den Leuchtmitteln handelt es sich insbesondere um eine Vielzahl von LEDs, die in Figur 2 durch Punkte in der Figur beispielhaft dargestellt sind. Die LEDs sind bevorzugt gleichmäßig, insbesondere matrix- förmig, über das Flächenelement 4 verteilt angeordnet, sodass unterschiedliche Informationen visuell dem Benutzer durch das Ansteuern der LEDs beziehungsweise der Leuchtmittel 13 angezeigt werden können. Besonders bevorzugt sind die LEDs dazu ausgebildet, auch unterschiedliche Farben darzustellen, sodass der Informationsgehalt der Anzeige de Bedieneinrichtung 3 erhöht ist.
Optional sind außerdem Schaltelemente 14 vorhanden, die insbesondere als verformbare oder morphende Elemente ausgebildet sind und bei Bedarf bedienbare Schalter ausbilden. Die Schaltelemente 14 werden insbesondere durch den weiter unten beschriebenen Aktuator 18 angesteuert oder ausgebildet werden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Flächenelement 4 um ein textiles Flächenelement, in welches Lichtleiter 15eingewoben sind, die die Leuchtmittel 13 alleine oder zusätzlich zu den LEDs bilden.
Alternativ oder zusätzlich sind als Leuchtmittel 13 eine Elektrolumineszenz-Folie, ein Oled-Display oder dergleichen insbesondere zwischen dem Flächenelement 4 und dem Weichmaterial 9, insbesondere zwischen dem Flächenelement 4 und der berührungsempfindlichen Schicht 10 angeordnet. Optional ist das Weichmaterial 9 selbst transparent oder teiltransparent ausgebildet und das oder die Leuchtmittel 13 auf der von dem Flächenelement 4 abgewandten Unterseite des Weichmaterials 9 angeordnet. Je nach gewünschter Komplexität der dargestellten Informationen, kann zwischen den unterschiedlichen Leuchtmitteln gewählt werden. Vorzugsweise ist das Flächenelement 4 derart ausgebildet, dass sich durchleuchtbare Zwischenräume ergeben oder Materialbereiche, die lichtdurchlässig sind, sodass die Leuchtmittel 13 das Flächenelement 4 hinterleuchten und die dadurch erzeugten visuellen Informationen vom Benutzer wahrgenommen werden können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel dient die Bedieneinrichtung 3 beispielsweise zum Bedienen einer Telefonanlage. Diese zeigt beispielsweise auf der Anzeige 2 einen eingehenden Anruf an sowie zur Auswahl das Ablehnen des Anrufs oder das Annehmen des Anrufs durch zwei voneinander beabstandete virtuelle Schalter 16, 17. Um einen der virtuellen Schalter 16, 17 zu bedienen, muss der Benutzer in Richtung des jeweiligen Schalters 16, 17 einen Finger entlang des Flächenelements 4 schieben und dabei das Weichmaterial verformen, wie in Figur 1 gezeigt. Zum Betätigen des rechts angeordneten Schalters 16 muss der Benutzer beispielsweise den Finger nach rechts schieben und zum Betätigen Schalters 17, zum Ablehnen des Anrufs, nach links.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Elektronik 7 außerdem einen Aktuator 18 auf, der dazu ausgebildet ist, ein oder mehrere elektromagnetische Felder zu erzeugen. Das Flächenelement 4 und/oder die Schicht 9 weisen bevorzugt mit diesen elektromagnetischen Feldern zusammenwirkende Materialien, insbesondere ein magnetorheologisches Material auf, sodass durch das gezielte Ansteuern oder Erzeugen der elektrischen Felder eine vorbestimmte Verformung des Weichmaterials und des Flächenelements 4 erzielt wird. Dadurch kann das Flächenelement 4 gezielt derart verformt werden, dass beispielsweise durch die Anzeige 2 dargestellte virtuelle Schalter 16, 17 haptisch vom Benutzer an dem Flächenelement 4 ertastbar beziehungsweise erfassbar sind. So wird in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel beispielsweise die nutförmige Vertiefung, entlang welcher der Benutzer mit dem Finger in die eine oder die andere Richtung streichen muss, um den Anruf anzunehmen oder abzulehnen, durch das Ansteuern des einen oder der mehreren elektromagnetischen Felder erzeugt, noch bevor der Benutzer die Bedieneinrichtung 3 berührt. Dadurch wird dem Benutzer haptisch eine Steuerbefehlmöglichkeit angezeigt, die es ihm erleichtert, das Bediensystem 1 zu benutzen. Somit wird zusätzlich zu den mittels der Leuchtmittel 13 dargestellten Steuerbefehlmöglichkeiten haptisch erfassbare Steuerbefehlmöglichkeit zur Verfügung gestellt, die eine Bedienung insbesondere derart erleichtern, dass der Benutzer das Bediensystem 1 beziehungsweise die Bedieneinrichtung 3 auch ohne den Blick von der Straße zu nehmen sicher bedienen kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, hier nicht dargestellt, ist anstelle des magnetisch wirkenden Aktuators 18 ein mechanisch wirkender Aktuator vorhanden, der insbesondere eine Vielzahl von mehreren verlagerbaren Aktuatorelementen aufweist, die mit dem Flächenelement 4 mechanisch Zusammenwirken, um dieses zusammen mit dem Weichmaterial zu verformen. Bei den Aktuatorelementen kann es sich beispielsweise um verschiebbare Stößel handeln, die mit dem Flächenelement 4 fest verbunden sind. Das Ansteuern der Aktuatorelemente, die insbesondere matrixförmig angeordnet sind, wird der Stützkörper 6 beziehungsweise das Flächenelement 4 verteilt angeordnet sind, sind ebenfalls unterschiedlich stabile Möglichkeiten, beispielsweise wie obenstehend beschrieben, das Flächenelement 4 einprägbar.
Optional ist die Bedieneinrichtung 3 als Kommunikationseinrichtung ausgebildet, mittels welcher der Benutzer beispielsweise Buchstaben, Symbole oder Zeichen auf das Flächenelement 4 mit dem Finger zeichnen kann, die von der berührungsempfindlichen Schicht 10 erfasst und beispielsweise an einen gewünschten Empfänger gesendet werden. Empfängt der Benutzer eine Nachricht von einem Sender, so kann diese Nachricht durch das Ansteuern des Aktuators 18 haptisch durch das Ansteuern der Leuchtmittel optisch dargestellt werden. Bei der haptischen Darstellung für eine Nachricht wird dem Benutzer anstelle einer Vertiefung eine Erhebung in dem Flächenelement 4 durch das Ansteuern des Aktuators 18 erzeugt.

Claims

Ansprüche
1 . Bedieneinrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug, die ein insbesondere berührungsempfindliches Flächenelement (4) zur Erfassung von Steuerbefehlen eines Benutzers auf dem Flächenelement (4) aufweist, wobei das Flächenelement (4) elastisch verformbar ausgebildet ist und auf einem Stützkörper (6) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stützkörper (6) und dem Flächenelement (4) eine Schicht (9) aus einem elastisch verformbaren Weichmaterial angeordnet ist.
2. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Weichmaterial ein für eine vorbestimmte Zeitdauer formspeicherndes Weichmaterial ist.
3. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (4) Leuchtmittel (13) zum Anzeigen von Steuerbefehlmöglichkeiten zugeordnet sind.
4. Bedieneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (13) in das Flächenelement (4) integriert, insbesondere in oder an dem Flächenelement (4) angeordnet, beispielsweise eingewoben sind.
5. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (13) Lichtleiter (15), verteilt angeordnete Lichtelemente und/oder zumindest eine ansteuerbare Leuchtschicht oder Displayschicht, beispielsweise Elektrolumineszenz-Folie, aufweisen.
6. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flächenelement (4) zumindest ein Aktuator (18) zugeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, das Flächenelement (4) elastisch zu verformen, insbesondere um Steuerbefehlmöglichkeiten haptisch anzuzeigen. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (18) als magnetisch arbeitender Aktuator ausgebildet ist, und dass das Flächenelement (4) und/oder das Weichmaterial magnetisch mit dem Aktuator (18) Zusammenwirken. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichmaterial und/oder das Flächenelement (4) magnetorheologisches Material aufweist. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (18) dazu ausgebildet ist, ein oder mehrere elektromagnetische Felder auf der von dem Flächenelement (4) abgewandten Seite des Weichmaterials zu erzeugen, um das Flächenelement (4) zu verformen. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (18) ein oder mehrere mechanisch verlagerbare Aktuatorelemente aufweist, die mit dem Flächenelement (4) mechanisch Zusammenwirken, um dieses zu verformen. Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (13) und/oder der Aktuator (18) dazu angesteuert werden, Steuerbefehlmöglichkeiten optisch und/oder haptisch anzuzeigen.
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