DE112014004636T5

DE112014004636T5 - Kraftbasierte Berührungsschnittstelle mit integrierter multisensorischer Rückmeldung

Info

Publication number: DE112014004636T5
Application number: DE112014004636.1T
Authority: DE
Inventors: Jason Lisseman; David Andrews
Original assignee: TK Holdings Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Acquisition LLC
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-07-07
Also published as: CN105612476B; US9898087B2; WO2015054354A1; US20180203511A1; JP2016536670A; JP6619330B2; JP2019215890A; DE112014004646T5; US20150097793A1; JP2016538619A; CN105637447B; US20150097795A1; CN110058697A; US20150097791A1; US20150097796A1; CN105612476A; US9829980B2; DE112014004632T5; US20150097794A1; CN105612477B

Abstract

Eine kraftbasierte haptische Schalttafel, die eine Berührungsplatte umfasst, die eine erste und zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche umfasst und die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt. Die haptische Schalttafel kann außerdem eine Leiterplatte umfassen, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind. Die Kraftsensoren sind zwischen der Leiterplatte und der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet, wobei jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen jeweiligen Teil einer Kraft zu messen, die auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte ausgeübt wird. Die haptische Schalttafel kann außerdem einen akustischen Aktor umfassen, der in der Nähe der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet ist und der konfiguriert ist, um in Reaktion auf die Kraft, die auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird, eine haptische Ausgabe und eine hörbare Ausgabe zu erzeugen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/888,322, angemeldet am 8. Oktober 2013, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/891,231, angemeldet am 15. Oktober 2013, die jeweils durch Verweis in ihrer Gesamtheit eingeschlossen sind.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine taktile haptische Schalttafel und insbesondere kraftbasierte Berührungsschnittstellen mit integrierter hörbarer, haptischer und visueller Rückmeldung.
Allgemeiner Stand der Technik
Das jüngste umfassende Wachstum funktionsreicher, verhältnismäßig tragbarer und benutzerfreundlicher Verbraucherelektronikgeräte hat einen entsprechenden Verbraucherbedarf für die Implementierung ähnlicher Funktionalität in herkömmlichen Geräten und Nutzvorrichtungen ausgelöst. Zum Beispiel fordern mehr Verbraucher moderne Touchscreen-Schnittstellen in Nutzgeräten, wie Fernsehern, Kühlschränken, Spülmaschinen und Waschmaschinen. Sogar moderne Thermostate integrieren gestensteuerbare, vollständig vernetzte Benutzerschnittstellen (UI) mit Remote-Zugriff. Sogar das Automobil, das häufig als die typische Nutzmaschine angesehen wird, ist jüngsten Trends gegenüber nicht immun, so viele Optionen und Funktionen für den Fahrer zugänglich zu integrieren wie möglich – von in das Lenkrad integrierten mechanischen Schaltersteuerungen für Klima-, Navigations- und Radiosysteme bis hin zu Touchscreen-Schnittstellen und Kameraanzeigen, die in das Armaturenbrett integriert sind.
Wenngleich die Verbrauchernachfrage nach der Einbeziehung umfassenderer Funktionalität in das Autofahrerlebnis schnell wächst, gibt es zahlreiche Probleme bei der Erfüllung dieser Nachfrage. Erstens erfordern herkömmliche kapazitive Berührungserkennungstechnologien, wie sie in Smartphones und Tablet-Geräten verwendet werden, wenngleich sie für die Integration großer Mengen von Funktionen auf einem verhältnismäßig geringen Raum ideal sind, eine erhebliche visuelle Aufmerksamkeit des Fahrers und lenken demnach zu sehr ab, um sicher implementiert zu werden. Zweitens, während die herkömmlichen mechanischen Schalter und Drehknöpfe, die aktuell verwendet werden, weniger ablenken, weil sie sicher verwendet werden können, ohne dass der Fahrer seinen Blick von der Straße nehmen muss, neigen sie dazu, eingeschränkte Flexibilität bereitzustellen, da jeder Schalter eine einzige Funktion steuert.
Eine Lösung zum Kombinieren der Flexibilität und Vielseitigkeit von Touchscreen-Technologien, während der Fahrer gleichzeitig aufmerksam bleiben kann, um das Fahrzeug sicher zu bedienen, umfasst die Verwendung von kraftbasierten haptischen Mensch-Maschine-Schnittstellen (Human-Machine-Interface, HMI). Kraftbasierte haptische HMI beinhalten typischerweise eine Sensoroberfläche, die auf Berührung reagiert, und einen Aktor zum Erzeugen einer Vibrationsreaktion (häufig die durch einen mechanischen Schalter bereitgestellte Reaktion simulierend), die dem Fahrer eine taktile Bestätigung einer Eingabe auf dem Touchscreen bereitstellen. Diese Systeme umfassen die haptische Rückmeldung von mechanischen Schaltern mit Multitouch-, Multifunktions-Flexibilität von Touchscreen-Steuerungen, auf die Fahrer sich mittlerweile verlassen.
Ein Problem mit kraftbasierten haptischen HMI, insbesondere in Automobilen und anderen mechanischen Systemen, besteht darin, dass versehentliche und unbeabsichtigte Berührungen aufgrund der Unfähigkeit des Fahrers, die Berührungsschnittstelle während des Fahrens durchgehend anzusehen, sehr viel häufiger vorkommen. Dadurch neigen herkömmliche Schnittstellen, die sich ausschließlich auf eine einzige sensorische Rückmeldungsreaktion (z. B. sichtbare Anzeigen) stützen, in Situationen, in denen ein Benutzer sich nicht vollständig auf die HMI konzentrieren kann, nicht effektiv. Ferner erfordern Verpackungsprobleme, die mit dem Einbeziehen von multisensorischen Rückmeldungsfähigkeiten verbunden sind, in der Regel eine erhebliche Verpackungsfläche, um die Hardware aufnehmen zu können, die erforderlich ist, um multisensorische Ausgabe zu unterstützen. Demnach wäre eine Schalttafel, die Fähigkeiten zum Stimulieren mehrerer Sinne beinhaltet und gleichzeitig die Verpackungsgröße einschränkt, besonders vorteilhaft.
Die vorliegende offenbarte kraftbasierte Berührungsschnittstelle mit integrierter multisensorischer Rückmeldung betrifft das Lösen eines oder mehrerer der oben aufgeführten Probleme und/oder anderer Probleme im Stand der Technik.
Kurzdarstellung
Gemäß einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine kraftbasierte haptische Schalttafel, die eine Berührungsplatte mit einer ersten und zweiten Oberfläche umfasst, wobei die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche umfasst und die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt. Die kraftbasierte haptische Schalttafel kann außerdem eine Leiterplatte umfassen, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind, wobei die Kraftsensoren zwischen der Leiterplatte und der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet sind, wobei jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen jeweiligen Teil einer Kraft zu messen, die auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte angewendet wird. Die kraftbasierte haptische Schalttafel kann außerdem einen akustischen Aktor beinhalten, der in der Nähe einer zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet ist und konfiguriert ist, um in Reaktion auf die auf die Berührungsoberfläche ausgeübte Kraft eine haptische Ausgabe und eine hörbare Ausgabe zu erzeugen.
Gemäß einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Lenkrad, das eine kraftbasierte haptische Schalttafel umfasst, die in wenigstens einem Teil des Lenkrads integriert ist. Die kraftbasierte haptische Schalttafel kann eine Berührungsplatte umfassen, die eine erste und zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche umfasst und die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt. Die erste Oberfläche der Berührungsplatte ist im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche des Lenkrads. Die kraftbasierte haptische Schalttafel kann außerdem eine Leiterplatte umfasst, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind, wobei die Kraftsensoren zwischen der Leiterplatte und der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet sind, wobei jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen jeweiligen Teil einer auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte ausgeübten Kraft zu messen. Die kraftbasierte haptische Schalttafel kann ferner einen akustischen Aktor umfassen, der in der Nähe einer zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet ist und konfiguriert ist, um in Reaktion auf die auf die Berührungsoberfläche ausgeübte Kraft eine haptische Ausgabe und eine hörbare Ausgabe zu erzeugen.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeug, das eine oder mehrere mit dem Boden in Eingriff stehende Vorrichtungen und eine Lenkschnittstelle umfasst, die mit einer oder mehreren mit dem Boden in Eingriff stehenden Vorrichtungen verbunden ist und einen Randabschnitt und einen Nabenabschnitt umfasst, wobei der Randabschnitt konfiguriert ist, um durch einen Bediener eines Fahrzeugs gegriffen zu werden. Das Fahrzeug kann außerdem eine Berührungsplatte umfassen, die erste und zweite Oberflächen aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche umfasst und die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt. Das Fahrzeug kann ferner eine Leiterplatte umfassen, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind, wobei die Kraftsensoren zwischen der Leiterplatte und der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet sind, wobei jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen jeweiligen Teil einer Kraft zu messen, die auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte ausgeübt wird. Das Fahrzeug kann außerdem einen akustischen Aktor umfassen, der in der Nähe einer zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet ist und der konfiguriert ist, um in Reaktion auf die auf die Berührungsplatte ausgeübte Kraft eine haptische Ausgabe zu erzeugen. Das Fahrzeug kann ferner einen Prozessor umfassen, der mit dem Aktor und der Mehrzahl von Kraftsensoren in Kommunikationsverbindung steht. Der Prozessor kann konfiguriert sein, um eine Mehrzahl von verschiedenen Steuersignalen bereitzustellen, um den akustischen Aktor zu veranlassen, haptische und hörbare Ausgaben zu erzeugen, wobei jedes haptische Steuersignal mit einem jeweiligen Kraftwert verknüpft ist, der auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine beispielhafte Umgebung, in der eine taktile haptische Schalttafel gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen implementiert werden kann;
2 zeigt eine beispielhafte Berührungsschnittstelle, die mit einer taktilen haptischen Schalttafel verknüpft ist, die in oder auf einer Lenkschnittstelle für ein Fahrzeug gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen montiert ist;
3A und 3B zeigen beispielhafte grafische Anordnungen für eine oder mehrere Berührungsoberflächen für eine taktile haptische Schalttafel gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen;
4 zeigt eine potenzielle Explosionsansicht bestimmter Struktur- und Funktionsschichten einer taktilen haptischen Schalttafel gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen;
5 Zeigt beispielhafte alternative potenzielle Explosionsansichten bestimmter Struktur- und Funktionsschichten einer taktilen haptischen Schalttafel gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen;
6 zeigt ein Querschnittblockdiagramm bestimmter beispielhafter Komponenten, die mit einer taktilen haptischen Schalttafel verknüpft sind, gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen;
7 zeigt Graphen, die beispielhafte Kraft- und Positionskonfigurationswerte zeigen, die mit einer Benutzerschnittstellenanordnung für eine taktile haptische Multifunktionsschalttafel verknüpft sind, gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen; und
8A, 8B, 8C und 8D zeigen Graphen, die beispielhafte taktile Rückmeldungsreaktionen für verschiedene Berührungsereignisse (z. B. Berühren (z. B. in Eingriff treten), Abheben (z. B. Lösen), Ende-der-Liste bzw. Drücken-und-Halten) darstellen, die mit einer beispielhaften taktilen haptischen Multifunktionsschalttafel gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen verknüpft sind.
Ausführliche Beschreibung
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung eine kraftbasierte haptische Schalttafel, die konfiguriert ist, um den Eingabebereich einer Berührungsplattenoberfläche um einen mit einer an der Oberfläche erkannten ursprünglichen Berührung verknüpften Bereich einzuschränken oder zu blockieren. Dementsprechend sind Systeme und Verfahren gemäß den offenbarten Ausführungsformen konfiguriert, um versehentliche oder unbeabsichtigte Berührungen durch Lokalisieren des Eingabebereichs um einen Bereich der ursprünglichen Berührung einzuschränken. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können Bereiche oder Regionen, die nicht mit dem Bereich der ursprünglichen Berührung verknüpft sind, deaktiviert werden, wodurch sichergestellt wird, dass abweichende oder unabsichtliche Berührungseingaben nicht als Eingaben in die Berührungsplatte registriert werden.
Verfahren und Systeme gemäß den offenbarten Ausführungsformen können insbesondere in Situationen anwendbar sein, in denen Ablenkungen die visuelle Aufmerksamkeit des Benutzers auf die Berührungsschnittstelle ablenken. Tatsächlich richtet sich die vorliegende Offenbarung in bestimmten offenbarten Ausführungsformen auf Schalttafelbenutzerschnittstellen, die multisensorische Bestätigungen von Benutzerinteraktionen mit der Schalttafel bereitstellen. In bestimmten anderen Ausführungsformen stellen Merkmale gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Lösung zum Einschränken des funktionalen Erkennungsbereichs auf einen kleineren, genauer lokalisierten Bereich bereit, der ein ursprüngliches Berührungsereignis umgibt.
1 zeigt eine beispielhafte Betriebsumgebung 100, in der Merkmale und Verfahren, die mit der offenbarten selbstkalibrierten taktilen haptischen Multitouch-, Multifunktionsschalttafel verknüpft sind, implementiert werden können. Gemäß einer Ausführungsform und wie in 1 dargestellt, kann die Betriebsumgebung 100 ein(en) mit dem Fahrzeug, wie einem bodenbasieren Motorfahrzeug, verknüpften Fahrersitz oder ein Cockpit beinhalten oder sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Betriebsumgebung 100 eine mit jedem beliebigen Land-, Luft- oder Wassertransportfahrzeug, wie einem Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug, herkömmlichen Motorfahrzeug, Offroad-Fahrzeug, einer schweren Baumaschine oder einer anderen Art von Fahrzeug, verknüpfte Fahrerkonsole beinhalten oder sein. Es ist außerdem vorgesehen, dass die vorliegend offenbarten Ausführungsformen in jeder beliebigen stationären Maschine verwendet werden können, die eine Benutzerkonsole oder -schnittstelle aufweist, als ein Ersatz für einen herkömmlichen mechanischen Schalter oder eine Schaltfläche, wie zum Beispiel in einem Fahrzeugtrainingssimulator, einer Videospielkonsole oder einer anderen Art von System, das eine Mensch-Maschine-Schnittstelle erfordert.
1 zeigt eine Draufsicht einer beispielhaften Lenkschnittstelle, die eine kraftbasierte Schalttafel (hierin auch als eine Trackpad-Schnittstelle bezeichnet) für Fahrzeugsteuerkonsolen gemäß der vorliegenden Offenbarung implementiert. Eine beispielhafte Lenkschnittstelle 110 kann einen Lenkgriff aufweisen. Ein Lenkgriff kann derart geformt sein, dass er es einem Fahrer ermöglicht, ein Fahrzeug zu steuern, wenn er den Lenkgriff hält. Zum Beispiel kann der Lenkgriff eine Ringform mit einem äußeren Umriss beinhalten, der im Wesentlichen kreisförmig ist. In einer alternativen Implementierung kann der Lenkgriff eine beliebige geeignete Form definieren, einschließlich zum Beispiel kreisförmig, elliptisch, quadratisch, rechteckig oder eine beliebige andere gleichmäßige oder ungleichmäßige Form. In einer beispielhaften Implementierung kann der Lenkgriff einen einzigen fortlaufenden Griffabschnitt oder eine Mehrzahl von einzelnen Griffabschnitten beinhalten. Zusätzlich kann der Lenkgriff auf einer fixierten Komponente montiert sein, sodass er drehbar um eine Lenkachse bewegt werden kann. Eine beispielhafte fixierte Komponente kann zum Beispiel eine Lenksäule beinhalten, die eine Lenkspindel aufnimmt, die sich entlang der Lenksäule erstreckt und dazu dient, die Drehbewegung des Lenkgriffs auf die Räder des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Die Drehbewegung des Lenkgriffs kann durch mechanische und/oder elektrische Mittel auf die Räder übertragen werden. In einer beispielhaften Implementierung kann die Lenkschnittstelle 110 außerdem eine oder mehrere kraftbasierte taktile haptische Schalttafeln 120 beinhalten, wobei jede der kraftbasierten Schalttafeln 120 operativ mit der Lenkschnittstelle 110 verbunden ist.
Das Verbinden der kraftbasierten Schalttafeln 120 mit der Lenkschnittstelle 110 stellt einem Fahrer eine Mensch-Maschine-Schnittstelle bereit, die konfiguriert werden kann, um eine Berührung oder Kraft zu erkennen, die durch einen Benutzer bereitgestellt wird, und um zu bestimmen, ob eine Schalterfunktion zum Beispiel aktiviert werden sollte oder nicht. In einer Ausführungsform kann dem Benutzer in Reaktion auf die erkannte Eingabe eine taktile oder hörbare Rückmeldung bereitgestellt werden.
2 zeigt eine Zoom-Ansicht einer beispielhaften Lenkschnittstelle 110, in der eine kraftbasierte Schalttafel 120 gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen integriert ist. Wie in 2 dargestellt, kann die kraftbasierte Schalttafel 120 in einer Speiche integriert sein, die den Rand der Lenkschnittstelle 100 mit der Mittelsäule (nicht dargestellt) der Lenkschnittstelle verbindet. Die kraftbasierte Schalttafel 120 kann konfiguriert sein, um eine Schnittstelle für die Benutzersteuerung einer/eines oder mehrerer mit dem Fahrzeug verknüpfter Funktionen oder Systeme bereitzustellen, ohne dass erforderlich ist, dass der Benutzer seine Hände von der Lenkschnittstelle 110 entfernt. Wie in der beispielhaften Ausführungsform in 2 dargestellt, kann die kraftbasierte Schalttafel 120 konfiguriert sein, um das Audiosystem zu steuern, das unter anderem Radio(s), Medienwiedergabevorrichtungen, ein freihändiges Sprachsteuerungssystem beinhalten kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Schaltern ist die kraftbasierte Schalttafel 120 konfiguriert, um Kraftwerte zu erkennen, die an verschiedenen Positionen auf der Schalttafel durch den Benutzer ausgeübt werden, und diese Kraftwerte in elektrische Befehle umzuwandeln, um Fahrzeugfunktionalität zu steuern.
Wie in 2 dargestellt, kann ein erster Bereich der kraftbasierten Schalttafel 120 zum Beispiel konfiguriert sein, um einen „Titel auswählen”-Vorgang (z. B. eine „schnell zurückspulen”- oder „Titel zurückspulen”-Vorgang 120a oder „schnell vorspulen” oder „Titel vorspulen”-Vorgang 120b) zu steuern, der mit einer aktiven Medienwiedergabevorrichtung verknüpft ist, die im Fahrzeug betrieben wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein zweiter Bereich der kraftbasierten Schalttafel 120 konfiguriert sein, um einen Sprachsteuerungsvorgang 120c zu aktivieren, der mit dem Fahrzeugmediensystem verknüpft ist (oder eine Bluetooth-Stimmaktivierungsvorrichtung, die mit dem Fahrzeugmediensystem verbunden sein kann). Ein dritter Bereich der kraftbasierten Schalttafel 120 kann konfiguriert sein, um einen „Modus auswählen”-Vorgang bereitzustellen, wobei ein Fahrzeugbetrieb zum Beispiel eine „aktive” Medienwiedergabevorrichtung aus einer Mehrzahl von verschiedenen Medienwiedergabevorrichtungen (z. B. terrestrischer Funk, Satellitenfunk, CD-Player, DVD-Player, digitale Medienwiedergabevorrichtung (z. B. MP3 usw.)) auswählt, die im Fahrzeug bereitgestellt oder aktiviert sein können. Zu guter Letzt kann ein vierter Bereich der kraftbasierten Schalttafel konfiguriert sein, um Schnittstellenoptionen an den Benutzer bereitzustellen, um die mit der aktiven Medienwiedergabevorrichtung verknüpfte Lautstärke zu erhöhen 120e oder zu verringern 120f.
Fachleute werden erkennen, dass einer der Vorteile einer kraftbasierten Schalttafel gemäß den offenbarten Ausführungsformen in der Flexibilität oder Funktionalität besteht, die sie bereitstellt. Insbesondere kann das System durch Bereitstellen eines verhältnismäßig großen berührungsempfindlichen Bereichs, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Schaltern, die eine vergleichbar kleine funktionale Fläche aufweisen, angepasst werden, um eine große Menge an Funktionalität auf der Lenkschnittstelle bereitzustellen. Zusätzlich wird die Ablenkung des Bedieners durch Bereitstellen haptischer und hörbarer Rückmeldung an den Benutzer in Reaktion auf das Erkennen des Berührungsereignisses minimiert. 3A und 3B zeigen beispielhafte Anordnungen für ein kraftbasiertes Berührungsplattensteuersystem für eine Lenkschnittstelle 110, die mehrere unterschiedliche mit dem Fahrzeug verknüpfte Systeme steuern kann.
Wenngleich nicht in 3A oder 3B dargestellt, ist vorgesehen, dass die kraftbasierten Berührungsplatten 120 in der Lenkschnittstelle eines Fahrzeugs (wie in 1 dargestellt) integriert sein können, wobei 3A auf einem ersten Abschnitt der Lenkschnittstelle 110 angeordnet ist (wie auf der linken Speiche der Lenkschnittstelle 110) und 3B auf einem zweiten Abschnitt der Lenkschnittstelle 110 (wie auf der rechten Speiche der Lenkschnittstelle 110) angeordnet ist. Wie oben mit Bezug auf 2 erläutert, kann 3B eine kraftbasierte Schalttafel 120 zum Steuern eines Audiosystems sein. Aus diesem Grund wird 3B hier nicht ausführlicher beschrieben.
3A kann eine kraftbasierte Schalttafel 120 beinhalten oder verkörpern, die konfiguriert ist, um Optionen zum Steuern bestimmter automatischer mit dem Fahrzeug verknüpfter Fahrtmerkmale (z. B. Tempomat, automatisches Spurerkennungs-/Warnsystem usw.) an den Benutzer bereitzustellen. Wie zum Beispiel in 3A dargestellt, kann ein erster Bereich der kraftbasierten Schalttafel 120 konfiguriert sein, um die Tempomatfunktion des Fahrzeugs 120g zu aktivieren. Ein zweiter Bereich der kraftbasierten Schalttafel 120 kann konfiguriert sein, um die Tempomatgeschwindigkeit festzulegen (und die Geschwindigkeit anschließend zu erhöhen 120k oder zu verringern 120l). Der dritte und vierte Bereich des kraftbasierten Sensors 120 können konfiguriert sein, um die Tempomatfunktion fortzuführen 120i und abzubrechen 120j. Zu guter Letzt kann ein fünfter Bereich der kraftbasierten Schalttafel 120 konfiguriert sein, um das automatische Spurerkennungs- und/oder Warnsystem des Fahrzeugs zu steuern/aktivieren/deaktivieren.
Es gilt zu beachten, dass wenngleich 3A und 3B bestimmte beispielhafte Konfigurationen von kraftbasierten Schalttafeln 120 zeigen, derartige Ausführungsformen nicht als einschränkend ausgelegt werden sollten. Tatsächlich können andere Konfigurierungen von kraftbasierten Schalttafeln 120, die verwendet werden können, um verschiedene andere mit dem Fahrzeug verknüpfte System zu steuern, implementiert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Tatsächlich können die in Verbindung mit den vorliegend offenbarten kraftbasierten haptischen Schalttafeln 120 beschriebenen Prozesse, Verfahren und das System programmiert werden, um so gut wie jede beliebige Funktionalität zu steuern, bei der eine kraftbasierte Erkennungsbenutzerschnittstelle implementiert werden kann. Die Konfigurierung der kraftbasierten Schalttafel 120 wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Eine kraftbasierte Schalttafel 120 kann jede beliebige Benutzerschnittstellenvorrichtung sein, die einen Sensor beinhaltet, der konfiguriert ist, um in Reaktion auf eine Berührung oder Kraft, die auf eine Berührungsoberfläche der Schalttafel 120 ausgeübt wird, wenigstens eine elektrische Eigenschaft zu verändern. Eine Berührung, auch als Berührungsereignis bekannt, kann zum Beispiel ein physischer Kontakt sein, der entsteht, wenn ein Fahrer in einem Fahrzeug seine Hand (mit Handschuhen oder ohne) verwendet, um eine Kraft auf die kraftbasierte Schalttafel 120 auszuüben. Eine kraftbasierte Schalttafel 120 kann jeder beliebige geeignete taktile Sensor sein, einschließlich ein mechanischer Sensor, ein Widerstandssensor, ein kapazitiver Sensor, ein magnetischer Sensor, ein Lichtleitersensor, ein piezoelektrischer Sensor, ein Silikonsensor und/oder ein Temperatursensor.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, kann die kraftbasierte Schalttafel 120 ein zweidimensionales Array an Kraftsensoren beinhalten, wobei jeder Kraftsensor Leiter und Elektroden beinhaltet und in wenigstens teilweisem Kontakt mit einer Berührungsoberfläche steht, die über dem Array positioniert ist. In einer Ausführungsform kann die kraftbasierte Schalttafel 120 ferner eine Basis umfassen, die in wenigstens teilweisem Kontakt mit jedem der Kraftsensoren steht. In einem Aspekt kann die Basis eine gedruckte Leiterplatte umfassen. Die Berührungsschnittstelle leitet Berührungskräfte an einen oder mehrere Kraftsensoren des Arrays an Kraftsensoren. Die Berührungsschnittstelle kann jedes beliebige berührungsempfindliche verformbare Element umfassen, das wenigstens einen Teil der Kräfte von einem Benutzer durch die Berührungsschnittstelle an einen oder mehrere Kraftsensoren des Arrays an Kraftsensoren leiten kann. In einer Ausführungsform kann die Berührungsschnittstelle verwendet werden, um haptische Rückmeldung an den Benutzer bereitzustellen.
Zum Beispiel stellt 4 eine potenzielle Explosionsansicht bereit, die bestimmte Komponenten einer einfachen kraftbasierten Schalttafel 120 zeigt, die gemäß den offenbarten Ausführungsformen konfiguriert ist. Wie in 4 dargestellt, kann die kraftbasierte Schalttafel 120 eine Berührungsplatte 410 beinhalten, die eine Berührungsoberfläche, wenigstens einen Kraftsensor 420a, 420b, 420c, der operativ mit der Berührungsplatte verbunden ist und konfiguriert ist, um eine auf die Berührungsoberfläche ausgeübte Kraft zu erkennen, und eine Leiterplatte 430, die unter dem Kraftsensor angeordnet und konfiguriert ist, um strukturelle Stütze für die kraftbasierte Schalttafel 120 bereitzustellen und elektrische Signale zwischen den Kraftsensoren 420a, 420b, 420c und einer entsprechenden mit der kraftbasierten Schalttafel 120 verknüpften Verarbeitungsvorrichtung (z. B. Steuerung) zu leiten, aufweist. Die kraftbasierte Schalttafel 120 kann konfiguriert sein, um in einem Gehäuse 440 angeordnet zu werden, das sich in einem entsprechenden Hohlraum in der Lenkschnittstelle 110 befindet. Ausführliche Konfigurierungen der kraftbasierten Schalttafeln gemäß den offenbarten Ausführungsformen sind in 5 dargestellt.
5 zeigt Querschnittexplosionsansichten alternativer Formen und Verpackungsverfahren von Ausführungsformen einer kraftbasierten Schalttafel 120. Auf der linken Seite eine beispielhafte kraftbasierte Schalttafel 510 mit Verpackung zur Implementierung in einer dreieckigen Lenkschnittstelle 110 eines Fahrzeugs. Auf der rechten Seite eine beispielhafte kraftbasierte Schalttafel 520 mit Verpackung zur Implementierung in einer rechteckigen Lenkschnittstelle 110 eines Fahrzeugs.
Beide Ausführungsformen stellen eine kraftbasierte Schaltfläche 510 (oder 520) bereit, die ein zweidimensionales Array an Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) beinhaltet, die derart angeordnet sind, sodass sie eine geometrische Form mit einer Breite und einer Länge aufweisen. Zum Beispiel kann das Array an Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) eine Breite oder Länge von 8 mm oder mehr aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das Array von Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) eine Breite oder Länge aufweisen, die geringer als 8 mm ist. In einer Ausführungsform kann die kraftbasierte Schalttafel 510 (oder 520) eine Tiefe aufweisen, die 0,5 mm oder weniger beträgt. In einem anderen Beispiel kann die kraftbasierte Schalttafel 510 (oder 520) eine Tiefe aufweisen, die größer als 0,5 mm ist. Während das Array an Kraftsensoren 523a–523d in der kraftbasierten Schalttafel 520 aus 5 als rechteckig dargestellt ist, versteht es sich, dass dies lediglich zu veranschaulichenden Zwecken ist und das zweidimensionale Array an Kraftsensoren Formen wie kreisförmig, oval, quadratisch, rechteckig, dreieckig und ungleichmäßige Formen aufweisen kann (wie das Array an Kraftsensoren 516a–516d der kraftbasierten Schalttafel 510 aus 5).
Beide kraftbasierten Schalttafeln 510, 520 aus 5 umfassen eine Berührungsschnittstellenplatte 512 (oder 524), die über dem Array an Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) positioniert ist. Die Berührungsschnittstellenplatte 512 (oder 524) beinhaltet eine obere Fläche und eine untere Fläche gegenüber der oberen Fläche. Die Berührungsschnittstellenplatte 512 (oder 524) leitet Berührungskräfte, die auf der oberen Fläche auftreten, durch einen oder mehrere Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) des Arrays an Kraftsensoren, die angrenzend an die untere Fläche angeordnet sind, weiter. Gemäß einigen Ausführungsformen, wie in Verbindung mit der kraftbasierten Schalttafel 510 dargestellt, kann eine „Haut” 513, die eine Mehrzahl von hintergrundbeleuchteten Icons aufweist, auf der Berührungsschnittstellenplatte 512 überlagert sein. In derartigen Ausführungsformen kann die Berührungsschnittstellenplatte eine Mehrzahl von transparenten oder durchscheinenden Durchlässen 512a–512f beinhalten, durch die Licht von LEDs (nicht dargestellt) strömen kann, wodurch die hintergrundbeleuchtbaren Icons der Haut 512 beleuchtet werden.
Gemäß verschiedenen Implementierungen kann die Berührungsschnittstellenplatte 512 (oder 524) jedes beliebige berührungsempfindliche verformbare Element sein, das wenigstens einen Teil der Kräfte von einem Benutzer durch die Berührungsschnittstellenplatte 512 (oder 524) zu einem oder mehreren Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) des Arrays an Kraftsensoren weiterleiten kann, und das Licht durch wenigstens einen Teil der Schnittstellenplatte 512 (oder 524) lässt. Zum Beispiel kann die Berührungsschnittstellenplatte 512 (oder 524) aus Polycarbonat (PC), Acryl, PC-Acrylonitrilbutadienstyren (ABS) oder anderem Kunststoffmaterial, Glas, Gummi, anderen geeigneten Materialien oder Kombinationen davon bestehen. Gemäß bestimmten Implementierungen ist die Dicke des Materials ausgewählt, um eine geringe Masse bereitzustellen, jedoch eine ausreichende Dicke, um Licht effizient durchzulassen und eine ausreichende Verbindung mit der/den Lichtquelle(n) bereitzustellen. Das Material sollte ausreichend steif sein, um den auf die obere Fläche ausgeübten Kräften ohne zu viel Verzerrung zu widerstehen. Zum Beispiel kann die Dicke des Materials für die Berührungsschnittstellenplatte wenigstens ungefähr 0,2 mm betragen. In einigen Implementierungen kann die Dicke der Berührungsschnittstellenplatte verringert werden (z. B. wenigstens ungefähr 0,1 mm), wenn ein lichtverändernder Film auf einer Oberfläche davon angeordnet ist, um mit dem Leiten des Lichts durch das Material zu helfen und eine gewisse strukturelle Steifigkeit bereitzustellen.
Allgemein sind die Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) mit einem unteren Gehäuse 511 (oder Basisoberfläche 523) verbunden oder in dieser integriert. Zum Beispiel kann das untere Gehäuse 511 (oder die Basisoberfläche 523) eine gedruckte Leiterplatte beinhalten, die verwendet wird, um Informationen oder Strom in Form von elektrischen Signalen elektronisch zu und von den Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) zu kommunizieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann das untere Gehäuse 511 (oder die Basisoberfläche oder 523) ferner elektronische Schaltungskomponenten beinhalten, wie Widerstände, Kondensatoren, Dioden, LEDs, Sender, Empfänger und dergleichen, einzeln mit elektrischen Zwischenverbindungen zum Verbinden der verschiedenen Komponenten miteinander. Und in einer Ausführungsform beinhaltet das untere Gehäuse 511 (oder die Basisoberfläche 523) die gedruckte Leiterplatte, auf der der Prozessor (in 5 nicht dargestellt) angeordnet ist, wodurch die Kraftsensoren 516a–516d (oder 523a–523d) durch das untere Gehäuse 511 (oder die Basisfläche 523) elektrisch mit dem Prozessor verbunden werden.
Es ist vorgesehen, dass zusätzliche und/oder andere Komponenten als Teil der kraftbasierten Schalttafel 510 (oder 520) enthalten sein können. Zum Beispiel kann eine kraftbasierte Schalttafel 510 (oder 520) eine oder mehrere Komponenten zum Verpacken der Berührungsschnittstellenplatte 512 (oder 524), einen oder mehrere Kraftsensoren 516a–516d (523a–523d), das untere Gehäuse 511 (oder die Basisoberfläche 523) und den Rückmeldungsaktor 516 (oder 522) zusammen als Teil einer einzelnen Benutzerschnittstellenkomponente beinhalten. In einer Ausführungsform kann die kraftbasierte Schalttafel 510 obere und untere Gehäusekomponenten 515 bzw. 511 beinhalten, um die kraftbasierte Schalttafel 510 in einer Nabe einer Lenkschnittstelle 110 zu befestigen. Alternativ kann die kraftbasierte Schalttafel 520 obere und untere Gehäusekomponenten 525 bzw. 521 zum Verpacken der kraftbasierten Schalttafel 520 als Teil einer einzelnen Benutzerschnittstelleneingabevorrichtung beinhalten.
In bestimmten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die kraftbasierte Schalttafel derart konstruiert sein, dass in Reaktion auf ein erkanntes Eingabesignal eine haptische und/oder hörbare Rückmeldung bereitgestellt wird. 6 zeigt ein Querschnittdiagramm bestimmter mit einer kraftbasierten Schalttafel verknüpfter Komponenten gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen. Wie in 6 dargestellt, kann die kraftbasierte Schalttafel eine Berührungsplatte 524 beinhalten, die erste (Oberseite der Berührungsplatte 524) und zweite (Unterseite der Berührungsplatte 524) Oberflächen aufweist. In dieser Konfigurierung kann die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche zum Empfangen von Berührungseingaben von einem Benutzer aufweisen.
Die kraftbasierte haptische Schalttafel kann außerdem eine Leiterplatte 523 beinhalten, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren 523a, 523b aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind. Wie in 6 dargestellt, können die Kraftsensoren 523a, 523b zwischen der Leiterplatte 523 und der zweiten (z. B. Unterseite) Oberfläche der Berührungsplatte 524 angeordnet sein, sodass jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen entsprechenden Teil einer Kraft zu messen, die auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte ausgeübt wird.
Die kraftbasierte haptische Schalttafel kann einen Aktor 522 beinhalten, der an der zweiten (Unterseite) Oberfläche der Berührungsplatte 524 befestigt ist. Der Aktor 522 kann konfiguriert sein, um eine mechanische Ausgabe an die Berührungsplatte zu leiten. Nichteinschränkende Beispiele mechanischer Ausgaben können eine mechanische Ausgabe, wie eine Vibration, beinhalten, die an eine Oberfläche der Berührungsplatte 524 geleitet und durch den Benutzer wahrgenommen werden kann.
Der Aktor 522 kann jede beliebige geeignete Vorrichtung zum Umwandeln elektrischer Energie in eine mechanische Ausgabe beinhalten oder umfassen, einschließlich jener, die durch einen Benutzer der kraftbasierten Schalttafel wahrgenommen werden können. Nichteinschränkende Beispiele derartiger Aktoren beinhalten akustische Aktoren, Drehmotoren, Vibrationsaktoren, piezoelektrische Resonatoren, lineare Resonatoraktoren oder exzentrische Drehmassenmotoren. In bestimmten Ausführungsformen können akustische Aktoren verwendet werden, um sowohl mechanische Vibration als auch hörbare Ausgaben gleichzeitig bereitzustellen.
Gemäß der Ausführungsform aus 6 kann die Schalttafel 523 einen Durchlass umfassen, um einen Teil des Aktors 522 durchzulassen. Ein derartiger Durchlass verringert die Gesamttiefe oder -dicke der kraftbasierten Schalttafel, während der Aktor direkt auf der Unterseite der Berührungsplatte 524 montiert werden kann, wodurch die Menge an Energie erhöht wird, die an die Berührungsplatte geleitet wird. Der Aktor kann konfiguriert sein, um basierend auf der durch einen mit der kraftbasierten Schalttafel verknüpften Prozessor oder die Steuerung bereitgestellten Eingabe verschiedene Stufen haptischer Rückmeldung zu leiten.
Die kraftbasierte Schalttafel 120 kann außerdem eine Steuerung oder ein prozessorbasiertes Computersystem beinhalten, die/das konfiguriert ist, um Werte, die die ausgeübte Kraft angeben, von den Kraftsensoren zu empfangen und basierend auf dem Ausmaß und der Position der ausgeübten Kraft (im Verhältnis zur Berührungsoberfläche) zu bestimmen, welche Funktion des Fahrzeugs der Benutzer steuern will. Tatsächlich kann die kraftbasierte Schalttafel eine oder mehrere Hardware- und/oder Software-Komponenten beinhalten, die konfiguriert sind, um Software-Programme auszuführen.
Eine derartige Steuervorrichtung kann eine oder mehrere Hardware-Komponenten beinhalten, wie zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder einen Mikroprozessor, ein Arbeitsspeicher-(RAM)-Modul, ein Festwertspeicher-(ROM)-Modul, einen Speicher oder ein Datenspeichermodul, eine Datenbank, eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabe-(I/O)-Vorrichtungen und eine Schnittstelle. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Steuerung einen oder mehrere Software-Medienkomponenten beinhalten, wie zum Beispiel ein computerlesbares Medium, das computerausführbare Anweisungen zum Durchführen von Verfahren gemäß bestimmten offenbarten Ausführungsformen beinhaltet. Es ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der oben ausgeführten Hardware-Komponenten unter Verwendung von Software implementiert werden können. Zum Beispiel kann der Speicher Software-Partition beinhalten, die mit einer oder mehreren Hardware-Komponenten der Steuerung verknüpft ist. Die Steuerung kann zusätzliche, weniger und/oder andere Komponenten als die oben aufgeführten aufweisen. Es versteht sich, dass die oben aufgeführten Komponenten lediglich beispielhaft sind und nicht einschränkend sein sollen.
Die CPU kann einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, die jeweils konfiguriert sind, um Anweisungen auszuführen und Daten zu verarbeiten, um eine oder mehrere mit der Steuerung verknüpfte Funktionen auszuführen. Die CPU kann mit RAM, ROM, Speicher, Datenbank, I/O-Vorrichtungen und Schnittstelle in Kommunikationsverbindung stehen. Die CPU kann konfiguriert sein, um eine Reihe von Computerprogrammanweisungen auszuführen, um verschiedene Prozesse auszuführen, die nachstehend ausführlich beschrieben werden. Die Computerprogrammanweisungen können zur Ausführung durch die CPU in RAM geladen werden.
RAM und ROM können jeweils eine oder mehrere Vorrichtungen zum Speichern von mit einem Betrieb der Netzwerkvorrichtung und/oder CPU verknüpften Informationen beinhalten. Zum Beispiel kann ROM eine Speichervorrichtung beinhalten, die konfiguriert ist, um auf mit der Steuerung verknüpfte Informationen zuzugreifen oder diese zu speichern, wie mit der kraftbasierten Schalttafel verknüpfte Kraftschwellenwerte. RAM kann eine Speichervorrichtung zum Speichern von mit einem oder mehreren Vorgängen der CPU verknüpften Daten beinhalten. Zum Beispiel kann ROM Informationen zur Ausführung durch die CPU in RAM laden.
Der Speicher kann jede beliebige Art von Massenspeichervorrichtung beinhalten, die konfiguriert ist, um Informationen zu speichern, die die CPU unter Umständen benötigt, um Prozesse gemäß den offenbarten Ausführungsformen durchzuführen. Zum Beispiel kann der Speicher eine oder mehrere magnetische und/oder optische Diskettenvorrichtungen beinhalten, wie Festplatten, CD-ROMs, DVD-ROMs oder jede beliebige andere Art von Massenmedienvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann der Speicher Flash-Speicher-Massenmedienspeicher oder ein anderes halbleiterbasiertes Speichermedium beinhalten.
Die Datenbank kann eine oder mehrere Software- und/oder Hardware-Komponenten beinhalten, die zusammenarbeiten, um durch die Steuerung und/oder CPU verwendete Daten zu speichern, zu organisieren, zu sortieren, zu filtern und/oder zu ordnen. Die CPU kann auf die in der Datenbank gespeicherten Informationen zugreifen, um zum Beispiel eine bestimmte mit einem Krafteingabewert verknüpfte Funktion zu identifizieren. Es ist vorgesehen, dass die Datenbank zusätzliche und/oder andere Informationen als oben aufgeführt speichern kann.
I/O-Vorrichtungen können eine oder mehrere Komponenten beinhalten, die konfiguriert sind, um Informationen mit einer Komponente oder einem Benutzer, die/der mit der Steuerung verknüpft ist, zu kommunizieren. Zum Beispiel können I/O-Vorrichtungen eine Konsole mit einer integrierten Tastatur und Maus beinhalten, um es einem Benutzer zu ermöglichen, mit der Steuerung verknüpfte Parameter einzugeben. I/O-Vorrichtungen können außerdem eine Anzeige beinhalten, die eine grafische Benutzerschnittstelle zum Bereitstellen einer Netzwerkverwaltungskonsole für Netzwerkadministratoren beinhaltet, um die Netzwerkvorrichtung zu konfigurieren. I/O-Vorrichtungen können außerdem Peripherievorrichtungen beinhalten, wie zum Beispiel einen Drucker zum Drucken von Informationen, die mit der Netzwerkvorrichtung, einem benutzerzugänglichen Plattenlaufwerk (z. B. einem USB-Anschluss, einem Disketten-, CD-ROM- oder DVD-ROM-Laufwerk usw.) verknüpft sind, um es einem Benutzer zu ermöglichen, Daten einzugeben, die auf einer tragbaren Medienvorrichtung, einem Mikrofon, einem Lautsprechersystem oder einer anderen geeigneten Art von Schnittstellenvorrichtung gespeichert sind. I/O-Vorrichtungen können konfiguriert sein, um Ausgabenetzwerkleistungsergebnisse auszugeben.
Die Schnittstelle kann eine oder mehrere Komponenten beinhalten, die konfiguriert sind, um Daten über ein Kommunikationsnetzwerk, wie das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Arbeitsstations-Peer-to-Peer-Netzwerk, ein direktes Netzwerk, ein drahtloses Netzwerk oder jede beliebige andere geeignete Kommunikationsplattform zu übertragen und zu empfangen. Zum Beispiel kann die Schnittstelle einen oder mehrere Modulatoren, Demodulatoren, Multiplexer, Demultiplexer, Netzwerkkommunikationsvorrichtungen, drahtlose Vorrichtungen, Antennen, Modems und jede beliebige andere Art von Vorrichtung beinhalten, die konfiguriert ist, um Datenkommunikation über ein Kommunikationsnetzwerk zu ermöglichen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Schnittstelle mit drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen verbunden sein oder diese beinhalten, wie ein Modul oder Module, das/die konfiguriert sind, um Informationen drahtlos unter Verwendung von Wi-Fi- oder Bluetooth-Drahtlosprotokollen zu übertragen.
Wie in 7, 8A, 8B und 8C dargestellt, kann die kraftbasierte Schalttafel verwendet werden, um eine Position und ein Ausmaß einer auf das kraftbasierte Sensorsystem ausgeübten Kraft zu erkennen. Mit anderen Worten kann das kraftbasierte Sensorsystem konfiguriert sein, um die Position der ausgeübten Kraft entweder in einer Dimension (z. B. der X- oder Y-Richtung) oder zwei Dimensionen (z. B. den X- und Y-Richtungen) sowie das Ausmaß der ausgeübten Kraft (z. B. Kraft in der Z-Richtung) zu erkennen. Das kraftbasierte Sensorsystem kann außerdem konfiguriert sein, um die Zeit zu erkennen, zu der eine Kraft an einer bestimmten Stelle ausgeübt wird. In Reaktion auf das Ausmaß, die Position und/oder die Dauer der ausgeübten Kraft kann die kraftbasierte Schalttafel konfiguriert sein, um in Reaktion auf die erkannte Kraft ein haptisches und/oder hörbares Rückmeldungssignal zu erzeugen. Wie in 8A, 8B und 8C dargestellt, kann jeweils ein Berührungsereignis (z. B. Berühren, Abheben und Halten) durch eine andere Benutzerinteraktion (z. B. anderen Kraftwert und/oder andere Dauer der Berührung) initiiert werden und kann dementsprechend andere haptische und/oder hörbare Ausgaberückmeldungen auslösen, die an den Benutzer bereitgestellt werden.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Schritte plus Funktionselemente in den nachfolgenden Ansprüchen sollen jede beliebige Struktur, jedes Material oder jede Handlung zum Durchführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen wie ausdrücklich beansprucht beinhalten. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zwecks Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert, soll für die Erfindung in der offenbarten Form jedoch nicht erschöpfend oder einschränkend sein. Zahlreiche Modifikationen und Variationen sind für Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Implementierung wurde ausgewählt und beschrieben, um die Grundlagen der Erfindung und die praktische Anwendung bestmöglich zu erklären und um es anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung für verschiedene Implementierungen mit verschiedenen Modifikationen wie für die bestimmte angedachte Verwendung geeignet zu verstehen.
Für Fachleute ist offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der offenbarten kraftbasierten Berührungsschnittstelle mit integrierter multisensorischer Rückmeldung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind für Fachleute aus der Betrachtung der Beschreibung und der Umsetzung der vorliegenden Offenbarung offensichtlich. Es ist angedacht, dass die Beschreibung und Beispiele lediglich beispielhafter Natur sind, wobei der wahre Umfang der vorliegenden Offenbarung durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben wird.

Claims

Kraftbasierte haptische Schalttafel, umfassend: eine Berührungsplatte, die eine erste und zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche umfasst und die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt; eine Leiterplatte, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind, wobei die Kraftsensoren zwischen der Leiterplatte und der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet sind, wobei jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen jeweiligen Teil einer Kraft zu messen, die auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte ausgeübt wird; und einen akustischen Aktor, der in der Nähe einer zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet ist und der konfiguriert ist, um in Reaktion auf die Kraft, die auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird, eine haptische Ausgabe und eine hörbare Ausgabe zu erzeugen.
Kraftbasierte haptische Schalttafel nach Anspruch 1, wobei der akustische Aktor einen Audiolautsprecher umfasst, der an der zweiten Oberfläche der Berührungsoberfläche befestigt ist und die haptische Ausgabe und die hörbare Ausgabe an die Berührungsplatte überträgt.
Kraftbasierte haptische Schalttafel nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Prozessor, der elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von verschiedenen Steuersignalen bereitzustellen, um den akustischen Aktor zu veranlassen, die haptischen und hörbaren Ausgaben zu erzeugen, wobei jedes haptische Steuersignal mit einem jeweiligen Kraftwert verknüpft ist, der auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird.
Kraftbasierte haptische Schalttafel nach Anspruch 3, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um den akustischen Aktor zu veranlassen, die haptische Ausgabe und die hörbare Ausgabe in Reaktion auf die Kraft, die auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird, gleichzeitig zu erzeugen.
Kraftbasierte haptische Schalttafel nach Anspruch 3, wobei jedes haptische Steuersignal konfiguriert ist, um den akustischen Aktor zu veranlassen, eine jeweilige Kombination taktiler Vibration und hörbarer Ausgabe zu erzeugen.
Kraftbasierte haptische Schalttafel nach Anspruch 1, wobei der akustische Aktor direkt an der zweiten Oberfläche befestigt ist.
Kraftbasierte haptische Schalttafel nach Anspruch 1, wobei sich ein Ausmaß wenigstens einer der haptischen Ausgabe und der hörbaren Ausgabe proportional zum Ausmaß der auf die Berührungsoberfläche ausgeübten Kraft verhält.
Lenkrad, umfassend: eine kraftbasierte haptische Schalttafel, die in wenigstens einem Teil des Lenkrads integriert ist, wobei die kraftbasierte haptische Schalttafel Folgendes umfasst: eine Berührungsplatte, die eine erste und zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche umfasst und die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt, wobei die erste Oberfläche der Berührungsplatte im Wesentlichen mit einer Oberfläche des Lenkrads bündig ist; eine Leiterplatte, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind, wobei die Kraftsensoren zwischen der Leiterplatte und der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet sind, wobei jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen jeweiligen Teil einer Kraft zu messen, die auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte ausgeübt wird; und einen akustischen Aktor, der in der Nähe einer zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet ist und der konfiguriert ist, um in Reaktion auf die Kraft, die auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird, eine haptische Ausgabe und eine hörbare Ausgabe zu erzeugen.
Lenkrad nach Anspruch 8, wobei der akustische Aktor einen Audiolautsprecher umfasst, der an der zweiten Oberfläche der Berührungsoberfläche befestigt ist und die haptische Ausgabe und die hörbare Ausgabe an die Berührungsplatte leitet.
Lenkrad nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Prozessor, der elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von verschiedenen Steuersignalen bereitzustellen, um den akustischen Aktor zu veranlassen, die haptischen und hörbaren Ausgaben zu erzeugen, wobei jedes haptische Steuersignal mit einem jeweiligen Kraftwert verknüpft ist, der auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird.
Lenkrad nach Anspruch 10, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um den akustischen Aktor zu veranlassen, die haptische Ausgabe und die hörbare Ausgabe in Reaktion auf die Kraft, die auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird, gleichzeitig zu erzeugen.
Lenkrad nach Anspruch 10, wobei jedes haptische Steuersignal konfiguriert ist, um den akustischen Aktor zu veranlassen, eine jeweilige Kombination taktiler Vibration und hörbarer Ausgabe zu erzeugen.
Lenkrad nach Anspruch 8, wobei der akustische Aktor direkt an der zweiten Oberfläche befestigt ist.
Lenkrad nach Anspruch 8, wobei sich ein Ausmaß von wenigstens einer der haptischen Ausgabe und der hörbaren Ausgabe proportional zum Ausmaß der auf die Berührungsoberfläche ausgeübten Kraft verhält.
Fahrzeug, umfassend: eine oder mehrere mit dem Boden in Eingriff stehende Vorrichtungen; eine Lenkschnittstelle, die mit einer oder mehreren mit dem Boden in Eingriff stehenden Vorrichtungen verbunden ist und einen Randabschnitt und einen Nabenabschnitt umfasst, wobei der Randabschnitt konfiguriert ist, um durch einen Bediener eines Fahrzeugs gegriffen zu werden; eine Berührungsplatte, die eine erste und zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Berührungsoberfläche umfasst und die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt; eine Leiterplatte, die eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die elektrisch mit ihr verbunden sind, wobei die Kraftsensoren zwischen der Leiterplatte und der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet sind, wobei jeder Kraftsensor konfiguriert ist, um einen jeweiligen Teil einer Kraft zu messen, die auf die Berührungsoberfläche der Berührungsplatte ausgeübt wird; und einen akustischen Aktor, die in der Nähe der zweiten Oberfläche der Berührungsplatte angeordnet ist und der konfiguriert ist, um in Reaktion auf die Kraft, die auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird, eine haptische Ausgabe und eine hörbare Ausgabe zu erzeugen; und einen Prozessor, der mit dem Aktor und der Mehrzahl von Kraftsensoren in Kommunikationsverbindung steht und konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von verschiedenen Steuersignalen bereitzustellen, um den akustischen Aktor zu veranlassen, die haptischen und hörbaren Ausgaben zu erzeugen, wobei jedes haptische Steuersignal mit einem jeweiligen Kraftwert verknüpft ist, der auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei der akustische Aktor einen Audiolautsprecher umfasst, der an der zweiten Oberfläche der Berührungsoberfläche befestigt ist und die haptische Ausgabe und die hörbare Ausgabe an die Berührungsplatte leitet.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um den akustischen Aktor zu veranlassen, die haptische Ausgabe und die hörbare Ausgabe, in Reaktion auf die Kraft, die auf die Berührungsoberfläche ausgeübt wird im Wesentlichen gleichzeitig zu erzeugen.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei jedes haptische Steuersignal konfiguriert ist, um den akustischen Aktor zu veranlassen, eine jeweilige Kombination taktiler Vibration und hörbarer Ausgabe zu erzeugen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der akustische Aktor direkt an der zweiten Oberfläche befestigt ist.
Kraftbasierte haptische Schalttafel nach Anspruch 1, wobei sich ein Ausmaß von wenigstens einer der haptischen Ausgabe und der hörbaren Ausgabe proportional zum Ausmaß der auf die Berührungsoberfläche ausgeübten Kraft verhält.