WO2012146269A1 - Operator control device for a motor vehicle, and method for actuating a haptic device - Google Patents

Operator control device for a motor vehicle, and method for actuating a haptic device Download PDF

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WO2012146269A1
WO2012146269A1 PCT/EP2011/006298 EP2011006298W WO2012146269A1 WO 2012146269 A1 WO2012146269 A1 WO 2012146269A1 EP 2011006298 W EP2011006298 W EP 2011006298W WO 2012146269 A1 WO2012146269 A1 WO 2012146269A1
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WO
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pulse
actuating element
operating device
control signal
force
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Application number
PCT/EP2011/006298
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German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Entenmann
Thorsten Alexander Kern
Jörg REISINGER
Jochen Sendler
Original Assignee
Daimler Ag
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • HELECTRICITY
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W50/14Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
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    • HELECTRICITY
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    • H01H3/00Mechanisms for operating contacts
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    • HELECTRICITY
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    • H01H3/02Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H2003/0293Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch with an integrated touch switch
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    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/96054Double function: touch detection combined with detection of a movable element
    • HELECTRICITY
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    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/96062Touch switches with tactile or haptic feedback

Definitions

  • the invention relates to an operating device for a motor vehicle, which preferably serves for operating or controlling functional units of the motor vehicle.
  • the operating device comprises a base support, as well as a arranged on the base support - in particular touch-sensitive - actuating element which is at least partially movable when pressed by an operator relative to the base support. Upon reaching an activation position of the actuating element (when pressed), a function of the operating device is triggered.
  • the operating device also includes a Haptik Anlagen, which is adapted to the same when reaching the activation position of the actuating element with a force
  • the invention also relates to a method for controlling a haptic device of an operating device in a motor vehicle.
  • the actuating element is moved in the direction of the base support, and the Haptik worn provides a haptic feedback (feedback or snap) to the operator. It will be here generates a force which acts on the actuating element and thus on the operator. This is perceived by the operator as an acknowledgment of the triggered function.
  • the fact that the quality of the haptic feedback is relatively low and the feedback is not real or the actuating element is not perceived as a genuine switching element is to be regarded as disadvantageous in the known control devices.
  • a switching element with a deformable switching body is known, which is formed on an elastic switching mat.
  • the switch body is surrounded by a holding body.
  • an electrically conductive layer is applied, which electrically conductively connects two contact points when pressure is applied to the switch body, which are mounted on a printed circuit board.
  • the holding body is positively and firmly connected to the switch body.
  • document DE 20 2009 000 096 01 discloses a device for simulating the feel of a wide variety of switching or feeler elements.
  • the Device includes an electronically controllable electric or magnetic actuator, which serves to apply force.
  • the actuator is arranged exclusively in the axis of the switching or Tastvorgangs.
  • An operating device for a motor vehicle includes a
  • Basic carrier or base body as well as a arranged on the base support - in particular touch-sensitive - actuating element which is at least partially movable when pressed by an operator relative to the base support.
  • the haptic device is controlled by means of a control unit, which is designed for outputting a control signal to the haptic device in order to generate the force on the actuating element.
  • the control unit is designed to generate the control signal with a pulse whose duration is less than 50 ms, in particular less than 40 ms, more preferably less than 30 ms, even more preferably less than 20 ms, even more preferably less than 15 ms more preferably less than 10 ms, more preferably less than 5 ms. Because the force acting on the actuator only for the duration of the pulse (during the pulse), the actuator is applied with the force even for less than 50 ms, in particular less than 5 ms.
  • the invention is based on several findings: The invention is based initially on the recognition that in the control devices according to the prior art, the quality of the haptic feedback is relatively low or the haptic feedback is insufficient. The invention further builds on the recognition that in the prior art, the quality of the feedback is low because the
  • the invention is further based on the finding that in the prior art, the control is suboptimal because the Haptik issued is driven with a relatively long signal and the forces acting on the actuator relatively long time and the operator thus perceives two different events or shocks , namely, on the one hand during the activation and on the other hand in the deactivation of the Haptik coupled or when creating and when removing the control signal.
  • the invention is based on the recognition that this problem can be circumvented by the fact that the Haptik responded is driven only for a very short period of time and the forces on the
  • Actuator be generated only for this short period of time.
  • the quality of the haptic feedback can thus be improved compared to the prior art, and the operator perceives a single haptic event or a single shock when pressing the actuator.
  • the duration of the pulse and thus the duration of the application of force has one of the following values: 0.8 ms or 0.9 ms or 1 ms or 1, 1 ms or 1, 2 ms or 1, 3 ms or 1, 4 ms or 1, 5 ms or 1, 6 ms or 1, 7 ms or 1, 8 ms or 1, 9 ms or 2 ms or 2.1 ms or 2.2 ms or 2.3 ms or 2.4 ms or 2.5 ms or 2.6 ms or 2.7 ms or 2 , 8 ms or 2.9 ms or 3 ms.
  • the activation position is preferably achieved when a predetermined distance between the actuating element and the
  • Basic carrier is reached. This distance can be measured for example by means of a special sensor, namely in particular by means of at least one light barrier.
  • the haptic device preferably contains an electrical magnet arrangement, in particular with a multiplicity of planar induction coils, which are mounted on a circuit board or a circuit carrier.
  • the control unit may be configured to provide an electrical current as a control signal for the magnet assembly.
  • the control signal is thus provided here in the form of an electric current (or an electrical voltage), and the magnet arrangement is acted upon by this electric current.
  • the haptic feedback can be done very quickly; For example, an electrical switch can be closed and electric current flows immediately through the magnet arrangement.
  • the actuating element is preferably in the direction of
  • the basic carrier is tightened so that the operator presses the
  • Actuator is supported by the magnet assembly.
  • a plurality of planar induction coils may be mounted, which are then acted upon by the control unit simultaneously with power.
  • the plate-shaped actuator is attracted over the entire surface in the direction of the magnet assembly, always parallel to the body, and not at an angle to it.
  • Return spring arrangement arranged, which is formed for the return division of the actuating element into a starting position, namely after removal of the force from the side of the operator or after releasing the actuating element. It proves to be particularly advantageous here if the force of the haptic device-in particular of the magnet arrangement-acts in the direction against a spring force of the return spring arrangement. This reduces the mechanical resistance when pressing the Actuator, and the operator takes a "snapping" the
  • the Haptik worn can also be assigned a metallic and magnetic - formed from steel - anchor plate, which with the actuating element - this may be formed from plastic - is preferably firmly connected. This anchor plate then ensures that the actuator (together with the anchor plate) attracted by the magnet assembly and thus the haptic feedback can be generated at all.
  • the switching off of the haptic device is thus not perceived or only very little.
  • This perception of turning off the haptic device can be further reduced by selecting a falling edge of the pulse longer than its rising edge.
  • the falling edge may for example be longer than 1 ms, in particular longer than 2 ms.
  • the length of the trailing edge may be approximately equal to the length of the maximum of the pulse.
  • the pulse of the control signal is thus generated after reaching the activation position of the actuating element, so that in this activation position, the operator perceives a single "snapping." If the actuating element is released, it is preferably moved due to the restoring force in its initial position and thus passes once again the activation position Even after this renewed reaching of the activation position in the return part of the actuating element, a pulse can be delivered to the haptic device and thus a further haptic feedback can be generated, so after the first pulse, a second pulse can be generated again for the actuating element during one and the same actuating operation With to apply the force.
  • the duration of the second pulse may also be less than 50 ms, in particular less than 15 ms, preferably less than 5 ms.
  • the duration of the second pulse is preferably equal to the duration of the first pulse.
  • Actuator as a real snap-action switch, which significantly increases the ease of use of the operating device.
  • the "snapback" is particularly real, if it is at the earliest 20 ms,
  • the first criterion includes at least 20 ms, in particular at least 30 ms, since the first pulse
  • the second criterion includes that the actuator passes the activation position, namely on the way back to the starting position, in that the time interval between the two
  • pulses greater than 20 ms, in particular greater than 30 ms prevents the two consecutive haptic responses from being perceived as a vibration of the actuator.
  • the perception of the "snapback" can be increased compared to the haptic feedback when pressing the actuator when the amplitude of the second pulse is greater than that of the first pulse.
  • Actuator perceive a "click-click.” Such a haptic
  • the rising edge of the second pulse is longer than its falling edge.
  • the rising edge of the second pulse can be about the same length as the falling edge be the first pulse. It can for example be longer than 1 ms, in particular longer than 2 ms.
  • the second pulse is designed mirror-symmetrically with respect to the first pulse.
  • the amplitude of the second pulse may be different from the amplitude of the first pulse.
  • the amplitude of the second pulse is higher than that of the first pulse.
  • the control unit can superimpose the first pulse-and in particular the second pulse-with an acoustic signal which has a higher frequency and a significantly lower amplitude than the control signal. While the two pulses provide for the application of the force and thus for the movement of the actuating element (snap, backsnap), the acoustic signal causes a high-frequency oscillation of the actuating element with a much lower amplitude and also provides for acoustic effects when operating the actuating element.
  • the acoustic signal may be a periodic signal having at least one frequency, wherein in principle any acoustic signal is conceivable.
  • the acoustic signal may have a frequency spectrum in the audible frequency range. The frequency of the acoustic signal may be, for example, in a frequency range of 1 kHz to 20 kHz.
  • the acoustic signal can be
  • Rectangular signal or be a sinusoidal signal.
  • control signal preferably includes two, in particular only two, successive pulses
  • the frequency spectrum of the control signal is relatively wide or the control signal includes a plurality of frequency components. It also includes
  • the control unit can thus frequency filter the control signal, be it with the superimposed acoustic signal or without the acoustic signal, in order to achieve a linear behavior of the system. It can, for example, a band stop filter
  • an operating device in which a particularly high-quality haptic feedback can be generated, which is intuitively perceived as the operation of a mechanical system or mechanical snap-action switch and thus represents a strong qualitative feature.
  • the amplitude of the two pulses and thus also the applied force are set depending on the particular application.
  • different haptic feedback messages can thus be generated, namely in each case with a different force in each case.
  • the invention also relates to a motor vehicle, in particular a
  • Haptik standing an operating device provided in a motor vehicle, wherein the operating device comprises a base support and an actuating element arranged thereon, which is at least partially - especially completely - moved relative to the base carrier when pressed by an operator, wherein upon reaching an activation position of the actuating element triggers a function of the operating device and the actuating element is acted upon by a Haptik worn with a force and thereby a haptic feedback is generated to the operator, and wherein a control unit outputs a control signal to the Haptik worn to generate the force on the actuating element.
  • the control unit generates the control signal with a pulse whose duration is less than 50 ms, in particular less than 15 ms.
  • FIG. 1 in a schematic and slightly perspective view of a
  • FIG. 2 in a schematic representation of the basic structure of
  • FIG. 3 shows an actuation characteristic or a progression of the force as a function of the path when actuating an actuating element
  • FIG. 1 An operating device shown in FIG. 1 and designated overall by 1 serves to operate a wide variety of functional units in a motor vehicle.
  • Control device 1 may for example be arranged on a center console in the motor vehicle or on a door.
  • the operating device 1 includes a
  • Base support 2 on which an actuating element 3 (approximately in the form of a cover) is movably arranged.
  • the actuating element 3 is on the one hand
  • touch-sensitive actuator and has a touch-sensitive surface 4;
  • the actuator 3 can also relative to
  • Base support 2 to be moved, namely according to the arrow 5.
  • Actuator 3 can therefore be pressed down - then moves the actuator 3 in the direction of the base support 2 according to the arrow 5.
  • the actuator 3 By Gliding with a finger over the touch-sensitive surface 4, the
  • a function of the motor vehicle by about a cursor is moved on a display device (similar to a notebook). If the desired function is selected or the cursor is located above the desired menu item or symbol, this function can be confirmed or triggered by pressing the actuating element 3. The entire actuating element 3 - with its entire surface 4 - then moves in the direction of the base support. 2
  • actuating element 3 If the actuating element 3 reaches an activation position, this function is confirmed or triggered. Whether the actuator 3 has reached the activation position or not, can be determined for example by means of a light barrier.
  • the operating device 1 includes an anchor plate 6, which is connected to the actuating element 3, not shown in FIG.
  • the armature plate 6 thus always moves with the actuating element 3.
  • the following components are further arranged: a return spring assembly 7, a printed circuit board 8 (board or circuit board) with attached planar induction coils 9 and a formed of steel Polschuhplatte 10.
  • the return spring assembly 7 is disposed directly between the armature plate 6 and the circuit board 8, while the pole plate 10 is located directly between the circuit board 8 and the base support 2.
  • the return spring assembly 7 is in principle a plate-shaped return spring, which has two mutually parallel strips 7a, 7b, which are connected to each other via a plurality of resilient cross members. Of the two strips 7a, 7b are outwardly from a plurality of resilient legs. In the two strips 7a, 7b and through holes 1 1 are formed, which serve to receive pole pieces 12 of the pole plate 10.
  • the return spring assembly 7 ensures a return of the actuating element 3 in a starting position, from which the actuating element 3 can be operated.
  • the circuit board 8 forms together with the attached thereto
  • the circuit board 8 has a plurality of through holes 13 which are surrounded by the respective induction coils 9 and serve to receive the pole pieces 12.
  • the anchor plate 6 is also formed in the embodiment of steel.
  • This Haptik worn is used to generate a haptic feedback when pressing the actuator 3 according to the arrow 5. And indeed this is haptic feedback upon reaching the activation position both when pressing and when releasing the actuating element 3, that generates both when pressing down as well as during the return part of the actuating element 3.
  • the control device 1 also includes a controller not shown in the figures - such as a microcontroller - which for controlling the
  • Haptic device is used.
  • the control of Haptik is used by
  • control unit can deliver a control signal to the haptic device, on the basis of which the haptic device applies a force to the actuating element 3.
  • the control signal is provided in the form of an electric current or an electrical voltage which is applied to the respective induction coils 9. Due to the electric current, the magnets formed by the induction coils 9 and the respective pole shoes 12 generate a force which acts on the magnetic armature plate 6. With this force, the actuating element 3 is attracted in the direction of the base support 2, ie against a spring force of the return spring arrangement 7. Thus, the operator is assisted in pressing the actuating element 3, as in a conventional snap-action switch.
  • FIG. 3 A force-displacement characteristic of the operating device 1 is shown in FIG. 3. Shown is an approximately linear spring-travel characteristic 14 of the return spring arrangement 7, as well as a resulting due to the Haptik coupled characteristic 15. As is apparent from Fig. 3, at the beginning of the path x proportional force F must be applied, namely due to the substantially linear characteristic curve 14 of the return spring assembly 7. After covering a path x1, the actuating element 3 reaches the
  • FIGS. 4A to 4F an amplitude A is plotted on the Y-axis, while the time t is plotted on the X-axis.
  • the control signal is denoted by SA.
  • the control signal SA includes a pulse 16, which preferably has a time ⁇ t of about 1.5 ms - this period ⁇ t refers to the maximum of the pulse 16.
  • a pulse 16 be generated the falling edge 17 is significantly longer than the substantially vertical rising edge. This falling edge 17 may also be about 1, 5 ms or 2 ms long.
  • a control signal SA which has a total of 2 pulses, namely a first pulse 16, as well as a second pulse 18.
  • the first pulse 16 is generated upon reaching the activation position when pressing the actuator 3, while the second pulse 18th is generated upon reaching the activation position when resetting the actuator 3.
  • a time interval ⁇ between the two pulses 16, 18 is at least 30 ms; this means that the second pulse 18 can be generated at the earliest after 30 ms after the first pulse 16.
  • the amplitude of the second pulse 18 may be higher than that of the first pulse 16.
  • the second pulse 18 is mirror-symmetric with respect to the first pulse 16. Namely, a rising edge 19 of the second pulse 18 may be the same length as the falling edge 17 of the first pulse 16. Both edges 17, 19 may be about 1, 5 ms or 2 ms long.
  • the two pulses 16, 18 can also be superimposed on an acoustic signal SB, as shown by way of example in FIG. 4D.
  • the acoustic signal SB comprises in principle two periodic sub-signals SB1, SB2, which are spaced apart in time by ⁇ .
  • the first sub-signal SB1 is superimposed on the first pulse 16, while the second sub-signal SB2 is superimposed on the second pulse 18.
  • the acoustic signal SB has a significantly higher frequency and a significantly lower amplitude than the control signal SA.
  • the frequency of the acoustic signal SB can be, for example, in a value range from 1 kHz to 20 kHz.
  • acoustic signal SB can be used in principle any acoustic signal; the acoustic signal SB may also be a simple sinusoidal signal or a square wave signal.
  • a ratio of the amplitude A of the acoustic signal SB to the amplitude A of the pulses 16, 18 is, for example, in a value range from 1:20 to 1: 5.
  • a control signal SA results, as shown in FIG. 4E.
  • the control signal SA according to FIG. 4E corresponds in principle to the control signal SA according to FIG. 4B with the superimposed acoustic signal SB according to FIG. 4D.
  • the second pulse 18 can be mirrored so that - unlike in Fig. 4E shown - its rising edge is longer than its falling edge.
  • the acoustic signal SB provides in principle for a high-frequency oscillation of the
  • Actuator 3 with a relatively small amplitude. As for an acoustic effect, which is dependent on the configuration of the acoustic signal SB.
  • the control signal SA can also be subjected to frequency filtering in order to filter out interfering frequency components which coincide with a natural frequency of the operating device 1 or a resonance frequency. It has proved advantageous after numerous measurements when the frequency components of approximately 0.8 kHz to 1 kHz are filtered out using a band stop filter or a comb filter. Such a filtered control signal SA is shown schematically in FIG. 4F.

Abstract

The aim is to demonstrate a solution regarding how to improve the quality of haptic feedback for the use of an operator control device in a motor vehicle in comparison with the prior art. An operator control device (1) according to the invention comprises a base support (2), where a touch-sensitive operating element (3) is arranged which, when pushed by an operator, can move at least by regions relative to the base support (2), wherein a function of the operator control device can be triggered when an activation position of the operating element (3) is reached. A haptic device (6, 8, 9, 10) produces a force on the operating element (3) when the activation position of the operating element (3) is reached, in order to produce haptic feedback for the operator. A control unit outputs a control signal (SA) to the haptic device, which control signal has a pulse (16, 18), the duration (Δt) of which is less than 50 ms, particularly less than 15 ms.

Description

Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Ansteuern einer  Operating device for a motor vehicle and method for driving a
Haptikeinrichtung  Haptikeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche vorzugsweise zum Bedienen bzw. Steuern von Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs dient. Die Bedieneinrichtung umfasst einen Grundträger, wie auch einen am Grundträger angeordneten - insbesondere berührungsempfindlichen - Betätigungselement, welches beim Drücken durch eine Bedienperson zumindest bereichsweise relativ zum Grundträger bewegbar ist. Bei erreichen einer Aktivierungsstellung des Betätigungselements (beim Drücken) wird eine Funktion der Bedieneinrichtung ausgelöst. Die Bedieneinrichtung beinhaltet außerdem eine Haptikeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, bei Erreichen der Aktivierungsstellung des Betätigungselements selbiges mit einer Kraft zu The invention relates to an operating device for a motor vehicle, which preferably serves for operating or controlling functional units of the motor vehicle. The operating device comprises a base support, as well as a arranged on the base support - in particular touch-sensitive - actuating element which is at least partially movable when pressed by an operator relative to the base support. Upon reaching an activation position of the actuating element (when pressed), a function of the operating device is triggered. The operating device also includes a Haptikeinrichtung, which is adapted to the same when reaching the activation position of the actuating element with a force
beaufschlagen und hierdurch eine haptische Rückmeldung an die Bedienperson zu erzeugen. Eine Steuereinheit gibt ein Steuersignal an die Haptikeinrichtung ab, um die Kraft auf das Betätigungselement zu erzeugen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Ansteuern einer Haptikeinrichtung einer Bedieneinrichtung in einem Kraftfahrzeug. apply and thereby produce a haptic feedback to the operator. A control unit outputs a control signal to the haptic to generate the force on the actuator. The invention also relates to a method for controlling a haptic device of an operating device in a motor vehicle.
Das Interesse richtet sich vorliegend auf die Ansteuerung einer Haptikeinrichtung einer Bedieneinrichtung, und zwar insbesondere einer ganz speziellen Bedieneinrichtung: Sie umfasst ein Betätigungselement - etwa in Form einer Platte oder dergleichen - welches einerseits als berührungsempfindliches Feld und andererseits auch als Druckschalter dient. Solche Bedieneinrichtungen sind speziell für Kraftfahrzeuge entwickelt worden und ermöglichen ein besonders zuverlässiges Bedienen bzw. Steuern unterschiedlichster Funktionalitäten des Kraftfahrzeugs. Durch Gleiten mit zumindest einem Finger über das flache Betätigungselement kann eine Funktion angewählt werden - dies kann auf einem Display angezeigt werden; die Bestätigung bzw. die tatsächliche Auswahl und das Auslösen dieser Funktion erfolgt durch Drücken des Betätigungselements. Dabei wird das Betätigungselement in Richtung zum Grundträger bewegt, und die Haptikeinrichtung sorgt für eine haptische Rückmeldung (Feedback bzw. Snap) an die Bedienperson. Es wird hier eine Kraft erzeugt, welche auf das Betätigungselement und somit auf die Bedienperson wirkt. Dies wird durch die Bedienperson als eine Bestätigung der ausgelösten Funktion wahrgenommen. An den bekannten Bedieneinrichtungen ist als nachteilig der Umstand anzusehen, dass die Qualität der haptischen Rückmeldung relativ gering ist und die Rückmeldung nicht real bzw. das Betätigungselement nicht als echtes Schaltelement wahrgenommen wird. The interest here is directed to the control of a Haptikeinrichtung an operating device, in particular a very special control device: It comprises an actuating element - such as a plate or the like - which serves on the one hand as a touch-sensitive field and on the other hand as a pressure switch. Such controls have been developed specifically for motor vehicles and allow a particularly reliable operation or control of a variety of functionalities of the motor vehicle. By sliding with at least one finger on the flat actuator, a function can be selected - this can be displayed on a display; the confirmation or the actual selection and the triggering of this function is carried out by pressing the actuating element. In this case, the actuating element is moved in the direction of the base support, and the Haptikeinrichtung provides a haptic feedback (feedback or snap) to the operator. It will be here generates a force which acts on the actuating element and thus on the operator. This is perceived by the operator as an acknowledgment of the triggered function. The fact that the quality of the haptic feedback is relatively low and the feedback is not real or the actuating element is not perceived as a genuine switching element is to be regarded as disadvantageous in the known control devices.
Aus dem Dokument DE 102 55 338 B3 ist ein Schaltelement mit einem verformbaren Schaltkörper bekannt, welcher auf einer elastischen Schaltmatte ausgebildet ist. Der Schaltkörper ist durch einen Haltekörper umgeben. Auf den Schaltkörper ist eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht, welche bei Druck auf den Schaltkörper zwei Kontaktstellen elektrisch leitend verbindet, welche auf einer Leiterplatte angebracht sind. Der Haltekörper ist formschlüssig und fest mit dem Schaltkörper verbunden. From the document DE 102 55 338 B3 a switching element with a deformable switching body is known, which is formed on an elastic switching mat. The switch body is surrounded by a holding body. On the switch body, an electrically conductive layer is applied, which electrically conductively connects two contact points when pressure is applied to the switch body, which are mounted on a printed circuit board. The holding body is positively and firmly connected to the switch body.
Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 20 2009 000 096 01 eine Vorrichtung zur Simulation der Haptik von unterschiedlichsten Schalt- oder Tastelementen. Die Furthermore, document DE 20 2009 000 096 01 discloses a device for simulating the feel of a wide variety of switching or feeler elements. The
Vorrichtung beinhaltet einen elektronisch steuerbaren elektrischen oder magnetischen Aktuator, welcher zur Kraftbeaufschlagung dient. Der Aktuator ist ausschließlich in der Achse des Schalt- oder Tastvorgangs angeordnet. Device includes an electronically controllable electric or magnetic actuator, which serves to apply force. The actuator is arranged exclusively in the axis of the switching or Tastvorgangs.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer Bedieneinrichtung der eingangs genannten Gattung die Qualität der haptischen Rückmeldung im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden kann. It is an object of the invention to provide a way in which the quality of the haptic feedback can be improved compared to the prior art in an operating device of the type mentioned.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wie auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren. This object is achieved by an operating device with the features according to claim 1, as well as by a method with the features according to claim 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
Eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug beinhaltet einen An operating device according to the invention for a motor vehicle includes a
Grundträger beziehungsweise Basiskörper, wie auch ein am Grundträger angeordnetes - insbesondere berührungsempfindliches - Betätigungselement, welches beim Drücken durch eine Bedienperson zumindest bereichsweise relativ zum Grundträger bewegbar ist. Bei Erreichen einer Aktivierungsstellung des Betätigungselements (relativ zum Basic carrier or base body, as well as a arranged on the base support - in particular touch-sensitive - actuating element which is at least partially movable when pressed by an operator relative to the base support. Upon reaching an activation position of the actuating element (relative to
Grundträger) ist eine Funktion der Bedieneinrichtung auslösbar. Es ist eine Haptikeinrichtung bereitgestellt, welche dazu ausgebildet ist, bei Erreichen der Basic carrier), a function of the operating device can be triggered. It is one Haptikeinrichtung provided, which is adapted to achieve the
Aktivierungsstellung des Betätigungselements selbiges Betätigungselement mit einer Kraft zu beaufschlagen und hierdurch eine haptische Rückmeldung an die Bedienperson abzugeben. Die Haptikeinrichtung wird mithilfe einer Steuereinheit angesteuert, welche zum Abgeben eines Steuersignals an die Haptikeinrichtung ausgebildet ist, um die Kraft auf das Betätigungselement zu erzeugen. Die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, das Steuersignal mit einem Impuls zu erzeugen, dessen Zeitdauer kleiner als 50 ms ist, insbesondere kleiner als 40 ms, noch bevorzugter kleiner als 30 ms, noch bevorzugter kleiner als 20 ms, noch bevorzugter kleiner als 15 ms, noch bevorzugter kleiner als 10 ms, noch bevorzugter kleiner als 5 ms. Weil die Kraft auf das Betätigungselement nur für die Zeitdauer des Impulses (während des Impulses) wirkt, wird das Betätigungselement mit der Kraft auch nur für weniger als 50 ms beaufschlagt, insbesondere weniger als 5 ms. Activation position of the actuator selbiges actuator to apply a force and thereby give a haptic feedback to the operator. The haptic device is controlled by means of a control unit, which is designed for outputting a control signal to the haptic device in order to generate the force on the actuating element. The control unit is designed to generate the control signal with a pulse whose duration is less than 50 ms, in particular less than 40 ms, more preferably less than 30 ms, even more preferably less than 20 ms, even more preferably less than 15 ms more preferably less than 10 ms, more preferably less than 5 ms. Because the force acting on the actuator only for the duration of the pulse (during the pulse), the actuator is applied with the force even for less than 50 ms, in particular less than 5 ms.
Der Erfindung liegen mehrere Erkenntnisse zu Grunde: Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, dass bei den Bedieneinrichtungen gemäß dem Stand der Technik die Qualität der haptischen Rückmeldung relativ gering ist bzw. die haptische Rückmeldung nur unzureichend erfolgt. Die Erfindung baut weiterhin auf der Erkenntnis auf, dass im Stand der Technik die Qualität der Rückmeldung deshalb gering ist, weil die The invention is based on several findings: The invention is based initially on the recognition that in the control devices according to the prior art, the quality of the haptic feedback is relatively low or the haptic feedback is insufficient. The invention further builds on the recognition that in the prior art, the quality of the feedback is low because the
Haptikeinrichtung falsch bzw. suboptimal angesteuert wird. Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass im Stand der Technik die Ansteuerung deshalb suboptimal ist, weil die Haptikeinrichtung mit einem relativ langem Signal angesteuert wird und die Kräfte auf das Betätigungselement relativ lange Zeit wirken und die Bedienperson somit zwei verschiedene Ereignisse bzw. Stöße wahrnimmt, nämlich einerseits bei der Aktivierung sowie andererseits bei der Deaktivierung der Haptikeinrichtung bzw. beim Anlegen sowie bei Wegnahme des Steuersignals. Die Erfindung beruht schließlich auf der Erkenntnis, dass diese Problematik dadurch umgangen werden kann, dass die Haptikeinrichtung lediglich für eine sehr kurze Zeitdauer angesteuert wird und die Kräfte auf das Haptikeinrichtung is controlled incorrectly or suboptimal. The invention is further based on the finding that in the prior art, the control is suboptimal because the Haptikeinrichtung is driven with a relatively long signal and the forces acting on the actuator relatively long time and the operator thus perceives two different events or shocks , namely, on the one hand during the activation and on the other hand in the deactivation of the Haptikeinrichtung or when creating and when removing the control signal. Finally, the invention is based on the recognition that this problem can be circumvented by the fact that the Haptikeinrichtung is driven only for a very short period of time and the forces on the
Betätigungselement lediglich für diese kurze Zeitdauer erzeugt werden. Die Qualität der haptischen Rückmeldung kann somit im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden, und die Bedienperson nimmt beim Drücken des Betätigungselements ein einziges haptisches Ereignis bzw. einen einzigen Stoß wahr. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Zeitdauer des Impulses und somit die Zeitdauer der Kraftbeaufschlagung einen der folgenden Werte einnimmt: 0,8 ms oder 0,9 ms oder 1 ms oder 1 ,1 ms oder 1 ,2 ms oder 1 ,3 ms oder 1 ,4 ms oder 1 ,5 ms oder 1 ,6 ms oder 1 ,7 ms oder 1 ,8 ms oder 1 ,9 ms oder 2 ms oder 2,1 ms oder 2,2 ms oder 2,3 ms oder 2,4 ms oder 2,5 ms oder 2,6 ms oder 2,7 ms oder 2,8 ms oder 2,9 ms oder 3 ms. Actuator be generated only for this short period of time. The quality of the haptic feedback can thus be improved compared to the prior art, and the operator perceives a single haptic event or a single shock when pressing the actuator. It has proved to be particularly advantageous if the duration of the pulse and thus the duration of the application of force has one of the following values: 0.8 ms or 0.9 ms or 1 ms or 1, 1 ms or 1, 2 ms or 1, 3 ms or 1, 4 ms or 1, 5 ms or 1, 6 ms or 1, 7 ms or 1, 8 ms or 1, 9 ms or 2 ms or 2.1 ms or 2.2 ms or 2.3 ms or 2.4 ms or 2.5 ms or 2.6 ms or 2.7 ms or 2 , 8 ms or 2.9 ms or 3 ms.
Also wird die Funktion der Bedieneinrichtung bei Erreichen der Aktivierungsstellung des Betätigungselements (beim Drücken) ausgelöst. Somit wird auch die haptische So the function of the operating device is triggered upon reaching the activation position of the actuating element (when pressed). Thus, also the haptic
Rückmeldung bei Erreichen der Aktivierungsstellung und somit quasi gleichzeitig mit dem Bewirken der Funktion erzeugt. Die Aktivierungsstellung ist vorzugsweise dann erreicht, wenn ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Betätigungselement und dem Feedback on reaching the activation position and thus generated almost simultaneously with the effect of the function. The activation position is preferably achieved when a predetermined distance between the actuating element and the
Grundträger erreicht ist. Dieser Abstand kann beispielsweise mithilfe eines speziellen Sensors gemessen werden, nämlich insbesondere mittels zumindest einer Lichtschranke. Basic carrier is reached. This distance can be measured for example by means of a special sensor, namely in particular by means of at least one light barrier.
Vorzugsweise beinhaltet die Haptikeinrichtung eine elektrische Magnetanordnung, insbesondere mit einer Vielzahl von planaren Induktionsspulen, welche auf einer Platine bzw. einem Schaltungsträger angebracht sind. Dann kann die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, einen elektrischen Strom als Steuersignal für die Magnetanordnung bereitzustellen. Das Steuersignal wird hier also in Form eines elektrischen Stromes (bzw. einer elektrischen Spannung) bereitgestellt, und die Magnetanordnung wird mit diesem elektrischen Strom beaufschlagt. Auf diese Weise kann die haptische Rückmeldung besonders rasch erfolgen; es kann beispielsweise ein elektrischer Schalter geschlossen werden, und es fließt sofort elektrischer Strom durch die Magnetanordnung. Mit der Magnetanordnung wird das Betätigungselement vorzugsweise in Richtung zum The haptic device preferably contains an electrical magnet arrangement, in particular with a multiplicity of planar induction coils, which are mounted on a circuit board or a circuit carrier. Then, the control unit may be configured to provide an electrical current as a control signal for the magnet assembly. The control signal is thus provided here in the form of an electric current (or an electrical voltage), and the magnet arrangement is acted upon by this electric current. In this way, the haptic feedback can be done very quickly; For example, an electrical switch can be closed and electric current flows immediately through the magnet arrangement. With the magnet arrangement, the actuating element is preferably in the direction of
Grundträger hin angezogen, sodass die Bedienperson beim Drücken des The basic carrier is tightened so that the operator presses the
Betätigungselements durch die Magnetanordnung unterstützt wird. Auf der Leiterplatte können im Prinzip eine Vielzahl von planaren Induktionsspulen angebracht sein, die dann mittels der Steuereinheit gleichzeitig mit Strom beaufschlagt werden. Somit wird das plattenförmige Betätigungselement ganzflächig in Richtung zur Magnetanordnung angezogen, und zwar stets parallel zum Grundkörper, und nicht etwa schräg dazu. Actuator is supported by the magnet assembly. On the circuit board, in principle, a plurality of planar induction coils may be mounted, which are then acted upon by the control unit simultaneously with power. Thus, the plate-shaped actuator is attracted over the entire surface in the direction of the magnet assembly, always parallel to the body, and not at an angle to it.
Bevorzugt ist zwischen dem Grundträger und dem Betätigungselement eine Preferably, between the base support and the actuating element a
Rückstellfederanordnung angeordnet, welche zum Rücksteilen des Betätigungselements in eine Ausgangsstellung ausgebildet ist, nämlich nach Wegnahme der Kraft von Seiten der Bedienperson bzw. nach dem Loslassen des Betätigungselements. Es erweist sich hier besonders vorteilhaft, wenn die Kraft der Haptikeinrichtung - insbesondere der Magnetanordnung - in Richtung gegen eine Federkraft der Rückstellfederanordnung wirkt. Dadurch verringert sich der mechanische Widerstand beim Drücken des Betätigungselements, und die Bedienperson nimmt ein„Durchschnappen" des Return spring arrangement arranged, which is formed for the return division of the actuating element into a starting position, namely after removal of the force from the side of the operator or after releasing the actuating element. It proves to be particularly advantageous here if the force of the haptic device-in particular of the magnet arrangement-acts in the direction against a spring force of the return spring arrangement. This reduces the mechanical resistance when pressing the Actuator, and the operator takes a "snapping" the
Betätigungselements wahr - ähnlich wie bei einem herkömmlichen Federschalter bzw. Sprungschalter. Die Rückstellfederanordnung kann insbesondere zwischen der Actuating true - similar to a conventional spring switch or snap switch. The return spring arrangement can in particular between the
Magnetanordnung und dem Betätigungselement angeordnet sein. Magnet arrangement and the actuating element to be arranged.
Der Haptikeinrichtung kann auch eine metallische und magnetische - etwa aus Stahl ausgebildete - Ankerplatte zugeordnet sein, welche mit dem Betätigungselement - dieses kann aus Kunststoff gebildet sein - vorzugsweise fest verbunden ist. Diese Ankerplatte sorgt dann dafür, dass das Betätigungselement (zusammen mit der Ankerplatte) durch die Magnetanordnung angezogen und somit die haptische Rückmeldung überhaupt erzeugt werden kann. The Haptikeinrichtung can also be assigned a metallic and magnetic - formed from steel - anchor plate, which with the actuating element - this may be formed from plastic - is preferably firmly connected. This anchor plate then ensures that the actuator (together with the anchor plate) attracted by the magnet assembly and thus the haptic feedback can be generated at all.
Also wird die Haptikeinrichtung mit einem Impuls angesteuert, dessen Zeitdauer geringer als 50 ms, insbesondere geringer als 5 ms, ist. Somit wird erreicht, dass die Bedienperson beim Drücken des Betätigungselements - bei Erreichen der Aktivierungsstellung - nur einen einzigen haptischen Effekt bzw. ein einziges„Schnappen" wahrnimmt. So the Haptikeinrichtung is driven with a pulse whose duration is less than 50 ms, in particular less than 5 ms. Thus, it is achieved that the operator perceives when pressing the actuating element - upon reaching the activation position - only a single haptic effect or a single "snapping".
Insbesondere wird somit das Ausschalten der Haptikeinrichtung nicht oder nur sehr wenig wahrgenommen. Diese Wahrnehmung des Ausschaltens der Haptikeinrichtung kann weiterhin reduziert werden, indem eine abfallende Flanke des Impulses länger als seine steigende Flanke gewählt wird. Die abfallende Flanke kann beispielsweise länger als 1 ms, insbesondere länger als 2 ms, sein. Die Länge der abfallenden Flanke kann beispielsweise etwa gleich der Länge des Maximums des Impulses sein. Somit wird das Betätigungselement beim Ausschalten der Haptikeinrichtung sanft abgefangen, und die Bedienperson nimmt ausschließlich ein einziges„Schnappen" wahr, nämlich nach Erreichen der Aktivierungsstellung des Betätigungselements. In particular, the switching off of the haptic device is thus not perceived or only very little. This perception of turning off the haptic device can be further reduced by selecting a falling edge of the pulse longer than its rising edge. The falling edge may for example be longer than 1 ms, in particular longer than 2 ms. For example, the length of the trailing edge may be approximately equal to the length of the maximum of the pulse. Thus, the actuator is gently intercepted when turning off the Haptikeinrichtung, and the operator takes only a single "snap" true, namely after reaching the activation position of the actuating element.
Der Impuls des Steuersignals wird also nach Erreichen der Aktivierungsstellung des Betätigungselements erzeugt, sodass in dieser Aktivierungsstellung die Bedienperson ein einziges„Schnappen" wahrnimmt. Wird das Betätigungselement losgelassen, so wird es vorzugsweise aufgrund der Rückstellkraft in seine Ausgangsstellung bewegt und passiert somit noch einmal die Aktivierungsstellung. Auch nach diesem erneuten Erreichen der Aktivierungsstellung beim Rücksteilen des Betätigungselements kann ein Impuls an die Haptikeinrichtung abgegeben und somit eine weitere haptische Rückmeldung erzeugt werden. Also kann nach dem ersten Impuls ein zweiter Impuls erzeugt werden, um das Betätigungselement noch einmal während ein und desselben Betätigungsvorgangs mit der Kraft zu beaufschlagen. Auch die Zeitdauer des zweiten Impulses kann kleiner als 50 ms, insbesondere kleiner als 15 ms, bevorzugt kleiner als 5 ms, sein. Die Zeitdauer des zweiten Impulses ist bevorzugt gleich der Zeitdauer des ersten Impulses. Die The pulse of the control signal is thus generated after reaching the activation position of the actuating element, so that in this activation position, the operator perceives a single "snapping." If the actuating element is released, it is preferably moved due to the restoring force in its initial position and thus passes once again the activation position Even after this renewed reaching of the activation position in the return part of the actuating element, a pulse can be delivered to the haptic device and thus a further haptic feedback can be generated, so after the first pulse, a second pulse can be generated again for the actuating element during one and the same actuating operation With to apply the force. The duration of the second pulse may also be less than 50 ms, in particular less than 15 ms, preferably less than 5 ms. The duration of the second pulse is preferably equal to the duration of the first pulse. The
Bedienperson nimmt somit einerseits ein erstes„Schnappen" beim Drücken des Operator thus takes on the one hand a first "snap" when pressing the
Betätigungselements sowie andererseits auch ein zweites„Schnappen" (Rückschnappen bzw. Backsnap) beim Loslassen des Betätigungselements wahr. Somit wirkt das Actuator and on the other hand, a second "snap" (snapback or backsnap) when releasing the actuator true
Betätigungselement als realer Schnappschalter, was die Bedienfreundlichkeit der Bedieneinrichtung wesentlich erhöht. Actuator as a real snap-action switch, which significantly increases the ease of use of the operating device.
Das„Rückschnappen" wirkt dann besonders real, wenn es frühestens 20 ms, The "snapback" is particularly real, if it is at the earliest 20 ms,
insbesondere frühestens 30 ms, nach dem ersten Impuls, das heißt nach dem ersten „Schnappen" erzeugt wird. Der zweite Impuls wird also nach Erfülltsein zweier Kriterien erzeugt: Das erste Kriterium beinhaltet, dass seit dem ersten Impuls mindestens 20 ms, insbesondere mindestens 30 ms, vergangen sind; das zweite Kriterium beinhaltet, dass das Betätigungselement die Aktivierungsstellung passiert, nämlich auf dem Rückweg in die Ausgangsstellung. Dadurch, dass der zeitliche Abstand zwischen den beiden in particular 30 ms at the earliest, after the first pulse, that is to say after the first "snap" is generated, so that the second pulse is generated after fulfilling two criteria: the first criterion includes at least 20 ms, in particular at least 30 ms, since the first pulse The second criterion includes that the actuator passes the activation position, namely on the way back to the starting position, in that the time interval between the two
Impulsen auf jeden Fall größer als 20 ms, insbesondere größer als 30 ms, ist, wird verhindert, dass die beiden aufeinander folgenden haptischen Rückmeldungen als eine Vibration des Betätigungselements wahrgenommen werden. Die Wahrnehmung des „Rückschnappens" kann gegenüber der haptischen Rückmeldung beim Drücken des Betätigungselements dann erhöht werden, wenn die Amplitude des zweiten Impulses größer als die des ersten Impulses ist. In any event, pulses greater than 20 ms, in particular greater than 30 ms, prevents the two consecutive haptic responses from being perceived as a vibration of the actuator. The perception of the "snapback" can be increased compared to the haptic feedback when pressing the actuator when the amplitude of the second pulse is greater than that of the first pulse.
Auch beim zweiten Impuls kann eine der Flanken länger als die andere sein. Würde man den zweiten Impuls gleich wie den ersten Impuls ausgestalten (die abfallende Flanke länger als die steigende Flanke), so würde die Bedienperson beim Betätigen des Even with the second pulse, one of the flanks can be longer than the other. If one were to design the second pulse the same as the first pulse (the falling edge longer than the rising edge), then the operator would press the
Betätigungselements ein„Klick-Klick" wahrnehmen. Eine derartige haptische Actuator perceive a "click-click." Such a haptic
Rückmeldung ist nicht besonders real und hat mit der Haptik eines herkömmlichen Schnappschalters wenig Gemeinsames. Um ein natürliches Gefühl beim Bedienen des Bedienens des Betätigungselements zu gewährleisten, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass - umgekehrt wie beim ersten Impuls - die steigende Flanke des zweiten Impulses länger als seine abfallende Flanke ist. Auf diesem Wege gelingt es, eine Bedieneinrichtung zu schaffen, bei welcher die Bedienperson beim Betätigen des Betätigungselements ein„Klick-Klack" wahrnimmt, und nicht etwa ein„Klick-Klick". Die steigende Flanke des zweiten Impulses kann etwa gleich lang wie die abfallende Flanke des ersten Impulses sein. Sie kann beispielsweise länger als 1 ms, insbesondere länger als 2 ms, sein. Insbesondere ist der zweite Impuls spiegelsymmetrisch bezüglich des ersten Impulses ausgestaltet. Feedback is not very real and has little in common with the feel of a conventional snap-action switch. In order to ensure a natural feeling when operating the operation of the actuating element, it is provided in one embodiment that - inversely as in the first pulse - the rising edge of the second pulse is longer than its falling edge. In this way, it is possible to provide an operating device in which the operator perceives a "click-clack" when pressing the actuator, and not a "click-click". The rising edge of the second pulse can be about the same length as the falling edge be the first pulse. It can for example be longer than 1 ms, in particular longer than 2 ms. In particular, the second pulse is designed mirror-symmetrically with respect to the first pulse.
Wie bereits ausgeführt, kann die Amplitude des zweiten Impulses unterschiedlich von der Amplitude des ersten Impulses sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Amplitude des zweiten Impulses höher als die des ersten Impulses ist. Dann wird das „Rückschnappen" (Backsnap) beim Loslassen des Betätigungselements stärker wahrgenommen als das„Schnappen" (Snap) beim Drücken des Betätigungselements. Dies erhöht weiterhin die Benutzerfreundlichkeit der Bedieneinrichtung. As already stated, the amplitude of the second pulse may be different from the amplitude of the first pulse. In particular, it can be provided that the amplitude of the second pulse is higher than that of the first pulse. Then, the "backslap" when releasing the actuator is perceived stronger than the "snap" (snap) when pressing the actuator. This further increases the user-friendliness of the operating device.
Die Steuereinheit kann den ersten Impuls - und insbesondere auch den zweiten Impuls - mit einem Akustiksignal überlagern, welches gegenüber dem Steuersignal eine höhere Frequenz und eine deutlich geringere Amplitude aufweist. Während die beiden Impulse für das Aufbringen der Kraft und somit für die Bewegung des Betätigungselements (Snap, Backsnap) sorgen, verursacht das Akustiksignal eine hochfrequente Schwingung des Betätigungselements mit einer deutlich geringeren Amplitude und sorgt außerdem für akustische Effekte beim Bedienen des Betätigungselements. Das Akustiksignal kann ein periodisches Signal mit mindestens einer Frequenz sein, wobei prinzipiell jedes akustische Signal denkbar ist. Das Akustiksignal kann ein Frequenzspektrum im hörbaren Frequenzbereich aufweisen. Die Frequenz des Akustiksignals kann beispielsweise in einem Frequenzbereich von 1 kHz bis 20 kHz liegen. Das Akustiksignal kann ein The control unit can superimpose the first pulse-and in particular the second pulse-with an acoustic signal which has a higher frequency and a significantly lower amplitude than the control signal. While the two pulses provide for the application of the force and thus for the movement of the actuating element (snap, backsnap), the acoustic signal causes a high-frequency oscillation of the actuating element with a much lower amplitude and also provides for acoustic effects when operating the actuating element. The acoustic signal may be a periodic signal having at least one frequency, wherein in principle any acoustic signal is conceivable. The acoustic signal may have a frequency spectrum in the audible frequency range. The frequency of the acoustic signal may be, for example, in a frequency range of 1 kHz to 20 kHz. The acoustic signal can be
Rechtecksignal oder aber ein Sinussignal sein. Rectangular signal or be a sinusoidal signal.
Weil das Steuersignal vorzugsweise zwei, insbesondere nur zwei, aufeinander folgende Impulse beinhaltet, ist das Frequenzspektrum des Steuersignals relativ breit bzw. das Steuersignal beinhaltet eine Vielzahl von Frequenzanteilen. Es beinhaltet auch Because the control signal preferably includes two, in particular only two, successive pulses, the frequency spectrum of the control signal is relatively wide or the control signal includes a plurality of frequency components. It also includes
Frequenzanteile, welche mit einer Resonanzfrequenz der Bedieneinrichtung Frequency components, which with a resonant frequency of the operating device
zusammenfallen und somit überproportional verstärkt werden. Solche störenden - z. B. räsonierenden - Frequenzanteile können mithilfe eines Frequenzfilters ausgefiltert werden, dann werden diese Frequenzanteile überhaupt nicht in das System eingebracht. Die Steuereinheit kann also das Steuersignal - sei es mit dem überlagerten Akustiksignal oder aber ohne das Akustiksignal - einer Frequenzfilterung unterziehen, um ein lineares Verhalten des Systems zu erzielen. Es kann beispielsweise ein Bandstoppfilter coincide and thus be disproportionately strengthened. Such disturbing - z. B. Räsonierenden - Frequency components can be filtered out using a frequency filter, then these frequency components are not introduced into the system. The control unit can thus frequency filter the control signal, be it with the superimposed acoustic signal or without the acoustic signal, in order to achieve a linear behavior of the system. It can, for example, a band stop filter
(Bandsperre) oder aber ein so genanntes Kammfilter (Comb Filter) eingesetzt werden. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Frequenzanteile des Steuersignals von etwa 0,8 kHz bis etwa 1 kHz ausgefiltert werden. Auf diesem Wege gelingt es, die störende Akustik bei der Ansteuerung der Haptikeinrichtung zu reduzieren. (Band-stop filter) or a so-called comb filter (comb filter) can be used. It has proven to be advantageous when the frequency components of the control signal from about 0.8 kHz to about 1 kHz are filtered out. In this way, it is possible to reduce the disturbing acoustics when controlling the Haptikeinrichtung.
Insgesamt wird somit eine Bedieneinrichtung geschaffen, bei welcher eine besonders hochwertige haptische Rückmeldung erzeugt werden kann, die intuitiv als Betätigung eines mechanischen Systems bzw. mechanischen Schnappschalters wahrgenommen wird und somit ein starkes qualitatives Merkmal darstellt. In Kombination mit Overall, thus, an operating device is provided in which a particularly high-quality haptic feedback can be generated, which is intuitively perceived as the operation of a mechanical system or mechanical snap-action switch and thus represents a strong qualitative feature. In combination with
entsprechenden Maßnahmen ermöglicht dies neue Bedienkonzepte. So kann appropriate measures this allows new operating concepts. So can
beispielsweise die Amplitude der beiden Impulse und somit auch die aufgebrachte Kraft (Schaltkraftniveau) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden. Beim Bedienen unterschiedlichster Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs können somit jeweils unterschiedliche haptische Rückmeldungen erzeugt werden, nämlich insbesondere mit jeweils einer unterschiedlichen Kraft. For example, the amplitude of the two pulses and thus also the applied force (switching force level) are set depending on the particular application. When operating a wide variety of functional units of the motor vehicle, different haptic feedback messages can thus be generated, namely in each case with a different force in each case.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen The invention also relates to a motor vehicle, in particular a
Personenkraftwagen, mit einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung. Passenger cars, with an operating device according to the invention.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus ein Verfahren zum Ansteuern einer According to the invention, a method for driving a
Haptikeinrichtung einer Bedieneinrichtung in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei die Bedieneinrichtung einen Grundträger und ein daran angeordnetes Betätigungselement aufweist, welches beim Drücken durch eine Bedienperson zumindest bereichsweise - insbesondere vollständig - relativ zum Grundträger bewegt wird, wobei bei Erreichen einer Aktivierungsstellung des Betätigungselements eine Funktion der Bedieneinrichtung ausgelöst wird und das Betätigungselement durch eine Haptikeinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt wird und hierdurch eine haptische Rückmeldung an die Bedienperson erzeugt wird, und wobei eine Steuereinheit ein Steuersignal an die Haptikeinrichtung abgibt, um die Kraft auf das Betätigungselement zu erzeugen. Die Steuereinheit erzeugt das Steuersignal mit einem Impuls, dessen Zeitdauer kleiner als 50 ms, insbesondere kleiner als 15 ms, ist. Haptikeinrichtung an operating device provided in a motor vehicle, wherein the operating device comprises a base support and an actuating element arranged thereon, which is at least partially - especially completely - moved relative to the base carrier when pressed by an operator, wherein upon reaching an activation position of the actuating element triggers a function of the operating device and the actuating element is acted upon by a Haptikeinrichtung with a force and thereby a haptic feedback is generated to the operator, and wherein a control unit outputs a control signal to the Haptikeinrichtung to generate the force on the actuating element. The control unit generates the control signal with a pulse whose duration is less than 50 ms, in particular less than 15 ms.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen The preferred embodiments presented with reference to the operating device according to the invention and their advantages apply correspondingly to the motor vehicle according to the invention and to the method according to the invention. Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination but also in others
Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar. Combinations or used alone.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be explained with reference to a preferred embodiment, as well as with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 in schematischer und leicht perspektivischer Darstellung eine Fig. 1 in a schematic and slightly perspective view of a
Schnittansicht einer Bedieneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;  Sectional view of an operating device according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 in schematischer Darstellung den grundsätzlichen Aufbau der Fig. 2 in a schematic representation of the basic structure of
Bedieneinrichtung;  Operating means;
Fig. 3 eine Betätigungskennlinie bzw. einen Verlauf der Kraft in Abhängigkeit von dem Weg beim Betätigen eines Betätigungselements; und FIG. 3 shows an actuation characteristic or a progression of the force as a function of the path when actuating an actuating element; FIG. and
Fig. 4A bis 4F zeitliche Verläufe eines Steuersignals. 4A to 4F temporal courses of a control signal.
Eine in Fig. 1 dargestellte und insgesamt mit 1 bezeichnete Bedieneinrichtung dient zum Bedienen unterschiedlichster Funktionseinheiten in einem Kraftfahrzeug. Die An operating device shown in FIG. 1 and designated overall by 1 serves to operate a wide variety of functional units in a motor vehicle. The
Bedieneinrichtung 1 kann beispielsweise an einer Mittelkonsole im Kraftfahrzeug angeordnet sein oder aber an einer Tür. Die Bedieneinrichtung 1 beinhaltet einen Control device 1 may for example be arranged on a center console in the motor vehicle or on a door. The operating device 1 includes a
Grundträger 2, an welchem ein Betätigungselement 3 (etwa in Form einer Abdeckung) beweglich angeordnet ist. Das Betätigungselement 3 ist einerseits ein Base support 2, on which an actuating element 3 (approximately in the form of a cover) is movably arranged. The actuating element 3 is on the one hand
berührungsempfindliches Betätigungselement und weist eine berührungsempfindliche Oberfläche 4 auf; andererseits kann das Betätigungselement 3 auch relativ zum touch-sensitive actuator and has a touch-sensitive surface 4; On the other hand, the actuator 3 can also relative to
Grundträger 2 bewegt werden, nämlich gemäß der Pfeildarstellung 5. Das Base support 2 to be moved, namely according to the arrow 5. The
Betätigungselement 3 kann also heruntergedrückt werden - dann bewegt sich das Betätigungselement 3 in Richtung zum Grundträger 2 gemäß der Pfeildarstellung 5. Durch Gleiten mit einem Finger über die berührungsempfindliche Oberfläche 4 kann die Actuator 3 can therefore be pressed down - then moves the actuator 3 in the direction of the base support 2 according to the arrow 5. By Gliding with a finger over the touch-sensitive surface 4, the
Bedienperson beispielsweise eine Funktion des Kraftfahrzeugs anwählen, indem etwa ein Cursor auf einer Anzeigeeinrichtung bewegt wird (ähnlich wie bei einem Notebook). Wird die gewünschte Funktion angewählt bzw. befindet sich der Cursor über dem gewünschten Menüeintrag oder Symbol, so kann diese Funktion bestätigt bzw. ausgelöst werden, indem das Betätigungselement 3 gedrückt wird. Das gesamte Betätigungselement 3 - mit seiner gesamten Oberfläche 4 - bewegt sich dann in Richtung zum Grundträger 2. Operator, for example, select a function of the motor vehicle by about a cursor is moved on a display device (similar to a notebook). If the desired function is selected or the cursor is located above the desired menu item or symbol, this function can be confirmed or triggered by pressing the actuating element 3. The entire actuating element 3 - with its entire surface 4 - then moves in the direction of the base support. 2
Erreicht das Betätigungselement 3 eine Aktivierungsstellung, so wird diese Funktion bestätigt bzw. ausgelöst. Ob das Betätigungselement 3 die Aktivierungsstellung erreicht hat oder nicht, kann beispielsweise mithilfe einer Lichtschranke festgestellt werden. If the actuating element 3 reaches an activation position, this function is confirmed or triggered. Whether the actuator 3 has reached the activation position or not, can be determined for example by means of a light barrier.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, befinden sich zwischen dem Betätigungselement 3 und dem Grundträger 2 auch weitere Komponenten der Bedieneinrichtung 1 , welche nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2 näher erläutert werden: As is apparent from Fig. 1, are located between the actuator 3 and the base support 2 and other components of the operating device 1, which are explained below with reference to FIG. 2 in more detail:
Bezug nehmend auf Fig. 2 beinhaltet die Bedieneinrichtung 1 eine Ankerplatte 6, welche mit dem in Fig. 2 nicht dargestellten Betätigungselement 3 bewegungsstarr verbunden ist. Die Ankerplatte 6 bewegt sich somit stets mit dem Betätigungselement 3. Zwischen der Ankerplatte 6 und dem Grundträger 2 sind weiterhin folgende Komponenten angeordnet: eine Rückstellfederanordnung 7, eine Leiterplatte 8 (Platine bzw. Schaltungsträger) mit daran angebrachten planaren Induktionsspulen 9 sowie eine aus Stahl ausgebildete Polschuhplatte 10. Dabei ist die Rückstellfederanordnung 7 unmittelbar zwischen der Ankerplatte 6 und der Leiterplatte 8 angeordnet, während die Polschuhplatte 10 unmittelbar zwischen der Leiterplatte 8 und dem Grundträger 2 liegt. Referring to FIG. 2, the operating device 1 includes an anchor plate 6, which is connected to the actuating element 3, not shown in FIG. The armature plate 6 thus always moves with the actuating element 3. Between the armature plate 6 and the base support 2, the following components are further arranged: a return spring assembly 7, a printed circuit board 8 (board or circuit board) with attached planar induction coils 9 and a formed of steel Polschuhplatte 10. Here, the return spring assembly 7 is disposed directly between the armature plate 6 and the circuit board 8, while the pole plate 10 is located directly between the circuit board 8 and the base support 2.
Die Rückstellfederanordnung 7 ist im Prinzip eine plattenförmige Rückstellfeder, welche zwei parallel zueinander verlaufende Streifen 7a, 7b aufweist, welche über eine Vielzahl von federnden Querstreben miteinander verbunden sind. Von den beiden Streifen 7a, 7b stehen nach außen jeweils eine Vielzahl von federnden Schenkeln ab. In den beiden Streifen 7a, 7b sind auch Durchgangsöffnungen 1 1 ausgebildet, welche zur Aufnahme von Polschuhen 12 der Polschuhplatte 10 dienen. The return spring assembly 7 is in principle a plate-shaped return spring, which has two mutually parallel strips 7a, 7b, which are connected to each other via a plurality of resilient cross members. Of the two strips 7a, 7b are outwardly from a plurality of resilient legs. In the two strips 7a, 7b and through holes 1 1 are formed, which serve to receive pole pieces 12 of the pole plate 10.
Die Rückstellfederanordnung 7 sorgt für eine Rückstellung des Betätigungselements 3 in eine Ausgangsstellung, von welcher aus das Betätigungselement 3 bedient werden kann. Die Leiterplatte 8 bildet zusammen mit den daran angebrachten The return spring assembly 7 ensures a return of the actuating element 3 in a starting position, from which the actuating element 3 can be operated. The circuit board 8 forms together with the attached thereto
kreisringsegmentförmigen Induktionsspulen 9 sowie der Polschuhplatte 10 insgesamt eine Magnetanordnung. Auch die Leiterplatte 8 weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 13 auf, welche durch die jeweiligen Induktionsspulen 9 umgeben sind und zur Aufnahme der Polschuhe 12 dienen. a ring-shaped induction coils 9 and the pole plate 10 a total of a magnet arrangement. Also, the circuit board 8 has a plurality of through holes 13 which are surrounded by the respective induction coils 9 and serve to receive the pole pieces 12.
Die Ankerplatte 6 ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Stahl ausgebildet. The anchor plate 6 is also formed in the embodiment of steel.
Sowohl die Magnetanordnung einschließlich der Leiterplatte 8, der Induktionsspulen 9 und der Polschuhplatte 10 als auch die Ankerplatte 6 bilden insgesamt eine Haptikeinrichtung der Bedieneinrichtung 1. Diese Haptikeinrichtung dient zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung beim Drücken des Betätigungselements 3 gemäß der Pfeildarstellung 5. Und zwar wird diese haptische Rückmeldung bei Erreichen der Aktivierungsstellung sowohl beim Drücken als auch beim Loslassen des Betätigungselements 3, also sowohl beim Herunterdrücken als auch beim Rücksteilen des Betätigungselements 3 erzeugt. Die Bedieneinrichtung 1 beinhaltet außerdem eine in den Figuren nicht näher dargestellte Steuereinheit - etwa einen Mikrocontroller -, welche zur Ansteuerung der Both the magnet arrangement including the printed circuit board 8, the induction coil 9 and the pole plate 10 and the anchor plate 6 form a total Haptikeinrichtung the operating device 1. This Haptikeinrichtung is used to generate a haptic feedback when pressing the actuator 3 according to the arrow 5. And indeed this is haptic feedback upon reaching the activation position both when pressing and when releasing the actuating element 3, that generates both when pressing down as well as during the return part of the actuating element 3. The control device 1 also includes a controller not shown in the figures - such as a microcontroller - which for controlling the
Haptikeinrichtung dient. Die Ansteuerung der Haptikeinrichtung erfolgt durch Haptic device is used. The control of Haptikeinrichtung done by
gleichzeitiges Bestromen der Induktionsspulen 9. simultaneous energizing of the induction coils 9.
Und zwar kann die Steuereinheit ein Steuersignal an die Haptikeinrichtung abgeben, aufgrund dessen die Haptikeinrichtung eine Kraft auf das Betätigungselement 3 aufbringt. Das Steuersignal wird in Form eines elektrischen Stromes bzw. einer elektrischen Spannung bereitgestellt, welche an die jeweiligen Induktionsspulen 9 angelegt wird. Aufgrund des elektrischen Stromes erzeugen die durch die Induktionsspulen 9 und die jeweiligen Polschuhe 12 gebildeten Magnete eine Kraft, welche auf die magnetische Ankerplatte 6 wirkt. Mit dieser Kraft wird das Betätigungselement 3 in Richtung zum Grundträger 2 angezogen, also gegen eine Federkraft der Rückstellfederanordnung 7. Somit wird die Bedienperson beim Drücken des Betätigungselements 3 unterstützt, wie bei einem herkömmlichen Schnappschalter. In fact, the control unit can deliver a control signal to the haptic device, on the basis of which the haptic device applies a force to the actuating element 3. The control signal is provided in the form of an electric current or an electrical voltage which is applied to the respective induction coils 9. Due to the electric current, the magnets formed by the induction coils 9 and the respective pole shoes 12 generate a force which acts on the magnetic armature plate 6. With this force, the actuating element 3 is attracted in the direction of the base support 2, ie against a spring force of the return spring arrangement 7. Thus, the operator is assisted in pressing the actuating element 3, as in a conventional snap-action switch.
Eine Kraft-Weg-Charakteristik der Bedieneinrichtung 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Gezeigt ist eine annähernd lineare Feder-Weg-Kennlinie 14 der Rückstellfederanordnung 7, wie auch eine sich aufgrund der Haptikeinrichtung ergebende Kennlinie 15. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, muss zu Beginn eine dem Weg x proportionale Kraft F aufgebracht werden, nämlich aufgrund der im Wesentlichen linearen Kennlinie 14 der Rückstellfederanordnung 7. Nach Zurücklegen eines Weges x1 erreicht das Betätigungselement 3 die A force-displacement characteristic of the operating device 1 is shown in FIG. 3. Shown is an approximately linear spring-travel characteristic 14 of the return spring arrangement 7, as well as a resulting due to the Haptikeinrichtung characteristic 15. As is apparent from Fig. 3, at the beginning of the path x proportional force F must be applied, namely due to the substantially linear characteristic curve 14 of the return spring assembly 7. After covering a path x1, the actuating element 3 reaches the
Aktivierungsstellung, und die Haptikeinrichtung wird angesteuert, nämlich für eine Zeitdauer t1 , wie im unteren Bereich in Fig. 3 dargestellt. Nach Erreichen der Activation position, and the Haptikeinrichtung is driven, namely for a period t1, as shown in the lower part in Fig. 3. After reaching the
Aktivierungsstellung verringert sich auch die Kraft F, welche durch die Bedienperson aufgebracht wird, dies aufgrund der Kraft der Haptikeinrichtung. Wird die Activation position also reduces the force F, which is applied by the operator, this due to the force of Haptikeinrichtung. Will the
Haptikeinrichtung nicht mehr angesteuert, so fallen die beiden Kennlinien 14, 15 wieder zusammen. Haptikeinrichtung no longer activated, so fall the two curves 14, 15 together again.
Nun gilt das Interesse der Ansteuerung der Haptikeinrichtung, und genauer gesagt der Ausgestaltung des Steuersignals (Strom bzw. Spannung). Bezug nehmend auf die Fig. 4A bis 4F werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele des Steuersignals näher erläutert: Now, the interest of driving the Haptikeinrichtung, and more specifically the design of the control signal (current or voltage) applies. Referring to FIGS. 4A to 4F, preferred embodiments of the control signal will now be explained in more detail:
In den Fig. 4A bis 4F ist auf der Y-Achse jeweils eine Amplitude A aufgetragen, während auf der X-Achse die Zeit t aufgetragen ist. Das Steuersignal wird mit SA bezeichnet. In FIGS. 4A to 4F, an amplitude A is plotted on the Y-axis, while the time t is plotted on the X-axis. The control signal is denoted by SA.
In Fig. 4A sind zwei verschiedene mögliche Formen des Steuersignals SA dargestellt. Grundsätzlich beinhaltet das Steuersignal SA einen Impuls 16, welcher vorzugsweise eine Zeitdauer At von etwa 1 ,5 ms aufweist - diese Zeitdauer At bezieht sich auf das Maximum des Impulses 16. Wie in Fig. 4A auf der rechten Seite dargestellt ist, kann ein Impuls 16 erzeugt werden, dessen abfallende Flanke 17 deutlich länger ist als die im Wesentlichen senkrechte steigende Flanke. Diese abfallende Flanke 17 kann ebenfalls etwa 1 ,5 ms oder 2 ms lang sein. In Fig. 4A, two different possible forms of the control signal SA are shown. Basically, the control signal SA includes a pulse 16, which preferably has a time Δt of about 1.5 ms - this period Δt refers to the maximum of the pulse 16. As shown in Fig. 4A on the right side, a pulse 16 be generated, the falling edge 17 is significantly longer than the substantially vertical rising edge. This falling edge 17 may also be about 1, 5 ms or 2 ms long.
In Fig. 4B ist ein Steuersignal SA dargestellt, welches insgesamt 2 Impulse aufweist, nämlich einen ersten Impuls 16, wie auch einen zweiten Impuls 18. Der erste Impuls 16 wird bei Erreichen der Aktivierungsstellung beim Drücken des Betätigungselements 3 erzeugt, während der zweite Impuls 18 bei Erreichen der Aktivierungsstellung beim Rückstellen des Betätigungselements 3 erzeugt wird. Auf diesem Wege nimmt der Benutzer einerseits das„Schnappen" und andererseits auch das„Rückschnappen" wahr. Ein zeitlicher Abstand ΔΤ zwischen den beiden Impulsen 16, 18 beträgt mindestens 30 ms; dies bedeutet, dass der zweite Impuls 18 frühestens nach 30 ms nach dem ersten Impuls 16 erzeugt werden kann. Wie in Fig. 4B mit der gestrichelten Linie dargestellt ist, kann die Amplitude des zweiten Impulses 18 höher als die des ersten Impulses 16 sein. Das„Rückschnappen" wird somit stärker wahrgenommen als das„Schnappen". Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn - wie in Fig. 4C dargestellt ist - der zweite Impuls 18 spiegelsymmetrisch bezüglich des ersten Impulses 16 ist. Und zwar kann eine steigende Flanke 19 des zweiten Impulses 18 gleich lang wie die abfallende Flanke 17 des ersten Impulses 16 sein. Beide Flanken 17, 19 können etwa 1 ,5 ms oder 2 ms lang sein. Mit dem Steuersignal SA gemäß Fig. 4C nimmt die Bedienperson beim Betätigen des Betätigungselements 3 ein„Klick-Klack" wahr, und nicht wie beim Steuersignal SA gemäß Fig. 4B ein„Klick-Klick". In Fig. 4B, a control signal SA is shown, which has a total of 2 pulses, namely a first pulse 16, as well as a second pulse 18. The first pulse 16 is generated upon reaching the activation position when pressing the actuator 3, while the second pulse 18th is generated upon reaching the activation position when resetting the actuator 3. In this way, the user on the one hand, the "snatching" and on the other hand, the "snapping back" true. A time interval ΔΤ between the two pulses 16, 18 is at least 30 ms; this means that the second pulse 18 can be generated at the earliest after 30 ms after the first pulse 16. As shown in dashed line in FIG. 4B, the amplitude of the second pulse 18 may be higher than that of the first pulse 16. The "snapback" is thus perceived stronger than the "snapping". It proves to be particularly advantageous if - as shown in Fig. 4C - the second pulse 18 is mirror-symmetric with respect to the first pulse 16. Namely, a rising edge 19 of the second pulse 18 may be the same length as the falling edge 17 of the first pulse 16. Both edges 17, 19 may be about 1, 5 ms or 2 ms long. With the control signal SA according to FIG. 4C, the operator perceives a "click-click" when actuating the actuating element 3, and not a "click-click" as with the control signal SA according to FIG. 4B.
Den beiden Impulsen 16, 18 kann auch ein Akustiksignal SB überlagert werden, wie es beispielhaft in Fig. 4D dargestellt ist. Das Akustiksignal SB beinhaltet im Prinzip zwei periodische Teilsignale SB1 , SB2, welche um ΔΤ voneinander zeitlich beabstandet sind. Das erste Teilsignal SB1 wird dem ersten Impuls 16 überlagert, während das zweite Teilsignal SB2 dem zweiten Impuls 18 überlagert wird. Das Akustiksignal SB besitzt gegenüber dem Steuersignal SA eine deutlich höhere Frequenz und eine deutlich geringere Amplitude. Die Frequenz des Akustiksignals SB kann beispielsweise in einem Wertebereich von 1 kHz bis 20 kHz liegen. Als Akustiksignal SB kann im Prinzip ein beliebiges akustisches Signal verwendet werden; das Akustiksignal SB kann auch ein einfaches Sinussignal oder aber ein Rechtecksignal sein. Ein Verhältnis der Amplitude A des Akustiksignals SB zur Amplitude A der Impulse 16, 18 liegt beispielsweise in einem Wertebereich von 1 :20 bis 1 :5. Wird das Akustiksignal SB auf die beiden Impulse 16, 18 aufmoduliert, so entsteht ein Steuersignal SA, wie es in Fig. 4E dargestellt ist. Das Steuersignal SA gemäß Fig. 4E entspricht im Prinzip dem Steuersignal SA gemäß Fig. 4B mit dem überlagerten Akustiksignal SB gemäß Fig. 4D. Vorzugsweise kann hier der zweite Impuls 18 gespiegelt werden, so dass - anders als in Fig. 4E dargestellt - seine steigende Flanke länger als seine abfallende Flanke ist. The two pulses 16, 18 can also be superimposed on an acoustic signal SB, as shown by way of example in FIG. 4D. The acoustic signal SB comprises in principle two periodic sub-signals SB1, SB2, which are spaced apart in time by ΔΤ. The first sub-signal SB1 is superimposed on the first pulse 16, while the second sub-signal SB2 is superimposed on the second pulse 18. The acoustic signal SB has a significantly higher frequency and a significantly lower amplitude than the control signal SA. The frequency of the acoustic signal SB can be, for example, in a value range from 1 kHz to 20 kHz. As an acoustic signal SB can be used in principle any acoustic signal; the acoustic signal SB may also be a simple sinusoidal signal or a square wave signal. A ratio of the amplitude A of the acoustic signal SB to the amplitude A of the pulses 16, 18 is, for example, in a value range from 1:20 to 1: 5. If the acoustic signal SB is modulated onto the two pulses 16, 18, a control signal SA results, as shown in FIG. 4E. The control signal SA according to FIG. 4E corresponds in principle to the control signal SA according to FIG. 4B with the superimposed acoustic signal SB according to FIG. 4D. Preferably, here the second pulse 18 can be mirrored so that - unlike in Fig. 4E shown - its rising edge is longer than its falling edge.
Das Akustiksignal SB sorgt im Prinzip für eine hochfrequente Schwingung des The acoustic signal SB provides in principle for a high-frequency oscillation of the
Betätigungselements 3 mit einer relativ geringen Amplitude. Wie auch für einen akustischen Effekt, welcher abhängig von der Ausgestaltung des Akustiksignals SB ist. Actuator 3 with a relatively small amplitude. As for an acoustic effect, which is dependent on the configuration of the acoustic signal SB.
Das Steuersignal SA kann auch einer Frequenzfilterung unterzogen werden, um störende Frequenzanteile auszufiltern, welche mit einer Eigenfrequenz der Bedieneinrichtung 1 bzw. einer Resonanzfrequenz zusammenfallen. Es hat sich nach zahlreichen Messungen als vorteilhaft erwiesen, wenn die Frequenzanteile von etwa 0,8 kHz bis 1 kHz ausgefiltert werden, nämlich mithilfe eines Bandstoppfilters oder aber eines Kammfilters. Ein derartiges gefiltertes Steuersignal SA ist schematisch in Fig. 4F dargestellt. The control signal SA can also be subjected to frequency filtering in order to filter out interfering frequency components which coincide with a natural frequency of the operating device 1 or a resonance frequency. It has proved advantageous after numerous measurements when the frequency components of approximately 0.8 kHz to 1 kHz are filtered out using a band stop filter or a comb filter. Such a filtered control signal SA is shown schematically in FIG. 4F.

Claims

Patentansprüche Patent claims
Bedieneinrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit: Operating device (1) for a motor vehicle, with:
- einem Grundträger (2), - a base support (2),
- einem am Grundträger (2) angeordneten Betätigungselement (3), welches beim Drücken durch eine Bedienperson zumindest bereichsweise relativ zum - an actuating element (3) arranged on the base support (2), which when pressed by an operator is at least partially relative to the
Grundträger (2) bewegbar ist, wobei bei Erreichen einer Aktivierungsstellung des Betätigungselements (3) eine Funktion der Bedieneinrichtung (1 ) auslösbar ist, Base support (2) is movable, a function of the operating device (1) being able to be triggered when the actuating element (3) reaches an activation position,
- einer Haptikeinrichtung (6, 8, 9, 10), die dazu ausgebildet ist, bei Erreichen der Aktivierungsstellung des Betätigungselements (3) das Betätigungselement (3) mit einer Kraft (F) zu beaufschlagen und hierdurch eine haptische Rückmeldung an die Bedienperson zu erzeugen, und - a haptic device (6, 8, 9, 10), which is designed to apply a force (F) to the actuating element (3) when the actuating element (3) reaches the activation position and thereby generate haptic feedback to the operator , and
- einer Steuereinheit zum Abgeben eines Steuersignals (SA) an die - a control unit for sending a control signal (SA) to the
Haptikeinrichtung (6, 8, 9, 10), um die Kraft (F) auf das Betätigungselement (3) zu erzeugen, Haptic device (6, 8, 9, 10) to generate the force (F) on the actuating element (3),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Steuersignal (SA) mit einem Impuls (16, 18) zu erzeugen, dessen Zeitdauer (Ät) kleiner als 50 ms, insbesondere kleiner als 15 ms, ist. the control unit is designed to generate the control signal (SA) with a pulse (16, 18) whose duration (Ät) is less than 50 ms, in particular less than 15 ms.
Bedieneinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , Operating device (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Haptikeinrichtung (6, 8, 9, 10) eine elektrische Magnetanordnung (8, 9, 10), insbesondere mit einer Vielzahl von planaren Induktionsspulen (9), umfasst, und die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Strom als Steuersignal (SA) für die Magnetanordnung bereitzustellen. the haptic device (6, 8, 9, 10) comprises an electrical magnet arrangement (8, 9, 10), in particular with a plurality of planar induction coils (9), and the control unit is designed to generate an electrical current as a control signal (SA) for the magnet arrangement.
Bedieneinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, Operating device (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundträger (2) und dem Betätigungselement (3) eine characterized in that between the base support (2) and the actuating element (3).
Rückstellfederanordnung Return spring assembly
(7) zum Rückstellen des Betätigungselements (3) in eine Ausgangsstellung angeordnet ist, wobei die Kraft (F) der Haptikeinrichtung (6, (7) is arranged to return the actuating element (3) to a starting position, the force (F) of the haptic device (6,
8, 9, 10) in Richtung gegen eine Federkraft der Rückstellfederanordnung (7) wirkt. 8, 9, 10) acts in the direction against a spring force of the return spring arrangement (7).
Bedieneinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Operating device (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
eine abfallende Flanke (16) des Impulses (16) länger als eine steigende Flanke des Impulses (16) ist. a falling edge (16) of the pulse (16) is longer than a rising edge of the pulse (16).
Bedieneinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Operating device (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, insbesondere nach erneutem Erreichen der Aktivierungsstellung beim Rücksteilen des Betätigungselements (3), nach dem ersten Impuls (16) einen zweiten Impuls (18) des Steuersignals (SA) zu erzeugen, um das Betätigungselement (3) mit der Kraft (F) zu beaufschlagen, wobei eine Zeitdauer des zweiten Impulses (18) insbesondere gleich der Zeitdauer des ersten Impulses (16) ist. the control unit is designed, in particular after reaching the activation position again when the actuating element (3) is reset, to generate a second pulse (18) of the control signal (SA) after the first pulse (16) in order to apply the force to the actuating element (3). (F), a duration of the second pulse (18) being in particular equal to the duration of the first pulse (16).
Bedieneinrichtung (1 ) nach Anspruch 5, Operating device (1) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der zweite Impuls (18) frühestens 20 ms, insbesondere frühestens 30 ms, nach dem ersten Impuls (16) erzeugbar ist. the second pulse (18) can be generated at the earliest 20 ms, in particular at the earliest 30 ms, after the first pulse (16).
Bedieneinrichtung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, Operating device (1) according to claim 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
eine steigende Flanke (19) des zweiten Impulses (18) länger als seine abfallende Flanke ist. a rising edge (19) of the second pulse (18) is longer than its falling edge.
Bedieneinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, Operating device (1) according to one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
eine Amplitude (A) des zweiten Impulses (18) unterschiedlich, insbesondere höher, als eine Amplitude (A) des ersten Impulses (16) ist. an amplitude (A) of the second pulse (18) is different, in particular higher, than an amplitude (A) of the first pulse (16).
9. Bedieneinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Operating device (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, den ersten Impuls (16, 8), und insbesondere auch den zweiten Impuls (16, 18), mit einem Akustiksignal zu überlagern, welches gegenüber dem Steuersignal (SA) eine höhere Frequenz und eine geringere Amplitude aufweist, und/oder die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Steuersignal (SA) einer Frequenzfilterung zu unterziehen. the control unit is designed to superimpose the first pulse (16, 8), and in particular also the second pulse (16, 18), with an acoustic signal which has a higher frequency and a lower amplitude compared to the control signal (SA), and / or the control unit is designed to subject the control signal (SA) to frequency filtering.
10. Verfahren zum Ansteuern einer Haptikeinrichtung (6, 8, 9, 10) einer 10. Method for controlling a haptic device (6, 8, 9, 10).
Bedieneinrichtung (1 ) in einem Kraftfahrzeug, wobei die Bedieneinrichtung (1 ) einen Grundträger (2) und ein daran angeordnetes Betätigungselement (3) aufweist, welches beim Drücken durch eine Bedienperson zumindest bereichsweise relativ zum Grundträger (2) bewegt wird, wobei bei Erreichen einer Aktivierungsstellung des Betätigungselements (3) eine Funktion der Bedieneinrichtung (1 ) ausgelöst wird und das Betätigungselement (3) durch eine Haptikeinrichtung (6, 8, 9, 10) mit einer Kraft (F) beaufschlagt wird und hierdurch eine haptische Rückmeldung an die Bedienperson erzeugt wird, und wobei eine Steuereinheit ein Steuersignal (SA) an die Haptikeinrichtung (6, 8, 9, 10) abgibt, um die Kraft (F) auf das Operating device (1) in a motor vehicle, wherein the operating device (1) has a base support (2) and an actuating element (3) arranged thereon, which is moved at least partially relative to the base support (2) when pressed by an operator, whereby when a Activation position of the actuating element (3) a function of the operating device (1) is triggered and the actuating element (3) is acted upon by a haptic device (6, 8, 9, 10) with a force (F) and thereby generates a haptic feedback to the operator is, and wherein a control unit emits a control signal (SA) to the haptic device (6, 8, 9, 10) in order to control the force (F) on the
Betätigungselement (3) zu erzeugen, to produce actuating element (3),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuereinheit das Steuersignal (SA) mit einem Impuls (16, 18) erzeugt, dessen Zeitdauer (At) kleiner als 50 ms, insbesondere kleiner als 15 ms, ist. the control unit generates the control signal (SA) with a pulse (16, 18) whose duration (At) is less than 50 ms, in particular less than 15 ms.
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