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Die Erfindung betrifft eine berührempfindliche Eingabevorrichtung aufweisend ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse angeordnetes Trägerelement, an welchem ein berührempfindliches Eingabeteil, insbesondere ein Touchpad oder Touchscreen, über mindestens ein Lagerelement, vorzugsweise in Längsrichtung, gegenüber dem Gehäuse bewegbar gelagert ist, wobei zur Schwingungsanregung des berührempfindlichen Eingabeteils am Trägerelement ein Aktuator angeordnet ist, welcher mit dem berührempfindlichen Eingabeteil gekoppelt ist.
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Aus dem Stand der Technik ist eine berührempfindliche Eingabevorrichtung bekannt, welche ein Gehäuse und ein Trägerelement aufweist. Das Trägerelement ist mit einem als Touchpad ausgebildeten berührungsempfindlichen Eingabeteil über mehrere Lagerelemente schwingend gelagert. Ein elektromagnetischer Aktuator, welcher in dem Gehäuse angeordnet ist, dient zur Schwingungsanregung des Touchpads, wenn ein Benutzer das Touchpad bedient. Der Benutzer erhält somit bei der Betätigung des Touchpads eine haptische Rückmeldung, wenn er einen Befehl ausführt, um beispielsweise ein Navigationssystem zu bedienen. Die durch den Aktuator erzeugten Schwingungen übertragen sich aber auch auf das Trägerelement und das Gehäuse. Das Gehäuse kann beispielsweise in einer Konsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein, so dass sich die Schwingung vom Touchpad über das Trägerelement bzw. über das Gehäuse auf die Konsole überträgt. Im Ergebnis führt dies zu unerwünschten Geräuschen und Vibrationen an der Konsole, die für einen Benutzer eines Kraftfahrzeugs als störend empfunden werden. Deshalb werden sogenannte passive Schwingungstilger verwendet, die beispielsweise direkt mit dem Touchpad gekoppelt sind. Wird nun das Touchpad durch den elektromagnetischen Aktuator zur Schwingung angeregt, so wird die Schwingung des Touchpads durch den passiven Schwingungstilger derart isoliert, dass eine Geräuschentwicklung durch das Gehäuse verhindert wird. Der Nachteil dieser Lösung ist jedoch, dass der Aktuator bei dieser Lösung mit dem Touchpad mitschwingt, weil dieser am Touchpad angeordnet ist. Daher werden auch die Verbindungskabel zur elektrischen Versorgung des Aktuators mitbewegt. Auf Dauer kann es daher zu Kabelbrüchen kommen, die die Funktion der berührempfindlichen Eingabevorrichtung negativ beeinträchtigen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Eingabevorrichtung bereitzustellen, welche eine minimierte Störgeräuschentwicklung aufweist.
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Die Erfindung wird durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei am Trägerelement mindestens ein Schwingungstilger zur Dämpfung der am Trägerelement und/oder am Gehäuse durch den Aktuator erzeugten Schwingungen angeordnet ist, wobei der Schwingungstilger einen Schwingungstilgeraktuator umfasst, der zur vollständigen Schwingungskompensation des Trägerelements und/oder des Gehäuses entgegen der Kraftrichtung des Aktuators wirkt.
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Erfindungsgemäß ist ein berührempfindliches Eingabeteil vorgesehen. Der Begriff „berührempfindliches Eingabeteil“ ist weit auszulegen. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um ein Teil des Eingabegeräts, das eine dem Bediener zugewandte Eingabefläche definiert, auf der eine Berührung durch ein Eingabeorgan oder einen Finger eines Bedieners durch eine Sensorik detektiert wird, bevorzugt ortsauflösend detektiert wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem berührempfindlichen Eingabeteil um ein Touchpad, d.h. ein anzeigeloses Eingabeteil mit ortsauflösender Detektion einer Berührung auf einer zum Eingabeteil gehörigen Eingabefläche oder ein Touchscreen, d.h. ein Eingabeteil mit ortsauflösender Detektion einer Berührung auf einer zum Eingabeteil gehörigen Eingabefläche, wobei im letzteren Fall der Eingabefläche ferner eine elektronische Anzeige, insbesondere eine elektronische Pixelmatrixanzeige zugeordnet ist.
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Beispielsweise sind der Eingabefläche ein oder mehrere Sensoren zur Detektion einer Berührung und/oder einer Druckkraft auf der Eingabefläche zugeordnet. Beispielsweise handelt es sich um mehrere in einer Matrix angeordnete Elektroden und eine zugehörige Auswerteinheit zur ortsauflösenden Berührungsdetektion und/oder einen oder mehrere Kraftsensoren zur Detektion der durch die Betätigung bewirkten Druckkraft, wie einen oder mehrere kapazitive Kraftsensoren.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Aktuator vorgesehen, um das Eingabeteil zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bewegend anzutreiben. Bevorzugt wird das Eingabeteil linear angetrieben. Bevorzugt ist der Aktuator ein elektromotorischer oder elektromagnetischer Aktuator. Beispielsweise weist der Aktuator eine Spule auf, dessen durch die Spule erzeugtes, elektromagnetisches Feld zur Zusammenwirkung mit einem Anker ausgebildet und angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist dieser Aktuator eine die effektive Wirkrichtung beschreibende Wirkachse auf, um eine Bewegung des Eingabeteils, beispielsweise der berührempfindlichen Anzeige, zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung in Auslenkrichtung zu bewirken.
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Bevorzugt ist der Schwingungstilgeraktuator ein elektromotorischer oder elektromagnetischer Aktuator. Beispielsweise weist der Schwingungstilgeraktuator eine Spule auf, dessen durch die Spule erzeugtes, elektromagnetisches Feld zur Zusammenwirkung mit einem Anker ausgebildet und angeordnet ist. Dieser Schwingungstilgeraktuator weist wie der zuvor beschriebene Aktuator eine die effektive Wirkrichtung beschreibende Wirkachse auf, wobei die Wirkachse des Schwingungstilgeraktuators beispielsweise auf derselben Achse angeordnet sein kann wie die Wirkachse des zuvor beschriebenen Aktuators.
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Der Aktuator ist mit dem berührempfindlichen Eingabeteil gekoppelt. Eine geräuschverursachende Schwingungsanregung des Trägerelements und/oder des Gehäuses ist durch den Aktuator ausgeschlossen, weil der Schwingungstilgeraktuator die durch den Aktuator erzeugten Schwingungen und daraus resultierenden Kräfte am Trägerelement vollständig kompensiert. Folglich wirken auf das Trägerelement keine durch den Aktuator erzeugten Kräfte mehr auf das Trägerelement.
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Das Trägerelement wird nicht durch den Aktuator zur Schwingung angeregt, weil die Reaktio-Kräfte des Aktuators und des Schwingungstilgeraktuators sich zumindest teilweise gegenseitig aufheben. Dadurch werden die auf das Gehäuse einwirkenden resultierenden Kräfte minimiert. Beispielsweise Kabelstränge, insbesondere Verbindungskabel, die mit dem Schwingungstilger verbunden sind, sind daher im Wesentlichen bewegungsfrei im Gehäuse der berührempfindlichen Eingabevorrichtung gelagert. Dies weist den Vorteil auf, dass Kabelbrüche durch ein Betreiben des Aktuators ausgeschlossen werden können. Im Ergebnis wird eine zuverlässige berührempfindliche Eingabevorrichtung bereitgestellt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Schwingungstilger vom berührempfindlichen Eingabeteil entkoppelt ist. Der Schwingungstilger kann im Gehäuse platzsparend angeordnet werden. Das Gehäuse kann vorzugsweise in einer Konsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Schwingungstilger relativ zum berührempfindlichen Eingabeteil im Wesentlichen bewegungslos bleibt und somit auf den Schwingungstilger einwirkende mechanische Belastungen minimiert werden können, welche durch den Aktuator hervorgerufen werden könnten. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen, die für eine über mehrere Jahre ausgelegte Benutzung verwendet werden, ist die Langlebigkeit von Komponenten wie die erfindungsgemäße berührempfindliche Eingabevorrichtung ein Zeichen für gute Qualität.
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Der Schwingungstilger weist ein Federelement auf, wobei die Dämpfung des Federelements in der Regel nicht veränderbar ist, da sich die natürliche Dämpfung naturgemäß über die innere Reibung des Federelements und des Luftwiderstands einstellt.
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Eine kostengünstige, sichere und zuverlässige Lagerung des berührempfindlichen Eingabeteils kann gewährleistet werden, wenn das Lagerelement als Lagerkraftspeicher, insbesondere als Lagerfederelement ausgebildet ist. Vorzugsweise sind bei der berührempfindlichen Eingabevorrichtung Blattfederelement vorgesehen, die zur schwingungsfähigen Lagerung des berührempfindlichen Eingabeteils dienen. Hierbei kann es sich als zweckmäßig erweisen, vier Blattfederelemente vorzusehen, welche bei einem quaderförmig ausgebildeten Gehäuse jeweils in den Eckbereichen angeordnet sind.
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Die am Gehäuse entstehenden Schwingungen können zuverlässig isoliert werden, wenn durch den Schwingungstilger die am Trägerelement und/oder am Gehäuse entstehende Resonanzfrequenz durch die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers zumindest teilweise ausgleichbar ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Aktuator einen ersten Anker und einen ersten Elektromagneten umfasst, wobei der erste Anker mit dem berührempfindlichen Eingabeteil verbunden, insbesondere gekoppelt ist. Durch diese Lösung wird sichergestellt, dass mit einfachen und kostengünstigen konstruktiven Mitteln das berührempfindliche Eingabeteil zur Schwingung angeregt wird. Dabei bewegt der Aktuator eine um eine Zehnerpotenz höhere Masse, insbesondere die Masse des berührempfindlichen Eingabeteils, als das Eigengewicht des ersten Elektromagneten in weniger als 10 Millisekunden. Die dabei benötigte Kraft wirkt in gleichem Maße als Reaktionskraft auf das Gehäuse und über eine dem Gehäuse zugeordnete Gehäuseaufhängung auf die Konsole des Kraftfahrzeugs ein. Der Schwingungstilger sorgt jedoch in vorteilhafterweise dafür, dass die durch die Reaktionskraft erzeugten und unerwünschten Schwingungen am Gehäuse bzw. am Trägerelement, die zu Geräuschentwicklungen an der Konsole führen, minimiert oder sogar eliminiert werden können.
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Die Konstruktion der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann vereinfacht werden, wenn der Schwingungstilgeraktuator einen zweiten Elektromagneten und einen zweiten Anker umfasst, wobei der zweite Anker mittels eines Tilgungskraftspeichers, insbesondere mit einem Tilgungsfederelement, mit dem zweiten Elektromagneten verbunden ist. Da der zweite Anker durch den zweiten Elektromagneten angetrieben wird, handelt es sich bei dem Schwingungstilger um einen ansteuerbaren „aktiven“ Schwingungstilger, der nicht wie ein passiver Schwingungstilger direkt mit dem berührempfindlichen Eingabeteil verbunden ist. Ferner ist durch diese Ausbildung des Schwingungstilgers eine platzsparende Anordnung im Gehäuse der berührempfindlichen Eingabevorrichtung möglich.
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Dabei kann die Masse des zweiten Ankers mindestens so groß ausgebildet werden, dass diese vom zweiten Elektromagneten anziehbar ist. Die Masse des zweiten Ankers, welche vorzugsweise als Tilgermasse ausgebildet ist, kann daher theoretisch so klein werden, wie für die Magnetkrafterzeugung über einen entsprechenden Hub notwendig ist. Der zweite Elektromagnet, welcher vorzugsweise als Tilgermagnet ausgebildet ist, weist mindestens zwei Kraftrichtungen durch zwei Arbeitsluftspalte auf, um die entsprechende Magnetkraft zur Anziehung des zweiten Ankers bereitzustellen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann daher vorgesehen sein, dass die Masse des zweiten Ankers kleiner als die Masse des berührenden Eingabeteils ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann es gelingen, eine kompakte berührempfindliche Eingabevorrichtung bereitzustellen. Von Vorteil kann es dann sein, wenn die Masse des berührenden Eingabeteils um den Faktor 10 größer als die Masse des zweiten Ankers ausgebildet ist. Somit kann der zweite Anker sehr platzsparend im Gehäuse angeordnet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann daher vorgesehen sein, dass der erste Elektromagnet im Wesentlichen die gleiche Kraft erzeugt wie der zweite Elektromagnet. Daher weisen der erste Elektromagnet und der zweite Elektromagnet eine ähnliche Baugröße auf und haben etwa denselben Energiebedarf. Auch die Herstellungskosten können für die berührempfindliche Eingabevorrichtung verringert werden, weil es sich bei den beiden Elektromagneten um Gleichteile handeln könnte. Daher kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass der erste Elektromagnet im Wesentlichen dieselbe mechanische konstruktive Ausgestaltung aufweist wie der zweite Elektromagnet.
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Die im Gehäuse unerwünschten Schwingungen können gezielt minimiert werden und es kann gleichzeitig Bauraum gespart werden, wenn die Federkonstante des Tilgungsfederelements kleiner als die Federkonstante des Lagerfederelements ausgebildet ist. Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Federkonstante des Lagerfederelements um den Faktor 2 bis 15 bevorzugt um den Faktor 3 bis 10 größer als die Federkonstante des Tilgungsfederelements ausgebildet ist. In diesem Fall hat sich gezeigt, dass die Geräuschentwicklung an der Konsole eliminiert werden kann.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Eingabeteil ein Eingabeteildämpfungselement umfasst, welches die Schwingung des Eingabeteils zusätzlich dämpft.
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Je stärker die Federkonstanten des Lagerkraftspeichers und des Tilgungskraftspeichers voneinander abweichen, je stärker spielt die geschwindigkeitsproportionale physikalische Dämpfung eine Rolle. Bei gleich skalierter Dämpfung und voneinander abweichenden Federkonstanten treten erhebliche Schwingungen am Gehäuse auf. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, das zusätzliche Eingabeteildämpfungselement zu verwenden, welches die Schwingung des Eingabeteils zusätzlich dämpft. Die Dämpfung kann in der Regel auf der Seite des Schwingungstilgeraktuators nicht schwächer skaliert werden, da sich die natürliche Dämpfung physikalisch und naturgemäß über die innere Reibung des Tilgungskraftspeichers und über den Luftwiderstand einstellt.
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Es hat sich gezeigt, dass die Federkonstanten des Lagerkraftspeichers und des Tilgungskraftspeichers durch Produktionsungenauigkeiten erheblich voneinander abweichen können. In diesem Fall hat sich gezeigt, dass die Geräuschentwicklung an der Konsole nur dann eliminiert werden kann, wenn wie erfindungsgemäß vorgesehen der Schwingungstilgeraktuator mit einem anderen Signal, insbesondere Signalform angesteuert wird wie der Aktuator. Die Signalform des Schwingungstilgeraktuators kann durch einen Einlernprozess während der Endmontage eingelernt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann vorgesehen sein, dass der erste Elektromagnet und der zweite Elektromagnet unbeweglich am Trägerelement angeordnet sind. Dadurch, dass sowohl der erste Elektromagnet, als auch der zweite Elektromagnet relativ zum berührempfindlichen Eingabeteil im Gehäuse unbewegt bleiben, ist eine direkte Einwirkung von mechanischen Kräften durch die Bewegung des berührempfindlichen Eingabeteils selbst ausgeschlossen, wie es bei einem passiven Schwingungstilger der Fall wäre. Somit wirken auf die beiden Elektromagnete weniger mechanische Belastungen ein, die die Funktionstüchtigkeit dieser negativ beeinflussen könnten. Insbesondere die an den Elektromagneten angeordneten Spulen, welche vorzugsweise aus einem Kupferdraht ausgebildet sind, werden weniger durch Schwingungen beeinträchtigt.
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Ein weiterer Vorteil im Vergleich zum passiven Dämpfer ergibt sich dadurch, dass aufgrund der starren Anordnung des ersten Elektromagnets und des Trägerelement ein Spalt, insbesondere Luftspalt zwischen Elektromagnet und zugehörigem Anker minimiert werden kann. Bevorzugt ist der Abstand zwischen Elektromagnet und Anker kleiner als 1mm. Dadurch arbeitet der Elektromagnet in einem effektiveren Bereich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der berührempfindlichen Eingabevorrichtung kann daher vorgesehen sein, dass das Trägerelement als Gehäuse ausgebildet ist oder, das Trägerelement als separates Bauteil im Gehäuse angeordnet ist. Wenn das Trägerelement einen Teil des Gehäuses bildet, kann somit auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden. Dabei könnte das Trägerelement auch als Wandung des Gehäuses dienen. Es kann jedoch alternativ ein Trägerelement im Gehäuse angeordnet werden, wenn die Komponenten zuerst vormontiert werden müssen und anschließend im Gehäuse verbaut werden müssen. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des berührempfindlichen Eingabegeräts in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen:
- 1 eine berührempfindliche Eingabevorrichtung in einer perspektivischen Darstellung, und
- 2 ein Ersatzschaltbild der berührempfindlichen Eingabevorrichtung.
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In der 1 ist die erfindungsgemäße berührempfindliche Eingabevorrichtung 1 dargestellt, welche vorzugsweise in einer Konsole 2, insbesondere Mittekonsole angeordnet wird. Die berührempfindliche Eingabevorrichtung 1 weist ein Gehäuse 3, in welchem ein Trägerelement 4 zur Anordnung von Bauteilen angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Trägerelement 4 als separates Bauteil im Gehäuse 3 angeordnet. Alternativ kann auch das Trägerelement 4 als Gehäuse 3 ausgebildet sein. Dann könnte das Trägerelement 4 auch eine Wandung des Gehäuses 3 bilden. Des Weiteren umfasst die berührempfindliche Eingabevorrichtung 1 ein berührempfindliches Eingabeteil 5, welches als ein Touchpad oder Touchscreen ausgebildet sein kann. Das berührempfindliche Eingabeteil 5 ist über vier vorzugsweise als Lagerkraftspeicher ausgebildete Lagerelemente 6 horizontal bewegend gegenüber dem Gehäuse 3 gelagert. Die Lagerkraftspeicher sind als Lagerfederelemente, insbesondere als Blattfedern ausgebildet, welche in den Eckbereichen des, insbesondere im Wesentlichen quaderförmigen Gehäuses 3 angeordnet sind.
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Zur Schwingungsanregung des berührempfindlichen Eingabeteils 5 am Trägerelement 4 ist ein, insbesondere elektromagnetischer Aktuator 7 vorgesehen, welcher mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 gekoppelt ist. Der Aktuator 7 umfasst einen ersten Anker 8 und einen ersten Elektromagneten 9, wobei der erste Anker 8 mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 verbunden ist. Der erste Anker 8 ist L-förmig ausgebildet und kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 verbunden. Zwischen dem Aktuator 7 und dem erstem Anker 8 ist ein Spalt, insbesondere ein Luftspalt vorgesehen, welcher vorzugsweise kleiner als 1mm ausgebildet ist.
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Am Trägerelement 4 ist mindestens ein Schwingungstilger 10 zur Dämpfung der am Trägerelement 4 und/oder am Gehäuse 3 durch den Aktuator 7 erzeugten Schwingungen angeordnet, wobei der Schwingungstilger 10 vom berührempfindlichen Eingabeteil 5 entkoppelt ist. Dies bedeutet, dass der Schwingungstilger 10 nicht unmittelbar mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 verbunden ist.
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Der Schwingungstilger 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als „aktiver“ Schwingungstilger 10 ausgebildet. Denkbar ist es aber auch, alternativ einen Schwingungsdämpfer zu verwenden.
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Der Schwingungstilger 10 ist als Schwingungstilgeraktuator 17 ausgebildet, der einen zweiten Anker 11 und einen zweiten Elektromagneten 12 umfasst, wobei der zweite Anker 11 mittels eines Tilgungskraftspeichers 13, insbesondere mit einem Tilgungsfederelement, mit dem zweiten Elektromagneten 12 verbunden ist. Das Tilgungsfederelement ist vorzugsweise als Spiralfederelement oder als Blattfederelement ausgebildet.
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Die Ansteuerungssignale für den Schwingungstilgeraktuator 17 und den Aktuator 7 sind unterschiedlich ausgebildet, wobei die Signalform des Schwingungstilgeraktuator 17 durch einen Einlernprozess während der Endmontage der Eingabevorrichtung 1 bereitgestellt wird.
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Die Masse des zweiten Ankers 11 ist mindestens so groß ausgebildet, dass diese vom zweiten Elektromagneten 12 anziehbar ist.
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Der erste Elektromagnet 9 erzeugt im Wesentlichen die gleiche Kraft wie der zweite Elektromagnet 12. Daher bietet es sich an, wenn der erste Elektromagnet 9 im Wesentlichen dieselbe mechanische konstruktive Ausgestaltung aufweist wie der zweite Elektromagnet 12, wodurch die Herstellungskosten der berührempfindlichen Eingabevorrichtung 1 gesenkt werden, weil Gleichteile verwendbar sind. Sowohl der erste Elektromagnet 9, als auch der zweite Elektromagnet 12 sind unbeweglich (Hubweg xK=0 mm), insbesondere starr am Trägerelement 4 angeordnet.
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Durch den Schwingungstilger 10 ist die am Trägerelement 4 und/oder am Gehäuse 3 entstehende Resonanzfrequenz durch die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 10 zumindest teilweise ausgleichbar. Ferner ist die Masse des zweiten Ankers 11 kleiner als die Masse des berührenden Eingabeteils 5 ausgebildet. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Masse des berührenden Eingabeteils 5 um den Faktor 10 größer als die Masse des zweiten Ankers 11 ausgestaltet ist. Ebenfalls ist es von Bedeutung, dass die Federkonstante des Tilgungsfederelements kleiner als die Federkonstante des Lagerfederelements ausgebildet ist, wobei die Federkonstante des Lagerfederelements vorzugsweise um den Faktor 10 größer als die Federkonstante des Tilgungsfederelements ausgebildet ist. Die Federkonstante des Lagerfederelements kann auch um den Faktor 2 bis 15, bevorzugt um den Faktor 3 bis 10 größer als die Federkonstante des Tilgungsfederelements ausgebildet sein.
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Das Gehäuse 3 ist über mindestens einen, vorzugsweise vier, als Gehäusefederelement ausgestalteten Gehäusekraftspeicher 14 mit der Konsole 2 gekoppelt.
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In der 1 ist ein Ersatzschaltbild für die berührempfindliche Eingabevorrichtung 1 visualisiert.
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Anhand der 1 werden auch die mechanischen Zusammenhänge der einzelnen Bauteile ersichtlich.
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Beispielsweise könnte die Masse des berührenden Eingabeteils 720 g betragen. Folglich würde dann bevorzugt die Masse des zweiten Ankers 72 g betragen. Die Federkonstante des als Tilgungsfederelements ausgebildeten Tilgungskraftspeichers weist bevorzugt einen Betrag von 15,6 N/mm auf, so dass sich dann für die Lagerfederelemente eine Federkonstante von 156 N/mm ergibt. Die Aufhängung des Gehäuses 3 kann sehr weich sein, so dass der Gehäusekraftspeicher 14 eine Federkonstante von 1 N/mm aufweist, wobei dies mit einer losen Auflage des Gehäuses 3 an der Konsole 2 zu vergleichen ist.
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Berührt der Benutzer beispielsweise mit seinem Finger das berührempfindliche Eingabeteil 5, so wird dies erfasst, und das berührempfindliche Eingabeteil 5 beginnt in einer horizontalen Auslenkrichtung zu schwingen. Dabei wird der erste Elektromagnet 9 bestromt und es entsteht eine Magnetkraft F1mag, welche den ersten Anker 8 in Bewegung (Hubweg x1) versetzt, wobei das berührempfindliche Eingabeteil 5 ein Eingabeteildämpfungselement 15 aufweist, welches die Schwingung des Eingabeteils 5 zusätzlich dämpft. Durch die Bewegung des ersten Ankers 8 wird eine Eingabeteilkraft F1D erzeugt, welche das berührempfindliche Eingabeteil 5 in eine Schwingung versetzt, weil der erste Anker 8 mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 verbunden ist. Dieser Anfahrvorgang dauert etwa 10 Millisekunden. Die als Lagerelemente ausgebildeten Lagerfederelemente sorgen dafür, dass der erste Anker 8 wieder zurück in die Richtung des ersten Elektromagneten 9 bewegt wird. Dieser Ablauf wird sehr oft wiederholt, so dass das berührempfindliche Eingabeteil 5 in eine Schwingung versetzt, die für den Benutzer als Vibration spürbar wird. Die Vibration dient somit als haptische Rückmeldung bei der Betätigung eines Eingabebefehls, beispielsweise zur Aktivierung eines Navigationssystems.
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Die an dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 durch den Aktuator 7 entstehende Schwingung sorgt nun auch für eine unerwünschte Schwingungsanregung des Gehäuses 3 und/oder Trägerelements 4, die wiederum auf die Konsole 2 übertragen wird und zu unerwünschten Geräuschen führt. Die Geräuschentwicklung an der Konsole 2 wird jedoch in vorteilhafterweise durch den Schwingungstilger 10 verhindert.
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Daher wird der zweite Elektromagnet 9 ebenfalls bestromt und es entsteht eine Magnetkraft F2mag, welche den zweiten Anker 11 in Bewegung (Hubweg x2) versetzt, wobei der Tilgungskraftspeicher 13 eine Tilgungsdämpfung 16 besitzt. Durch die Bewegung des zweiten Ankers 11 wird eine Eingabeteilkraft F2T erzeugt. Bei einer gegensinnigen Bewegung der beiden Anker 8, 11 in Bezug auf die jeweiligen Elektromagnete 9, 12 sind die jeweiligen Federkräfte des Tilgungskraftspeicher 13 bzw. Lagerkraftspeicher 6 nicht gegensinnig, sondern gleichsinnig gerichtet.
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Bei dem vorliegenden Schwingungstilger 10 wird die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 10 auf die zu eliminierende Resonanzfrequenz abgeglichen. Eine geräuschverursachende Schwingungsanregung des Trägerelements 4 und/oder des Gehäuses 4 ist durch den Aktuator ausgeschlossen, weil der Schwingungstilgeraktuator 17 die durch den Aktuator erzeugten Kräfte am Trägerelement 4 vollständig kompensiert. Folglich wirken auf das Trägerelement 4 keine durch den Aktuator 7 erzeugten Kräfte mehr auf das Trägerelement 4. Der Aktuator 7 selbst ist mit dem berührempfindlichen Eingabeteil 5 gekoppelt. Das Trägerelement 4 wird nicht durch den Aktuator zur Schwingung angeregt, weil die Reaktio-Kräfte des Aktuators und des Schwingungstilgeraktuators 17 sich zu jedem Zeitpunkt gegenseitig aufheben.
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Der Schwingungstilgeraktuator 17 dient daher zur vollständigen Schwingungskompensation des Trägerelements 4 und/oder des Gehäuses 3. Eine geräuschverursachende Schwingungsanregung des Trägerelements 4 und/oder des Gehäuses 3 ist durch den Aktuator daher ausgeschlossen.
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Im Ergebnis wird somit eine Schwingung am Gehäuse 3, Trägerelement 4 und an der Konsole 2 verhindert, die zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führt.
