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Patent Searching and Data


Title:
SWIPE GESTURE DETECTION DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING A SWIPE GESTER PERFORMED ON A MOVING SURFACE ELEMENT OF A VEHICLE COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/193509
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a swipe gesture detection device (160) for determining a swipe gesture performed on a moving surface element (140) of a vehicle component. The swipe gesture detection device (160) comprises a spring (250), which applies a pre-loading between the moving surface element (140) and a housing element (245) of the vehicle component (130). The swipe gesture detection device (160) also comprises a contactlessly measuring distance sensor (224) having at least three sensor elements (222) arranged in different positions for detecting a respective distance (d) between the surface element (140) and the housing element (245) at the positions of the sensor elements (222). Finally, the swipe gesture detection device (160) comprises an evaluation unit (215) designed to determine the swipe gesture performed on the surface element (140) using a parameter of the spring (250) and the distances (d) between the surface element (140) and the housing element (245) detected by the sensor elements (222).

Inventors:
FRIBUS VITALI (DE)
RUESS NICO (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/058078
Publication Date:
October 01, 2020
Filing Date:
March 24, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
B60K37/06; G06F3/01; F16H59/12
Foreign References:
US20170228089A12017-08-10
US9063627B22015-06-23
DE102013225463A12015-06-11
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Claims:
Patentansprüche

1. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement (140) einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste, wo bei die Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) die folgenden Merkmale aufweist: eine Feder (250), die eine Vorspannung zwischen dem beweglichen Oberflächen element (140) und einem Gehäuseelement (245) der Fahrzeugkomponente (130) ausübt;

einen berührungslos messenden Abstandsensor (224) mit zumindest drei an unter schiedlichen Positionen angeordneten Sensorelemente (222) zur Erfassung je eines Abstands (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) an den Positionen der Sensorelemente (222); und

eine Auswerteeinheit (215), die ausgebildet ist, um die auf das Oberflächenelement (140) ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder (250) und den von den Sensorelementen (222) erfassten Abständen (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) zu ermitteln.

2. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, dass die Auswerteeinheit (215) ausgebildet ist, um als Wischgeste einen Weg eines Fingers über das das Oberflächenelement (140) zu erkennen ist, insbe sondere wobei Auswerteeinheit (160) ausgebildet ist, um unter Verwendung von den Sensorelementen (222) erfassten Abständen (d), die zu unterschiedlichen Zeitpunk ten aufgenommen wurden, eine Bewegungstrajektorie des Drucks des Fingers auf das Oberflächenelement (140) zu ermitteln und/oder wobei die Wischgeste als sol che erkannt wird, wenn der Weg und/oder die Bewegungstrajektorie länger als ein vordefinierter Mindestweg ist und/oder um die Wischgeste dann zu erkennen, wenn der Finger mit einer Kraft auf das Oberflächenelement (140) gedrückt wurde, die größer als eine Mindestkraft ist, insbesondere wobei diese Mindestkraft 3 bis 10 Newton beträgt oder wobei diese Mindestkraft derart ausgebildet ist, dass unter Ein wirkung der Feder (250) an dem betreffenden Sensorelement (222) der Abstand (d) zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) um 0,1 bis 0,3 mm verringert wird.

3. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (250) als Blattfeder ausgebildet ist und/oder zumindest mehrere Federflügel (255) an unterschiedlichen Seiten der Feder (250) aufweist, mittels denen die Feder (250) mit dem Gehäuseelement (245) und/oder dem Oberflächenelement (140) der Fahrzeugkomponente (130) verbunden ist.

4. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandensor (224) als kapazitiv und/oder induktiv messender Sensor ausgebildet ist, insbesondere wobei die Senso relemente (222) ausgebildet sind, um den Abstand (d) zwischen dem Oberflächen element (140) und dem Gehäuseelement (245) an den Positionen der Sensorele mente (222) kapazitiv und/oder induktiv zu messen.

5. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (250) zumindest teilweise aus gebildet und/oder derart am Gehäuseelement (245) befestigt ist, dass sie in unter schiedliche, insbesondere entgegengesetzte Bewegungsrichtungen je eine unter schiedliche Federsteifheit aufweist und/oder wobei die Feder (250) zumindest teil weise als Messgeber des Abstandsensor (224) ausgebildet ist.

6. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (250) zumindest teilweise ein metallisches Material aufweist, insbesondere Kupfer, Aluminium und/oder Stahl auf weist.

7. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch einen Aktor (225), der mit dem Oberflächenele ment (140) mechanisch gekoppelt ist und der ausgebildet ist, um das Oberflächen element (140) aktiv zu bewegen, wenn die Wischgeste erkannt worden ist.

8. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass der Aktor (225) ausgebildet ist, um das Oberflächenelement (140) mit einer Frequenz von 50 bis 30 Hertz und/oder einer Amplitude oder Auslenkung von maximal 0, 15 mm und/oder einer Dämpfung einer Schwingung von 5 % einer maxi malen Amplitude nach 3 Zyklen und/oder einer Beschleunigung zum ersten Schwin gungsmaximum von 6G zu bewegen.

9. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (225) zumindest eine Spule (230) aufweist, insbesondere die zentral in Bezug zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäuseelement (245) angeordnet ist.

10. Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenelement (140) zumindest teilweise eine Relief-förmige Kontur (200) aufweist, die von einem Finger eines Be dieners der Fahrzeugkomponente (130) als Wischgeste abzufahren ist.

11. Verfahren (1100) zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement (140) einer Fahrzeugkomponente (130) ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Wischgestenerkennungsvorrichtung (160) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren (1100) die folgenden Schritte aufweist:

Einlesen (1010) eines Abstands (d) je Sensorelement (222) zwischen dem Oberflä chenelement (140) und dem Gehäuseelement (245); und

Ermitteln (1020) der auf das Oberflächenelement (140) ausgeübten Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder (250) und den von den Sensorelementen (222) erfassten Abstände zwischen dem Oberflächenelement (140) und dem Gehäu seelement (245).

12. Auswerteeinheit (215), die ausgebildet ist, um die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 11 in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.

13. Com puterprogram m , das dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens ge mäß Anspruch 11 auszuführen und/oder anzusteuern.

14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.

Description:
Wischgestenerkennungsvorrichtunq und Verfahren zur Ermittlung einer auf ein be wegliches Oberflächenelement einer Fahrzeuqkomponente ausqeübten Wischgeste

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wischgestenerkennungsvorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste gemäß den Hauptansprüchen.

Flache berührungsempfindliche Eingabeelemente (auch Touchapplikationen oder Touchscreens genannt) werden aktuell in vielen Anwendungen eingesetzt. Sie zeichnen sich beispielsweise durch eine einfache Handhabung und einen sehr gerin gen Bauraum aus. Ein entscheidender Nachteil ist jedoch die fehlende Haptik. Der Nutzer ist nur auf ein visuelles Feedback oder akustisches Feedback angewiesen. Dies erfordert ein hohes Maß an Konzentration und ist somit vor allem für den Ein satz für sicherheitskritische Fahrfunktionen in einem Fahrzeug, wie z. B. die Fahrstu fenauswahl, nicht ungefährlich, da es zu versehentlichen Eingaben schnell kommen kann.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Wischge stenerkennungsvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Mit dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Wischgestenerkennungsvorrichtung zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponen te ausgeübten Wischgeste vorgestellt, wobei die Wischgestenerkennungsvorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

eine Feder, die eine Vorspannung zwischen dem beweglichen Oberflächenelement und einem Gehäuseelement der Fahrzeugkomponente ausübt;

einen berührungslos messenden Abstandsensor mit zumindest zwei an unterschied lichen Positionen angeordneten Sensorelementen zur Erfassung je eines Abstands zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement an den Positionen der Sensorelemente; und eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, um die auf das Oberflächenelement aus geübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Abständen zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement zu ermitteln.

Unter einer Wischgeste kann vorliegend eine Bewegung verstanden werden, bei der beispielsweise der Finger eines Nutzers das Oberflächenelement berührt und wäh rend dieser Berührung aktiv noch in einem Verlauf über das Oberflächenelement ge führt wird. Somit wird während der Wischgeste auf einen sich zeitlich ändernden Be reich des Oberflächenelements eine Kraft oder ein Druck ausgeübt. Unter einem Ab standsensor kann vorliegend ein Sensor verstanden werden, der mehrere Sensorel emente als Teilsensoren aufweist, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und berührungslos den Abstand des Oberflächenelements zu dem Gehäusee lement an den entsprechenden Positionen dieser Teilsensoren bzw. Sensorelemente erfassen kann. Beispielsweise kann ein solcher Abstandsensors kapazitiv oder in duktiv den Abstand erfassen. Unter einer Auswerteeinheit kann vorliegend Kompo nente verstanden werden, in welcher der entsprechende Anstandswerte bzw. der Federparameter verarbeitet werden und die auf die auf das Oberflächenelement ausgeübte Wischgeste ermittelt wird.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die zumindest zwei Sensorelemente des Abstandsensors sehr präzise zwei- oder mehrdimensiona len Erfassung eines Bewegungsweges eines Druckpunkts auf das Oberflächenele ment möglich ist, wenn beispielsweise ein Nutzer der Fahrzeugkomponente mit ei nem Finger auf das Oberflächenelement drückt und dieser Finger dabei in einem be stimmten Muster oder Bewegungsverlauf bewegt. Durch die Ermittlung der von den Sensorelementen gemessenen Abständen zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement sowie der Kenntnis eines Federparameters, insbesondere der Federkonstante, lässt sich dann auch erkennen, mit welcher Kraft der Finger an der jeweiligen Position auf das Oberflächenelement gedrückt wurde, sodass hieraus sehr präzise ermittelt werden kann, welche Bewegungs- und/oder Drucktrajektorie der Finger bei dessen Weg über das Oberflächenelement genommen hat. Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform kann die Auswerteeinheit aus gebildet sein, um als Wischgeste einen Weg eines Fingers über das Oberflächen element zu erkennen. Hierbei kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, um unter Verwendung von den Sensorelementen erfassten Abständen, die zu unterschiedli chen Zeitpunkten aufgenommen worden, einen Bewegungsweg des Drucks des Fin gers auf das Oberflächenelement zu ermitteln. Insbesondere kann die Wischgeste als solche erkannt werden, wenn der Weg bzw. die Bewegungstrajektorie länger als ein vordefinierter Mindestweg ist und/oder um die Wischgeste dann zu erkennen, wenn der Finger mit einer Kraft auf das Oberflächenelement gedrückt wurde, die größer als eine Mindestkraft ist. Diese Mindestkraft kann beispielsweise 3 bis 10 Newton betragen oder derart ausgebildet sein, dass unter Einwirkung der Feder an dem betreffenden Sensorelement der Abstand zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement um 0,1 bis 0,3 mm verringert wird. Eine solche Ausfüh rungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, eine sehr robuste und somit störungsarme Erkennung der Wischgeste zu ermöglichen, da für die tat sächliche Erkennung der Wischgeste beispielsweise unbeabsichtigte Berührungen des Oberflächenelementes anhand des erkannten Druck- und/oder Bewegungsmus ters des Wegs des Fingers über das Oberflächenelement verworfen werden können.

Technisch besonders einfach und flexibel einsetzbar ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Feder als Blattfeder ausgebildet ist und/oder zumindest mehrere Federflügel an unterschiedlichen Seiten der Feder auf weist, mittels denen sie mit dem Gehäuseelement und/oder dem Oberflächenelement der Fahrzeugkomponente verbunden ist.

Von Vorteil ist ferner auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansat zes, bei der der Abstandsensor als kapazitiv und/oder induktiv messender Sensor ausgebildet ist, insbesondere wobei die Sensorelemente ausgebildet sind, um den Abstand zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement an den Posi tionen der Sensorelemente kapazitiv und/oder induktiv zu messen. Eine solche Aus führungsform bietet den Vorteil, mit technisch sehr einfachen Mitteln eine präzise, reibungsarme und kostengünstige Messung der Abstände zwischen dem Gehäusee lement und dem Oberflächenelement an den jeweiligen Positionen der Sensorele- mente vornehmen zu können. Zugleich ist eine solche Messtechnologie technisch ausgereift.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann die Feder zumindest teilweise ausgebildet und/oder derart am Gehäuseelement be festigt sein, dass sie in unterschiedliche, insbesondere entgegengesetzte Bewe gungsrichtungen je eine unterschiedliche Federsteifheit aufweist und/oder wobei die Feder zumindest teilweise als Messgeber des Abstandsensors ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, ei nem Nutzer der Wischgestenerkennungsvorrichtung sehr flexibel eine Rückmeldung über das betätigen des Oberflächenelements geben zu können. Die unterschiedlcihe Federsteifheit kann durch einen unterschiedlich langen freien Bewegungsweg der Feder oder des Teils der Feder realisiert sein, die in die jeweiligen Bewegungen be wegt werden können. Beispielsweise kann bei einem Niederdrücken des Oberflä chenelements eine andere Federsteifigkeit wirken, als beim Freilassen des Oberflä chenelements. Hierdurch kann ferner auch die Verwendung eines nachfolgend noch näher beschriebenen Aktors vereinfacht werden, da beispielsweise für eine durch den Aktor bewirkte aktive Bewegung des Oberflächenelements dieser durch die Fe der eine geringere Gegenkraft erfährt, als ein Finger, der auf das Oberflächenele ment drückt.

Denkbar ist auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Feder zumindest teilweise ein metallisches Material aufweist, insbesondere Kup fer, Aluminium und/oder Stahl aufweist. Eine solche Ausführungsform des hier vor geschlagenen Ansatzes insbesondere die Auswahl der genannten Materialien bietet den Vorteil, einerseits eine gut einstellbare Federwirkung als auch andererseits eine präzise Erfassung des Abstands durch die Sensorelemente des Abstandsensors zu ermöglichen.

Eine besonders gute haptische Rückmeldung eine erkannten Wischgeste an einem gediegener des Oberflächenelementes lässt sich in einer Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes implementieren, bei der ein Aktor vorgesehen ist, der mit dem Oberflächenelement mechanisch gekoppelt ist und der ausgebildet ist, um das Oberflächenelement aktiv zu bewegen, wenn die Wischgeste erkannt worden ist.

Eine besonders günstige Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes lässt sich dadurch erreichen, wenn der Aktor ausgebildet ist, um das Oberflächenelement mit einer Frequenz von 50 bis 30 Hertz und/oder einer Amplitude oder Auslenkung von maximal 0,15 mm und/oder einer Dämpfung einer Schwingung von 5 % einer maximalen Amplitude nach 3 Zyklen und/oder einer Beschleunigung zum ersten Schwingungsmaximum von bis zu 6G zu bewegen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Aktor in diesem Fall Bewegungen des Oberflächenele ments aktiv ansteuern kann, die aufgrund von physiologischen Eigenschaften bzw. des menschlichen Tastsinnes von dem (Bedien-) Oberflächenelement sehr präzise und empfindlich empfangen oder erkannt werden können.

Technisch besonders einfach hersteilen lässt sich eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der der Aktor zumindest eine Spule aufweist, insbe sondere die zentral in Bezug zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäu seelement angeordnet ist. Hierdurch kann im gesamten Oberflächenelement eine haptisch gut wahrnehmbare Bewegung induziert werden.

Um ein durch Bedienung des Oberflächenelements eine sichere und präzise Eingabe einer Wischgeste zu ermöglichen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes das Oberflächenelement zumindest teilweise eine Relief-förmige Kontur aufweisen, die von einem Finger eines Bedieners der Fahr zeugkomponente als Wischgeste abzufahren ist. Hierdurch kann eine Orientierung des Bedieners des Oberflächenelementes erleichtert werden, sodass der Bediener auch ohne Blickkontakt auf das Oberflächenelement schnell durch einen Tastsinn eine spezielle Position auf dem Oberflächenelement finden kann, die einer ge wünschten einzustellenden Funktion entspricht.

Die Vorteile des hier vorgeschlagenen Ansatzes lassen sich auch in einer weiteren Ausführungsform als Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflä chenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Variante einer hier vorgestellten Wischgestenerkennungsvorrichtung realisie ren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Einlesen eines Abstands je Sensorelement zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement; und

Ermitteln der auf das Oberflächenelement ausgeübten Wischgeste unter Verwen dung eines Parameters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Ab stände zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement.

Auch kann vorteilhafterweise eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entspre chenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern. Auch durch eine durchaus Werteeinheit lassen sich die genannten Vorteile technisch sehr einfach realisieren.

Eine Auswerteeinheit kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, bei spielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale aus gibt. Die Auswerteeinheit kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßi gen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus dis kreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller ne ben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf ei nem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplatten speicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchfüh rung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Auswerteein heit ausgeführt wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Wischgestener kennungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Fahrzeugkomponente in Explosionsdarstellung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Oberflächenelementes;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Feder;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teilausschnitts der Fahrzeugkomponente; Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung durch einen Teilbereich der Fahrzeugkompo nente;

Fig. 7 ein Diagramm, auf dem auf der Abszisse der Abstand gemäß der Figur 6 in Millimetern aufgetragen ist und ein entsprechendes elektrisches Signal in Millivolt auf der Ordinate aufgetragen ist;

Fig. 8 Teildarstellungen der Implementierung einer unterschiedlichen Federkraft in unterschiedliche Bewegungsrichtungen der Feder;

Fig. 9 eine Querschnittdarstellung einer Fahrzeugkomponente im zusammenge setzten Zustand;

Fig. 10A bis 10K perspektivischen Darstellung unterschiedliche Schritte bzw. Ver fahrensstadien der Fierstellung bzw. Zusammenbau einer Fahrzeugkomponente in mehreren Teilfiguren, wie vorstehend näher beschriebenen wurde;

Fig. 11 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels als Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeüb ten Wischgeste; und

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit zur Ermittlung einer auf ein beweg liches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorlie genden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 in welchem bei spielsweise ein Motor 110 eine Antriebsleistung an ein Getriebe 120 bereitstellt, von welchem wiederum die Antriebsleistung auf Räder 125 des Fahrzeugs 100 übertra- gen wird. Um nun beispielsweise unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten zugeord nete Fahrstufen auswählen zu können, in welche das Getriebe 120 geschaltet wer den soll, ist vorliegend beispielsweise ein Gangwahlschalter als Fahrzeugkomponen te 130 vorgesehen, über welchen ein Fahrzeuginsasse 135 eine Gangwahl bzw. eine Übersetzungsstufe des Getriebes 120 auswählen kann. Hierbei ist in modernen Fahrzeugen die Fahrzeugkomponente 130 derart ausgestaltet, dass zur Betätigung der Fahrzeugkomponente 130, hier der Auswahl der konkreten Gangwahlstufe, ledig lich ein Druck bzw. eine Bewegung /Wischgeste mit dem Finger auf ein (Bedien-) Oberflächenelement 140 ausgeübt werden soll, wobei aus diesem Druck oder der Bewegung bzw. Wischgeste dann die Fahrzeugkomponente 130 den vom Fahrzeu ginsassen 135 manuell eingegebenen Gangwahlwunsch erkannt und das Getriebe 120 mittels eines Ansteuersignals 142 entsprechend ansteuert.

Denkbar ist jedoch auch, dass die hier dargestellte Fahrzeugkomponente 130 zur manuellen Eingabe von anderen Steuerbefehlen ausgebildet ist, beispielsweise zur Ansteuerung einer Infotainment-Anlage 150 oder dergleichen. Von besonderer Rele vanz ist hier dabei die Funktion der Fahrzeugkomponente 130 für eine komfortable Eingabe eines Ansteuerbefehls durch den Fahrzeuginsassen 135. Für diese Funkti on der Erfassung einer Kraft oder einer Bewegung/Wischgeste auf die Fahrzeug komponenten 130 ist nun eine Wischgestenerkennungsvorrichtung 160 vorgesehen, die nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Für diese Wischgestenerkennungsvorrichtung 160 sollte beachtet werden, dass eine möglichst geringe Reibung bei dem Einlesen der Kraft auf das (Bedien-) Oberflä chenelement 140 verursacht wird, sodass durch die Fahrzeugkomponente 130 sehr schnell ansprechend eine vom Fahrzeuginsassen 135 auf die auf das Bedienoberflä chenelement 140 ausgeübte Kraft oder Wischgeste erfasst werden kann oder auch eine sehr geringe Kraft oder kleine Wischgeste bereits präzise und eindeutig erfasst wird. In herkömmlichen Systemen wird dagegen oftmals ein Ansatz zur Krafterken nung verwendet, der teilweise eine hohe vom Fahrzeuginsassen 135 auf das (Be dien-) Oberflächenelement 140 auszuübende Kraft erfordert und somit für den Fahr zeuginsassen 135 einen geringen Komfort hat. Um nun die vorstehend genannten Nachteile einer reibungsbehafteten Wischgesten erkennung überwinden zu können, wird gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatzes eine Verbesserung der Fahrzeugkomponente 130 bzw. eine Wischgestenerken nungsvorrichtung 160 vorgeschlagen.

Figur 2 zeigt eine Fahrzeugkomponente 130 in Explosionsdarstellung. Wiedergege ben ist hierbei (Bedien-) Oberflächenelement 140, welches beispielsweise Konturen 200 aufweist, die als Erhebungen zur Führung eines Fingers des Benutzers ausge bildet sein können. Weiterhin weist die Fahrzeugkomponente eine Leiterplatine der Leiterplatte 210 auf, auf welche elektronische Bauelemente wie beispielsweise die Auswerteeinheit 215 angeordnet sind und die beispielsweise in der Leiterplatte 210 eingebettete Leitungen oder externe Kabel 220 mit elektronischen Komponenten verbunden sind, die nicht auf oder in der Leiterplatte 210 angeordnet oder eingebet tet sind. Auf der Leiterplatte 210 sind ferner zumindest drei Sensorelemente 222 als Teil eines Abstandsensors 224 angeordnet, welche berührungslos einen Abstand zwischen dem Oberflächenelement 140 (das mit der Leiterplatte 210 verbunden ist) und einem darunter angeordneten Messelement detektieren kann, wobei das Mes selement später noch näher beschrieben wird. Weiterhin ist in der Figur 2 ein Aktor 225 in Explosionsdarstellung wiedergegeben, bei welchem eine Spule 230 auf einen Befestigungsdom 235 aufgesetzt ist und die Spule 230 sowie der Befestigungsdom 235 in einem Mantel 240 als Gehäuse aufgenommen und in einem Gehäuseelement 245 der Fahrzeugkomponente 130 befestigt ist. Das Gehäuseelement 245 kann bei spielsweise Kunststoffmaterial enthalten oder aus diesem Kunststoffmaterial gefertigt sein, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens. Weiterhin ist in der Darstel lung der Fahrzeugkomponente 130 eine Feder 250 dargestellt, welche wir mehrere nach oben ausgeführte Federflügel 255 aufweist, von denen beispielsweise ein Teil in den oberen Ende abgewickelt sind und somit Endflächen 260 ausbilden, welche beispielsweise als Teil- oder Messelement ein Gegenstück zum jeweiligen Sensorel ementen 222 des Abstandsensors 224 bilden können. Diese Endflächen 260 können beispielsweise den Sensorelementen 222 gegenüberliegend angeordnet sein und somit als Messelement zur berührungslosen Abstandserkennung eines Abstands zwischen diesen Endflächen 260 und den Sensorelementen 222 dienen. Die Feder 250, welche die Endflächen 260 enthält, ist hierbei mit Befestigungsmitteln wie bei- spielsweise Befestigungsschrauben 265 an dem Gehäuseelement 245 verschraubt, sodass die Endflächen 260 als Referenz für das starre Gehäuseelement 245 dienen kann, welches beispielsweise fix oder starr mit weiteren Komponenten des Fahr zeugs 100 aus Figur 1 verbunden ist. Weiterhin kann beispielsweise auch noch die Auswerteeinheit 215 elektrisch leitfähig mit Komponenten einer Hauptplatine 270 verbunden sein, die beispielsweise dann auch ein Steuergerät enthält, um das An steuersignal 142 aus Figur 1 auszugeben. In der Darstellung aus der Fig. 2 sind vier Endflächen 260 der Feder 250 der Fahrzeugkomponente 130 vorgesehen, alternativ könnten aber auch nur zwei oder drei Federelemente bzw. Endflächen 260 der Feder 250 der Fahrzeugkomponente 130 vorgesehen sein, um eine Position des Drucks des Fingers auf das Oberflächenelement 140 oder einen Verlauf der Druckbewegung des Fingers auf das Oberflächenelement 140 und hieraus die Wischgeste zu ermit teln.

Um die nun Wischgestenerkennungsvorrichtung 160 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz zu erhalten, können mehrere der in der Figur 2 dargestellten Komponenten verwendet werden, beispielsweise die Feder 250, der Abstandsensor 224 mit den Sensorelementen 222 und die Auswerteeinheit 215.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Oberflächenelementes 140, in dem die Konturen 200 näher dargestellt sind. Wie zu erkennen ist, teilen die Konturen 200 einzelne Bereiche des Oberflächenelements 140, sodass beispielsweise für den Be diener dieses Oberflächenelements 140 durch die Konturen 200 auch eine haptische Führung ermöglicht oder erleichtert wird, und hier durch der Bediener dieses Ober flächenelements 140 sehr leicht die entsprechende gewünschte Schaltposition findet, welche er durch einen Druck auf diesen Bereich des Oberflächenelements 140 aus wählen kann.

Als eine spezifische Bauteilanforderung für ein Aktiv-Haptik-System wie die Fahr zeugkomponente 130 kann ausgeführt werden, dass das Bedienoberflächenelement 140 eine hohe Steifigkeit (>70 N/mm) zur Ausbildung eines homogenen Feedbacks haben sollte, auch an dessen Randbereichen. Um dieses (Bedien-) Oberflächenele ment 140 zu betätigen, kann der Nutzer oder Bediener seinen Finger auf einen be- rührungssensitiven Bereich (Button, Slider oder XY-Pad) auf dem Bedienoberflä chenelement 140 legen. Am hier dargestellten Beispiel eines Swipetronic-Schalters als Fahrzeugkomponente 130 kann dieser Bereich beispielsweise auf der D-R-Slider oder den die Buttons P oder N repräsentieren, wie es in der Figur 3 dargestellt ist.

Um eine Touchfunktion (z. B. Touchbutton) auszuwählen, sollte der Nutzer bzw. Be diener eine Kraft auf die entsprechende Position des Oberflächenelementes 140 ausüben. Am Beispiel der Swipetronic als Fahrzeugkomponente 130 der Anmelderin, kann diese Kraft je nach Funktion zwischen 3N bis 10N liegen, sodass das Oberflä chenelement 140 bzw. eine damit verbundene Komponente wie die Leiterplatte 210 entsprechend niedergedrückt wird. Diese (Gegen-) Kraft auf den vom Finger ausge übten Druck wird zum Teil beispielsweise mittels der Feder 250 samt Federflügeln 255 realisiert, die hier beispielhaft als Blattfedern mit Endflächen 260 ausgebildet sind und welche gegenüber Eckbereichen des Bedienoberflächenelementes 140 bzw. der Leiterplatte 210 angeordnet sind, an denen die Sensorelemente 222 positi oniert sind, jedoch gegenüber dem Gehäuseelement 245 als Festlager fest ver schraubt sind. Wie in der Figur 2 dargestellt, sind für das vorliegende Beispiel der Fahrzeugkomponente einer Feder mit 4 Federflügeln vorgesehen, die als Blattfe derelemente ausgeformt sind. Ein anderer Teil der (Gegen-) Kraft auf den vom Fin ger ausgeübten Druck wird beispielsweise mittels der Feder 250 samt den weiteren Federflügeln 255 realisiert, die im Bereich der Feder 250 abstehen, an welchen die Befestigungsschrauben 265 angebracht sind, wie dies nachfolgend noch näher er läutert wird.

Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer solchen Feder 250, bei der Federflü gel 255 einerseits abgewickelt abstehen, welche dann die Endflächen 260 aufwei sen, welche gegenüber den Sensorelementen 222 aus der Figur 2 angeordnet wer den können. Andererseits weist die Feder 250 beispielsweise weitere Federflügel 255 auf, die sich einem Randbereich von einem Grundkörper der Feder 250 weg er strecken.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilausschnitts der Fahrzeugkompo nente 130, bei der die Feder 250 mit einer Befestigungsschraube 265 an dem Ge- häuseelement 245 befestigt ist und mit einer anderen Befestigungsschraube 265 an einem Steg 500 des Oberflächenelements 140 oder der Leiterplatte 210.

Die Federelemente bzw. Federflügel 255 sind so ausgelegt, dass eine maximale Kraftauslöseschwelle nach 0,1 bis 0,3 mm erreicht wird, damit das Bedienoberflä chenelement 140 noch insgesamt als„starr“ für den Nutzer wirkt und die Bewegung des Bedienoberflächenelements 140 nicht wahrgenommen wird. Weiterhin sollte das System über eine Kraftsensorik verfügen, die die vom Nutzer aufgebrachte Kraft auf die Bedienoberfläche sensieren kann. Eine solche Kraftsensorik kann durch die Sen sorelemente 222 um gesetzt sein, die ein berührungslose Abstandsverringerung des Abstands zwischen den Sensorelementen in Bezug auf die Endflächen 260 der Fe der 250 erfassen kann und unter Verwendung der Kenntnis einer Steifigkeit der Fe der 250, hier speziell der Steifigkeit der Federflügel 255, die mit den Befestigungs schrauben 265 an dem Oberflächenelement 140 und dem Gehäuseelement 245 be festigt sind. Am Beispiel der Swipetronic der Anmelderin wird die Nutzerkraft mittels einer induktiven Abstandsmessung beispielsweise über vier Spulen (die beispiels weise als Planarspulen ausgebildet sind) realisiert, welche sich als Sensorelemente 222 in den Eckbereichen der Touch PCB, also der Leiterplatte 210 befinden. Die Touch PCB bzw. Leiterplatte 210 ist mit der Rückseite auf dem Bedienoberflächen element 140 befestigt (z. B. laminiert). Die Spulen der Sensorelemente 222 werden dabei beispielsweise mittels den als definierten Bedämpfungsflächen ausgebildeten Endflächen 260 der Feder 250 (die hier als Blattfeder ausgebildet ist) bedämpft, wel che parallel zu den Spulen der Sensorelemente 222 in einem definierten Abstand (z. B. 0,5 mm) darunter liegen.

Figur 6 zeigt eine Querschnittsdarstellung über einen Teilbereich der Fahrzeugkom ponente 130, in welchem dargestellt ist, wie die durch einen Pfeil F repräsentierte Fingerkraft auf das Oberflächenelement 140 eingeprägt wird. Hierbei wird der Ab stand d zwischen dem Sensorelement 222 und der Endfläche 260 durch das Nieder drücken des Oberflächenelementes 214 verringert, wodurch sich die Induktivität im Bereich eines als Spule ausgebildeten Sensorelements 222 ändert. Alternativ kann das Sensorelement 222 auch als kapazitiver Sensor ausgebildet sein, wobei in die sem Fall bei einer Verringerung des Abstandes d sich eine Kapazität zwischen der Endfläche 260 und dem Sensorelement 222 vergrößert. Aus der Änderung der Ka pazität bzw. Induktivität kann dann sehr präzise auf den aktuellen Abstand d zurück geschlossen werden, wobei unter Kenntnis dieses Abstands d und der Federsteifig keit oder Federkonstante der Feder 250 bzw. der Federflügel 255 zwischen dem Ge häuseelement 245 und dem Oberflächenelement 140, wie Sie beispielsweise in der Figur 4 oder 5 dargestellt sind, einen Rückschluss auf die aktuelle Kraft F möglich ist, die durch den Finger auf das Oberflächenelement 140 ausgeübt wird.

Bringt der Nutzer somit eine Kraft F auf das Bedienoberflächenelement 140 auf und somit auch auf die 4 den Endflächen 260 der Blattfeder 250 gegenüberliegenden Sensorelemente 222, wird diese in Z-Richtung eingedrückt. Der nominelle Luftspalt d zwischen den Bedämpfungsflächen der Endflächen 260 der Blattfeder 250 und den darüber liegenden Induktivspulen als Sensorelementen 222 auf der Touch PCB bzw. der Leiterplatte 210. Da die Federrate der Blattfederelemente bzw. Federflügel 255 bekannt sind, kann aus der Wegdifferenz d die Kraft F abgeleitet werden, mit welcher der Nutzer auf das Bedienoberflächenelement 140 drückt. Das Material der Blattfeder sollte hierbei eine gute elektrische Leitfähigkeit und einen geringen Widerstand (z. B. CuZn37 R630) aufweisen, damit eine Änderung des Luftspalts d, welche durch den Fingerduck mit der Kraft F des Nutzers erfolgt, eine ausreichend große Bedämpfung des Signals aufweist.

Figur 7 zeigt ein Diagramm, auf dem auf der Abszisse der Abstand d gemäß der Fi gur 6 in Millimetern aufgetragen ist und ein entsprechendes elektrisches Signal in Millivolt auf der Ordinate des in Figur 7 dargestellten Diagramms wiedergegeben ist. Eine erste Kennlinie 700 zeigt hierbei den Zusammenhang zwischen einer Abstand sänderung und hieraus resultierendem elektrischem Signal, wenn die Feder 250 aus Stahl gefertigt ist. Analog zeigt eine zweite Kennlinie 710 den Zusammenhang zwi schen dem Abstand d und einem resultierenden elektrischen Signal, wenn die Feder 250 aus einem anderen Stahlmaterial gefertigt ist. Eine dritte Kennlinie 720 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Abstand d und dem resultierenden elektrischen Sig nal eines Sensorelemente 222, wenn die Feder aus Kupfer hergestellt ist, wogegen eine vierte Kennlinie 730 den Zusammenhang zwischen dem Abstand d und einem resultierenden elektrischen Signal des Sensorelemente 222 wiedergibt, wenn die Feder 250 aus Aluminium hergestellt ist.

Der Vorteil einer solchen Kraftsensorik kann unter anderem darin gesehen werden, dass es sich hierbei um eine kontaktlose Sensorik handelt. Es treten daher keine Störgeräusche auf, da Signalgeber und Signalempfänger (mechanisch) entkoppelt sind. Außerdem ist eine solche Kraftsensorik kostengünstig herstellbar, da eine Sen sorbedämpfung und eine Federfunktion in einem Bauteil realisiert werden können. Zusätzlich lässt sich auch eine sehr hohe Messgenauigkeit realisieren, wodurch die ser Ansatz einen Kraftsensorik ideal für die Erfassung von relativ kleinen Bewegun gen von 0,1 mm bis 0,3mm ist. Mit zwei, insbesondere jedoch drei oder mehr Senso relementen (hier beispielsweise Induktivspulen) in den Eckbereichen des Bedien oberflächenelements 140 bzw. der mit diesem Bedienoberflächenelement 140 ver bundenen Leiterplatte 210, kann die Position eines Drucks des Fingers auf das Bedi enoberflächenelement 140 sehr präzise bestimmt werden und beispielsweise mit den Ergebnissen der Touchsensorik verglichen werden. Die Position des Drucks des Fin gers auf das Bedienoberflächenelement 140 kann beispielsweise durch eine Triangu lation erfolgen, bei der die von den einzelnen Sensorelementen 222 aus Figur 2 oder 6 mit den bekannten Distanzen der Sensorelemente 222 zueinander in Beziehung gesetzt werden, sodass dann die Position des Drucks des Fingers auf das Oberflä chenelement 140 ermittelt werden können. Wird nun ein Bewegungsweg des Fingers über das Bedienoberflächenelement 140 erfasst, beispielsweise durch eine zeitliche Veränderung der Position, an der der Druck des Fingers auf das Bedienoberflächen element 140 ausgeübt wird, kann aus dieser Kenntnis bzw. dem zeitlichen Verlauf der Fingerbewegung dann die Wischgeste in der Wischgestenermittlungsvorrichtung 160 ermittelt werden, die dann zur sicheren Ansteuerung von Fahrzeugfunktionen verwendet werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine hohe funktionale Sicherheit erreichen.

Wie bereits erwähnt, hängt die Federrate der Federelemente bzw. hier der Federflü gel 255 von der maximalen Kraftauslöseschwelle ab, die beispielsweise nach einer maximalen Drückbewegung von 0,1 bis 0,3 mm erreicht sein sollte. Diese kann durchaus bei höheren Kräften liegen (z. B. 100 N/mm). Dies hätte zur Folge, dass die Leistung des Aktors 225 auch entsprechend hoch sein müsste und damit die Bau größe und auch die Kosten steigen würden. Ein solcher Nachteil kann durch ein ge eignetes Design und Integration der Feder 250 (hier als Blattfeder ausgebildet) in das Gesamtsystem der Fahrzeugkomponente 130 verhindert werden, wies es in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert wird.

Figur 8 zeigt Teildarstellungen der Implementierung einer unterschiedlichen Feder kraft in unterschiedliche Bewegungsrichtungen der Feder 250, die zur Realisierung des vorstehend angedeuteten Konzepts der Kraftschwellenermittlung verwendet werden kann. Hierbei zeigt die rechte Teilfigur der Figur 8 einen Ausschnitt der Fahr zeugkomponente 130 aus einem anderen Blickwinkel als die Figur 5, wobei wiede rum die Befestigung der Feder 250 über die Federflügel 255 und den Befestigungs schrauben 265 dargestellt ist. In der linken Teilfigur aus der Figur 8 ist in der unteren Darstellung erkennbar, wie bei einer Bewegung nach unten des Stegs 500 eine sehr kurze Länge des Federflügels 255 für eine Durchbiegung zur Verfügung steht, und hierdurch eine hohe Federsteifigkeit des Federflügels 255 resultiert. Diese kurze Länge des Federflügels 255 wird durch eine Knickkante 800 eingestellt, die eine Länge des Federflügels 255 zwischen einem Ende des Gehäuseelementes 245 und der Befestigungsschraube 265 einstellt. Wird dagegen eine Bewegung des Stegs 500 nach oben ausgeführt, wie es in der obere Darstellung der linken Teilfigur der Figur 8 wiedergegeben ist, liegt diese Knickkante 800 direkt bei der Befestigungs schraube 265, sodass hier eine deutlich größere Länge des beweglichen Federflü gels 255 resultiert, die dann eine geringere Federkonstante des Federflügels 255 ausbildet.

Mittels der Knickkante 800 in Drückrichtung der Fingerkraft wird somit beispielsweise der Hebel des Federelements bzw. des Federflügels 255 verringert und damit die Federrate erhöht. In entgegengesetzter Richtung der Fingerkraft (die hier der Wir krichtung des Aktors entspricht) ist die Federrate deutlich geringer und somit kann die Leistung des Aktors 225 auch entsprechend kleiner ausgelegt werden. Das hap tische Feedback wird hierbei aufgrund der Wiederholgenauigkeit im unbetätigten Zu stand spezifiziert und getestet. Beim haptischen Feedback wird gemäß einem Aus- führungsbeispiel je nach Touchfunktion zwischen den folgenden haptischen Feed back-Möglichkeiten unterschieden:

- Touchbutton: Zwei Impulshaptiken je nach Über- und Unterschreitung der Push- und Releasekraftschwelle„Touchbutton“; und

- Touchslider: Wenn eine definierte Touchgeste (z. B. definierte Wischgestenlänge) korrekt ausgeführt wurde und während dessen die Fingerkraft größer einer

Pushkraftschwelle war.

Zusätzlich kann mit einer geeigneten Ansteuerung der Schwingspule auch eine akti ve Dämpfung realisiert werden, um ein Nachschwingen des Systems zu minimieren.

Die haptische Feedback-Ausgabe lässt sich gemäß einem Ausführungsbeispiel un terschiedlich realisieren. Beispielsweise kann nach Überschreitung einer definierten Kraftauslöseschwelle ein haptisches Feedback vom System mittels der als Schwing spule ausgebildeten Spule 230 erfolgen, welche beispielsweise möglichst zentral un ter dem Bedienoberflächenelement 140 positioniert wird. Alternativ wären auch meh rere Schwingspulen, mit geringerer Leistung möglich, was jedoch in der Figur 2 nicht näher dargestellt ist. Der Spulenträger mit Wicklung als der Spule 230 (der mit dem Befestigungsdom 235 an dem Oberflächenelement 140 fixiert werden kann und mit dem Mantel 240 umgeben wird, wird an der Bedienoberfläche befestigt (z. B. ver schraubt). Der Mantel 240 inklusive Permanentmagnet wird entsprechend der Positi on der Spule 230 im darunterliegenden Gehäuseelement 245 befestigt. Dieser me chanische Aufbau ähnelt dem eines Lautsprechers. Das Bedienoberflächenelement 140 wäre in diesem Fall die Membran. Bei der Ansteuerung der Schwingspule 230 wird das Bedienoberflächenelement 140 in Z-Richtung (also in der Figur 2 nach oben) angeregt.

Figur 9 zeigt eine Querschnittdarstellung einer Fahrzeugkomponente 130 im zusam mengesetzten Zustand, wie sie in der Figur 2 als Explosionsdarstellung abgebildet ist. Hierbei ist erkennbar, dass durch den Aktor 225 eine Aktorkraft F A auf das Bedi enoberflächenelement 140 ausgeübt werden kann, durch welche auf den Finger des Nutzers das haptische Feedback gegeben werden kann. Vor einem aktiven haptischen Feedback wird somit zunächst ein anliegender Finger auf einem Bedienoberflächenelement 140 mittels einer beispielsweise berührungs sensitiven Sensorik (z. B. kapazitiv oder induktiv) auf der Rückseite des Bedienober flächenelements 140 detektiert. Die vom Bediener ausgeübte Fingerkraft auf das Be dienoberflächenelement 140 wird mittels einer Kraftsensorik wie dem Abstandsensor 224 sensiert. Befindet sich die Position des Fingers über einer auswählbaren Funkti on auf dem Bedienoberflächenelement 140 und ist die mit dem Finger ausgeübte Kraft größer gleich einer fest definierten Kraftauslöseschwelle, z. B. 3,5 N, erfolgt eine haptische Rückmeldung über das Bedienoberflächenelement an den Nutzer.

Um dem Nutzer eine besonders gute Wahrnehmbarkeit des haptischen Feedbacks zu ermöglichen kann gemäß einem Ausführungsbeispiel als Eigenschaft des Feed backs das Feedbacksystem ausgebildet sein, um einen Impuls und somit eine Schwingung auf dem Bedienoberflächenelement 140 zu erzeugen. Die Schwingung auf der Oberfläche liegt beispielsweise im Frequenzbereich von 50 bis 300Hz, da in diesem Bereich die Pacini-Rezeptoren im Finger am empfindlichsten auf Druckreiz reagieren. Weiterhin weist die Schwingung an der Oberfläche eine maximale

Amplitude von 0,15 mm und eine Dämpfung von ca. 5% der max. Amplitude nach 3 Zyklen auf. Die Beschleunigung bis zum ersten Schwingungspeak (Schwingungsma ximum) entspricht maximal ca. 6G.

Bei geeigneter Anregung des Bedienoberflächenelementes 140, kann somit ein hap tisches Feedback gemäß der vorstehend genannten Beschreibung erzeugt werden. Die Leistung des Aktors hängt von mehreren Faktoren ab wie beispielsweise einem Gewicht der anzuregenden Masse, einer notwendigen Dynamik für die Erzeugung des Haptik-Impulses und der zu überwindenden Rückstellkraft der Federra te/Federkonstante des Federflügels 255. Das Problem einer möglichen Fehlbedie nung der Fahrzeugkomponente kann beispielsweise mittels eines Aktiv-Haptik- Systems (bei dem ein Feedback nach definierter Kraftauslöseschwelle erfolgt) ver mieden oder zumindest reduziert werden. Figur 10 zeigt in perspektivischer Darstellung unterschiedliche Schritte bzw. Verfah rensstadien der Herstellung bzw. Zusammenbau einer Fahrzeugkomponente 130, wie vorstehend näher beschriebenen wurde, in mehreren Teilfiguren.

Zunächst wird in einer ersten Teilfigur 10A wiedergegeben, wie ein Bedienoberflä chenelement 140 an dessen Rückseite mit der Leiterplatte 210 verbunden, bei spielsweise laminiert wird. Hierbei sind ferner Sensorelemente 222 erkennbar, die in der Leiterplatte 210 beispielsweise als Planarspule ausgebildet und somit sehr ein fach herzustellen sind.

In einem hieran anschließenden Herstellungsschritt, der in der zweiten Teilfigur 10B wiedergegeben ist, wird der Spulenkörper 230 auf einen entsprechenden Zentrie rungspunkt aufgesetzt.

Teilfigur 10C zeigt eine perspektivische Ansicht, bei der nun der Spulenkörper 230 mittels des Befestigungsdoms 235 fixiert wurde und eine auf den Spulenkörper 230 auf- oder eingebrachte Spulen elektrisch leitfähig mit entsprechenden Komponenten verbunden wird.

Die Teilfigur 10D zeigt die perspektivische Gesamtansicht des Bedienoberflächen elements 140 samt daran befestigte Leiterplatte 210 sowie Spule 230, wie es nach dem vorangegangenen Verfahren Schritten hergestellt wurde.

In der Teilfigur 10E wird nun eine perspektivische Ansicht eines Verfahren Stadiums der Fahrzeugkomponente 130 wiedergegeben, bei der in einem weiteren Hersteller schritt in das Gehäuseelement 245 der Spulenmantel 240 eingebracht, beispielswei se verclipst oder verrastet wird.

In der Teilfigur 10F ist dargestellt, wie auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Ge häuseelement des 245 je eine wieder 250 mittels jeweils vier Befestigungsschraube 265 montiert werden, wobei die Feder die Federflügel 255 aufweisen und an einem Ende von zweien der Federflügel 255 jeweils eine Endfläche 260 vorgesehen ist, welche als Messelement für ein darüber angeordnetes Sensorelement dient. Teilfigur 10G zeigt in perspektivische Darstellung, wie ein Lichtleiter 1000 in das Ge häuseelement 240 gefügt und/oder fixiert wird, um beispielsweise eine sehr schnelle Datenübertragung innerhalb der Fahrzeugkomponente 130 realisieren zu können.

Teilfigur 10H zeigt nun in perspektivische Ansicht, wie auf das derart vorbereitete Gehäuseelement 245 das vorbereitete Bedienoberflächenelement 140 gefügt und ausgerichtet wird und eine Leitung 220 durch einen Gehäuseausbruch in dem Ge häuseelemente 245 gefügt wird.

Teilfigur 101 zeigt in perspektivische Ansicht, wie ein Verschrauben des Bedienober flächenelements 140 an dem Gehäuseelement 40 mittels der Befestigungsschrauben 265 vorgenommen wird, wobei diese Befestigungsschraube 265 beispielsweise in den in der Figur 5 oder 8 dargestellten Steg 500 ein geschraubt werden.

Teilfigur 10 J zeigt in perspektivische Ansicht einer Montage der Hauptplatine 270 auf das Gehäuseelemente 245 und die Kontaktierung der Leiterplatte 210 mittels Lei tung/Kabel 220 kann die Hauptplatine 270

Schließlich zeigt noch die Teilfigur 10K, wie ein Deckel 1010 auf dem Gehäuseele ment 145 befestigt wird, so dass nun die Fahrzeugkomponente sie effizient und si cher Umwelteinflüsse wie beispielsweise Spritzwasser und Staub geschützt werden kann.

Figur 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels als Verfahren 1100 zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkompo nente ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Wischgestenerkennungsvor richtung gemäß einer hier vorgestellten Variante. Das Verfahren 1100 umfasst einen Schritt 1110 des Einlesens eines Abstands je Sensorelement zwischen dem Oberflä chenelement und dem Gehäuseelement und einen Schritt 1120 des Ermittelns der auf das Oberflächenelement ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Para meters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Abstände zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement. Figur 12 zeigt ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit 215 zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste unter Verwendung einer Wischgestenerkennungsvorrichtung gemäß ei ner hier vorgestellten Variante. Die Auswerteeinheit umfasst eine Einleseschnittstelle 1210 zum Einlesen eines Abstands je Sensorelement zwischen dem Oberflächen element und dem Gehäuseelement. Ferner umfasst die Auswerteeinheit 215 eine Einheit 1220 zum Ermitteln der auf das Oberflächenelement ausgeübte Wischgeste unter Verwendung eines Parameters der Feder und den von den Sensorelementen erfassten Abstände zwischen dem Oberflächenelement und dem Gehäuseelement.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur bei spielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausfüh rungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer ande ren als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ers ten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezuqszeichen

100 Fahrzeug

110 Motor

120 Getriebe

125 Räder

130 Fahrzeugkomponente

135 Fahrzeuginsasse

140 Bedienoberflächenelement, Oberflächenelement 142 Ansteuersignal

150 Infotainment-Anlage

160 Kraftmessvorrichtung 00 Kontur

210 Leiterplatte

215 Auswerteeinheit

220 Kabel

222 Sensorelemente

224 Abstandsensor

225 Aktor

230 Spule

240 Mantel

245 Gehäuseelement

250 Feder

255 Federflügel

260 Endflächen

265 Befestigungsschrauben

270 Hauptplatine

500 Steg

F Fingerkraft

d Abstand 700 erste Kennlinie

710 zweite Kennlinie

720 dritte Kennlinie

730 vierte Kennlinie

800 Knickkante

F A Aktorkraft

1000 Lichtleiter

1010 Deckel

1100 Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste

1110 Schritt des Einlesens

1120 Schritt des Ermittelns

1210 Einleseschnittstelle

1220 Einheit zum Ermitteln