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CN105751995B - 前进运动装置和用于前进运动装置的用户界面 - Google Patents

前进运动装置和用于前进运动装置的用户界面 Download PDF

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CN105751995B CN201511015506.0A CN201511015506A CN105751995B CN 105751995 B CN105751995 B CN 105751995B CN 201511015506 A CN201511015506 A CN 201511015506A CN 105751995 B CN105751995 B CN 105751995B
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Abstract

本发明提出前进运动装置和用于前进运动装置的用户界面。用户界面包括：‑ 探测设备(8)‑ 促动器(18)，以及‑ 单件的至少大部分持久地不透明的覆盖件(3b)，带有‑ 关联有第一功能调用的第一表面区域和‑ 关联有第二功能调用的第二表面区域，其中‑ 探测设备(8)设立成，将用户对第一表面区域的接触与用户对第二表面区域的接触进行区分，并且其中‑ 用户界面设立成，一直相应于‑ 接触地横跨处在第一表面区域和第二表面区域之间的边界，和/或‑ 在第一表面区域中或在第二表面区域中覆盖件的预定义的最小力的操纵，借助于促动器(18)施加力到覆盖件(3b)上以用于产生到用户处的触觉上的反馈。

Description

前进运动装置和用于前进运动装置的用户界面
技术领域
本发明涉及一种前进运动装置(Fortbewegungsmittel)以及用于前进运动装置的操作区(Bedienfelder)和用户界面，其中通过用户界面使布置成彼此相邻的操作元件能够构造成彼此无缝(fugenlos)。
背景技术
从设计和造型视角来看没有接缝和桥接部的闭合的(geschlossen，有时称为一体的)表面是值得向往的。一方面平坦的表面显得高品质且视觉上美观，另一方面接缝或桥接部始终为用于沉积污物的优选的结构。带有多个切换面(Schaltfläche)的专门的操作元件由于用于各个切换面的必要的运动接缝(Bewegungsfuge)常常不安静地且易于功能失效地工作。从可操作性(还有“盲操作”)的视角来看可感知的按键分界是值得向往的，以使得盲地或在没有注意切换面的情况下可感觉到切换面。接缝和/或桥接部基本上准确地提供这些功能。迄今必须始终在这些相对立的要求之间寻找一种折衷方案。特别当前的方向盘(带有其许多操作元件和切换面)对于工程和设计而言是一种挑战。对于方向盘而言由于在行驶的外围的视场中的专心定位(Tiefenverortung)可盲操作性是必要的。基本上已知的是，将闭合的表面视觉上(例如通过着色和/或象形图/符号)视觉上相对彼此进行分界。
文件DE202006021280U1公开了一种用于机动车的可人工操纵的电的摇臂开关，至少四个成对地彼此平行的摆动轴通过该摇臂开关实现可彼此区别的开关输入。
发明内容
本发明的任务在于，改善视觉上设计成不显眼的用户界面的操作人体工程学。
上述确定的任务根据本发明通过用于前进运动装置的用户界面解决。用户界面尤其合适于以与屏幕(其能够呈现出可选的内容)无关的方式使用在前进运动装置的方向盘中和/或视镜三角件(Spiegeldreieck)中和/或顶部操作模块中和/或光线开关中和/或窗户升降操作模块中和/或座椅调整模块中。用户界面包括探测设备，该探测设备设立成用于探测用户输入或用户交互。促动器设置成，以对预定义的运行状态作出响应的方式输出作用到使用的输入装置(例如用户的手指)上的力作用。在用户的方向上通过单件的至少大部分持久地不透明的(不可透光的)覆盖件遮盖之前提及的元件，该覆盖件具有关联有第一功能调用的第一表面区域和关联有第二功能调用的第二表面区域。表面区域还能够理解为“切换面”或“功能调出面”。根据本发明每个表面区域能够持久地关联有相应的功能调用。然而当然还能够设置成，根据本发明的表面区域关联有另一功能调用(根据喜好品味的类型)，以便与用户期望相应。尤其覆盖件以及表面区域不是用于可选地显示显示内容的屏幕的组成部分。探测设备设立成，将用户对第一表面区域的接触与用户对第二表面区域的接触进行区分并且将相应的信号发送到用户界面处。用户界面设立成，以响应于接触地横跨处在第一表面区域和第二表面区域之间的边界的方式借助于促动器施加力到覆盖件上，通过该力进行关于横跨边界的到用户处的触觉上的反馈。以这种方式能够省去用于两个表面区域的触觉上的可区分性的结构。备选地或附加地用户界面设立成，以响应于利用预定义的最小力在第一表面区域中和/或在第二表面区域中操纵覆盖件的方式借助于促动器施加力到覆盖件上，通过该力用户获得关于其输入的触觉上的反馈。以这种方式能够省去用于产生关于成功地操纵表面区域的触觉上的反馈的机械的元件，由此实现了灵活性(例如通过基于软件地匹配力阈限)并且能够省去易磨损的部件以用于减小功能故障的可能性。最终本发明实现了这种类型的用户界面的盲操作，在该用户界面中例如电动地产生触觉上的反馈。
探测设备能够例如设计为电容式的和/或光学式的和/或基于超声波的传感机构。尤其电容式的传感器使最小可能的结构形式和成本适宜的实现方案成为可能。
优选地探测设备能够设立成，穿过覆盖件探测用户的接触。换言之，探测设备从用户的视角来看布置在覆盖件的后方。以这种方式由覆盖件相对于环境影响保护探测设备。
可选地探测设备还能够设立成，探测用户的接近(没有与覆盖件触碰)并且将相应的信号发送到用户界面的评估单元处。以这种方式能够采取准备的措施以用于产生触觉上的反馈。例如能够充载储能器，以便在小的导线横截面的情况下实现高的促动器功率。备选地或附加地能够已经在接触用户界面之前以对接近作出响应的方式听觉上和/或视觉上通知用户关于供使用的功能的信息。
优选地用户界面另外能够包括发光装置并且覆盖件具有根据掩模(Maske)的类型的半透明的区域。以这种方式由发光装置发出的光线能够跨越覆盖件的半透明的区域，以便例如使用户注意关于交互可行性的存在以及尤其通过象形图使用户注意供使用的功能。
通过覆盖件的不透明性通过面向探测设备的(即背侧的)漆产生，能够产生特别高品质的表面和视觉上的外观。在此覆盖件能够具有半透明的基底材料，该基底材料由于漆在大多数的面区域处设计成不透明的。半透明的区域能够例如通过在漆中的雕刻部(Gravur)制造而成。以这种方式在覆盖件的表面处能够产生特别富有细节的象形图，如有需要(例如在接近的情况中)通过操控发光装置使用这些象形图以用于用户通知。
半透明的区域例如能够布置在第一表面区域中并且限定第一象形图，该第一象形图象征第一功能调用。备选地或附加地半透明的区域能够布置在第二表面区域中并且限定第二象形图，该第二象形图象征第二功能调用。以响应于接近和/或操纵(到表面上的预定义的力动作和/或挥动手势的识别)的方式能够为了通知用户关于所选出的功能调用而使用发光装置。
通过光线导体(其实现了特别有效地分布由发光装置产生的光线穿过半透明的区域)通过以下方式还能够获得特别均匀的光线分布，即通过光线导体包含用于分散光线的散射器或通入到这种散射器中。
通过力识别设备能够识别出到用户界面的覆盖件上的预定义的力动作，该力识别设备以对超过第一阈值作出响应的方式取决于当前由用户接触的表面区域起动第一功能调用或第二功能调用。力作用例如能够包括超过预定义的第一阈值和/或低于预定义的第二阈值或根据相应的阈值来获取。在此力识别设备根据本发明能够仅仅设立成，识别出到整个覆盖件上的力动作并且实现上文描述的阈值考虑。以这种方式识别出了用户具有交互期望。根据本发明借助于探测设备来识别用户与供使用的表面区域的哪个相互作用，该探测设备识别出输入装置关于至少一个表面区域的位置。以这种方式能够相对成本适宜地设计用于力识别的硬件并且鉴于结构空间需求优化硬件。
相应地，促动器能够设立成，基本上一致地且同时地通过用于产生触觉上的反馈的力来使覆盖件的第一表面区域和第二表面区域加速。换言之使整个覆盖件以与用户当前与表面区域的哪个相互作用无关的方式进行运动。相应地促动器还能够设计成成本适宜的且结构空间优化的。
促动器的力作用的方向例如能够基本上垂直于覆盖件的表面来定向。以这种方式在用户的方向上按压输入装置。然而发明人已发现，在用户与表面进行皮肤触碰时平行于覆盖件的表面的力作用产生对于用户而言与垂直于表面的力作用类似的触觉上的经历。因为实施成相对薄的覆盖件的刚度在平行于表面的剪切应力或拉应力方面相比于垂直于表面显著更高，故能够产生对于所有的表面区域而言比在垂直的力作用的情况中显著更均匀的触感。
通过有弹性的元件(其能够为用户界面的覆盖件的或其它的构件的组成部分)使借助于促动器进行的偏移能够自动回移。有弹性的元件例如能够设计为片簧，由此获得特别小的阻尼。尤其地覆盖件的短暂地相继进行的偏移能够积极地影响到用户的手指上的力作用的可感知性。尤其由于小的阻尼减小了用于产生力作用的能量的消耗。
能够通过根据本发明的用户界面的表面区域来许可或操作的可行的功能为下者：
- 提高音量
- 减小音量
- 下一个标题/电台/文件夹
- 上一个标题/电台/文件夹
- 激活语音输入
- 激活自动的纵向引导(Längsführung)
- 视镜调整
- 通话接受(Anrufannahme)
- 通话结束和确认(“可以”)。
探测设备还能够设立成，分辨用户的挥动手势，从而至少鉴于使用的手指的方向和/或鉴于使用的手指的数量将不同的信号发送到评估单元处。多个手指在覆盖件上的转动还能够被识别出并且为了起动相关联的功能调用而使用。
在不同的表面区域处施加的压力对所使用的力传感器产生的影响越类似，力识别设备能够设计得越简单。因此可选地提出了，覆盖件设计成在表面上带有非线性的弯曲刚度。换言之为此提供，在第一表面区域中第一预定义的弯曲刚度以及在第二表面区域中第二预定义的弯曲刚度实现到力识别设备的力传递。因此取决于力传感器以及取决于力传感器的数量及其在覆盖件上的分布能够确保压力相对均匀地传递到力识别设备处。例如第一弯曲刚度能够大于或小于第二弯曲刚度。相应的弯曲刚度还能够理解为在力动作的位置更确切地说表面区域和相应的力传感器之间的传递功能。
本发明描述一种用户界面，其优选地处在用于前进运动装置的方向盘中或在视镜三角件中或在顶部操作模块(滑动顶部操作器、光线单元等)中或在光线开关(以用于操作近光灯和远光灯)中或在窗户升降操作模块中(例如在用于前进运动装置的中控台中或在门内衬中)或在座椅调整模块中。之前提及的构件有时具有大量不同的功能，这些功能能够与根据本发明的用户界面的覆盖件的相应的表面区域相关联。
根据本发明的第三方面，提出一种前进运动装置，其包括根据最先提及的本发明方面的用户界面和/或至少一个之前提及的构件。前进运动装置例如能够为轿车、运输机、载重车辆、摩托车、飞机和/或船舶。特征、特征组合以及由它们得到的优点相应于上述提及的本发明方面的特征、特征组合和优点，从而为了避免重述参阅上述的实施方案。
附图说明
下面参考所附的图纸详细地描述本发明的实施例。在图纸中：
图1是关于带有根据本发明的用户界面的实施例的根据本发明的前进运动装置的实施例的构件的示意性的概要图；
图2a是根据本发明的方向盘操作单元；
图2b是在识别出接近手势之后在图2a中示出的方向盘操作单元；
图3是根据本发明的用户界面的第一实施例的剖切的透视图；
图4是根据本发明的用户界面的另一实施例的剖切的透视图；
图5是根据本发明的用户界面的另一实施例的剖切的透视图；
图6是根据本发明的用户界面的另一实施例的剖切的透视图；
图7是根据本发明的用户界面的另一实施例的剖切的侧视图；
图8是用户的挥动手势的图解，该挥动手势包括接触地横跨处在两个表面区域之间的边界；
图9是用于图解不同的力阈值的力-行程-线图；
图10是力-行程-线图，图解了在覆盖件的外部区域中的高的刚度；
图11是力-行程-线图，图解了在覆盖件的中间的较低的刚度；以及
图12是示意性的视图，图解了根据本发明提出的刚度校正因数(“作为基于覆盖件的中间(点C)的相对值以用于匹配不同的弯曲刚度)。
参考符号列表
1 用户界面
2 方向盘
3a,3b,3c,3d,3e 覆盖件
4 电子的控制仪器
5 数据存储器
6 扬声器
7 不可透光的漆
8 电容式的膜片
9 光线导体
10 轿车
11 挺杆
12 力传感器
13 LED发光装置
14 片簧
15 壳体
16 L形型材
17 电路板(Platine)
18 促动器
19 半透明的区域
29 用户的手
31至49 覆盖件的表面区域
349 在两个表面区域之间的边界
A,B,C 用户指示的示例性的点
F 力
P 按压阈值、箭头
R 松开阈值
N 刚度
S 行程。
具体实施方式
图1示出了作为前进运动装置的轿车10，该轿车具有带有五个分别根据本发明设计的单元的用户界面1。持久地不透明的覆盖件3a,3b,3c,3d,3e与方向盘2的两个侧边以及视镜三角件、在(未示出的)门中的窗户升降操作模块以及用于控制滑动顶部和内部空间照明的顶部操作模块关联。这些单元与作为评估单元的实施例的共有的电子的控制仪器4在信息技术上相连接，该控制仪器附加地具有到数据存储器5的数据连接。在数据存储器5中例如储存有用于预定义的用户手势和力作用阈值的参考。同样储存有用于定义到用户处的触觉上的反馈的特性的数据。最后还设置有扬声器6，其仅仅象征性地示例性地在覆盖件3a,3b,3c,3d,3e之外示出以用于听觉上反馈到用户处。
图2示出了不透明的覆盖件3a,3b的细节视图，这些覆盖件被包含在方向盘2(参见图1)中。不透明的覆盖件3a,3b设有基本上无空隙的表面，从而首先不能够区分这些预定义的表面区域。
图2b示出了用户的手29的接近的结果，其中手以在0和10cm之间，尤其0.1至10cm的间距范围来进入。以对此作出响应的方式符号在不透明的覆盖件3a,3b的表面区域31至48上显现。符号以对由(未示出的)发光装置产生的光线功率的提高作出响应的方式是可识别的，因为这些符号作为半透明的区域与覆盖件3a,3b的其余的不透明的区域区分开。
图3示出了根据本发明的用户界面1的一部分的示意性的结构的透视图，在其中结合图2b讨论的覆盖件3b通过挺杆11联接到布置在电路板17上的挺杆处以用于传输压力。覆盖件3b的下侧通过不可透光的、黑色的漆覆层7而设计成不透明的。表面区域40至48的已经结合图2b讨论的符号为由在漆中的雕刻部制造而成的半透明的区域。在漆覆层7的下方设置有用于产生用户界面的触敏式的特性的电容式的膜片。该膜片对人体组织起反应并且将相应的控制指令导引到(未示出的)评估单元处。在电容式的膜片的下方设置有用于将从LED发光装置13中发出的光线导引到覆盖件3b处的光线导体9。小的扬声器6在光线导体9的下方布置在电路板17上。该扬声器用于输出卡哒声响，只要用户期望该咔嗒声响的输出。片簧14设置成，使借助于促动器18发起的在平行于覆盖件3b的表面的双箭头P的方向上的偏移回移。在壳体15之内还设置有L形型材16，借助于该L形型材将覆盖件3b联结到电路板17处。
图4示出了相对于图3简化的原理简图，在其中省去了作为探测设备的组成部分的电容式的膜片8并且用布置在电路板17上的电容式的传感机构8'替换膜片8以用于识别出接近、接触以及挥动手势。
图5示出了在图4中示出的组件，在其中再度在表面区域49和光线导体9之间设置有电容式的膜片8以用于识别出接触。在图4中引入的传感机构8'在电路板17上继续设置成用于针对接近的传感机构以及用于手势识别。
图6示出了在图5中补充了结合图3扩展的元件：用于力传递的挺杆11、电容式的力传感器12、小的扬声器6、促动器18、L形型材16、壳体壁15以及片簧14。
图7示出了侧向上的截面图，从其中可看出用于将电容式的膜片布置在覆盖件3和漆覆层7之间的备选的位置。电容式的触摸膜片设计成按比例(有时称为部分地)透明的，以便允许LED发光装置13的光线信号在雕刻部19处经过。两个片簧14将覆盖件3与电路板17连接。为了将力输出到用户的手指处将促动器18通过L形型材16联结到覆盖件3处。其余的构件相应于在图3和图6中示出的元件。
图8示出了源自图2a和图2b的左边的覆盖件3a的示意性的分割。示例性地将合乎逻辑的边界349画入到表面区域34和39之间，由在两个点A,B之间伸延的箭头P与该边界相交。如果用户的手指实施从点A到点B的挥动手势，则在超过边界349时根据本发明实施到覆盖件3a上的力作用，以便使用户认知到边界逾越。结合用于图解弯曲刚度的图11来阐述在表面区域35中的点C。
图9图解了力-行程-线图，在其中弯曲刚度N关于行程S线性地增长。为了在超过虚线P时产生到用户处的触觉上的反馈输出作用到覆盖件上的根据本发明的第一力作用，该虚线P在示例中为5N。在该虚线P的下方画入了为3N的第二虚线R，该第二虚线R表示了用于在抬起手指或减小手指的压力时产生到用户处的触觉上的反馈的根据本发明的第二力。在线图的底部处的区域B表示了相对于用于识别出用户的按压和释放操作行为的阈值的用于接触识别所需的力作用。
图10图解了覆盖件3a在外部区域中的在点A处(参见图8)获取的较高的刚度。特征线虽然线性地然而相对陡峭地上升。
图11示出了在点C处(参见图8)的中间的表面区域35的相较于图10减小的刚度。因此相对于在点A处的刚度可由用户施加更小的力，以便产生表面的预定义的偏移。
图12示出了刚度的根据本发明的校正，通过该校正使得在整个表面上尽管结合图10和11示出的结构决定的区别仍然能够均匀地起动力识别，虽然仅仅安装了唯一的测力器。即因为能够借助于探测设备获取手指在覆盖件3a上的位置，故而能够通过在图12中示出的刚度校正因数(基于覆盖件3a的中间)在所有的表面区域31至39上获得用于根据本发明设置的力反馈的一致的触发阈限。换言之取决于在覆盖件3a上的输入的位置来提出用于借助于力传感器获取的测量值的预定义的校正因数，以便对结合图9示出的力阈值进行测试。
即使根据结合附上的绘图阐述的实施例详细地描述了根据本发明的方面和有利的实施方式，但对于本领域技术人员而言示出的实施例的特征的变更和组合是可行的，而没有离开本发明的范围，本发明的保护范围由附上的权利要求来限定。

Claims (19)

1.一种用于前进运动装置(10)的用户界面(1)，包括
- 探测设备(8)
- 促动器(18)，以及
- 单件的、至少大部分持久地不透明的覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)，带有
- 关联有第一功能调用的第一表面区域(34)和
- 关联有第二功能调用的第二表面区域(39)，
其中
- 所述探测设备(8)设立成，将用户对所述第一表面区域(34)的接触与用户对所述第二表面区域(39)的接触进行区分，并且
其中
- 所述用户界面(1)设立成，以对
- 接触地横跨处在所述第一表面区域(34)和所述第二表面区域(39)之间的边界(349)作出响应，和/或
- 在所述第一表面区域(34)中或在所述第二表面区域(39)中所述覆盖件的预定义的最小力的操纵作出响应的方式借助于所述促动器(18)施加力到所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)上以用于产生到用户处的触觉上的反馈。
2.根据权利要求1所述的用户界面，其特征在于，所述探测设备(8)设计为
- 电容式的和/或
- 光学式的和/或
- 基于超声波的传感机构。
3.根据权利要求1或2所述的用户界面，其特征在于，所述探测设备(8)设立成，穿过所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)探测用户的接触。
4.根据权利要求1或2所述的用户界面，其特征在于，所述用户界面(1)另外
- 包括发光装置(13)并且
- 所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)具有根据掩模的类型的半透明的区域(19)，由所述发光装置(13)发出的光线能够通过该区域跨越所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)。
5.根据权利要求4所述的用户界面，其特征在于，所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)的不透明性通过面向所述探测设备(8)的漆(7)制造而成和/或所述半透明的区域(19)通过在所述漆(7)中的凹口制造而成。
6.根据权利要求5所述的用户界面，其特征在于，所述半透明的区域(19)
- 限定第一象形图，其象征所述第一功能调用，和/或
- 限定第二象形图，其象征所述第二功能调用。
7.根据上述权利要求5或6中任一项所述的用户界面，另外包括
- 光线导体(9)，其布置在所述发光装置(13)和所述半透明的区域(19)之间。
8.根据权利要求4所述的用户界面，另外包括
- 接近传感机构，用户界面通过该接近传感机构设立成，
- 识别出用户的接近并且以对该接近作出响应的方式
- 激活所述发光装置(13)或提高所述发光装置(13)的光线功率。
9.根据权利要求1或2所述的用户界面，另外包括
- 力识别设备(11,12)，其设立成，识别出作用到所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)上的预定义的力作用并且以对该力作用作出响应的方式取决于当前由用户接触的表面区域(34,39)实行第一功能调用或第二功能调用。
10.根据权利要求1或2所述的用户界面，其特征在于，所述促动器(18)设立成，基本上一致地且同时地通过力使所述覆盖件的所述第一表面区域(34)和所述第二表面区域(39)加速。
11.根据权利要求1或2所述的用户界面，其特征在于，力
- 基本上垂直于所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)的表面或
- 基本上平行于所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)的表面指向。
12.根据权利要求1或2所述的用户界面，另外包括
- 有弹性的元件(14)，其设立成，以对借助于所述促动器(18)进行的偏移作出响应的方式将所述覆盖件(3a,3b,3c,3d,3e)带回到该覆盖件的初始位置中。
13.根据权利要求1或2所述的用户界面，其中所述第一功能调用和/或所述第二功能调用包括以下的清单的条目：
- 提高音量
- 减小音量
- 下一个标题/电台/文件夹
- 上一个标题/电台/文件夹
- 激活语音输入
- 激活自动的纵向引导
- 视镜调整
- 通话接受
- 通话结束
- 确认。
14.根据权利要求1或2所述的用户界面，其特征在于，
- 所述探测设备(8)设立成，分辨用户的挥动手势并且将相应的信号发送到评估单元(4)处。
15.根据权利要求1或2所述的用户界面，其特征在于，
- 所述覆盖件在所述第一表面区域(34)中具有预定义的第一弯曲刚度并且在所述第二表面区域(39)中具有预定义的与所述第一弯曲刚度不同的第二弯曲刚度。
16.根据权利要求5所述的用户界面，其特征在于，所述凹口为雕刻部。
17.根据权利要求14所述的用户界面，其特征在于，所述探测设备(8)设立成，鉴于使用的手指的方向和/或鉴于使用的手指的数量分辨用户的挥动手势。
18.一种用于前进运动装置(10)的方向盘或视镜三角件或顶部操作模块或光线开关或窗户升降操作模块或座椅调整模块，包括根据上述权利要求中任一项所述的用户界面(1)。
19.一种前进运动装置，包括根据上述权利要求1至17中任一项所述的用户界面(1)。
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