DE102015015417A1 - Operating device for a motor vehicle and method for generating a haptic signal - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung (1) für einen Kraftwagen, mit einem Oberflächenelement (2), einem Basiselement (3) und wenigstens einem dazwischen angeordneten, eine Ausnehmung (5) aufweisenden Zwischenelement (4) sowie mehreren Elektroden (10, 11, 12). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Signals mittels einer solchen Bedienvorrichtung (1). Um eine Bedienvorrichtung (1) für einen Kraftwagen zu schaffen, mittels welcher bei geringen Bauraumanforderungen elektrisch gesteuert ein an einer Oberfläche (2) wahrnehmbares haptisches Signal erzeugbar ist, ist es dabei erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf einer die Ausnehmung (5) überdeckenden Membran (6) ein Piezoelement (9) angeordnet und dazu eingerichtet ist, bei Anlegen einer Erregerspannung an zumindest zwei der Elektroden (10, 11) die Membran (6) zu krümmen und dadurch zumindest ein haptisches Signal an dem Oberflächenelement (2) zu erzeugen.The invention relates to an operating device (1) for a motor vehicle, comprising a surface element (2), a base element (3) and at least one intermediate element (4) having a recess (5) and a plurality of electrodes (10, 11, 12). , Furthermore, the invention relates to a method for generating a haptic signal by means of such an operating device (1). In order to provide an operating device (1) for a motor vehicle, by means of which a haptic signal perceptible on a surface (2) can be generated under low space requirements, it is provided according to the invention that on a membrane (6) covering the recess (5) a piezoelectric element (9) is arranged and arranged to bend the membrane (6) upon application of an excitation voltage to at least two of the electrodes (10, 11) and thereby to generate at least one haptic signal on the surface element (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an operating device for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
Aus der
Aus der
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Weiterhin sind derartige Bedienvorrichtungen aus dem Kraftwagenbau bekannt, wobei dort jedoch nicht die Möglichkeit gegeben ist, die von einer Bedienperson aufgebrachte Kraft zu messen und/oder ein großer Bauraum durch die Verwendung eines Elektromotors benötigt wird.Furthermore, such controls are known from the motor vehicle, but there is not given the opportunity to measure the force applied by an operator force and / or a large space is required by the use of an electric motor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung für einen Kraftwagen zu schaffen, mittels welcher bei geringen Bauraumanforderungen elektrisch gesteuert ein an einer Oberfläche wahrnehmbares haptisches Signal erzeugbar ist, und ein Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Signals bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an operating device for a motor vehicle, by means of which, in the case of small installation space requirements, an electrically detectable haptic signal can be generated, and to provide a method for generating a haptic signal.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an operating device with the features of claim 1 and a method having the features of
Um eine Bedienvorrichtung für einen Kraftwagen zu schaffen, mittels welcher bei geringen Bauraumanforderungen elektrisch gesteuert ein an einer Oberfläche wahrnehmbares haptisches Signal erzeugbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei der eingangs genannten Bedienvorrichtung auf einer die Ausnehmung überdeckenden Membran ein Piezoelement angeordnet und dazu eingerichtet ist, bei Anlegen einer Erregerspannung an zumindest zwei der Elektroden die Membran zu krümmen und dadurch zumindest ein haptisches Signal an dem Oberflächenelement zu erzeugen. Mit anderen Worten erfolgt beim Anlegen einer Erregerspannung an zumindest zwei der Elektroden eine Verformung des Piezoelementes, welche sich, da das Piezoelement fest auf der Membran angeordnet ist, auf die Membran überträgt und damit also auch zu einer Verformung der Membran führt. Damit ist diese Verformung also elektrisch steuerbar und erzeugt über eine unmittelbare oder mittelbare Verbindung der Anordnung aus dem Piezoelement und der Membran mit dem Oberflächenelement an diesem ein von einer Bedienperson wahrnehmbares haptisches Signal.In order to create an operating device for a motor vehicle, by means of which a haptic signal perceptible on a surface can be generated under low space requirements, it is provided according to the invention that in the case of the operating device mentioned above a piezo element is arranged on a membrane covering the recess and is set up for this purpose to bend the membrane upon application of an excitation voltage to at least two of the electrodes and thereby generate at least one haptic signal on the surface element. In other words, when an excitation voltage is applied to at least two of the electrodes, a deformation of the piezoelectric element takes place, which, since the piezoelement is fixedly arranged on the membrane, transmits to the membrane and therefore also leads to a deformation of the membrane. Thus, this deformation is thus electrically controlled and generated via a direct or indirect connection of the arrangement of the piezoelectric element and the membrane with the surface element on this perceptible by an operator haptic signal.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Piezoelement so angeordnet ist, dass seine Längenänderung im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene der Membran stattfindet.It is advantageous if the piezoelectric element is arranged so that its change in length takes place substantially parallel to the main extension plane of the membrane.
Eine solche Anordnung bietet den Vorteil, dass ein Piezoelement verwendet werden kann, welches eine sehr geringe Bauhöhe aufweisen kann, sodass auch die gesamte Bedienvorrichtung nur geringe Bauraumanforderungen aufweist. Als Piezoelement kann dabei ein herkömmlicher Piezokristall und als Membran beispielsweise eine dünne Metallplatte verwendet werden, während die notwendige Erregerspannung beispielsweise über eine Verbindung zu einem elektrischen Bordnetz des Kraftwagens bereitgestellt werden kann.Such an arrangement has the advantage that a piezoelectric element can be used, which may have a very low height, so that the entire operating device has only small space requirements. As a piezoelectric element can be used a conventional piezoelectric crystal and as a membrane, for example, a thin metal plate, while the necessary excitation voltage can be provided for example via a connection to an electrical system of the motor vehicle.
Durch die von der Membran überdeckte Ausnehmung ist zudem die Möglichkeit gegeben, eine Einrichtung zur Messung einer von einer Bedienperson auf die Bedienvorrichtung ausgeübten Kraft vorzusehen In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dabei zur Messung einer Kapazität und/oder einer Kapazitätsänderung zwischen zwei der Elektroden eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, wobei eine dieser beiden Elektroden durch die Membran gebildet ist und die zweite dieser beiden Elektroden durch eine auf der der Membran gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung angeordnete Elektrode gebildet ist und wobei sich die Kapazität in Abhängigkeit von einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Membran auf die Membran wirkenden Kraftkomponente einstellt. Mit anderen Worten führt also zumindest eine Komponente einer von einer Bedienperson auf die Bedienvorrichtung ausgeübten Kraft zu einer Abstandsänderung, insbesondere zu einer Abstandsverringerung, zwischen der als Elektrode ausgebildeten und kontaktierten Membran und einer zweiten, von der Membran beabstandet auf der gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung angeordneten Elektrode. Diese Abstandsänderung bewirkt eine Kapazitätsänderung zwischen der Membran und der gegenüberliegenden Elektrode, aus welcher die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Membran auf die Membran wirkende Kraftkomponente bestimmt werden kann.The recess covered by the membrane also makes it possible to provide a device for measuring a force exerted on the operating device by an operator. In a further embodiment of the invention, a capacitance and / or a capacitance change is measured between two of the electrodes a detection device is provided, wherein one of these two electrodes is formed by the membrane and the second of these two electrodes is formed by an electrode disposed on the opposite side of the membrane electrode and wherein the capacitance in dependence on a perpendicular to a main plane of extension of the membrane adjusts the membrane acting force component. In other words, at least one component of a force exerted by an operator on the operating device leads to a change in distance, in particular to a reduction in distance, between the electrode formed and contacted as an electrode and a second, spaced from the membrane on the opposite side of the recess arranged electrode , This change in distance causes a change in capacitance between the membrane and the opposite electrode, from which the force component acting on the membrane perpendicular to a main extension plane of the membrane can be determined.
Ein Vorteil einer so gestalteten Bedienvorrichtung ist es, dass mit einem Minimum an benötigtem Bauraum und an benötigten Bauteilen nicht nur eine Bedienhandlung, sondern auch die dabei aufgewendete Kraft beziehungsweise sogar der während der Bedienhandlung vorliegende Kraftverlauf erfasst werden und zusätzlich gezielt ein von der Bedienperson während der Bedienhandlung wahrnehmbares haptisches Signal erzeugt werden kann. Durch die genaue Bestimmbarkeit der zu jedem Zeitpunkt aufgebrachten Kraft ist eine von der Geschwindigkeit der Bedienhandlung unabhängige Erfassung der Bedienhandlung und gegebenenfalls eine bessere Erfassung einer Absicht der Bedienperson möglich. Um die Kapazität beziehungsweise die Kapazitätsänderung und daraus die wirkende Kraft zu bestimmen, können die Membran und die gegenüberliegende Elektrode beispielsweise mit einer Auswerteelektronik elektrisch verbunden sein.An advantage of a so-designed operating device is that with a minimum of required space and required components not only an operating action, but also the force used or even existing during the operating action force curve are detected and additionally targeted by the operator during the Operating action noticeable haptic signal can be generated. By the precise determinability of the force applied at any time, an independent of the speed of the operation independent detection of the operation and, where appropriate, a better detection of an intention of the operator is possible. In order to determine the capacity or the capacitance change and from this the acting force, the membrane and the opposite electrode can be electrically connected, for example, with an evaluation electronics.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist an der Membran zumindest ein Dehnungsmessstreifen zur Bestimmung einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Membran auf die Membran wirkenden Kraftkomponente angeordnet. Eine senkrecht auf die Membran wirkende Kraft führt somit nicht nur zu einer Verformung der Membran selbst, sondern auch zu einer Verformung des an der Membran angeordneten und fest mit dieser verbundenen Dehnungsmessstreifens. Mittels einer elektrisch mit dem beziehungsweise den Dehnungsmessstreifen verbundenen Auswerteelektronik kann basierend auf den unter Verformung variablen Eigenschaften des beziehungsweise der Dehnungsmessstreifen die Kraft bestimmt werden, die die entsprechende Verformung der Membran und des beziehungsweise der Dehnungsmessstreifen hervorgerufen hat.In one embodiment of the invention, at least one strain gauge is arranged on the membrane for determining a force component acting on the membrane perpendicular to a main extension plane of the membrane. A force acting perpendicularly on the membrane thus not only leads to a deformation of the membrane itself, but also to a deformation of the strain gage arranged on the membrane and firmly connected to it. By means of an evaluation electronics connected electrically to the strain gauge or strains, the force which has caused the corresponding deformation of the membrane and of the strain gauge (s) can be determined on the basis of the deformation-variable properties of the strain gauge (s).
Die Verwendung eines Dehnungsmessstreifens ermöglicht eine besonders platzsparende, technisch einfach zu realisierende und kostengünstige Bestimmung der senkrecht auf die Membran wirkenden Kraft. Der oder die Dehnungsmessstreifen können dabei auf die Membran aufgeklebt werden, wobei eine geeignete Anordnung von mehreren – beispielsweise vier – Dehnungsmessstreifen eine besonders vorteilhafte Messung ermöglicht.The use of a strain gauge allows a particularly space-saving, technically easy to implement and cost-effective determination of the force acting perpendicular to the membrane force. The strain gauges or the strain gauges can be glued to the membrane, with a suitable arrangement of several - for example, four - strain gauges allows a particularly advantageous measurement.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist in der Ausnehmung des Zwischenelementes eine Einrichtung zur induktiven Messung eines Abstandes der Membran von einem Referenzelement dieser Einrichtung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, eine senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Membran auf die Membran wirkende Kraftkomponente zu bestimmen. Mit anderen Worten wird die bei einer einwirkenden Kraft auftretende Verformung der Membran in dem Bereich der Ausnehmung ausgenutzt, um einen Abstand der Membran von einem ortsfest innerhalb der Bedienvorrichtung angeordneten Referenzelement zu bestimmen, woraus sich die senkrecht auf die Membran wirkende Kraft ermitteln lässt.In another embodiment of the invention, a device for inductive measurement of a distance of the membrane from a reference element of this device is arranged in the recess of the intermediate element, which is adapted to determine a perpendicular to a main plane of extension of the membrane acting on the membrane force component. In other words, the deformation of the membrane occurring in an acting force in the region of the recess is utilized to determine a distance of the membrane from a stationary within the operating device arranged reference element, from which it is possible to determine the force acting perpendicularly on the membrane.
Eine induktive Abstandsmessung weist eine hohe Wiederholgenauigkeit auf, ist weitgehend unabhängig von Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit und zudem nicht anfällig für mechanischen Verschleiß. Eine Einrichtung zur induktiven Abstandsmessung kann beispielsweise durch einen induktiven Näherungsschalter realisiert werden, der mit einer entsprechenden Elektronik und einer Spannungsversorgung – beispielsweise dem Bordnetz des Kraftwagens – verbunden ist.An inductive distance measurement has a high repeatability, is largely independent of temperature fluctuations and moisture and also not prone to mechanical wear. A device for inductive distance measurement can be realized for example by an inductive proximity switch, which is connected to a corresponding electronics and a power supply - for example, the electrical system of the motor vehicle.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bedienvorrichtung dazu eingerichtet, ein haptisches Signal zu erzeugen, wenn der Betrag der senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Membran auf die Membran wirkenden Kraftkomponente einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Mit anderen Worten kann also ein haptisches Signal erzeugt werden, wenn eine senkrecht auf die Membran wirkende Kraftkomponente größer wird oder größer ist als ein im Vorhinein, insbesondere herstellerseitig, festgesetzter Wert. Durch Festlegen eines geeigneten Grenzwertes können somit fehlerhafte oder unbeabsichtigte Auslösungen des haptischen Signals und einer der Bedienvorrichtung zugeordneten Funktionalität vermieden werden. Zudem kann einer Bedienperson vermittelt werden, dass sie eine ausreichende Kraft aufgebracht und damit die beabsichtigte Bedienhandlung erfolgreich vorgenommen hat. Eine Überschreitung des festgelegten Grenzwertes oder das Vorliegen einer schon von Beginn an größeren Kraft kann beispielsweise durch eine entsprechend ausgelegte elektrische Schaltung, welche beispielsweise einen Komparator umfassen kann, oder durch eine mit der jeweils vorgesehenen Einrichtung zur Bestimmung der wirkenden Kraft verbundenen Auswerteelektronik erfolgen.In a further embodiment of the invention, the operating device is adapted to generate a haptic signal when the amount of force component acting perpendicular to a main extension plane of the membrane on the membrane exceeds a predetermined limit. In other words, therefore, a haptic signal can be generated when a force acting perpendicular to the membrane force component is greater or greater than a pre-determined, in particular manufacturer, set value. By setting a suitable limit value, erroneous or unintentional triggering of the haptic signal and a functionality assigned to the operating device can thus be avoided. In addition, an operator can be taught that she has applied sufficient force and thus successfully carried out the intended operator action. Exceeding the specified limit value or the presence of an already greater force from the beginning, for example, by a suitably designed electrical circuit, which may for example comprise a comparator, or by an evaluation electronics connected to the respectively provided device for determining the acting force take place.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine der Elektroden zum Anlegen der Erregerspannung unmittelbar an dem Piezoelement zwischen diesem und dem Oberflächenelement angeordnet. Mit anderen Worten ist eine der Elektroden zum Anlegen der Erregerspannung also auf der einen Seite fest mit dem Piezoelement und auf der anderen Seite fest mit dem Oberflächenelement verbunden, sodass zwischen dem Oberflächenelement, dem Piezoelement und der zwischen diesen beiden Elementen angeordneten Elektrode keine Zwischenräume vorhanden sind. Damit ergibt sich also auch eine zumindest mittelbare Verbindung des Piezoelementes mit dem Oberflächenelement.In a further embodiment of the invention, one of the electrodes for applying the excitation voltage is arranged directly on the piezoelement between the latter and the surface element. In other words, one of the electrodes for applying the excitation voltage is thus firmly connected to the piezoelectric element on the one side and fixedly connected to the surface element on the other side so that there are no gaps between the surface element, the piezoelement and the electrode arranged between these two elements , This also results in an at least indirect connection of the piezoelectric element with the surface element.
Eine solche Anordnung ermöglicht eine einfache Herstellung sowie eine platzsparende kompakte Ausführung. Durch eine solche Schichtanordnung der einzelnen Elemente kann das mittels des Piezoelementes erzeugte haptische Signal unmittelbar auf das Oberflächenelement übertragen werden, sodass es dort von einer Bedienperson möglichst gut wahrnehmbar ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die von dem Piezoelement erzeugte Amplitude in vollem Umfang bis an die benutzerseitige Oberfläche des Bedienelementes vermittelt wird.Such an arrangement allows for easy production and a space-saving compact design. By such a layer arrangement of the individual elements, the haptic signal generated by means of the piezoelectric element can be transmitted directly to the surface element, so that it is there as well as possible perceived by an operator. It is particularly advantageous that the amplitude generated by the piezoelectric element is conveyed in full to the user-side surface of the control element.
Die Verbindung der einzelnen Bauelemente kann dabei beispielsweise durch kleben, bonden oder laminieren hergestellt werden.The connection of the individual components can be produced for example by gluing, bonding or laminating.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bildet die Membran auch eine der Elektroden zum Anlegen der Erregerspannung. Mit anderen Worten bilden also die Membran und eine weitere Elektrode ein mit einer Spannungsversorgung verschaltetes Elektrodenpaar zwischen dem eine Spannung erzeugt werden kann, welche als Erregerspannung für das Piezoelement dient und damit eine Form- beziehungsweise Längenänderung des Piezoelementes hervorruft. Die Verwendung der Membran als Elektrode ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise eine zusätzliche Elektrode, das heißt ein zusätzliches Bauteil, und damit Bauraum, Kosten- und Herstellungsaufwand eingespart werden können. Eine Verwendung der Membran als Elektrode kann durch Ausführung der Membran in einem leitfähigen Material, beispielsweise einem Metall, realisiert werden, wobei eine entsprechende Kontaktierung der Membran vorzusehen ist.In a further embodiment of the invention, the membrane also forms one of the electrodes for applying the excitation voltage. In other words, therefore, the membrane and a further electrode form a pair of electrodes connected to a voltage supply between which a voltage can be generated which serves as an excitation voltage for the piezoelectric element and thus causes a change in the shape or length of the piezoelectric element. The use of the membrane as an electrode is particularly advantageous because in this way an additional electrode, that is an additional component, and thus space, cost and production costs can be saved. A use of the membrane as an electrode can be realized by designing the membrane in a conductive material, such as a metal, wherein a corresponding contact of the membrane is provided.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung des Zwischenelements mit Luft und/oder einem Elastomer gefüllt. Mit anderen Worten kann der durch die Ausnehmung in dem Zwischenelement gebildete Raum ganz oder teilweise mit Luft oder ganz oder teilweise mit einem Elastomer gefüllt sein, wobei das gegebenenfalls vorgesehene Elastomer weich genug sein muss, um eine Verformung der Membran in den Bereich der Ausnehmung hinein bei den typischerweise von einer Bedienperson aufgewendeten Kräften nicht zu behindern. Vorteile der Verwendung von Luft sind die einfache, kostengünstige, Bauteil- und Herstellungsaufwand einsparende Fertigung und die weitestgehende Vermeidung einer Temperaturabhängigkeit der Kapazitätsmessung. Durch die Verwendung eines Elastomers kann vorteilhaft mit geringem Aufwand eine feuchtigkeitsabhängige Veränderung der Kapazität zwischen den Elektroden vermieden werden.In a further embodiment of the invention, the recess of the intermediate element is filled with air and / or an elastomer. In other words, the space formed by the recess in the intermediate element can be completely or partially filled with air or completely or partially filled with an elastomer, wherein the optionally provided elastomer must be soft enough to prevent deformation of the membrane into the region of the recess not to hinder the forces typically used by an operator. Advantages of the use of air are the simple, inexpensive, component and manufacturing cost-saving production and the greatest possible avoidance of temperature dependence of the capacitance measurement. By using an elastomer can be advantageously avoided with little effort, a moisture-dependent change in the capacitance between the electrodes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Oberflächenelement und dem Piezoelement ein Lichtleiter angeordnet und das Oberflächenelement ist im Bereich des Lichtleiters zumindest teilweise lichtdurchlässig und/oder weist eine Ausnehmung auf. Der Lichtleiter ist dabei insbesondere unmittelbar an dem Oberflächenelement angeordnet und kann sich auch in gegebenenfalls vorgesehene Ausnehmungen des Oberflächenelementes hinein erstrecken. Durch eine entsprechende Gestaltung des Lichtleiters beziehungsweise von Ausnehmungen und/oder transparenten Bereichen des Oberflächenelementes können besonders vorteilhaft die Lage und/oder die zugeordnete Funktionalität der Bedieneinrichtung durch eine Beleuchtung oder Beleuchtungseffekte leicht erkennbar gestaltet werden. Eine Beleuchtung oder sonstige Lichteffekte lassen sich dabei durch eine beispielsweise seitliche Einkopplung von Licht in den Lichtleiter erzielen.According to a further embodiment of the invention, a light guide is arranged between the surface element and the piezoelectric element and the surface element is at least partially transparent in the region of the light guide and / or has a recess. The light guide is arranged in particular directly on the surface element and can also extend into optionally provided recesses of the surface element. By a corresponding design of the light guide or of recesses and / or transparent areas of the surface element, the position and / or the associated functionality of the operating device can be made easily recognizable by illumination or lighting effects. Lighting or other lighting effects can be achieved by, for example, lateral coupling of light into the light guide.
Um ein Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Signals – insbesondere als Reaktion auf eine Bedienhandlung – bereitzustellen, bei dem mittels einer Bedienvorrichtung mit geringen Bauraumanforderungen elektrisch gesteuert ein an einer Oberfläche wahrnehmbares haptisches Signal erzeugt wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei Anlegen einer Erregerspannung an zumindest zwei Elektroden eine Membran gekrümmt und dadurch das haptische Signal an einem Oberflächenelement erzeugt wird.In order to provide a method for generating a haptic signal-in particular in response to an operator action-in which an haptic signal perceptible to a surface is electrically controlled by means of an operating device with small space requirements, it is provided according to the invention that when an exciter voltage is applied to at least two electrodes a membrane is curved and thereby the haptic signal is generated on a surface element.
Die bisher und im Folgenden sowie in den Patentansprüchen beschriebenen funktionalen Ausbildungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung sind entsprechend sinngemäß auch auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Vorrichtungen und Bauteile übertragbar und umgekehrt.The functional embodiments of the operating device according to the invention described hitherto and in the following as well as in the patent claims are, mutatis mutandis, also transferable to the method according to the invention or to the devices and components used for carrying out the method according to the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings.
Dabei zeigen: Showing:
Das Zwischenelement
In einem mittleren Bereich des Piezoelementes
Es ist zu beachten, dass in allen Figuren die einzelnen Bauteile und Abstände nicht notwendiger Weise maßstabsgetreu dargestellt sind beziehungsweise auch bei einer Ausführung mit anderen Größenverhältnissen und Dimensionen ihre jeweiligen Aufgaben und Funktionalitäten erfüllen können.It should be noted that in all figures, the individual components and distances are not necessarily drawn to scale or can fulfill their respective tasks and functionalities in an embodiment with different size ratios and dimensions.
Die vorliegende Erfindung weist in ihrer in
Um diesen Problemen zu begegnen, ist vorliegend das Piezoelement
Da die Membran
Um die Membran
Um die Membran
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform ist es auch denkbar, eine oder beide der Elektroden
Insgesamt werden mit der in
Durch diesen Vorgang verringert sich der Abstand der Membran
Bei der Auswertung einer gemessenen Kapazitätsveränderung kann es zweckmäßig sein, einen oder mehrere Schwellwerte festzulegen. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass eine gemessene Kapazitätsveränderung erst bei Überschreiten eines ersten Schwellwertes als beabsichtigte Bedienhandlung interpretiert und somit erst daraufhin eine der Bedienvorrichtung
Durch das Festlegen weiterer Schwellwerte können gegebenenfalls verschiedene funktionale Abstufungen beziehungsweise verschieden Funktionalitäten gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, bei Überschreiten eines festgelegten Schwellwertes der Kapazitätsänderung beziehungsweise auch bei anliegen einer größeren Kraft als zum Erreichen des entsprechenden Schwellwertes des Kapazitätsveränderung notwendig ist, mittels des Piezoaktuators ein spezielles haptisches Signal zu erzeugen und somit einer Bedienperson ein gezieltes und gegebenenfalls an die aufgewendete Kraft angepasstes Signal oder auch eine bestimmte Sinneswahrnehmung zu vermitteln.By setting further threshold values, different functional gradations or different functionalities can optionally be controlled. Alternatively or additionally, it may be provided that, when a defined threshold value of the capacitance change is exceeded or even greater than that required to achieve the corresponding threshold value of the capacitance change, it is necessary to generate a special haptic signal by means of the piezoactuator and thus selectively and optionally to an operator to convey the applied force adapted signal or even a certain sensory perception.
Unabhängig von der konkret gewählten Ausführungsform und der in den Figuren gezeigten Darstellung sind weitere Variationen der vorliegenden Erfindung denkbar, auf die im folgenden eingegangen wird.Regardless of the specific embodiment selected and the representation shown in the figures, further variations of the present invention are conceivable, which will be discussed in the following.
Die Ausnehmung
Alternativ kann das Problem unerwünschter Feuchtigkeits- beziehungsweise Luftfeuchtigkeitseinflüsse dadurch vermieden werden, dass die Ausnehmung
Es kann dabei auch eine nur teilweise Füllung der Ausnehmung
Die Bestimmung der von einer Bedienperson aufgebrachten Kraft kann nicht nur über eine Kapazitätsmessung erfolgen, es ist alternativ oder zusätzlich auch eine Anordnung eines oder mehrerer Dehnungsmessstreifen an der Membran
Eine weitere Alternative zur Bestimmung einer auf die Bedienvorrichtung
Um neben der haptischen Komponente eine weitere Dimension beziehungsweise einen weiteren Kanal für Signale oder für eine Informationsvermittlung an eine Bedienperson bereitzustellen, kann als Teil der Bedienvorrichtung
Der Lichtleiter beziehungsweise entsprechende Ausnehmungen oder transparente beziehungsweise halbtransparente Bereiche des Oberflächenelementes
Bei einem Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Signals mittels einer Bedienvorrichtung der oben beschriebenen Art wird bei Anlegen einer Erregerspannung an zumindest zwei der Elektroden – hier beispielsweise an die Elektroden
Durch eine gezielte und entsprechend angepasste Steuerung der Erregerspannung kann die hervorgerufene Verformung gesteuert werden, sodass unterschiedliche und auch von einer Bedienperson unterschiedlich wahrgenommene haptische Signale erzeugt werden können. Damit lassen sich gezielt unterschiedliche Informationen und Rückmeldungen an eine Bedienperson vermitteln. So kann neben einem einzelnen haptischen Impuls auch eine gegebenenfalls dauerhaft aufrechterhaltene Vibration erzeugt werden, wodurch es einer Bedienperson beispielsweise ermöglicht wird, die Position der Bedienvorrichtung
Eine bevorzugte Steuerung des haptischen Signals besteht darin, bei Überschreiten eines festgelegten Schwellwertes der Kapazitätsänderung ein gezieltes haptisches Signal zu erzeugen, welches einer Bedienperson den Eindruck beziehungsweise die Wahrnehmung vermittelt, einen herkömmlichen mechanischen Schalter oder eine Taste betätigt zu haben.A preferred control of the haptic signal is to generate a targeted haptic signal when exceeding a specified threshold of capacitance change, which gives an impression to the operator or the Perception senses having operated a conventional mechanical switch or button.
Für ein solches Verfahren können auch alle bisher beschriebenen Weiterbildungen und Varianten der Bedienvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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