DE102014019196A1

DE102014019196A1 - Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102014019196A1
Application number: DE102014019196.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Wachinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-23
Also published as: WO2016096099A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit wenigstens einem Basiselement (16), mit zumindest einem an dem Basiselement (16) in eine Bewegungsrichtung (22) bewegbar gelagerten Bedienelement (20), mittels welchem von einer Person durch Betätigen des Bedienelements (20) wenigstens eine Funktion des Fahrzeugs bewirkbar ist, und mit wenigstens einem Aktor (24), mittels welchem zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an die Person infolge der Betätigung des Bedienelements (20) dieses in die Bewegungsrichtung (22) relativ zu dem Basiselement (16) bewegbar ist, wobei das Bedienelement (20) einen eigensteifen Träger (28), ein auf dem Träger (28) angeordnetes Dekorelement (30), durch welches eine von der Person bei der Betätigung berührbare Oberfläche (32) des Bedienelements (20) gebildet ist, und eine auf dem Träger (28) zwischen diesem und dem Dekorelement (30) angeordnete Sensorfolie (38) aufweist, mittels welcher eine von der Person auf das Dekorelement (30) ausgeübte Kraft zum Betätigen des Bedienelements (20) und eine Stelle (S1, S2), an welcher die Person die Kraft auf das Dekorelement (30) ausübt, erfassbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, ist beispielsweise bereits der DE 10 2013 006 414 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Bedienvorrichtung umfasst ein Basiselement, welches als Grundplatte eines Gehäuses der Bedienvorrichtung ausgebildet ist. Ferner umfasst die Bedienvorrichtung zumindest ein an dem Basiselement in eine Bewegungsrichtung bewegbar gelagertes Bedienelement, mittels welchem von einer Person durch Betätigen des Bedienelements wenigstens eine Funktion des Fahrzeugs bewirkbar ist. Mit anderen Worten ist das Bedienelement entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Basiselement bewegbar. Betätigt die Person das Bedienelement, so wird wenigstens eine Funktion des Fahrzeugs bewirkt. Im Rahmen der Betätigung berührt die Person beispielsweise mit einem ihrer Finger eine Oberfläche des Bedienelements und beaufschlagt das Bedienelement mit einer Kraft, mittels welcher das Bedienelement schließlich betätigt wird.
Darüber hinaus umfasst die Bedienvorrichtung wenigstens einen Aktor, mittels welchem zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an die Person infolge der Betätigung des Bedienelements das Bedienelement in die Bewegungsrichtung relativ zu dem Basiselement bewegbar ist. Infolge der durch die Person auf das Bedienelement ausgeübten Kraftbeaufschlagung, das heißt infolge des Bewirkens der wenigstens einen Funktion beziehungsweise infolge des Betätigens des Bedienelements wird das Bedienelement mittels des Aktors in die Bewegungsrichtung relativ zum Basiselement bewegt. Die das Bedienelement im Rahmen der Betätigung berührende Person kann die durch den Aktor bewirkte Bewegung des Bedienelements haptisch wahrnehmen, das heißt fühlen. Hierdurch wird der Person haptisch mitgeteilt, dass eine Betätigung des Bedienelements erfolgt ist beziehungsweise dass die Betätigung erfolgreich war und demzufolge die Funktion bewirkt wird beziehungsweise wurde. Das Bedienelement ist somit ein sensorisches Bedienelement, welches durch Beaufschlagen des Bedienelements mit einer Kraft und somit durch Berühren des Bedienelements betätigbar ist. Ferner ist eine sogenannte aktive Haptik vorgesehen, da mittels des Aktors aktiv das Bedienelement bewegt werden kann, um dadurch eine haptische Rückmeldung zu erzeugen.
Ferner offenbart die DE 103 04 704 A1 ein Dateneingabegerät mit einem Touchpad, das relativ zu mindestens zwei Schaltelementen kippbeweglich gelagert ist, derart, dass bei Ausübung eines ausreichenden Drucks auf die Oberfläche des Touchpads mindestens eines der Schaltelemente selektiv betätigbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders geringer Bauraumbedarf sowie ein einfacher Aufbau der Bedienvorrichtung realisiert werden können bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders vorteilhaften Bedienung der Bedienvorrichtung.
Diese Aufgabe wird durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen und vorzugsweise einen Personenkraftwagen, umfasst wenigstens ein Basiselement sowie zumindest ein an dem Basiselement in eine Bewegungsrichtung bewegbar gelagertes Bedienelement, mittels welchem von einer Person durch Betätigen des Bedienelements wenigstens eine Funktion des Fahrzeugs bewirkbar ist. Dies bedeutet, dass das Bedienelement in die Bewegungsrichtung relativ zu dem Basiselement bewegbar ist. Zum Bewirken der wenigstens einen Funktion berührt die Person, beispielsweise der Fahrer des Kraftwagens, das Bedienelement, insbesondere eine Oberfläche des Bedienelements, und beaufschlagt das Bedienelement mit einer Kraft.
Die Bedienvorrichtung umfasst ferner wenigstens einen Aktor, mittels welchem zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an die Person infolge der Betätigung des Bedienelements das Bedienelement in die Bewegungsrichtung relativ zu dem Basiselement bewegbar ist. Überschreitet beispielsweise die von der Person auf das Bedienelement ausgeübte Kraft einen vorgebbaren Schwellenwert, so wird dadurch das Bedienelement betätigt und somit die Funktion bewirkt. Infolge der Betätigung beziehungsweise des Bewirkens der Funktion wird das Bedienelement mittels des Aktors relativ zum Basiselement bewegt. Die das Bedienelement im Rahmen der Betätigung berührende Person kann die mittels des Aktors bewirkte Bewegung des Bedienelements haptisch wahrnehmen, das heißt fühlen, wodurch der Person mitgeteilt werden kann, dass eine Betätigung des Bedienelements erfolgt ist beziehungsweise erfolgreich war.
Um nun einen besonders einfachen Aufbau und einen besonders geringen Bauraumbedarf der Bedienvorrichtung zu schaffen sowie gleichzeitig eine besonders vorteilhafte Bedienung der Bedienvorrichtung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bedienelement einen eigensteifen Träger und ein auf dem Träger angeordnetes Dekorelement aufweist, durch welches eine von der Person bei der Betätigung berührbare Oberfläche des Bedienelements gebildet ist. Darüber hinaus weist das Bedienelement eine auf dem Träger zwischen dem Träger und dem Dekorelement angeordnete Sensorfolie auf, mittels welcher eine von der Person auf das Dekorelement ausgeübte Kraft zum Betätigen des Bedienelements sowie eine Stelle, an welcher die Person die Kraft zum Betätigen des Bedienelements auf das Dekorelement ausübt, erfassbar sind.
Mit anderen Worten dient die beispielsweise aus einem Kunststoff gebildete sowie beispielsweise an sich biegeschlaffe Sensorfolie zum Auswerten der Kraft und der Stelle, an welcher die Kraft auf das Dekorelement und somit auf das Bedienelement insgesamt von der Person ausgeübt wird. Der Träger, die Sensorfolie und das Dekorelement stellen jeweilige Schichten oder Lagen des Bedienelements dar, sodass das Bedienelement einen sandwichartigen Aufbau beziehungsweise einen Sandwichaufbau aufweist, da die Lagen übereinander angeordnet sind. Dadurch kann der Bauraumbedarf des Bedienelements und somit der Bedienvorrichtung insgesamt besonders gering gehalten werden. Gleichzeitig können die von der Person auf das Dekorelement ausgeübte Kraft, insbesondere ein Wert der Kraft, sowie die Stelle, an welcher die Person die Kraft auf das Dekorelement ausübt, besonders präzise mittels der Sensorfolie erfasst werden. Außerdem ist es möglich, mittels des Dekorelements eine Oberfläche des Bedienelements zu schaffen, welche optisch und/oder haptisch besonders hochwertig ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Sensorfolie ein Flächenelement, das heißt ein Element mit einer flächigen Erstreckung ist, sodass zumindest ein Teilbereich und vorzugsweise zumindest ein überwiegender Teil des Trägers, insbesondere einer der Sensorfolie zugewandten Oberfläche des Trägers, mittels der Sensorfolie überdeckt werden kann. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest nahezu der gesamte Träger beziehungsweise zumindest nahezu die gesamte, der Sensorfläche zugewandten Oberfläche des Trägers, durch die Sensorfolie überdeckt ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, in Abhängigkeit von jeweiligen Stellen, an denen die Person das Dekorelement beziehungsweise das Bedienelement mit einer jeweiligen Kraft beaufschlagt, unterschiedliche Funktionen des Fahrzeugs bewirken zu können, wobei diese jeweiligen Stellen, welche voneinander unterschiedlich sind, mittels der Sensorfolie erfassbar sind.
Mit anderen Worten, berührt die Person das Bedienelement an einer ersten Stelle und übt die Person an der ersten Stelle des Dekorelements eine Kraft auf das Bedienelement aus, so können mittels der Sensorfolie diese erste Stelle und die Kraft erfasst werden. Überschreitet die Kraft beispielsweise einen vorgebbaren Schwellenwert, so wird eine der ersten Stelle zugeordnete, erste Funktion des Fahrzeugs bewirkt. Berührt die Person das Bedienelement an einer zweiten Stelle und übt die Person beispielsweise eine Kraft auf das Dekorelement an der von der ersten Stelle unterschiedlichen und insbesondere von der ersten Stelle beabstandeten, zweiten Stelle aus, so können diese Kraft und die zweite Stelle mittels der Sensorfolie erfasst werden. Überschreitet die Kraft wieder den vorgebbaren Schwellenwert, so wird eine der zweiten Stelle zugeordnete und von der ersten Funktion unterschiedliche, zweite Funktion des Fahrzeugs bewirkt. Auf diese Weise ist es auf besonders einfache Weise möglich, mittels der Bedienvorrichtung unterschiedliche Funktionen des Fahrzeugs bewirken zu können, indem die Person das Dekorelement an unterschiedlichen Stellen berührt und an diesen unterschiedlichen Stellen das Bedienelement mit einer den vorgebbaren Schwellenwert überschreitenden Kraft beaufschlagt.
Dabei ist es jeweils möglich, infolge der durch die Person bewirkten Betätigung des Bedienelements das Bedienelement mittels des Aktors relativ zum Basiselement zu bewegen, sodass infolge des Bewirkens der jeweiligen Funktion eine haptische Rückmeldung an die das Bedienelement beziehungsweise Dekorelement berührende Person erzeugt werden kann. Die Bedienvorrichtung stellt somit ein kompaktes Modulbauteil in Form einer sensorischen Bedienvorrichtung mit aktiver Haptik dar, welche auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise als Modulbauteil im Fahrzeug verbaut werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorfolie zum kapazitiven Erfassen der Kraft ausgebildet. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Sensorfolie um einen kapazitiven Sensor, insbesondere einen kapazitiven Kraft- beziehungsweise Drucksensor, mittels welchem die Kraft sowie die Stelle, an welcher die Kraft auf das Dekorelement und über das Dekorelement auf die Sensorfolie wirkt, präzise erfasst werden können. Die Sensorfolie weist eine gewisse, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Dekorelements verlaufende Erstreckung, das heißt eine gewisse Dicke auf.
Betätigt die Person beispielsweise über einen ihrer Finger das Bedienelement, wobei die Person das Dekorelement mit einer Kraft beaufschlagt, das heißt beispielsweise gegen das Dekorelement drückt, so wird die Sensorfolie gegen den gegenüber der Sensorfolie wesentlich steiferen Träger gedrückt. Dadurch wird die Sensorfolie an der Stelle, an welcher die Person mit ihrem Finger auf das Dekorelement und über dieses auf die Sensorfolie drückt, zusammengedrückt, wodurch ein Abstand zwischen einer dem Dekorelement zugewandten ersten Oberfläche der Sensorfolie und einer der ersten Oberfläche abgewandten und dem Träger zugewandten, zweiten Oberfläche der Sensorfolie verringert, wobei diese Oberflächen auch als Folienseiten bezeichnet werden.
Durch das Verändern und vorliegend Verringern des Abstands der beiden Folienseiten, wobei der Abstand auch als Sensorabstand bezeichnet wird, können die von der Person auf das Bedienelement ausgeübte Kraft, welche auch als Betätigungskraft bezeichnet wird, sowie die Stelle, an welcher die Person die Kraft auf das Bedienelement ausübt, erkannt werden. Überschreitet die erkannte Kraft beispielsweise den vorgebbaren Schwellenwert, so wird der Aktor angesteuert, um in der Folge das Bedienelement relativ zum Basiselement zu bewegen und so die haptische Rückmeldung zu erzeugen.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Sensorfolie zumindest in einem Teilbereich lichtdurchlässig ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Dekorelement, insbesondere wenigstens eine Durchgangsöffnung des Dekorelements, über die Sensorfolie, das heißt durch die Sensorfolie hindurch zu beleuchten. Hierdurch ist es möglich, die durch Betätigen des Bedienelements bewirkbare Funktion der Person optisch zu visualisieren und/oder die zuvor genannten Stellen, mittels welchen unterschiedliche Funktionen bewirkbar sind, voneinander abzutrennen. Dadurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Bedienung der Bedienvorrichtung realisieren.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Beleuchtungseinrichtung zum Ausstrahlen von den lichtdurchlässigen Teilbereich der Sensorfolie durchdringendem Licht zum Beleuchten zumindest eines Teils des Dekorelements vorgesehen ist. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass die Person die Bedienvorrichtung auch im Dunkeln auf einfache Weise bedienen kann, da der Person auch im Dunkeln die jeweiligen Stellen und/oder Funktionen visualisiert werden können.
Um den Bauraumbedarf besonders gering zu halten sowie einen besonders einfachen Aufbau der Bedienvorrichtung zu schaffen, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung am Träger gehalten ist.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Bedienvorrichtung wenigstens einen Lautsprecher zum Wiedergeben wenigstens eines Tons infolge der Betätigung des Bedienelements umfasst. Mittels des Lautsprechers ist es somit möglich, eine akustische Rückmeldung an die Person infolge des Betätigens des Bedienelements zu realisieren. Überschreitet beispielsweise die von der Person auf das Bedienelement ausgeübte Kraft den vorgebbaren Schwellenwert, so wird als der Ton beispielsweise ein Klick-Geräusch ähnlich dem Klick-Geräusch einer Maus eines Computers erzeugt, sodass mittels der Bedienvorrichtung nicht nur die haptische Rückmeldung, sondern auch eine akustische Rückmeldung realisierbar ist. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine besonders gute und insbesondere ergonomische und hochwertige Bedienung realisierbar ist.
Um den Bauraumbedarf der Bedienvorrichtung dabei besonders gering zu halten, ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Aktor und der Lautsprecher in einem Gehäuse der Bedienvorrichtung aufgenommen sind. Ferner ist es dadurch möglich, die Bedienvorrichtung als Modulbauteil auszugestalten und in der Folge als fertig hergestelltes Modulbauteil auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise zu verbauen.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Basiselement ein Gehäuseteil des Gehäuses ist. Beispielsweise ist das Basiselement eine Grundplatte des Gehäuses, wobei der Lautsprecher, der Aktor und das Bedienelement zumindest mittelbar an dem Gehäuseteil beziehungsweise der Grundplatte gehalten sind. Hierdurch kann der Bauraumbedarf der Bedienvorrichtung besonders gering gehalten werden.
Um die Teileanzahl und somit die Komplexität der Bedienvorrichtung besonders gering zu halten, ist es bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Bedienelement an dem Basiselement unter Vermittlung wenigstens einer Feder, insbesondere einer Blattfeder, gehalten ist. Die Blattfeder weist dabei in alle von der Bewegungsrichtung unterschiedliche Richtungen eine höhere Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, als in die Bewegungsrichtung auf. Mit anderen Worten weist die Feder, insbesondere Blattfeder, einen Freiheitsgrad in Bewegungsrichtung des Bedienelements auf, ist jedoch in alle anderen Richtungen biegesteif. Dies bedeutet, dass die Feder entlang der Bewegungsrichtung eine wesentlich geringere Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, als in alle anderen Richtungen aufweist. Dadurch ist es möglich, die Feder elastisch zu verformen, wenn das Bedienelement mittels des Aktors in die Bewegungsrichtung bewegt wird. Da die Feder in die anderen Richtungen biegesteif ist, können unerwünschte und beispielsweise durch die Person bewirkte Bewegungen des Bedienelements in von der Bewegungsrichtung unterschiedliche Richtungen sicher vermieden werden, sodass sich eine besonders vorteilhafte Bedienung und ein hochwertiger Eindruck der Bedienvorrichtung realisieren lassen.
Zur Erfindung gehört auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftwagen und vorzugsweise ein Personenkraftwagen, mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Bedienelement, welches einen Sandwichaufbau aufweist; und
2 eine schematische Perspektivansicht der Bedienvorrichtung gemäß 1, wobei in 2 ein Gehäuse der Bedienvorrichtung transparent dargestellt ist.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 und 2 zeigen eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. In Einbaulage, das heißt in fertig hergestelltem Zustand des Fahrzeugs ist die Bedienvorrichtung 10 beispielsweise im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet, sodass die Bedienvorrichtung 10 von einer sich im Innenraum aufhaltenden Person bedient beziehungsweise betätigt werden kann.
Die Bedienvorrichtung 10 umfasst ein im Ganzen mit 12 bezeichnetes Gehäuse, das in 2 transparent dargestellt ist. Das Gehäuse 12 umfasst Seitenwände 14 sowie ein Gehäuseteil in Form einer Grundplatte 16, welche – wie im Folgenden noch erläutert wird – ein Basiselement der Bedienvorrichtung 10 ist. Durch die Seitenwände 14 und das Basiselement (Grundplatte 16) ist wenigstens ein Aufnahmeraum 18 des Gehäuses 12 begrenzt, wobei – wie im Folgenden noch erläutert wird – unterschiedliche Komponenten der Bedienvorrichtung 10 zumindest teilweise in dem Aufnahmeraum 18 aufgenommen sind. Die Seitenwände 14 sind beispielsweise aus Kunststoff gebildet, wobei vorgesehen sein kann, dass die Seitenwände 14 einstückig miteinander ausgebildet sind. Die Seitenwände 14 können einstückig mit der Grundplatte 16 ausgebildet sein. Alternativ ist es denkbar, dass die Grundplatte 16 als separat von den Seitenwänden 14 ausgebildetes Bauteil ausgebildet ist, welches mit den Seitenwänden 14 verbunden ist.
Die Bedienvorrichtung 10 umfasst darüber hinaus ein Bedienelement 20, welches an der Grundplatte 16 in eine Bewegungsrichtung bewegbar zumindest mittelbar gelagert ist. Dies bedeutet, dass das Bedienelement 20 entlang der Bewegungsrichtung relativ zur Grundplatte 16 sowie relativ zu den Seitenwänden 14 bewegbar ist. Die Bewegungsrichtung ist dabei in 1 durch einen Doppelpfeil 22 veranschaulicht.
Die Bedienvorrichtung 10 umfasst darüber hinaus einen Aktor 24, mittels welchem zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an die das Bedienelement 20 bedienende beziehungsweise betätigende Person infolge der Betätigung des Bedienelements 20 das Bedienelement 20 in die Bewegungsrichtung relativ zur Grundplatte 16 bewegbar ist. Die Bedienvorrichtung 10 umfasst eine Leiterplatte 26, deren Funktion im Folgenden noch genauer erläutert wird. Die Leiterplatte 26 ist an der Grundplatte 16 befestigt, wobei der Aktor 24 auf der Leiterplatte 26 angeordnet ist. Die Leiterplatte 26 umfasst eine Ansteuereinheit, mittels welcher der Aktor 24 ansteuerbar ist. Infolge eines mittels der Ansteuereinheit bewirkten Ansteuerns des Aktors 24 wird das Bedienelement 20 relativ zur Grundplatte 16 entlang der Bewegungsrichtung mittels des Aktors 24 bewegt.
Um nun einen besonders einfachen Aufbau, einen geringen Bauraumbedarf sowie eine besonders vorteilhafte Bedienung der Bedienvorrichtung 10 zu realisieren, umfasst das Bedienelement 20 einen eigensteifen Träger 28, welcher beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet ist. Ferner umfasst das Bedienelement 20 ein auf dem Träger 28 angeordnetes Dekorelement 30, durch welches eine von der Person bei der Betätigung des Bedienelements 20 berührbare Oberfläche 32 des Bedienelements 20 gebildet ist.
Zum Betätigen des Bedienelements 20, das heißt zum Bewirken der wenigstens einen Funktion des Fahrzeugs berührt die Person beispielsweise mit einem Finger 34 ihrer Hand 36 die Oberfläche 32 und somit das Dekorelement 30 und übt an einer Stelle eine Kraft auf das Dekorelement 30 und somit auf das Bedienelement 20 insgesamt aus. Mit anderen Worten drückt die Person mit ihrem Finger 34 an der Stelle auf das Bedienelement 20. Dabei berührt die Person die Oberfläche 32 mit dem Finger 34.
Das Bedienelement 20 umfasst darüber hinaus eine auf dem Träger 28 zwischen dem Träger 28 und dem Dekorelement 30 angeordnete Sensorfolie 38, mittels welcher die von der Person auf das Dekorelement 30 ausgeübte Kraft zum Betätigen des Bedienelements 20 sowie die Stelle, an welcher die Person die Kraft auf das Dekorelement 30 und somit das Bedienelement 20 insgesamt ausübt, erfassbar sind. Die Sensorfolie 38 und das Dekorelement 30 sind beispielsweise auf den Träger 28 aufgeklebt. Hierzu ist beispielsweise zwischen dem Träger 28 und der Sensorfolie 38 eine erste Klebstoffschicht vorgesehen, mittels welcher die Sensorfolie 38 mit dem Träger 28 verklebt ist. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen der Sensorfolie 38 und dem Dekorelement 30 eine zweite Klebeschicht angeordnet sein, mittels welcher das Dekorelement 30 mit der Sensorfolie 38 verklebt ist.
Die Sensorfolie 38 ist beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet und beispielsweise biegeschlaff. Bei der Sensorfolie 38 handelt es sich um ein Flächenelement, das heißt um ein Element mit einer flächigen Erstreckung, wobei die Sensorfolie 38 eine dem Dekorelement 30 zugewandte, erste Oberfläche 40 sowie eine der ersten Oberfläche 40 abgewandte und dem Träger 28 zugewandte, zweite Oberfläche 42 aufweist. Die Oberflächen 40 und 42 werden auch als Folienseiten bezeichnet. Ferner weist die Sensorfolie 38 eine senkrecht zur Oberfläche 32 und somit den Oberflächen 40 und 42 verlaufende Dicke auf, wobei sich diese Dicke beispielsweise von der Oberfläche 40 zur Oberfläche 42 erstreckt.
Die Sensorfolie 38 ist dabei zum kapazitiven Erfassen der Kraft, das heißt als kapazitiver Kraft- oder Drucksensor ausgebildet. Berührt die Person mit ihrem Finger 34 das Dekorelement 30 an einer Stelle beziehungsweise Position und drückt die Person mit ihrem Finger 34 an dieser Stelle auf die Oberfläche 32 beziehungsweise das Dekorelement 30, so wird das Dekorelement 30 gegen die Sensorfolie 38 gedrückt. Ferner wird dadurch die Sensorfolie 38 gegen den gegenüber der Sensorfolie 38 wesentlich steiferen Träger 28 gedrückt, wodurch die Sensorfolie an der Stelle zusammengedrückt wird. Dadurch wird die Dicke und somit der Abstand zwischen den Oberflächen 40 und 42 an der Stelle, an welcher die Person auf das Bedienelement 20 drückt, verändert und vorliegend verringert.
Dadurch können die von der Person auf das Bedienelement 20 an der Stelle ausgeübte Kraft sowie die Stelle der Kraft mittels der Sensorfolie 38 erkannt werden. Die Sensorfolie 38 ist beispielsweise mit der Leiterplatte 26 gekoppelt, insbesondere elektrisch verbunden, wobei die Leiterplatte 26 beispielsweise eine Auswerteeinheit aufweist. Die Sensorfolie 38 stellt wenigstens ein Signal bereit, welches die mittels der Sensorfolie 38 erfasste Kraft und die mittels der Sensorfolie 38 erfasste Stelle, an welcher die Person auf das Bedienelement 20 drückt, charakterisiert. Das Signal wird von der Sensorfolie 38 an die Auswerteeinheit der Leiterplatte 26 übertragen und von der Auswerteeinheit empfangen. Mittels der Auswerteeinheit wird die mittels der Sensorfolie 38 erfasste und von der Person auf das Bedienelement 20 ausgeübte Kraft beispielsweise mit einem vorgebbaren Schwellenwert verglichen.
Überschreitet die von der Person auf das Bedienelement 20 ausgeübte Kraft den vorgebbaren Schwellenwert, so wird der Aktor 24 mittels der Ansteuereinheit der Leiterplatte 26 angesteuert, sodass das Bedienelement 20 mittels des Aktors 24 entlang der Bewegungsrichtung relativ zur Grundplatte 16 bewegt wird. Ferner wird beispielsweise einer der Stelle zugeordnete Funktion des Fahrzeugs bewirkt. Durch das mittels des Aktors 24 bewirkte Bewegen des Bedienelements 20 entlang der Bewegungsrichtung wird eine haptische Rückmeldung an die Person erzeugt, da die das Bedienelement 20 im Rahmen der Betätigung berührende Person die Bewegung des Bedienelements 20 über ihren Finger 34 haptisch wahrnimmt, das heißt fühlen kann. Dadurch wird der Person haptisch mitgeteilt, dass die Kraft den vorgebbaren Schwellenwert überschritten hat und in der Folge die gewünschte, der Stelle zugeordnete Funktion bewirkt wurde beziehungsweise bewirkt wird.
Infolge der flächigen Erstreckung der Sensorfolie 38 kann die Sensorfolie 38 einen flächigen Teilbereich und insbesondere einen zumindest überwiegenden flächigen Teilbereich des Trägers 28 überdecken. Ferner ist es möglich, jeweilige, voneinander unterschiedliche beziehungsweise voneinander beabstandete Stellen, an denen die Person eine jeweilige Kraft auf das Bedienelement 20 ausübt, mittels der Sensorfolie 38 zu erfassen, wobei mittels der Sensorfolie 38 auch die jeweilige, an der jeweiligen Stelle von der Person auf das Bedienelement 20 ausgeübte Kraft erfasst werden kann. In der Folge ist es beispielsweise möglich, in Abhängigkeit von der jeweiligen erfassten Stelle unterschiedliche Funktionen des Fahrzeugs zu bewirken, wenn die jeweilige von der Person auf das Bedienelement 20 ausgeübte Kraft den vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.
Drückt beispielsweise die Person mit ihrem Finger 34 an einer ersten Stelle S1 mit einer ersten Kraft auf das Bedienelement 20, so können sowohl die erste Kraft als auch die erste Stelle S1 mittels der Sensorfolie 38 erfasst werden. Wird mittels der Auswerteeinheit ermittelt, dass die erste Kraft den vorgebbaren Schwellenwert überschreitet, so wird beispielsweise wenigstens eine der ersten Stelle S1 zugeordnete, erste Funktion des Kraftwagens bewirkt. Drückt die Person beispielsweise mit ihrem Finger 34 an einer von der ersten Stelle S1 unterschiedlichen, zweiten Stelle S2 mit einer zweiten Kraft auf das Bedienelement 20, so können mittels der Sensorfolie 38 auch die zweite Stelle S2 und die zweite Kraft erfasst werden. Wird beispielsweise mittels der Auswerteeinheit ermittelt, dass die zweite Kraft den vorgebbaren Schwellenwert überschreitet, so wird beispielsweise wenigstens eine der zweiten Stelle S2 zugeordnete und von der ersten Funktion unterschiedliche, zweite Funktion des Kraftwagens bewirkt. Somit ist es möglich, mittels der Bedienvorrichtung 10 auf einfache Weise unterschiedliche Funktionen des Fahrzeugs zu bewirken.
Um der Person zu kommunizieren, welche Funktion des Fahrzeugs über welche Stelle des Bedienelements 20 bewirkt werden kann, sind die unterschiedlichen Stellen beispielsweise durch Linien und/oder dergleichen Formen optisch voneinander getrennt und/oder mit Grafiken beziehungsweise Piktogrammen und/oder Buchstaben versehen, wobei die Grafiken beziehungsweise Piktogramme und/oder Buchstaben die jeweilige, bewegbare Funktion beschreiben und insbesondere visualisieren.
Aus 1 ist erkennbar, dass an dem Träger 28 ein Betätigungselement 44 vorgesehen ist, welches von dem Träger 28 in den Aufnahmeraum 18 absteht. Über das Betätigungselement 44, welches einstückig mit dem Träger 28 ausgebildet sein kann, kann der Aktor 24 mit dem Träger 28 und somit dem Bedienelement 20 insgesamt zusammenwirken, sodass das Bedienelement 20 mittels des Aktors 24 über das Betätigungselement 44 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu der Grundplatte 16 bewegt werden kann.
Die Bedienvorrichtung 10 umfasst darüber hinaus Federn in Form von Blattfedern 49, welche beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind. Mit anderen Worten sind die Blattfedern 49 als Metall-Blattfedern ausgebildet. Der Träger 28 und somit das Bedienelement 20 insgesamt sind zumindest mittelbar an dem Gehäuse 12, insbesondere der Grundplatte 16, unter Vermittlung der Blattfedern 49 gehalten und dabei entlang der Bewegungsrichtung relativ zum Gehäuse 12 bewegbar gelagert. Die Blattfedern 49 weisen dabei einen Freiheitsgrad entlang der Bewegungsrichtung auf. In alle anderen Richtungen sind die Blattfedern 49 jedoch biegesteif. Dies bedeutet, dass die Blattfedern 49 in alle von der Bewegungsrichtung unterschiedliche Richtungen eine höhere Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, als in die Bewegungsrichtung aufweisen.
1 zeigt das Bedienelement 20 und somit die Blattfedern 49 in einer Ruhelage, in welcher die Blattfedern 49 entspannt und insbesondere nicht elastisch verformt sind. Wird der Aktor 24 mittels der Ansteuereinheit angesteuert, so wird das Bedienelement 20 mittels des Aktors 24 aus der Ruhelage entlang der Bewegungsrichtung in wenigstens eine von der Ruhelage unterschiedliche Bewegungslage bewegt. Dabei ist es möglich, das Bedienelement 20 mittels des Aktors 24 in unterschiedliche Bewegungslagen zu bewegen. In der jeweiligen Bewegungslage sind die Blattfedern 49 gegenüber der Ruhelage elastisch verformt und dadurch gespannt, sodass die Blattfedern 49 jeweilige Federkräfte auf das Bedienelement 20 ausüben. Mittels dieser Federkräfte wird das Bedienelement 20 aus der jeweiligen Bewegungslage zurück in die Ruhelage bewegt, sodass das Bedienelement 20 mittels des Aktors 24 und mittels der Blattfedern 49 zwischen der jeweiligen Bewegungslage und der Ruhelage hin- und herbewegbar ist. Diese Bewegung des Bedienelements 20 kann die die Oberfläche 32 berührende Person fühlen, das heißt haptisch wahrnehmen, wodurch die zuvor genannte haptische Rückmeldung infolge der Betätigung des Bedienelements 20 erzeugt wird.
Der Aktor 24 ist vorzugsweise ein elektrischer Aktor und besonders vorzugsweise ein elektromagnetischer Aktor und umfasst beispielsweise eine Spule, mittels welcher ein Anker 46 translatorisch bewegbar ist. Der Anker 46 kann mit dem Betätigungselement 44 zusammenwirken, sodass das Bedienelement 20 mittels des Ankers 46 relativ zum Gehäuse 12 bewegbar ist. Wird die Spule beispielsweise bestromt, das heißt wird die Spule mit elektrischem Strom versorgt, welcher durch die Spule fließt, so wird der Anker 46 beispielsweise translatorisch aus einem Gehäuse 48 des Aktors 24 ausgefahren. Dadurch wird das Bedienelement 20 entlang der Bewegungsrichtung mittels des Ankers 46 bewegt und vorliegend bezogen auf die Bildebene von 1 nach links in eine der Bewegungslagen bewegt. Wird das Bestromen der Spule beendet, so können sich die Blattfedern 49 entspannen, wodurch das Bedienelement 20 aus der Bewegungslage zurück in die Ruhelage bewegt wird.
Beispielsweise ist die Sensorfolie 38 eine sogenannte Sandwichfolie zur kapazitiven Auswertung der von der Person auf das Bedienelement 20 ausgeübten Kraft, welche auch als Betätigungskraft bezeichnet wird. Die Sensorfolie 38 dient somit zur Auswertung der Betätigungskraft sowie der Stelle, an welcher die Person die Betätigungskraft auf das Bedienelement 20 ausübt.
Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass der Träger 28, das Dekorelement 30 und die Sensorfolie 38 jeweilige Lagen oder Schichten des Bedienelements 20 bilden, sodass das Bedienelement 20 einen sandwichartigen Aufbau beziehungsweise einen Sandwichaufbau aufweist. Vorzugsweise ist die Sensorfolie 38 lichtdurchlässig, insbesondere teiltransparent, um beispielsweise eine Beleuchtung von Symbolen auf der Oberfläche 32 zu ermöglichen. Anhand dieser Symbole werden beispielsweise die genannten, unterschiedlichen Stellen sowie die zugehörigen, bewirkbaren Funktionen visualisiert.
Die Bedienvorrichtung 10 ist ein sogenanntes Bedienteil, welches beispielsweise an einen Datenbus und darüber an ein Bordnetz des Fahrzeugs angeschlossen beziehungsweise angebunden ist. Bei dem Datenbus handelt es sich beispielsweise um einen CAN-Bus (CAN – Controller Area Network) oder um einen LIN-Bus (LIN – Local Interconnect Network). Über den Datenbus kann beispielsweise die jeweilige Funktion des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der erfassten Kraft und der erfassten Stelle bewirkt, das heißt ausgelöst beziehungsweise gestartet oder beendet werden.
Die Bedienvorrichtung 10 ist eine sensorische Bedienvorrichtung mit aktiver Haptik, da das Bedienelement 20 mittels des Aktors 24 aktiv bewegt werden kann, um dadurch eine haptische Rückmeldung zu erzeugen. Vorliegend weist die Bedienvorrichtung 10 zusätzlich eine aktive Akustik auf. Hierzu umfasst die Bedienvorrichtung 10 einen Lautsprecher 50, welcher wie der Aktor 24 im Aufnahmeraum 18 sowie auf der Leiterplatte 26 angeordnet ist. Die Ansteuereinheit der Leiterplatte 26 dient dabei beispielsweise auch zum Ansteuern des Lautsprechers 50, wobei durch ein solches Ansteuern des Lautsprechers 50 bewirkt wird, dass der Lautsprecher 50 wenigstens einen Ton wiedergibt.
Überschreitet beispielsweise die jeweilige Kraft den vorgebbaren Schwellenwert, so wird nicht nur das Bedienelement 20 mittels des Aktors 24 bewegt, sondern auch der Lautsprecher 50 wird angesteuert, sodass über den Lautsprecher 50 wenigstens ein Ton, insbesondere eine Soundfile (Geräuschdatei), abgespielt, das heißt wiedergegeben wird. Mit anderen Worten wird mittels des Lautsprechers 50 ein Geräusch erzeugt, um dadurch zusätzlich zur haptischen Rückmeldung eine akustische Rückmeldung an die Person zu realisieren. Bei diesem Ton beziehungsweise Geräusch handelt es sich beispielsweise um ein Klick-Geräusch.
Beendet die Person die Kraftbeaufschlagung, das heißt lässt die Person beispielsweise das Bedienelement 20 los, sodass beispielsweise die von der Person auf das Bedienelement 20 ausgeübte Kraft den vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet, so ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Aktor 24 und der Lautsprecher 50 erneut angesteuert werden, sodass eine weitere haptische und akustische Rückmeldung in Form eines sogenannten Release-Klicks erzeugt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013006414 A1 [0002]
DE 10304704 A1 [0004]

Claims

Bedienvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit wenigstens einem Basiselement (16), mit zumindest einem an dem Basiselement (16) in eine Bewegungsrichtung (22) bewegbar gelagerten Bedienelement (20), mittels welchem von einer Person durch Betätigen des Bedienelements (20) wenigstens eine Funktion des Fahrzeugs bewirkbar ist, und mit wenigstens einem Aktor (24), mittels welchem zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an die Person infolge der Betätigung des Bedienelements (20) dieses in die Bewegungsrichtung (22) relativ zu dem Basiselement (16) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (20) einen eigensteifen Träger (28), ein auf dem Träger (28) angeordnetes Dekorelement (30), durch welches eine von der Person bei der Betätigung berührbare Oberfläche (32) des Bedienelements (20) gebildet ist, und eine auf dem Träger (28) zwischen diesem und dem Dekorelement (30) angeordnete Sensorfolie (38) aufweist, mittels welcher eine von der Person auf das Dekorelement (30) ausgeübte Kraft zum Betätigen des Bedienelements (20) und eine Stelle (S1, S2), an welcher die Person die Kraft auf das Dekorelement (30) ausübt, erfassbar sind.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfolie (38) zum kapazitiven Erfassen der Kraft ausgebildet ist.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfolie (38) zumindest in einem Teilbereich lichtdurchlässig ist.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinrichtung zum Ausstrahlen von den lichtdurchlässigen Teilbereich der Sensorfolie (38) durchdringendem Licht zum Beleuchten zumindest eines Teils des Dekorelements (30) vorgesehen ist.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung am Träger (28) gehalten ist.
Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lautsprecher (50) zum Wiedergeben wenigstens eines Tons infolge der Betätigung des Bedienelements (20) vorgesehen ist.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (24) und der Lautsprecher (50) in einem Gehäuse (12) der Bedienvorrichtung (10) aufgenommen sind.
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (16) ein Gehäuseteil des Gehäuses (12) ist.
Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (20) an dem Basiselement (16) unter Vermittlung wenigstens einer Feder (49), insbesondere einer Blattfeder (49), gehalten ist, welche in von der Bewegungsrichtung (22) unterschiedliche Richtungen eine höhere Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, als in die Bewegungsrichtung (22) aufweist.
Fahrzeug, insbesondere Kraftwagen, mit wenigstens einer Bedienvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.