DE102008058568A1 - Haptische Bedieneinrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine haptische Bedieneinrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mindestens einen berührungsempfindlichen Tastbereich aufweisenden Tastfeld 1, wobei bei Berührung des Tastbereichs ein Schaltsignal auslösbar und das Tastfeld 1 durch einen Bewegungsantrieb in der Ebene des Tastfeldes 1 in einem bestimmten Rhythmus bewegbar antreibbar ist und wobei das Tastfeld 1 über ein oder mehrere flexible Verbindungselemente mit einem feststehenden Träger 6 verbunden ist. Der Träger 6 und das Tastfeld 1 bilden zwei Gehäuseteile eines geschlossenen Gehäuses, in dem zumindest die Anzeigeeinrichtung oder deren Anzeigeebene angeordnet ist, und die über eine Dichteinrichtung in der Ebene des Tastfeldes oder in einer zum Tastfeld 1 parallelen Ebene relativ zueinander beweglich in Verbindung stehen.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Haptische Bedieneinrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mindestens einen berührungsempfindlichen Tastbereich aufweisenden Tastfeld, wobei bei Berührung des Tastbereichs ein Schaltsignal auslösbar und das Tastfeld durch einen Bewegungsantrieb in der Ebene des Tastfeldes in einem bestimmten Rhythmus bewegbar antreibbar ist und wobei das Tastfeld über ein oder mehrere flexible Verbindungselemente mit einem feststehenden Träger verbunden ist.
- Bei derartigen haptischen Bedieneinrichtungen, die zur Auslösung eines Schaltsignals dienen, werden bei Betätigung eines Tastbereichs Bewegungen des Tastfeldes in einem bestimmten Rhythmus ausgelöst, um der Bedienperson eine Rückmeldung über die korrekte Auslösung des Schaltsignals zu geben.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine haptische Bedieneinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen gegen Umwelteinflüsse geschützten, einfachen und störungsunanfälligen Aufbau besitzt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger und das Tastfeld zwei Gehäuseteile eines geschlossenen Gehäuses bilden, in dem zumindest die Anzeigeeinrichtung oder deren Anzeigeebene angeordnet ist, und die über eine Dichteinrichtung in der Ebene des Tastfeldes oder in einer zum Tastfeld parallelen Ebene relativ zueinander beweglich in Verbindung stehen.
- Dadurch werden Funktionsbeeinträchtigungen durch Umwelteinflüsse wie Feuchte und Staub vermieden.
- Die Gehäuseteile von Tastfeld und Träger können in der Ebene des Tastfelds oder in einer oder mehreren zum Tastfeld parallelen Ebenen aneinander angrenzen, wobei zwischen den aneinander angrenzenden Bereichen von Tastfeld und Träger die Dichteinrichtung angeordnet ist.
- Zur relativen Bewegbarkeit kann dabei die Dichteinrichtung ein elastisches Dichtelement sein, das mit den aneinander angrenzenden Bereichen von Tastfeld und Träger verbunden ist.
- Zur relativen Bewegbarkeit kann dabei die Dichteinrichtung ein elastisches Dichtelement, wie z. B. eine Membran, sein, das mit den aneinander angrenzenden Bereichen von Tastfeld und Träger verbunden ist.
- Zur Vermeidung einer Beeinflussung des Bewegungsprofils insbesondere bei starken Umgebungstemperaturänderungen, wie sie z. B. in einem Kraftfahrzeug vorkommen, besteht vorzugsweise das elastische Dichtelement aus einem Werkstoff, dessen Steifigkeit in einem Temperaturbereich zwischen –40°C bis +110°C zumindest annähernd gleich ist.
- Dazu kann das Dichtelement aus einem Kunststoff bestehen.
- In einer anderen, eine Beeinflussung des Bewegungsprofils zumindest weitgehend vermeidenden Ausbildung der Dichteinrichtung kann zwischen den parallel aneinander angrenzenden Ebenen von Tastfeld und Träger eine ein oder mehrere Labyrinthe aufweisende, eine geschlossene Ringbahn bildende Labyrinthdichtung angeordnet sein, wobei die Stege der Labyrinthdichtung mit einem größeren Spiel in einer zur Ebene des Tastfeldes parallelen Ebene in die Nuten der Labyrinthdichtung ragen, als das Tastfeld vom Bewegungstrieb relativ zum Träger bewegbar ist.
- Vorzugsweise besitzt dabei die Ringbahn einen rechteckigen Verlauf, wobei die Geraden des Rechtecks mittels Radien miteinander verbunden sind.
- Um den Tastbereichen eine visuelle Erfassbarkeit zuordnen zu können, kann in einfacher Weise das Tastfeld zumindest im Bereich der Tastbereiche transparent ausgebildet sein, wobei zwischen Tastfeld und Träger ein oder mehrere mit dem Träger fest verbundene Anzeigeinrichtungen angeordnet sind.
- Durch das Gehäuse wird auch eine Beeinträchtigung der Sichtbarkeit des Darstellungsbereichs der Anzeigeeinrichtung vermieden.
- Ein geringes Bauvolumen und eine gegebenenfalls flexible Ansteuerbarkeit wird dabei dadurch erreicht, dass die Anzeigeeinrichtung eine optoelektrische Anzeigeeinrichtung wie eine Flüssigkristallanzeige (LCD) oder eine organische Leuchtdiode (OLED) oder eine Vakuumfluoreszenzanzeige (VF) ist.
- Dabei ist vorzugsweise durch die Anzeigeeinrichtung ein der Schaltfunktion des zugeordneten Tastbereichs zuordenbares alphanumerisches Zeichen und/oder Symbol darstellbar.
- Vorzugsweise ist der Bewegungsantrieb ein in eine Bewegungsrichtung linear antreibender Bewegungsantrieb.
- Der Bewegungsantrieb kann ein elektromechanischer Bewegungsantrieb, wie z. B. ein Magnetbewegungsantrieb oder ein Piezobewegungsantrieb, sein.
- Dies ist von Vorteil, da damit problemlos von der menschlichen Hand gut erfassbare Beschleunigungen des Tastfeldes auf 3 G und mehr erzielt werden können.
- Es ist aber auch jeder andere Bewegungsantrieb, wie z. B. ein pneumatischer Bewegungsantrieb, anwendbar.
- Um eine Mehrzahl von Tastbereichen auf kleinem Raum realisieren zu können, kann das Tastfeld eine Mehrzahl über das Tastfeld verteilt angeordnete, voneinander unabhängig betätigbare berührungsempfindliche Tastbereiche aufweisen, wobei vorzugsweise zur einfachen Auffindbarkeit durch die Bedienperson die Tastbereiche in einer Matrix angeordnet sein können.
- Die Tastbereiche können in einfacher Ausbildung Piezo- und/oder Kapazitiv- und/oder Resistivtastbereiche sein.
- Zur haptischen Unterscheidbarkeit können unterschiedlichen Tastbereichen unterschiedliche bestimmte Rhythmen zugeordnet sein, in denen das Tastfeld bewegbar antreibbar ist.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Untenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bedieneinrichtung, -
2 einen Ausschnitt der Bedieneinrichtung nach1 im Querschnitt, -
3 einen vergrößerten Ausschnitt der Bedieneinrichtung nach1 , -
4 eine perspektivische Untenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bedieneinrichtung, -
5 eine zweite perspektivische Teiluntenansicht der Bedieneinrichtung nach4 , -
6 eine perspektivische Querschnittsansicht der Bedieneinrichtung nach4 , -
7 eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnitts der Bedieneinrichtung nach4 . - Die dargestellten Bedieneinrichtungen besitzen ein Tastfeld
1 , dessen Oberseite mit einer transparenten Folie2 versehen ist, die eine Mehrzahl nicht dargestellter transparenter berührungsempfindliche Tastbereiche aufweist. - Die Tastbereiche können Kapazitivtastbereiche sein, bei deren Berührung ein Schaltsignal ausgelöst wird, das einem zu betätigenden Gerät zuführbar ist.
- Das Tastfeld
1 besitzt einen rechteckigen Rahmen3 dessen innerer Bereich mit einer transparenten Platte4 verschlossen ist, auf der die Folie2 aufgebracht ist. - An den kurzen Seiten des Rahmens
3 sind mit ihren einen Enden jeweils zwei Federarme5 mit Rechteckquerschnitt in einem Abstand zueinander angeordnet, die rechtwinklig von der Seite des Tastfeldes1 wegragen, welche der Folie2 abgewandt ist. - Die Federarme
5 erstrecken sich mit ihren Längsseiten parallel zu den kurzen Seiten des Rahmens3 und sind mit ihren zweiten Enden an einem Träger6 befestigbar. - Bei dem Ausführungsbeispiel der
1 bis3 sind die zweiten Enden der Federarme5 in Lagerböcken7 des Trägers6 fest eingespannt. - Bei dem Ausführungsbeispiel der
4 bis7 besitzt der Träger6 Laschen8 , deren freien Enden mit den freien Enden der Federarme5 verbunden sind. - Die Lagerböcke
7 und die Laschen8 sind auf der der Mitte des Trägers6 zugewandten Seite der jeweiligen Federarme5 angeordnet und weisen an ihren den Federarmen5 zugewandten Seitenabstützflächen9 mit einer Wölbung auf, die sich über ei nen Teil des Abstandes zwischen Träger6 und Tastenfeld1 erstreckt. - Ausgehend von den Befestigungsstellen der Federarme
5 an den Lagerböcken7 bzw. den Laschen8 nähern sich die Abstützflächen9 zu ihrem anderen Ende hin dem Mittelbereich des Trägers6 . - Dadurch ist das mittels der Federarme
5 getragene und über diese mit dem Träger6 verbundene Tastfeld1 in Richtung seiner Längserstreckung relativ zum Träger6 auslenkbar. - Dabei bilden die Federarme
5 ein Parallelogramm, so dass andere Auslenkungen, als in Längserstreckungsrichtung des Tastfeldes1 nicht möglich sind. - An dem Träger
6 ist weiterhin ein Magnetbewegungsantrieb10 angeordnet, der bei Berührung eines Tastbereiches und Auslösung des Schaltsignals auf einen mit dem Tastfeld1 verbundenen Anker11 zur Auslenkung des Tastfeldes1 einwirkt. - Diese Auslenkung erfolgt über einen Weg in der Größenordnung von 0,2 mm bis 0,5 mm alternierend, wobei jedem Tastbereich ein eigener Rhythmus zugeordnet ist, in dem das Tastfeld
1 bei Berührung eines Tastbereichs von dem Magnetbewegungsantrieb10 schwingend angetrieben wird. - Bei jeder Auslenkung des Tastfeldes
1 gelangen die Federarme5 an der einen kurzen Seite des Rahmens3 zunehmend zur Anlage an den Wölbungen der ihnen zugeordneten Abstützflächen9 , so dass zum Ende einer Auslenkung die Federarme5 zumindest weitgehend an den ihnen zugeordneten Abstützflächen9 in Anlage sind. - Das Zurückschwingen erfolgt dann bei ausgeschaltetem Magnetbewegungsantrieb
10 durch die Federkraft der Federarme5 . - Dabei gelangen die beiden anderen Federarme
5 zur Anlage an den ihnen zugeordneten Abstützflächen9 . - Dieser Schwingrhythmus ist durch die den Tastbereich berührende Bedienperson haptisch erfassbar und erkennbar.
- Haptisch erfolgt somit sowohl eine Rückmeldung, dass das Schaltsignal ausgelöst wurde, als auch aufgrund des Erkennens des speziellen Rhythmusses, welcher Tastbereich betätigt wurde.
- Damit kann die Bedienperson feststellen, ob sie den von ihr zu betätigten Tastbereich tatsächlich auch berührt hatte.
- Um zunächst die Stelle des jeweils zu betätigenden Tastbereichs auf dem Tastfeld
1 visuell erkennen zu können, ist auf der der Folie2 abgewandten Seite des Tastfeldes1 auf dem Träger6 eine Flüssigkristallanzeige12 angeordnet, deren dargestellte Zeichen und/oder Symbole die Bedienperson durch die transparente Platte4 des Tastfelds1 sehen kann. - Dabei ist hinter jedem Tastbereich ein diesem zugeordnetes Zeichen und/oder Symbol angeordnet.
- Bei dem Ausführungsbeispiel der
4 bis7 bilden Träger und Tastfeld1 zwei Gehäuseteile eines geschlossenen Gehäuses. - Das Tastfeld
1 ist dabei als an der der Platte4 gegenüberliegenden Seite offener Kasten ausgebildet, der an seinem Öffnungsbereich einen zur Platte4 parallelen, umlaufenden Dichtungsbereich13 aufweist. - An diesem Dichtungsbereich
13 liegt in einer dazu parallelen Ebene ein ebener Dichtungsbereich14 des plattenartig ausgebildeten Trägers6 an. - An dem Dichtungsbereich
13 des Tastfeldes1 sind zwei zueinander parallel sich entlang des Öffnungsbereichs erstreckende, eine Ringbahn bildende, endlos umlaufende Nuten15 ausgebildet, in die entsprechende endlos umlaufende Stege16 des Dichtungsbereichs14 des Trägers6 hineinragen. - Die Ringbahnen aus Nuten
15 und Stegen16 , die eine Labyrinthdichtung bilden, haben einen rechteckigen Verlauf, wobei die Geraden des Rechtecks mittels Radien17 miteinander verbunden sind. - Um die Auslenkbewegung des Tastfeldes
1 ungehindert zum Träger6 zu ermöglichen, besitzen die Nuten15 eine solche Breite, dass die Stege16 bei der Auslenkung des Tastfeldes1 nicht zur Anlage an den Nutwänden gelangen. -
- 1
- Tastfeld
- 2
- Folie
- 3
- Rahmen
- 4
- Platte
- 5
- Federarme
- 6
- Träger
- 7
- Lagerböcke
- 8
- Laschen
- 9
- Abstützflächen
- 10
- Magnetbewegungsantrieb
- 11
- Anker
- 12
- Flüssigkristallanzeige
- 13
- Dichtungsbereich
- 14
- Dichtungsbereich
- 15
- Nuten
- 16
- Stege
- 17
- Radien
Claims (21)
- Haptische Bedieneinrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mindestens einen berührungsempfindlichen Tastbereich aufweisenden Tastfeld, wobei bei Berührung des Tastbereichs ein Schaltsignal auslösbar und das Tastfeld durch einen Bewegungsantrieb in der Ebene des Tastfeldes in einem bestimmten Rhythmus bewegbar antreibbar ist und wobei das Tastfeld über ein oder mehrere flexible Verbindungselemente mit einem feststehenden Träger verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (
6 ) und das Tastfeld (1 ) zwei Gehäuseteile eines geschlossenen Gehäuses bilden, in dem zumindest die Anzeigeeinrichtung oder deren Anzeigeebene angeordnet ist, und die über eine Dichteinrichtung in der Ebene des Tastfeldes oder in einer zum Tastfeld (1 ) parallelen Ebene relativ zueinander beweglich in Verbindung stehen. - Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile von Tastfeld (
1 ) und Träger (6 ) in der Ebene des Tastfelds oder einer oder mehreren zum Tastfeld (1 ) parallelen Ebenen aneinander angrenzen, wobei zwischen den aneinander angrenzenden Bereichen von Tastfeld (1 ) und Träger (6 ) die Dichteinrichtung angeordnet ist. - Anzeigeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung ein elastisches Dichtelement ist, das mit den aneinander angrenzenden Bereichen von Tastfeld und Träger verbunden ist.
- Anzeigeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtelement eine Membran ist.
- Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtelement aus einem Werkstoff besteht, dessen Steifigkeit in einem Temperaturbereich zwischen –40°C bis +110°C zumindest annähernd gleich ist.
- Anzeigeeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement aus einem Kunststoff besteht.
- Anzeigeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den parallel aneinander angrenzenden Ebenen von Tastfeld (
1 ) und Träger (6 ) eine ein oder mehrere Labyrinthe aufweisende, eine geschlossene Ringbahn bildende Labyrinthdichtung angeordnet ist, wobei die Stege (16 ) der Labyrinthdichtung mit einem größeren Spiel in einer zur Ebene des Tastfeldes (1 ) parallelen Ebene in die Nuten (15 ) der Labyrinthdichtung ragen, als das Tastfeld (1 ) vom Bewegungstrieb relativ zum Träger (6 ) bewegbar ist. - Anzeigeeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringbahn einen rechteckigen Verlauf besitzt, wobei die Geraden des Rechtecks mittels Radien (
17 ) miteinander verbunden sind. - Anzeigeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastfeld (
1 ) zumindest im Bereich der Tastbereiche transparent ausgebildet ist, wobei zwischen Tastfeld (1 ) und Träger (6 ) ein oder mehrere mit dem Träger (6 ) fest verbundene Anzeigeinrichtungen angeordnet sind. - Anzeigeeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung eine optoelektrische Anzeigeeinrichtung ist.
- Anzeigeeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrooptische Anzeigeeinrichtung eine Flüssigkristallanzeige (LED) (
12 ) oder eine organische Leuchtdiode (OLED) oder eine Vakuumfluoreszenzanzeige (VF) ist. - Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anzeigeeinrichtung eine der Schaltfunktion des zugeordneten Tastbereichs zuordenbares alphanumerisches Zeichen und/oder Symbol darstellbar ist.
- Anzeigeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsantrieb ein in eine Bewegungsrichtung linear antreibender Bewegungsantrieb ist.
- Anzeigeeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsantrieb ein elektromechanischer Bewegungsantrieb ist.
- Anzeigeeinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsantrieb ein Magnetbewegungsantrieb (
10 ) ist. - Anzeigeeinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsantrieb ein Piezobewegungsantrieb ist.
- Anzeigeeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsantrieb ein pneumatischer Bewegungsantrieb ist.
- Anzeigeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastfeld (
1 ) eine Mehrzahl über das Tastfeld (1 ) ver teilt angeordnete, voneinander unabhängig betätigbare berührungsempfindliche Tastbereiche aufweist. - Anzeigeeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastbereiche in einer Matrix angeordnet sind.
- Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Tastbereiche Piezo- und/oder Kapazitiv- und/oder Resistivtastbereiche sind.
- Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlichen Tastbereichen unterschiedliche bestimmte Rhythmen zugeordnet sind, in denen das Tastfeld (
1 ) bewegbar antreibbar ist.
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