DE102019125376A1 - Bedieneingabevorrichtung und Lenkeingabevorichtung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedieneingabevorrichtung (10) für ein Fahrzeug und eine Lenkeingabevorrichtung (100), wobei die Bedieneingabevorrichtung (10) einen oberen Teil (12) aufweist, der eine Bedieneingabeoberfläche (11) aufweist, einen unteren Teil (13), ein Kraftsensorelement (14) und ein Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15), das zwischen dem oberen Teil (12) und dem unteren Teil (13) angeordnet ist und jeweils mit dem oberen Teil (12) und dem unteren Teil (13) gekoppelt ist, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) einen Abschnitt (17) aufweist, der aus einem steifen Material hergestellt ist und dazu konfiguriert ist, eine Bedieneingabekraft (F), die auf die Bedieneingabeoberfläche (11) aufgebracht wird, an das Kraftsensorelement (15) zu übertragen, wobei der obere Teil (12) und der untere Teil (13) zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung relativ zueinander beweglich miteinander gekoppelt sind, und wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) derart ausgestaltet ist, dass in dem Abschnitt (17), der aus einem steifen Material hergestellt ist, das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) eine Zone (16) aufweist, die eine reduzierte Biegesteifigkeit hat.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedieneingabevorrichtung für ein Fahrzeug, vorzugsweise für eine Anordnung in einem Innenraum eines Fahrzeugs, insbesondere für eine Anordnung in einer Lenkeingabevorrichtung eines Fahrzeugs, wobei die Bedieneingabevorrichtung einen oberen Teil aufweist, der eine Bedieneingabeoberfläche aufweist mit wenigstens einem Eingabebereich, der wenigstens einer Bedienfunktion zugeordnet ist, einen unteren Teil, der insbesondere als Tragstruktur für den oberen Teil dient, ein Kraftsensorelement zum Erfassen einer auf die Eingabeoberfläche aufgebrachten Bedienkraft und ein Bedieneingabekraft-Übertragungselement, das zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil angeordnet ist und jeweils mit dem oberen Teil und dem unteren Teil gekoppelt ist, wobei der obere Teil relativ gegenüber dem unteren Teil bewegbar ist durch eine Bedieneingabekraft, welche in einer Bedieneingaberichtung, die sich wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche erstreckt, auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebracht wird. Das Bedieneingabekraft-Übertragungselement weist wenigstens einen Abschnitt auf, der aus einem steifen Material hergestellt ist und dazu konfiguriert ist, eine auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebrachte Bedieneingabekraft wenigstens teilweise auf das Kraftsensorelement zu übertragen, insbesondere eine Bedieneingabekraft, die in einer Richtung senkrecht zur der Bedieneingabeoberfläche aufgebracht wird, Zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung sind der obere Teil und der untere Teil darüber hinaus derart relativ zueinander beweglich miteinander gekoppelt, dass mittels eines Rückmeldungsaktuatorvorichtung, die mit der Bedieneingabevorrichtung koppelbar ist, der obere Teil relativ gegenüber dem unteren Teil wenigstens in einer Rückmeldungserzeugungs-Richtung wenigstens im Wesentlichen parallel zur Bedieneingabeoberfläche bewegbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Lenkeingabevorrichtung, die wenigstens eine Bedieneingabevorrichtung aufweist.
  • Bedieneingabevorrichtungen wie oben erwähnt und Lenkeingabevorrichtungen, die wenigstens eine solche Bedieneingabevorrichtung aufweisen sind im Allgemeinen aus dem Stand der Technik wohl bekannt, beispielsweise aus WO 2018/108398 A1 .
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Bedieneingabevorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte Bedieneingabevorrichtung, welche vorzugsweise eine präzisere Erzeugung einer Rückmeldung erlaubt, und eine alternative, insbesondere verbesserte Lenkeingabevorrichtung.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Bedieneingabevorrichtung und durch eine Lenkeingabevorrichtung gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
  • Eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für ein Fahrzeug konfiguriert, vorzugsweise für eine Anordnung in einem Innenraum eines Fahrzeugs, insbesondere für eine Anordnung in einer Lenkeingabevorrichtung eines Fahrzeugs, und weist einen oberen Teil auf, der eine Bedieneingabeoberfläche aufweist mit wenigstens einem wenigstens einer Bedienfunktion zugeordneten Eingabebereich, einen unteren Teil, welcher insbesondere als eine Tragstruktur für den oberen Teil dient, ein Kraftsensorelement zum Erfassen einer auf die Eingabeoberfläche aufgebrachten Bedieneingabekraft und ein Bedieneingabekraft-Übertragungselement, welches zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil angeordnet ist und welches jeweils mit dem oberen Teil und dem unteren Teil gekoppelt ist, wobei der obere Teil relativ gegenüber dem unteren Teil bewegbar ist durch eine Bedieneingabekraft, welche in einer Bedieneingaberichtung, die sich wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche erstreckt, auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebracht wird, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement wenigstens einen Abschnitt aufweist, der aus einem steifen Material hergestellt ist und dazu konfiguriert ist, eine auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebrachte Bedieneingabekraft wenigstens teilweise auf das Kraftsensorelement zu übertragen, insbesondere eine Bedieneingabekraft, die in einer Richtung senkrecht zur der Bedieneingabeoberfläche aufgebracht wird. Zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung sind der obere Teil und der untere Teil darüber hinaus derart relativ zueinander beweglich miteinander gekoppelt, dass mittels eines Rückmeldungsaktuatorvorichtung, welche mit der Bedieneingabevorrichtung koppelbar ist, der obere Teil relativ gegenüber dem unteren Teil wenigstens in einer Rückmeldungserzeugungs-Richtung wenigstens im Wesentlichen parallel zur Bedieneingabeoberfläche bewegbar ist.
  • Eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement derart ausgestaltet ist, dass in dem Abschnitt, der aus einem steifen Material hergestellt ist, das Bedieneingabekraft-Übertragungselement wenigstens eine Zone aufweist, welche eine reduzierte Biegesteifigkeit aufweist in Bezug auf eine Biegung, welche durch eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung bewirkt wird, verglichen mit wenigstens einer angrenzenden Zone.
  • Aufgrund des steifen Materials kann eine gute Kraftübertragung einer auf die Eingabeoberfläche aufgebrachten Bedieneingabekraft von dem oberen Teil zu dem Kraftsensorelement erreicht werden, insbesondere von der Eingabeoberfläche. Je steifer das Material ist, desto besser ist die Kraftübertragung, insbesondere in einer Richtung senkrecht zu der Eingabeoberfläche.
  • Jedoch wird das Bedieneingabekraft-Übertragungselement während einer Erzeugung einer haptischen Rückmeldung durch Bewegen des oberen Teils relativ zum unteren Teil oder umgekehrt in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung parallel zur Bedieneingabeoberfläche auf Biegung und/oder Scherung belastet, insbesondere der aus dem steifen Material hergestellte Abschnitt. Je steifer das Material ist, desto höher ist die Biegesteifigkeit und desto höher ist der Widerstand gegen eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil.
  • Infolgedessen sind die Rückmeldungsaktuatorkräfte, welche erforderlich sind, um für eine Erzeugung einer angenehmen haptischen Rückmeldung eine ausreichende Relativbewegung, insbesondere eine ausreichende relative Verschiebung, zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil zu erreichen, umso höher, je höher die Biegesteifigkeit des Bedieneingabekraft-Übertragungselements ist. Darüber hinaus sind die am Kraftsensorelement beziehungsweise an der Kopplung zwischen dem Bedieneingabekraft-Übertragungselement und dem Kraftsensorelement auftretenden Schereffekte umso größer, je höher die Biegesteifigkeit des Bedieneingabekraft-Übertragungselements ist.
  • Durch eine Ausgestaltung des Bedieneingabekraft-Übertragungselements gemäß der vorliegenden Erfindung derart, dass in dem Abschnitt, der aus einem steifen Material hergestellt ist, das Bedieneingabekraft-Übertragungselement wenigstens eine Zone aufweist, welche eine reduzierte Biegesteifigkeit aufweist in Bezug auf eine Biegung, welche durch eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung bewirkt wird, verglichen mit wenigstens einer angrenzenden Zone, kann ein Widerstand gegen eine Rückmeldungsaktuatorkraft reduziert werden. Dadurch kann mit einer geringeren Rückmeldungsaktuatorkraft eine ausreichende Relativbewegung, insbesondere eine ausreichende relative Verschiebung, zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil erreicht werden. Darüber hinaus können dadurch Schereffekte am Kraftsensorelement beziehungsweise an der Kopplung zwischen dem Bedieneingabekraft-Übertragungselement und dem Kraftsensorelement reduziert werden. Jedoch wird eine Kraftübertragung einer auf die Eingabeoberfläche aufgebrachten Bedieneingabekraft von dem oberen Teil, insbesondere von der Eingabeoberfläche, zu dem Kraftsensorelement nahezu nicht beeinflusst, insbesondere nicht, so lange eine Knickstabilität des Bedieneingabekraft-Übertragungselements ausreichend ist.
  • Infolgedessen kann mit einem Bedieneingabekraft-Übertragungselement gemäß der vorliegenden Erfindung eine Eingabevorrichtung bereitgestellt werden, welche eine Erzeugung einer haptischen Rückmeldung mit einer geringeren Rückmeldungsaktuatorkraft in einer Rückmeldungserzeugungs-Richtung wenigstens im Wesentlichen parallel zur Bedieneingabeoberfläche erlaubt, und durch welches negative Effekte auf das Kraftsensorelement, die durch die Relativbewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil verursacht werden, reduziert werden können, insbesondere mit nahezu keinen negativen Effekten auf die Kraftübertragung einer auf die Eingabeoberfläche aufgebrachten Bedienkraft von dem oberen Teil, insbesondere von der Eingabeoberfläche, an das Kraftsensorelement.
  • Eine „Bedieneingabevorrichtung“ gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine Eingabe eines Bedieners zu erfassen. Dazu weist eine Bedieneingabevorrichtung vorzugsweise wenigstens ein Sensorelement auf und ist insbesondere dazu konfiguriert, wenigstens ein von dem wenigstens einen Sensorelement erzeugtes Sensorsignal auszuwerten. Vorzugsweise ist eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner dazu konfiguriert, wenigstens ein Steuersignal auszugeben, beispielsweise zur Steuerung wenigstens einer Bedienfunktion. Zu diesem Zweck kann eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner wenigstens eine Steuerungseinheit aufweisen.
  • Der obere Teil einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann einstückig hergestellt sein oder eine Baugruppe sein, das heißt aus verschiedenen Einzelteilen zusammengesetzt, wobei wenigstens ein Teil vorzugsweise im Spritzgussverfahren aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der obere Teil einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus wenigstens einem, die Bedieneingabeoberfläche umfassenden Teil und aus einem Teil zur Kopplung mit dem unteren Teil zusammengesetzt. Die Bedieneingabeoberfläche kann beispielsweise aus Glas hergestellt sein oder aus einem anderen transparenten Material. Vorzugsweise ist die Bedieneingabeoberfläche jedoch aus einem wenigstens halb-lichtdurchlässigen Material, insbesondere derart, dass die Eingabeoberfläche von einer Hintergrundlichtquelle beleuchtet werden kann.
  • Der untere Teil einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher insbesondere als eine Tragstruktur für den oberen Teil dient, kann einstückig hergestellt sein oder eine Baugruppe sein, das heißt aus verschiedenen Einzelteilen zusammengesetzt sein, wobei wenigstens ein Teil vorzugsweise im Spritzgussverfahren aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der untere Teil einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus wenigstens einer Tragstruktur und einer Leiterplatte zusammengesetzt, insbesondere einer gedruckten Leiterplatte, auf welcher vorzugsweise das Kraftsensorelement befestigt ist.
  • Ein „Kraftsensorelement“ gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Sensorelement oder eine Sensorbaugruppe, welche dazu konfiguriert ist, eine aufgebrachte Kraft zu erfassen, insbesondere zu messen. Eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein oder mehrere Kraftsensorelemente aufweisen, wobei wenigstens ein Kraftsensorelement vorzugsweise dazu angeordnet ist, wenigstens einen Teil einer auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebrachten Eingabekraft zu erfassen, insbesondere zu messen, insbesondere den Teil einer Eingabekraft, welcher in einer Richtung senkrecht zu der Eingabeoberfläche wirkt und/oder senkrecht zur Rückmeldungserzeugungs-Richtung. Kraftsensorelemente sind im Allgemeinen aus dem Stand der Technik wohl bekannt, auf welchen für weitere Informationen und Details in Bezug auf funktionale Aspekte und Ausgestaltungsaspekte hiermit verwiesen wird.
  • Eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise wenigstens dazu konfiguriert, eine Eingabe eines Bedieners zu erfassen, bei welcher eine Eingabekraft, insbesondere eine ausreichende Eingabekraft, auf die Eingabeoberfläche aufgebracht wird, vorzugsweise wenigstens teilweise in einer Richtung senkrecht zu der Eingabeoberfläche.
  • Eine „Bedieneingabekraft-Übertragungselement“ gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Element, welches dazu konfiguriert ist, eine Eingabekraft zu übertragen. Das Bedieneingabekraft-Übertragungselement einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine aufgebrachte Eingabekraft insbesondere so verlustfrei wie für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlich übertragen werden kann, insbesondere wie für eine Messgenauigkeit einer auf die Eingabeoberfläche aufgebrachten Bedieneingabekraft erforderlich, vorzugsweise im Wesentlichen verlustfrei. Dies kann durch ein im Wesentlichen steifes Bedieneingabekraft-Übertragungselement erreicht werden. Aus diesem Grund weist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens einen Abschnitt auf, der aus einem steifen Material hergestellt ist. In einigen Ausgestaltungen kann es vorteilhaft sein, wenn das Bedieneingabekraft-Übertragungselement daher vollständig aus einem steifen Material hergestellt ist oder aus verschiedenen steifen Materialien.
  • Ein „steifes Material“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Material, welches im Wesentlichen inkompressibel bei verwendungsgemäßen Temperaturbedingungen ist. In einigen Anwendungsfällen kann der aus einem steifen Material hergestellte Abschnitt des Bedieneingabekraft-Übertragungselements einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise aus einem thermoplastischen Material hergestellt sein oder enthalten, wie beispielsweise Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) oder Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC) oder eine Kombination daraus. In anderen Anwendungsfällen, insbesondere für eine Verwendung bei höheren Temperaturen, scheint ein Duroplast für eine Verwendung als „steifes Material“ besser geeignet, z.B. Polyurethan, Polyester oder ein Epoxidharz oder eine Kombination daraus.
  • Ein Bedieneingabekraft-Übertragungselement einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist wenigstens einen, aus einem steifen Material hergestellten Abschnitt mit wenigstens zwei Zonen auf: eine Zone mit einer reduzierten Biegesteifigkeit und wenigstens eine Zone, die angrenzend an die Zone mit der reduzierten Biegesteifigkeit angeordnet ist.
  • In einigen Anwendungsfällen jedoch, kann es vorteilhafter sein, wenn das Bedieneingabekraft-Übertragungselement nicht vollständig aus einem oder mehreren steifen Materialien hergestellt ist, sondern alternativ wenigstens teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist oder zumindest teilweise von einem elastischen Material bedeckt ist. Durch das elastische Material können Toleranzen innerhalb der Bedieneingabevorrichtung, insbesondere zwischen dem Bedieneingabekraft-Übertragungselement und dem Kraftsensorelement, auf sehr einfache Art und Weise kompensiert werden. Das elastische Material erlaubt ferner ein Aufbringen einer Vorspannkraft, um eine spielfreie Kraftübertragung zu ermöglichen. Hierfür kann das Bedieneingabekraft-Übertragungselement wenigstens einen weiteren Abschnitt aufweisen, der aus einem elastischen Material hergestellt sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Teil oder ein Abschnitt des Bedieneingabekraft-Übertragungselements aus einem steifen Material oder aus einer Kombination von verschiedenen steifen Materialien hergestellt sein und kann wenigstens teilweise durch ein elastisches Material bedeckt sein.
  • Eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein oder mehrere Bedieneingabekraft-Übertragungselemente aufweisen.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer bevorzugten Ausgestaltung, ist die Bedieneingabevorrichtung ferner dazu konfiguriert, eine Berührung der Eingabeoberfläche durch ein kapazitives Betätigungsmittel zu erfassen, beispielsweise durch einen Finger oder eine Hand eines Menschen, wobei die Bedieneingabevorrichtung dafür vorzugsweise wenigstens eine kapazitive Sensoreinheit mit wenigstens einem kapazitiven Sensorelement aufweist, wobei wenigstens ein kapazitives Sensorelement vorzugsweise unterhalb der Eingabeoberfläche angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Bereitstellung einer Bedieneingabevorrichtung die einen oder mehrere Eingabebereiche aufweist, wobei jedem Eingabebereich wenigstens einer Bedienfunktion zugeordnet sein kann. Dies ermöglicht auf sehr einfache Art und Weise eine Bereitstellung einer vorteilhaften Multifunktions-Bedieneingabevorrichtung.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Bedieneingabevorrichtung mehr als einen Eingabebereich aufweisen, wobei vorzugsweise jeder Eingabebereich wenigstens einer Bedienfunktion zugeordnet ist. Dies ermöglicht auf sehr einfache Art und Weise eine Bereitstellung einer vorteilhaften Multifunktions-Bedieneingabevorrichtung.
  • Weist eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mehr als einen Eingabebereich auf, ist die Bedieneingabevorrichtung insbesondere dazu konfiguriert, eine Berührung auf der Eingabeoberfläche zu lokalisieren. Dadurch kann möglicherweise erkannt werden, in welchem Eingabebereich der Eingabeoberfläche die Eingabeoberfläche berührt worden ist und welche Bedienfunktion ausgelöst werden soll.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung meint der Begriff „beweglich gekoppelt“ in Bezug auf die Kopplung des oberen Teils mit dem unteren Teil eine Kopplung, die eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil erlaubt, welche auf der einen Seite als eine haptische Rückmeldung von einem Bediener wahrgenommen wird und auf der anderen Seite ein angenehmes Bedieneingabegefühl erzeugt. In einigen Anwendungsfällen kann „beweglich gekoppelt“ nur durch Bereitstellen eines definierten Spiels (welches durch eine Spielpassung erreicht werden kann) zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil realisiert werden. In anderen Anwendungsfällen kann die notwendige Bewegung eine stärkere Relativbewegung erfordern, welche nicht nur durch Bereitstellen eines definierten Spiels mittels einer Spielpassung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil realisiert werden kann, sondern eine spezielle Ausgestaltung erfordert, welche eine ausreichende Relativbewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil erlaubt.
  • Ein „Rückmeldungsaktuatormechanismus“ im Sinne der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise wenigstens einen Rückmeldungsaktuator auf, beispielsweise einen Elektromotor oder dergleichen, welcher wenigstens mit einem Teil von dem oberen Teil und dem unteren Teil gekoppelt werden kann und welcher eine Bewegung von wenigstens einem dieser Teile relativ zu dem anderen bewirken kann.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer bevorzugten Ausgestaltung, sind das Bedieneingabekraft-Übertragungselement und das Kraftsensorelement jeweils derart angeordnet und konfiguriert, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement gegen das Kraftsensorelement gedrückt wird, vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche, wenn eine Bedieneingabekraft auf die Eingabeoberfläche aufgebracht wird, insbesondere wenigstens teilweise in einer Richtung senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche. Dadurch kann eine vorteilhafte Kraftübertragung an das Kraftsensorelement erreicht werden, insbesondere eine Kraftübertragung direkt an das Kraftsensorelement.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können das Bedieneingabekraft-Übertragungselement und das Kraftsensorelement jeweils derart angeordnet und konfiguriert sein, dass in einem unbelasteten Zustand der Bedieneingabevorrichtung, das heißt, wenn keine Eingabekraft auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebracht ist, das Bedieneingabekraft-Übertragungselement vorzugsweise beabstandet von dem Kraftsensorelement ist. Gelangen das Bedienkraft-Übertragungselement und das Kraftsensorelement nur in Kontakt, wenn eine ausreichende Eingabekraft, insbesondere eine Eingabekraft-Schwelle, erreicht worden ist oder überschritten worden ist, kann auf sehr einfache Art und Weise an Bedieneingabevorrichtung bereitgestellt werden, welche ein Auslösen einer Bedienfunktion nur erlaubt, wenn eine Mindest-Bedieneingabekraft aufgebracht worden ist.
  • In einer anderen Ausgestaltung, insbesondere in einer alternativen Ausgestaltung, können das Bedieneingabekraft-Übertragungselement und das Kraftsensorelement jeweils derart angeordnet und konfiguriert sein, dass auch in einem unbelasteten Zustand der Bedieneingabevorrichtung das Bedieneingabekraft-Übertragungselement leicht gegen das Kraftsensorelement gepresst wird. Dadurch kann eine spielfreie Kraftübertragung und eine sehr empfindliche Bedieneingabe-Erfassung erreicht werden. Darüber hinaus kann in verschiedenen Fällen ein angenehmeres Bedieneingabegefühl erreicht werden, da eine Widerstandsänderung, welche auftritt, wenn das Bedieneingabekraft-Übertragungselement in Kontakt mit dem Kraftsensorelement kommt, vermieden werden kann.
  • Vorzugsweise ist das Kraftsensorelement fest am oberen Teil oder dem unteren Teil befestigt, insbesondere am unteren Teil, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement vorzugsweise an dem anderen Teil befestigt ist, d.h. am oberen Teil für den Fall, dass das Kraftsensorelement fest am unteren Teil befestigt ist, und am unteren Teil für den Fall, dass das Kraftsensorelement am oberen Teil befestigt ist.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement eine Stange, die eine Längsachse aufweist, wobei die Bedieneingabekraft-Übertragungsstange vorzugsweise mit ihrer Längsachse wenigstens im Wesentlichen senkrecht, insbesondere senkrecht, zur Bedieneingabeoberfläche angeordnet ist. Dadurch kann eine längere Distanz zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil überbrückt werden. Darüber hinaus kann durch eine Verwendung eines länglichen Bedieneingabekraft-Übertragungselements, durch Verwendung einer Stange beispielsweise, eine bessere Reduzierung der Biegesteifigkeit des Bedieneingabekraft-Übertragungselements erreicht werden. Je länger das Bedieneingabekraft-Übertragungselement ist, desto geringer sind die auf das Kraftsensorelement wirkenden Scherkräfte bei einer gleichen relativen Verschiebung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil.
  • Die reduzierte Biegesteifigkeit des Bedieneingabekraft-Übertragungselements in der wenigstens einen Zone in dem aus steifem Material hergestellten Abschnitt kann auf sehr einfache Art und Weise durch eine reduzierte Querschnittsfläche erreicht werden, verglichen mit einer Abmessung der Querschnittsfläche von wenigstens einer angrenzenden Zone. Daher weist in einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren, aber bevorzugten Ausgestaltung, das Bedieneingabekraft-Übertragungselement eine reduzierte Querschnittsfläche in der Zone auf, verglichen mit einer Abmessung der Querschnittsfläche von wenigstens einer angrenzenden Zone. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche jedoch derart groß, dass eine erforderliche Knickstabilität erreicht wird.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist in der Zone mit der reduzierten Biegesteifigkeit die Dicke des Bedieneingabekraft-Übertragungselements reduziert, insbesondere in Rückmeldungserzeugungs-Richtung, verglichen mit wenigstens einer angrenzenden Zone. Dadurch kann die Biegesteifigkeit in Bezug auf eine Biegung, welche durch eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung bewirkt wird, auf sehr einfache Art und Weise reduziert werden, insbesondere mit nahezu keinen Effekten auf die Kraftübertragung an das Kraftsensorelement (solange die Querschnittsfläche weiterhin so groß ist, dass eine erforderliche Knickstabilität erreicht wird). Durch eine Reduzierung der Dicke in Rückmeldungserzeugungs-Richtung kann auf sehr einfache Art und Weise insbesondere eine größere Flexibilität bezüglich einer Biegung um eine sich parallel zur Eingabeoberfläche und senkrecht zur Rückmeldungserzeugungs-Richtung erstreckende Achse erreicht werden.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, weist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement in der Zone mit der reduzierten Biegesteifigkeit wenigstens über einen Teil der Länge der Zone, insbesondere über die komplette Länge der Zone, eine Querschnittsfläche auf, die eine kürzere Seite und eine längere Seite aufweist, insbesondere eine Querschnittsfläche mit einer kürzeren Seitenkante und einer längeren Seitenkante, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement vorzugsweise derart in der Bedieneingabevorrichtung angeordnet ist, dass sich die kürzere Seite in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung erstreckt. Dadurch kann sehr einfach und vorteilhaft eine Reduzierung der Biegesteifigkeit erreicht werden.
  • Die Querschnittsfläche kann beispielsweise oval oder rechteckig sein. Der oben beschriebene, vorteilhafte Effekt kann auch durch eine andere Querschnittsform, die eine kürzere Seite und eine längere Seite aufweist, erreicht werden. Es ist nicht zwingend, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement in dem Abschnitt mit der reduzierten Biegesteifigkeit scharfe Kanten aufweist. Jedoch ist dies selbstverständlich möglich.
  • Vorzugsweise ist die Bedieneingabevorrichtung jedoch derart ausgestaltet, dass ein Übergang von der Zone mit der reduzierten Biegesteifigkeit, insbesondere von der Zone mit der reduzierten Querschnittsfläche, zu wenigstens einer angrenzenden Zone, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche, derart geformt ist, dass eine Kerbwirkung reduziert ist, wobei der Übergang vorzugsweise abgerundet, gekrümmt oder glatt ist oder eine spezielle, eine Kerbwirkung reduzierende Ausgestaltung aufweist. Dadurch können Spannungsspitzen im Übergangsbereich zwischen der Zone mit einer reduzierten Querschnittsfläche und wenigstens einer angrenzenden Zone reduziert werden, was positive Effekte auf die Lebensdauer des Bedieneingabekraft-Übertragungselements und damit auf die Bedieneingabevorrichtung hat beziehungsweise eine Verwendung eines Bedieneingabekraft-Übertragungselements erlaubt, das geringere Abmessungen aufweist.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist das Kraftsensorelement ein Teil des unteren Teils der Bedieneingabevorrichtung, wobei der untere Teil vorzugsweise eine Baugruppe ist, die eine Leiterplatte aufweist, insbesondere eine gedruckte Leiterplatte, vorzugsweise eine aus einem Kunststoffmaterial hergestellte oder wenigstens Kunststoffmaterial enthaltende Leiterplatte, wobei das Kraftsensorelement vorzugsweise an der Leiterplatte befestigt ist, insbesondere auf der dem oberen Teil der Bedieneingabevorrichtung zugewandten Seite, wobei die Leiterplatte vorzugsweise derart angeordnet ist, dass sie sich parallel zur Bedieneingabeoberfläche erstreckt. Dies erlaubt eine sehr vorteilhafte Anordnung in Bezug auf eine Präzision der Kraftübertragung und eine sehr präzise Messung einer auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebrachten Bedieneingabekraft.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, weist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement ein erste Ende und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende vorzugsweise fest am oberen Teil oder am unteren Teil befestigt ist, wobei es insbesondere integral mit dem zugehörigen Teil ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der komplette steife Abschnitt des Bedieneingabekraft-Übertragungselements integral mit diesem Teil ausgebildet. Dies erlaubt eine Bereitstellung einer sehr vorteilhaften Bedieneingabevorrichtung und insbesondere eine sehr einfache Montage der Bedieneingabevorrichtung. Darüber hinaus erlaubt dies eine sehr einfache Herstellung dieses Teils. Insbesondere ist kein separater Montageschritt zum Befestigen des Bedieneingabekraft-Übertragungselements an dem Teil notwendig.
  • Für den Fall, dass der obere Teil eine Baugruppe ist, die aus mehr als einem Teil zusammengesetzt ist, ist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement vorzugsweise fest an diesem Teil befestigt oder integral mit diesem Teil der Baugruppe des oberen Teils ausgebildet, welcher dazu konfiguriert ist, an der Unterseite des oberen Teils angeordnet zu werden. Alternative kann das Bedieneingabekraft-Übertragungselement auch fest an einem anderen Teil des oberen Teils befestigt sein, beispielsweise an dem Oberteil des oberen Teils, wie beispielsweise an einer Rückseite der Bedieneingabeoberfläche. Falls notwendig kann sich das Bedieneingabekraft-Übertragungselement durch eines der anderen Teile des oberen Teils hindurcherstrecken zur Kopplung mit dem unteren Teil, insbesondere zum Übertragen einer Bedieneingabekraft an das Kraftsensorelement.
  • Ist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement Teil des oberen Teils, ist das Kraftsensorelement vorzugsweise Teil des unteren Teils.
  • Alternativ kann das Bedieneingabekraft-Übertragungselement fest an dem unteren Teil befestigt sein oder integral mit diesem Teil ausgebildet sein, insbesondere mit seinem zweiten Ende. Dies erlaubt ebenfalls eine Bereitstellung einer sehr vorteilhaften Bedieneingabevorrichtung, insbesondere ein sehr einfaches Zusammensetzen der Bedieneingabevorrichtung. Darüber hinaus erlaubt dies eine sehr einfache Herstellung dieses Teils. Insbesondere ist kein separater Montageschritt zum Befestigen des Bedieneingabekraft-Übertragungselements an dem Teil notwendig.
  • Für den Fall, dass der untere Teil eine Baugruppe ist, die aus mehr als einem Teil zusammengesetzt ist, ist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement vorzugsweise fest an diesem Teil befestigt oder integral mit diesem Teil der Baugruppe des unteren Teils ausgebildet, welcher dazu konfiguriert ist, an der Oberseite des unteren Teils angeordnet zu werden. Alternativ kann das Bedieneingabekraft-Übertragungselement auch fest an einem anderen Teil des unteren Teils befestigt sein. Falls notwendig kann sich das Bedieneingabekraft-Übertragungselement durch eines der anderen Teile des unteren Teils hindurcherstrecken zur Übertragung einer Bedieneingabekraft an das Bedienkraftsensorelement.
  • Ist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement Teil des unteren Teils, ist das Kraftsensorelement vorzugsweise Teil des oberen Teils, wobei in diesem Fall das Kraftsensorelement beispielsweise an einer Unterseite des oberen Teils, die einer Oberseite des unteren Teils zugewandt ist, angeordnet oder befestigt sein kann.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist das zweite Ende eine freies Ende und axial beweglich relativ gegenüber dem anderen Teil, d.h. gegenüber dem unteren Teil für den Fall, dass das erste Ende fest am oberen Teil befestigt ist, und gegenüber dem oberen Teil für den Fall, dass das erste Ende fest am unteren Teil befestigt ist, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement vorzugsweise einen Endabschnitt am zweiten Ende aufweist, durch welches das zweite Ende insbesondere axial geführt ist, vorzugsweise durch den anderen Teil. Dadurch kann eine präzise Kopplung des Bedieneingabekraft-Übertragungselements mit dem Kraftsensorelement in Bezug auf die Kraftübertragung erreicht werden, während Scherspannungen, die während einer Erzeugung einer haptischen Rückmeldung am Kraftsensorelement auftreten, reduziert werden können.
  • Im Allgemeinen, alternativ oder zusätzlich, kann das erste Ende (auch) ein freies Ende sein und kann insbesondere auch axial geführt sein.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist der Endabschnitt am zweiten Ende des Bedieneingabekraft-Übertragungselements wenigstens teilweise axial geführt, vorzugsweise durch das Kraftsensorelement oder durch wenigstens eine Wand des oberen Teils oder des unteren Teils, insbesondere in einer Kraftübertragungsrichtung, vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche. Insbesondere durch eine Wand des oberen Teils oder des unteren Teils kann auf sehr einfache Art und Weise eine axiale Führung bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist der Endabschnitt am zweiten Ende des Bedieneingabekraft-Übertragungselements wenigstens teilweise axial geführt in einer Kraftübertragungsrichtung mit einem definierten Spalt in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung.
  • Der Endabschnitt am zweiten Ende kann angrenzend zu der Zone mit der reduzierten Biegesteifigkeit oder mit einer anderen angrenzenden Zone dazwischen angeordnet sein, wobei der Endabschnitt vorzugsweise wenigstens teilweise eine größere Dicke in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung aufweist. In einer Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Bedieneingabekraft-Übertragungselement nur zwei Zonen mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten aufweisen, welche vorzugsweise Teil desselben, aus steifem Material hergestellten Abschnitts sind, welcher insbesondere der einzige, aus steifem Material hergestellte Abschnitt sein kann. Alternativ können wenigstens ein oder mehrere zusätzliche Zonen vorgesehen sein, beispielsweise eine obere Zone mit einer hohen Biegesteifigkeit, eine mittlere Zone (die besagte Zone), mit einer reduzierten Biegesteifigkeit und eine untere Zone, ebenfalls mit einer hohen Biegesteifigkeit, wobei die mittlere Zone vorzugsweise angrenzend an die obere Zone und/oder die untere Zone angeordnet ist. Auch kann eine obere Zone oder eine untere Zone die „besagte Zone“ mit der reduzierten Biegesteifigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung bilden.
  • Für eine sehr einfache axiale Führung kann der Endabschnitt am zweiten Ende vorzugsweise eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Alternativ kann der Endabschnitt am zweiten Ende einen ovalen Querschnitt oder eine quadratische oder eine rechteckige Form aufweisen, wobei eine Geometrie des Querschnitts in Längsrichtung konstant oder veränderlich sein kann. Durch einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt kann auf einfache Art und Weise eine Sicherung gegen Verdrehen des Bedieneingabekraft-Übertragungselements relativ gegenüber der axialen Führung und/oder dem Kraftsensorelement erreicht werden.
  • Zur Reduzierung einer in das Kraftsensorelement und/oder das Bedieneingabekraft-Übertragungselement und/oder die Kopplung zwischen dem Kraftsensorelement und diesem Bedieneingabekraft-Übertragungselement eingebrachten Scherspannung können diese Komponenten über wenigstens ein elastisches Element miteinander gekoppelt sein. Daher ist in einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, der Endabschnitt des Bedieneingabekraft-Übertragungselements wenigstens teilweise mit einem elastischen Material bedeckt, vorzugsweise mit einem Elastomermaterial, z.B. mit einem Gummimaterial, oder ist zumindest teilweise aus einem elastischen Material hergestellt.
  • Der Endabschnitt kann wenigstens teilweise oder vollständig in Längsrichtung und/oder in Umfangsrichtung bedeckt sein, insbesondere mit einem elastischen, vorzugsweise wenigstens teilweise kompressiblen Material wie beispielsweise Gummi. Aufgrund der Elastizität des elastischen Materials in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung kann eine Scherspannung, die während einer Erzeugung einer haptischen Rückmeldung am Kraftsensorelement entsteht, reduziert werden.
  • Der Endabschnitt kann wenigstens teilweise oder vollständig, insbesondere zusätzlich an seiner Unterseite, vorzugsweise auf der von der Eingabeoberfläche abgewandten Seite, bedeckt sein. Aufgrund der Elastizität des elastischen Materials in Längsrichtung, insbesondere in Kraftübertragungsrichtung, kann eine vorgespannte Kopplung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil, insbesondere zwischen dem Bedieneingabekraft-Übertragungselement und dem Kraftsensorelement, erreicht werden, welche eine empfindlichere Kraftübertragung und eine akkuratere Messung der auf die Bedieneingabeoberfläche aufgebrachten Kraft erlaubt. Darüber hinaus kann, wie oben bereits beschrieben, ein angenehmeres haptisches Gefühl während eines Aufbringens einer Eingabekraft erreicht werden.
  • In einer Ausgestaltung einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist der Endabschnitt des Bedieneingabekraft-Übertragungselements wenigstens teilweise durch eine um den Endabschnitt herum angebrachte Hülle oder eine über den Endabschnitt gestülpte Spitzenkappe bedeckt, insbesondere durch eine Hülle oder eine Spitzenkappe, die aus einem Elastomer hergestellt ist. Dies erlaubt eine sehr einfache Abdeckung mit einem elastischen Material, insbesondere eine sehr einfache Ausgestaltung und Montage einer Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Alternativ kann das Bedieneingabekraft-Übertragungselement ein 2K-Teil sein, welches vorzugsweise durch ein 2K-Spritzgussverfahren hergestellt worden ist.
  • In einer Ausgestaltung der Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist die Bedieneingabevorrichtung dazu konfiguriert, eine haptische Rückmeldung zu erzeugen auf eine Eingabe eines Bedieners hin, wobei die Bedieneingabevorrichtung ferner einen Rückmeldungsaktuatormechanismus aufweist, welcher vorzugsweise wenigstens teilweise oder vollständig in einem Leervolumen zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil der Bedieneingabevorrichtung angeordnet ist.
  • In einer Ausgestaltung der Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer weiteren aber ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung, ist die Bedieneingabevorrichtung dazu konfiguriert, wenigstens eine Bedienfunktion auszulösen, insbesondere wenigstens eine Bedienfunktion in einem Fahrzeug, wobei eine Auslösung wenigstens einer Bedienfunktion durch die Bedieneingabevorrichtung vorzugsweise eine auf die Eingabeoberfläche der Bedieneingabevorrichtung in einer Eingabe-Richtung aufgebrachte Mindest-Bedienkraft erfordert, insbesondere eine Mindest-Bedienkraft in einer Richtung senkrecht zur Eingabeoberfläche. Dadurch kann eine sehr vorteilhafte Bedieneingabevorrichtung bereitgestellt werden, insbesondere eine Bedieneingabevorrichtung, welche beispielsweise ein Greifen eines Lenkrads und Berühren wenigstens eines Eingabebereichs, der einer Bedienfunktion zugeordnet ist, erlaubt, ohne versehentlich die zugeordnete Bedienfunktion auszulösen, wenn die aufgebrachte Eingabekraft geringer ist als ein vorbestimmter Bedieneingabekraft-Schwellwert.
  • Eine Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist wenigstens eine Bedieneingabevorrichtung auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneingabevorrichtung eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Eine Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine Lenkeingabevorrichtung sein, insbesondere ein Lenkrad, vorzugsweise mit wenigstens einer Speiche, wobei die Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Beispiel in einer Speicher oder in einem Mittenbereich angeordnet, insbesondere integriert, sein kann, insbesondere derart, dass die Bedieneingabevorrichtung bündig mit einer angrenzenden Lenkradoberfläche abschließt.
  • Die in Bezug auf eine Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung präsentierten bevorzugten Ausgestaltungen und ihre Vorteile gelten entsprechend für eine Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und umgekehrt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle die oben in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die unten in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in Alleinstellung in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination verwendet werden, sondern auch in anderen Kombinationen oder allein, soweit die resultierende Kombination ausführbar ist.
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf ein bevorzugtes, aber nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gezeigt ist in
    • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Lenkeingabevorrichtung in Form eines Lenkrads gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisend zwei Bedieneingabevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 2 einen Querschnitt durch einer der Bedieneingabevorrichtungen aus 1,
    • 3 einen oberen Teil der Bedieneingabevorrichtung aus 2 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten, und
    • 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 um das Bedieneingabekraft-Übertragungselement herum.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lenkeingabevorrichtung 100 in Form eines Lenkrads 100 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei das Lenkrad 100 zwei Bedieneingabevorrichtungen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Das Lenkrad 100 weist einen Lenkradkranz 104 auf, welcher über drei Speichen 101, 102 und 103 mit einem nicht näher bezeichneten Mittenbereich verbunden ist.
  • In jede der Speichen 101 und 102, insbesondere in die linke Speiche 101 und in die rechte Speiche 102, ist eine Bedieneingabevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung integriert, wobei jede der Bedieneingabevorrichtungen 10 derart in den Speichen 101, 102 angeordnet ist, dass eine Bedieneingabeoberfläche 11 bündig mit einer Lenkradoberfläche abschließt. Jede der Bedieneingabevorrichtungen 10, insbesondere jede der Bedieneingabeoberflächen 11, weist zwei Eingabebereiche 11 A und 11B auf beziehungsweise 11C und 11D, welche jeweils einer Bedienfunktion zugeordnet sind, wie beispielsweise Erhöhung oder Verringerung einer Lautstärke oder Programm-Vor oder Programm-Zurück zur Steuerung eines Entertainmentsystems in einem Fahrzeug. Die Eingabebereiche 11 A, 11B, 11C und 11D können jeweils von einer Hintergrundlichtquelle 21 beleuchtet werden (siehe 2).
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch eine der Bedieneingabevorrichtungen 10 aus 1, von welcher in 3 ein oberer Teil 12 abgebildet ist in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten. Gemäß der vorliegenden Erfindung und wie oben beschrieben weist die Bedieneingabevorrichtung 10 einen oberen Teil 12 auf, der eine Bedieneingabeoberfläche 11 aufweist mit zwei Eingabebereichen 11A und 11B beziehungsweise 11C und 11D. Die Bedieneingabevorrichtung 10 weist ferner einen unteren Teil 13 auf, der insbesondere als eine Tragstruktur für den oberen Teil 12 dient.
  • Ferner weist die Bedieneingabevorrichtung 10 ein Kraftsensorelement 14 auf zum Erfassen einer auf die Eingabeoberfläche 11 aufgebrachten Bedieneingabekraft F, wobei das Kraftsensorelement 14 dieses Ausführungsbeispiels dazu konfiguriert ist, eine in einer Richtung senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche 11 aufgebrachte Bedieneingabekraft F zu erfassen, insbesondere zu messen.
  • Zur Übertragung einer auf die Bedieneingabeoberfläche 11 aufgebrachten Bedieneingabekraft F an das Kraftsensorelement 14 weist die Bedieneingabevorrichtung 10 ferner eine Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 auf, welches zwischen dem oberen Teil 12 und dem unteren 13 angeordnet ist und welches jeweils mit dem oberen Teil 12 und dem unteren Teil 13 gekoppelt ist, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 dieses Ausführungsbeispiels eine Stange ist, welche einen aus einem steifen Material hergestellten Abschnitt 17 aufweist, welches bei diesem Ausführungsbeispiel Polyurethan ist.
  • 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt X aus 2 um das Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 herum.
  • Wenn eine Bedieneingabekraft F, welche auf die Bedieneingabeoberfläche 11 in einer Bedieneingabe-Richtung R1 aufgebracht wird, sich wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche 11 erstreckt, wird der obere Teil 12 relativ zu dem unteren Teil 13 bewegt und das Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 wird gegen das Kraftsensorelement 14 gepresst.
  • Zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung auf eine Eingabe eines Bedieners hin, sind der obere Teil 12 und der untere Teil 13 darüber hinaus mit einem definierten Spiel in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung H derart relativ zueinander beweglich miteinander gekoppelt, dass mittels eines Rückmeldungsaktuatormechanismus, der in den beigefügten Figuren nicht abgebildet ist und der mit der Bedieneingabevorrichtung 10 koppelbar ist, der obere Teil 12 relativ gegenüber dem unteren Teil 13 in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung H im Wesentlichen parallel zur Bedieneingabeoberfläche 11 bewegbar ist. Zur Anordnung des Rückmeldungsaktuatormechanismus ist zwischen dem oberen Teil 12 und dem unteren Teil 13 ein Leervolumen 19 vorgehalten.
  • Zum Reduzieren eines Widerstands gegen eine Rückmeldungsaktuatorkraft ist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet und weist wenigstens eine Zone 16 in dem aus einem steifen Material hergestellten Abschnitt 17 auf, welche eine reduzierte Biegesteifigkeit in Bezug auf eine Biegung aufweist, die durch eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil 12 und dem unteren Teil 13 in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung H bewirkt wird, verglichen mit einer angrenzenden Zone 20. Dadurch kann mit einer geringeren Rückmeldungsaktuatorkraft eine ausreichende Relativbewegung, insbesondere eine ausreichende relative Verschiebung in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung H, zwischen dem oberen Teil 12 und dem unteren Teil 13 erreicht werden. Darüber hinaus können dadurch Schereffekte am Kraftsensorelement 14 beziehungsweise an der Kopplung zwischen dem Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 und dem Kraftsensorelement 14 reduziert werden. Jedoch wird eine Kraftübertragung einer auf die Eingabeoberfläche 11 aufgebrachten Bedieneingabekraft F von dem oberen Teil 12, insbesondere von der Eingabeoberfläche 11 zu dem Kraftsensorelement 14, nahezu nicht beeinflusst, insbesondere nicht, falls wie im vorliegenden Fall, eine Knickstabilität des Bedieneingabekraft-Übertragungselements 15 ausreichend ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel einer Bedieneingabevorrichtung 10 weist das Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 nur einen aus einem steifen Material hergestellten Abschnitt 17 auf, welcher zwei Zonen 16 und 20 aufweist, wobei in Zone 16 durch eine reduzierte Dicke d der Stange 15 in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung H eine Biegesteifigkeit verglichen mit der Biegesteifigkeit in Zone 20 im Endabschnitt 29 am zweiten Ende 28 reduziert ist, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 in der Zone 16 einen rechteckigen Querschnitt aufweist mit einer kürzeren Seitenkante 25, die sich in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung H erstreckt, und einer längeren Seitenkante 26, die sich senkrecht zur Rückmeldungserzeugungs-Richtung H erstreckt.
  • Der obere Teil 12 ist aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt, wobei der obere Teil 12 einen ersten Teil 12A mit der Bedieneingabeoberfläche 11 aufweist und eine Tragstruktur 12B. Zwischen Teil 12A und 12B und unterhalb der Bedieneingabeoberfläche 11 ist ein kapazitives Sensorelement 32 angeordnet zur Lokalisation einer Berührungseingabe auf der Bedieneingabeoberfläche 11, insbesondere zur Lokalisation in welchem der Eingabebereiche 11A, 11B, 11C und 11D die Bedieneingabeoberfläche 11 berührt wird. Mittels Rastelementen 33 kann der obere Teil 12 mit dem unteren Teil 13 gekoppelt werden, wobei ein definiertes Spiel vorgesehen ist, so dass der obere Teil 12 relativ gegenüber dem unteren Teil beweglich ist zur Erzeugung einer ausreichenden haptischen Rückmeldung mit einem angenehmen Bedieneingabegefühl.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel einer Bedieneingabevorrichtung 10 ist der untere Teil 13 ebenfalls eine Baugruppe, wobei in diesem Fall der untere Teil 13 eine Tragstruktur 13A, eine gedruckte Leiterplatte 31 und ferner eine Tragstruktur 13B aufweist, wobei die Leiterplatte 31 parallel zur Rückmeldungserzeugungs-Richtung H und der Bedieneingabeoberfläche 11 zwischen Struktur 13A und Tragstruktur 13B angeordnet ist. Das Kraftsensorelement 14 ist an der Leiterplatte 31 befestigt und unterhalb des Bedieneingabekraft-Übertragungselements 15 angeordnet, welches bei diesem Ausführungsbeispiel als Stange 15 ausgebildet ist. Durch Lichtquellen 21, welche ebenfalls auf der Leiterplatte 31 befestigt sind, und Lichtkanäle 22 können die Eingabebereiche 11A, 11B, 11C und 11D hintergrundbeleuchtet werden.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Bedieneingabekraft-Übertragungsstange 15 ein erstes Ende 27 auf, mittels welcher die Bedieneingabekraft-Übertragungsstange 15 fest am oberen Teil 12 befestigt ist, insbesondere an der Tragstruktur 12B des oberen Teils 12, wobei die Bedieneingabekraft-Übertragungsstange 15 integral mit diesem Teil 12B ausgebildet ist bei diesem Ausführungsbeispiel.
  • Die Bedieneingabekraft-Übertragungsstange 15 weist ferner ein zweites Ende 28 auf, welches bei diesem Ausführungsbeispiel ein freies Ende 28 ist und welches durch eine zylinderförmig geformte Wandstruktur 30 des Elements 13A des unteren Teils axial geführt ist. Der Endabschnitt 29 am zweiten Ende 28 ist vorzugsweise ebenfalls zylinderförmig geformt und wenigstens teilweise durch eine Spitzenkappe 18 aus Gummimaterial bedeckt. Durch das Gummimaterial 18 in Umfangsrichtung können Schereffekte, die durch eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil 12 und dem unteren Teil 13 verursacht werden und die auf das Bedieneingabekraft-Übertragungselement 15 und das Kraftsensorelement 14 wirken, reduziert werden. Durch das elastische Material, insbesondere durch ein Gummimaterial, an der Unterseite des Bedieneingabekraft-Übertragungselements 15 kann eine vorgespannte Kopplung des Eingabekraft-Übertragungselements 15 und des Kraftsensorelements 14 in einer Eingabekraft-Richtung beziehungsweise in einer Längsrichtung, beziehungsweise in einer Richtung senkrecht zur Eingabeoberfläche 11, erreicht werden.
  • Über einen weiblichen Anschluss 24 und wenigstens einen Kontaktpin 23 kann die Bedieneingabevorrichtung 10 zur Signal- und Energieversorgung mit einer entsprechenden Steuerungseinheit und/oder einer entsprechenden Energiequelle verbunden werden. Über diesen Anschluss 24 kann die Bedieneingabevorrichtung 10 mit einer Steuerungseinheit zur Steuerung wenigstens einer Bedienfunktion verbunden werden. Dieses Ausführungsbeispiel einer Bedieneingabevorrichtung 10 ist dazu konfiguriert, wenigstens eine Bedienfunktion des Fahrzeugs auszulösen, wobei ein Auslösen wenigstens einer Bedienfunktion durch die Bedieneingabevorrichtung 10 eine auf die Eingabeoberfläche 11 in einer Eingaberichtung R1 aufgebrachte Mindest-Bedieneingabekraft F erfordert, insbesondere eine Mindest-Bedienkraft F in einer Richtung senkrecht zur Eingabeoberfläche 11.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Bedieneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
    10
    Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
    11
    Bedieneingabeoberfläche
    11A, 11B
    Eingabebereich
    12
    oberer Teil
    12A
    erster Teil des oberen Teils
    12B
    zweiter Teil des oberen Teils
    13
    unterer Teil
    13A
    erster Teil des unteren Teils
    13B
    zweiter Teil des unteren Teils
    14
    Kraftsensorelement
    15
    Bedieneingabekraft-Übertragungselement
    16
    Zone mit reduzierter Biegesteifigkeit
    17
    aus steifem Material hergestellter Abschnitt
    18
    elastomere Spitzenkappe
    19
    Leervolumen für Rückmeldungsaktuatormechanismus
    20
    An Zone mit reduzierter Biegesteifigkeit angrenzende Zone
    21
    Lichtquelle
    22
    Lichtkanal
    23
    Kontaktpin
    24
    weiblicher Anschluss
    25
    kürzere Seite
    26
    längere Seite
    27
    erstes Ende
    28
    zweites Ende
    29
    zweiter Endabschnitt
    30
    axiale Führung
    31
    Leiterplatte
    32
    kapazitives Sensorelement
    33
    Rastelement
    101, 102, 103
    Speiche des Lenkrads
    104
    Lenkradkranz
    d
    Dicke in Rückmeldungserzeugungs-Richtung
    A
    Längsachse des Bedieneingabekraft-Übertragungselements
    F
    Bedieneingabekraft
    H
    Rückmeldungserzeugungs-Richtung
    R1
    Bedieneingaberichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2018/108398 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Bedieneingabevorrichtung (10) für ein Fahrzeug, vorzugsweise für eine Anordnung in einem Innenraum eines Fahrzeugs, insbesondere für eine Anordnung in einer Lenkeingabevorrichtung (100) eines Fahrzeugs, aufweisend: - einen oberen Teil (12), aufweisend eine Bedieneingabeoberfläche (11) mit wenigstens einem Eingabebereich (11 A, 11B), der wenigstens einer Bedienfunktion zugeordnet ist, - einen unteren Teil (13), der insbesondere als eine Tragstruktur für den oberen Teil (12) dient, - ein Kraftsensorelement (14) zum Erfassen einer auf die Eingabeoberfläche (11) aufgebrachten Bedienkraft (F), und - ein Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15), das zwischen dem oberen Teil (12) und dem unteren Teil (13) angeordnet ist und jeweils mit dem oberen Teil (12) und dem unteren Teil (13) gekoppelt ist, wobei der obere Teil (12) relativ gegenüber dem unteren Teil (13) bewegbar ist durch eine Bedieneingabekraft (F), welche in einer Bedieneingaberichtung (R1), die sich wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche (11) erstreckt, auf die Bedieneingabeoberfläche (11) aufgebracht wird, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) wenigstens einen Abschnitt (17) aufweist, der aus einem steifen Material hergestellt ist und dazu konfiguriert ist, eine auf die Bedieneingabeoberfläche (11) aufgebrachte Bedieneingabekraft (F) wenigstens teilweise auf das Kraftsensorelement (14) zu übertragen, insbesondere eine Bedieneingabekraft (F), die in einer Richtung senkrecht zur der Bedieneingabeoberfläche (11) aufgebracht wird, wobei der obere Teil (12) und der untere Teil (13) darüber hinaus zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung derart relativ zueinander beweglich miteinander gekoppelt sind, dass mittels eines Rückmeldungsaktuatormechanismus, der mit der Bedieneingabevorrichtung (10) koppelbar ist, der obere Teil (12) relativ gegenüber dem unteren Teil (13) wenigstens in einer Rückmeldungserzeugungs-Richtung (H) wenigstens im Wesentlichen parallel zur Bedieneingabeoberfläche (11) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) derart ausgestaltet ist, dass in dem Abschnitt (17), der aus einem steifen Material hergestellt ist, das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) wenigstens eine Zone (16) aufweist, welche eine reduzierte Biegesteifigkeit hat in Bezug auf eine Biegung, welche durch eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil (12) und dem unteren Teil (13) in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung (H) bewirkt wird, verglichen mit wenigstens einer angrenzenden Zone (20).
  2. Bedieneingabevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) und das Kraftsensorelement (14) jeweils derart angeordnet und konfiguriert sind, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) gegen das Kraftsensorelement (14) gedrückt wird, vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche (11), wenn eine Bedieneingabekraft (F) auf die Eingabeoberfläche (11) aufgebracht wird, insbesondere wenigstens teilweise in einer Richtung senkrecht zur Bedieneingabeoberfläche (11).
  3. Bedieneingabevorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) eine Stange (15) ist, die eine Längsachse (A) aufweist, wobei die Bedieneingabekraft-Übertragungsstange (15) vorzugsweise mit ihrer Längsachse (A) wenigstens im Wesentlichen senkrecht, insbesondere senkrecht, zur Bedieneingabeoberfläche (11) angeordnet ist.
  4. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierte Biegesteifigkeit des Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) in der Zone (16) durch eine reduzierte Querschnittsfläche bedingt ist, verglichen mit einer Abmessung der Querschnittsfläche von wenigstens einer angrenzenden Zone (20).
  5. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zone (16), welche eine reduzierte Biegesteifigkeit hat, eine Dicke (d) des Bedieneingabekraft-Übertragungselements (15) in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung (H) reduziert ist, verglichen mit wenigstens einer angrenzenden Zone (20).
  6. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zone (16), welche eine reduzierte Biegesteifigkeit hat, das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) wenigstens teilweise über die Länge der Zone, insbesondere über die gesamte Länge der Zone (16), eine Querschnittsfläche mit einer kürzeren Seite (25) und einer längeren Seite (26) aufweist, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) derart in der Bedieneingabevorrichtung (10) angeordnet ist, dass sich die kürzere Seite (25) in der Rückmeldungserzeugungs-Richtung (H) erstreckt.
  7. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftsensorelement (14) ein Teil des unteren Teils (13) der Bedieneingabevorrichtung (10) ist, wobei der untere Teil (13) vorzugsweise eine Baugruppe ist, die eine Leiterplatte (31) aufweist, wobei das Kraftsensorelement (14) vorzugsweise an der Leiterplatte (31) befestigt ist.
  8. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) ein erstes Ende (27) aufweist und ein zweites Ende (28), wobei das erste Ende (27) vorzugsweise fest an dem oberen Teil (12) oder dem unteren Teil (13) befestigt ist, insbesondere integral mit diesem Teil (12, 13) geformt ist.
  9. Bedieneingabevorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (28) ein freies Ende (28) ist und axial beweglich relativ gegenüber dem anderen Teil (13) ist, wobei das Bedieneingabekraft-Übertragungselement (15) vorzugsweise einen Endabschnitt (29) am zweiten Ende (28) aufweist, durch welchen das zweite Ende (28) insbesondere axial geführt ist vom anderen Teil (13).
  10. Bedieneingabevorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (29) am zweiten Ende (28) des Bedieneingabekraft-Übertragungselements (15) wenigstens teilweise axial geführt ist, insbesondere vom Kraftsensorelement (14) oder von wenigstens einer Wand (30) des oberen Teils (12) oder des unteren Teils (13).
  11. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (29) des Bedieneingabekraft-Übertragungselements (15) wenigstens teilweise mit einem elastischen Material (18) bedeckt ist, vorzugsweise mit einem Elastomermaterial (18).
  12. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (29) des Bedieneingabekraft-Übertragungselements (15) zumindest teilweise durch eine um den Endabschnitt herum angebrachte Hülle oder eine über den Endabschnitt gestülpte Spitzenkappe (18) bedeckt ist, insbesondere durch eine Hülle oder eine Spitzenkappe (18), die aus einem Elastomer hergestellt ist.
  13. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneingabevorrichtung (10) dazu konfiguriert ist, eine haptische Rückmeldung auf eine Bedieneingabe zu erzeugen, wobei die Bedieneingabevorrichtung (10) ferner einen Rückmeldungsaktuatormechanismus aufweist, welcher vorzugsweise wenigstens teilweise in einem Leervolumen (19) zwischen dem oberen Teil (12) und dem unteren Teil (13) der Bedieneingabevorrichtung (10) angeordnet ist.
  14. Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneingabevorrichtung (10) dazu konfiguriert ist, wenigstens eine Bedienfunktion auszulösen, insbesondere wenigstens eine Bedienfunktion in einem Fahrzeug, wobei ein Auslösen von wenigstens einer Bedienfunktion durch die Bedieneingabevorrichtung (10) vorzugsweise eine in einer Eingaberichtung (R1) auf die Eingabeoberfläche (11) der Bedieneingabevorrichtung (10) aufgebrachte Mindest-Bedieneingabekraft (F) erfordert, vorzugsweise eine in der Richtung senkrecht zur Eingabeoberfläche (11) aufgebrachte Mindest-Bedienkraft (F).
  15. Lenkeingabevorrichtung (100), aufweisend wenigstens eine Bedieneingabevorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneingabevorrichtung (10) eine Bedieneingabevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ist.
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