DE102024111166B3

DE102024111166B3 - Operating device, steering wheel, motor vehicle and method for operating the operating device

Info

Publication number: DE102024111166B3
Application number: DE102024111166.6A
Authority: DE
Inventors: Manuel Kühner; Tristan Koslowski; Michael Weidner
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2024-04-22
Filing date: 2024-04-22
Publication date: 2025-07-31
Anticipated expiration: 2044-04-23

Abstract

Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem drehbaren Bedienelement (22), und einer magnetorheologischen Bremseinrichtung (30), welche eine Magnetfeldquelle (42), eine magnetorheologische Bremseinheit (31) zum anschlagartigen Bremsen einer Drehbewegung des Bedienelements (22) und einen Drehwinkelsensor (50) zur Erfassung der Drehbewegung des Bedienelements (22) aufweist, wobei die magnetorheologische Bremseinheit (31) zwei relativ zueinander drehbare Bremskomponenten (32, 34) umfasst, wobei einer der beiden Bremskomponenten (32, 34) mit dem drehbaren Bedienelement (22) drehfest verbunden ist und die andere Bremskomponente (34) feststehend angeordnet ist, wobei zwischen den beiden Bremskomponenten (32, 34) eine mit einem magnetorheologischen Medium (40) versehene magnetorheologische Bremskammer (36) ausgebildet ist, und einer Steuereinheit (60), welche mit der Magnetfeldquelle (42) und mit dem Drehwinkelsensor (50) verbunden ist, wobei die Magnetfeldquelle (42) derart periodisch durch die Steuereinheit (60) angesteuert wird, dass in einem Anschlagzustand die Bremseinheit (31) zwischen einem Schließzustand und einem Lösezustand periodisch wechselt, wobei dabei die Drehrichtung des Bedienelements (22) durch den Drehwinkelsensor (50) erfasst wird, wobei das Sensorsignal des Drehwinkelsensors (50) derart in der Steuereinheit (60) verarbeitet und zur Ansteuerung der Magnetfeldquelle (42) genutzt wird, dass wenn die erfasste Drehrichtung von der Drehrichtung vor dem Anschlagzustand abweicht, die Magnetfeldquelle (42) derart angesteuert wird, dass die magnetorheologische Bremseinheit (31) in einen Offenzustand verstellt wird, wobei die Magnetfeldquelle (42) derart angesteuert wird, dass im Anschlagzustand zeitlich vor der periodischen Ansteuerung der Magnetfeldquelle (42) die Magnetfeldquelle (42) derart durch die Steuereinheit (60) angesteuert wird, dass die magnetorheologische Bremseinheit (31) über eine vordefinierte Schließzeitdauer dauerhaft in dem Schließzustand verbleibt.An operating device for a motor vehicle, comprising a rotatable operating element (22) and a magnetorheological braking device (30), which comprises a magnetic field source (42), a magnetorheological braking unit (31) for the stop-like braking of a rotary movement of the operating element (22), and a rotation angle sensor (50) for detecting the rotation movement of the operating element (22), wherein the magnetorheological braking unit (31) comprises two brake components (32, 34) which are rotatable relative to one another, wherein one of the two brake components (32, 34) is connected in a rotationally fixed manner to the rotatable operating element (22) and the other brake component (34) is arranged in a fixed manner, wherein a magnetorheological braking chamber (36) provided with a magnetorheological medium (40) is formed between the two brake components (32, 34), and a control unit (60) which is connected to the magnetic field source (42) and to the rotation angle sensor (50), wherein the magnetic field source (42) is periodically controlled by the control unit (60) in such a way that, in a stop state, the brake unit (31) periodically changes between a closed state and a released state, wherein the direction of rotation of the operating element (22) is detected by the angle of rotation sensor (50), wherein the sensor signal of the angle of rotation sensor (50) is processed in the control unit (60) and used to control the magnetic field source (42) in such a way that, if the detected direction of rotation deviates from the direction of rotation before the stop state, the magnetic field source (42) is controlled in such a way that the magnetorheological brake unit (31) is adjusted to an open state, wherein the magnetic field source (42) is controlled in such a way that, in the stop state, before the periodic control of the magnetic field source (42), the magnetic field source (42) is controlled by the control unit (60) in such a way that the magnetorheological brake unit (31) remains permanently in the closed state for a predefined closing time period.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung ein Lenkrad, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben der Bedienvorrichtung.The invention relates to an operating device for a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a steering wheel, a motor vehicle, and a method for operating the operating device.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Ausgestaltungen von Bedienvorrichtungen mit einem drehbaren Bedienelement bekannt. Bei Bedienvorrichtungen mit einem adaptiven Endanschlag ist das Bedienelement üblicherweise unendlich drehbar ausgeführt, wobei der Endanschlag durch eine mit dem drehbaren Bedienelement zusammenwirkende Bremseinrichtung bedarfsgerecht eingestellt werden kann. Ein derartiger adaptiver Endanschlag ist insbesondere erforderlich, wenn durch das Bedienelement unterschiedliche Funktionen aus unterschiedlichen Listen ausgewählt werden können, wobei durch den adaptiven Endanschlag dem Benutzer haptisch angezeigt wird, wenn dieser am Ende einer der Listen angelangt ist. Da die Listen üblicherweise unterschiedlich lang sind, ist ein veränderbarer bzw. adaptiver Endanschlag erforderlich.Various designs of operating devices with a rotatable operating element are known from the prior art. In operating devices with an adaptive end stop, the operating element is usually designed to be infinitely rotatable, whereby the end stop can be adjusted as required by a braking device interacting with the rotatable operating element. Such an adaptive end stop is particularly necessary when different functions can be selected from different lists using the operating element, whereby the adaptive end stop provides the user with a haptic indication when they have reached the end of one of the lists. Since the lists are usually of different lengths, a variable or adaptive end stop is required.

Eine aus dem Stand der Technik bekannte Bremseinrichtung, welche in Bedienvorrichtungen eingesetzt wird, ist die magnetorheologische Bremseinrichtung. Die magnetorheologische Bremseinrichtung umfasst üblicherweise eine elektromagnetische Magnetfeldquelle und einem magnetorheologische Bremseinheit. Die magnetorheologische Bremseinheit umfasst zwei relativ zueinander drehbare Bremskomponenten, wobei einer der beiden Bremskomponenten mit dem drehbaren Bedienelement drehfest verbunden ist und die andere Bremskomponente feststehend angeordnet ist. Zwischen den beiden Bremskomponenten ist eine mit einem magnetorheologischen Medium gefüllte magnetorheologische Bremskammer ausgebildet.A known braking device used in operating devices is the magnetorheological braking device. The magnetorheological braking device typically comprises an electromagnetic field source and a magnetorheological braking unit. The magnetorheological braking unit comprises two brake components that can rotate relative to one another, one of which is rotationally fixed to the rotating operating element, and the other brake component is fixed. A magnetorheological braking chamber filled with a magnetorheological medium is formed between the two brake components.

Bei einer Betätigung des Bedienelements und einer Ansteuerung der Magnetfeldquelle, um dem Nutzer einen Anschlag zu signalisieren, d.h. in einem Anschlagzustand der Bremseinrichtung, wird die Magnetfeldquelle derart periodisch angesteuert, dass die Bremseinheit zwischen einem Schließzustand und einem Lösezustand periodisch wechselt. Unter dem Lösezustand wird hierbei verstanden, dass die Bremseinheit zumindest teilweise gelöst wird und dadurch grundsätzlich eine Verdrehung möglich ist, wenn die durch die Bremseinheit bereitgestellte Bremskraft überwunden wird. Durch die periodische Ansteuerung der Magnetfeldquelle wird ein periodisches Magnetfeld verursacht, wodurch die Bremseinrichtung immer, wenn kein Magnetfeld vorliegt, kurzzeitig zumindest teilweise geöffnet wird, wodurch eine Bewegung des Bedienelements kurzzeitig freigegeben wird. Wenn der Nutzer das Bedienelement während dieser kurzen Zeitdauer in Drehrichtung belastet, erfolgt eine Drehung des Bedienelements in Drehrichtung, welche durch einen Drehwinkelsensor erfasst wird. Basierend auf dem Sensorsignal des Drehwinkelsensors wird die Bremseinrichtung weiterhin periodisch betrieben oder vollständig geöffnet. In anderen Worten ausgedrückt, die Bremseinrichtung wechselt periodisch zwischen dem Offen- und dem Lösezustand solange die durch den Drehwinkelsensors erfasste Drehrichtung der Drehrichtung vor dem Anschlagzustand entspricht. Erst wenn die Drehrichtung von der vor dem Anschlagzustand vorliegenden Drehrichtung abweicht, wird die magnetorheologische Bremseinheit dauerhaft in den Offenzustand verstellt und damit der Anschlag bzw. der Anschlagzustand aufgelöst.When the control element is actuated and the magnetic field source is activated to signal a stop to the user, i.e., when the braking device is in a stop state, the magnetic field source is periodically activated such that the braking unit periodically alternates between a closed state and a released state. The released state here means that the braking unit is at least partially released, making rotation possible if the braking force provided by the braking unit is overcome. The periodic activation of the magnetic field source creates a periodic magnetic field, whereby the braking device is briefly at least partially opened whenever no magnetic field is present, thereby briefly enabling movement of the control element. If the user exerts pressure on the control element in the direction of rotation during this short period, the control element rotates in the direction of rotation, which is detected by a rotation angle sensor. Based on the sensor signal from the rotation angle sensor, the braking device continues to operate periodically or is fully opened. In other words, the braking device periodically switches between the open and released states as long as the direction of rotation detected by the angle sensor corresponds to the direction of rotation prior to the stop. Only when the direction of rotation deviates from the direction of rotation prior to the stop is the magnetorheological braking unit permanently shifted to the open state, thus releasing the stop or the stop state.

Nachteilig daran ist, dass wenn ein möglichst harter Anschlag bereitgestellt wird, d.h. die Bremseinrichtung ausgehend von dem Schließzustand lediglich geringfügig öffnet, das Bedienelement sich für den Nutzer bei einer Belastung entgegen der vor dem Anschlagzustand vorliegenden Drehrichtung als klebend anfühlt. Darunter wird verstanden, dass aufgrund des harten Anschlags eine relativ hohe Kraft für eine Verdrehung des Bedienelements entgegen der vor dem Anschlagzustand vorliegenden Drehrichtung erforderlich ist, bis das System erkennt, dass die Bremseinrichtung vollständig öffnen soll. Um ein derartiges Kleben zu vermeiden, kann die Bremseinrichtung weiter geöffnet werden, woraus ein Kriechen, d.h. ein weicher, für den Nutzer nicht wertiger Endanschlag, resultiert.The disadvantage is that if the hardest possible stop is provided, i.e., the braking device opens only slightly from the closed position, the control element feels sticky to the user when subjected to a load opposite to the direction of rotation prior to the stop. This means that, due to the hard stop, a relatively high force is required to rotate the control element opposite to the direction of rotation prior to the stop until the system recognizes that the braking device should fully open. To prevent this kind of sticking, the braking device can be opened further, resulting in creeping, i.e., a soft end stop that is of no use to the user.

Aus der DE 10 2019 213 854 A1 ist eine Bedienvorrichtung mit einem drehbaren Bedienelement und einer magnetischen Rastiereinrichtung bekannt, wobei durch die Rastiereinrichtung mehrere Rastpositionen des Bedienelements bereitgestellt werden können. In der US 2008 / 0 196 541 A1 wird ebenfalls eine Bedienvorrichtung mit einem drehbaren Bedienelement und einer magnetischen Rastier-Bremseinrichtung offenbart.From the DE 10 2019 213 854 A1 An operating device with a rotatable operating element and a magnetic locking device is known, wherein the locking device can provide multiple locking positions for the operating element. US 2008/0 196 541 A1 also discloses an operating device with a rotatable operating element and a magnetic locking braking device.

Aus der DE 10 2021 103 525 A1 ist eine Bedienvorrichtung mit einem drehbaren Bedienelement und einer magnetorheologischen Bremseinrichtung bekannt, wobei über die Bremseinrichtung der Bewegungswiderstand für die Drehbarkeit des Bedienelements einstellbar ist.From the DE 10 2021 103 525 A1 An operating device with a rotatable operating element and a magnetorheological braking device is known, wherein the movement resistance for the rotatability of the operating element can be adjusted via the braking device.

Aus der US 2007 / 0 284 233 A1 ist eine Bedienvorrichtung mit einem drehbaren Bedienelement und einer magnetischen Bremseinrichtung bekannt, wobei über die Bremseinrichtung das drehbare Bedienelement in einer Winkelstellung fixierbar ist.From US 2007 / 0 284 233 A1 an operating device with a rotatable operating element and a magnetic braking device is known, wherein the rotatable operating element can be fixed in an angular position via the braking device.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung mit einer Bremseinrichtung bereitzustellen, durch welche auf eine einfache Weise ein adaptiver Anschlag mit einer verbesserten Haptik bereitgestellt werden kann.The object of the invention is to provide an operating device with a braking device which can easily provide an adaptive stop with improved haptics.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird die Magnetfeldquelle derart angesteuert, dass im Anschlagzustand zeitlich vor der periodischen Ansteuerung der Magnetfeldquelle die Magnetfeldquelle derart durch die Steuereinheit angesteuert wird, dass die magnetorheologische Bremseinheit über eine vordefinierte Schließzeitdauer dauerhaft in dem Schließzustand verbleibt.According to the invention, the magnetic field source is controlled in such a way that in the stop state, before the periodic control of the magnetic field source, the magnetic field source is controlled by the control unit in such a way that the magnetorheological brake unit remains permanently in the closed state for a predefined closing time period.

Die vordefinierte Schließzeitdauer, in welcher die magnetorheologische Bremseinheit in dem Schließzustand verbleibt, ist länger als die Zeitabschnitte bei der periodischen Verstellung zwischen dem Schließzustand und Lösezustand. Insbesondere ist die vordefinierte Schließzeitdauer gerade so gewählt, dass der Nutzer einen harten Anschlag aufgrund der vollständig geschlossenen Bremseinheit spürt, jedoch bevor eine Gegenbewegung durch den Nutzer aufgrund der Muskelkontraktion überhaupt erfolgen kann, der dauerhafte Schließzustand wieder gelöst wird und die periodische Ansteuerung der Magnetfeldquelle erfolgt. Dadurch spürt der Nutzer über eine relativ kurze, jedoch für das Gefühl des Nutzers ausreichende Schließzeitdauer einen harten Anschlag, bevor in den periodischen Betrieb der Bremseinrichtung umgeschaltet wird, um ggfs. ein Lösen der Bremseinheit zu bewirken. Aufgrund der kurzen Schließzeitdauer, vorzugsweise zwischen 50 ms und 400 ms, empfindet der Nutzer das Festhalten des Bedienelements nicht als sogenanntes Kleben. Im darauffolgenden periodischen Betrieb kann die Bremseinheit soweit geöffnet werden, dass ein Kleben vermieden wird, wobei die Problematik des weichen, nicht wertigen Anschlags bereits durch das dauerhafte Schließen der Bremseinheit vermieden wird.The predefined closing time, during which the magnetorheological brake unit remains in the closed state, is longer than the time periods during the periodic adjustment between the closed state and the released state. In particular, the predefined closing time is selected so that the user feels a hard stop due to the brake unit being fully closed, but before any countermovement by the user can occur due to muscle contraction, the permanently closed state is released again and the magnetic field source is periodically activated. As a result, the user feels a hard stop over a relatively short, but in the user's opinion sufficient, closing time before the braking device switches to periodic operation in order to release the brake unit if necessary. Due to the short closing time, preferably between 50 ms and 400 ms, the user does not perceive holding the control element as so-called sticking. During subsequent periodic operation, the brake unit can be opened to such an extent that sticking is avoided, whereby the problem of the soft, non-conforming stop is already avoided by the permanent closing of the brake unit.

Dadurch wird eine Bedienvorrichtung mit einem für den Nutzer hart und wertig anfühlenden, adaptiven Anschlag auf eine einfache und kostengünstige Weise bereitgestellt, wobei keine komplexe Bremseinheit und zusätzlichen Komponenten erforderlich sind.This provides an operating device with an adaptive stop that feels hard and high-quality to the user in a simple and cost-effective way, without the need for a complex braking unit and additional components.

Vorzugsweise ist die Schließzeitdauer in Abhängigkeit von einem Betätigungsparameter veränderbar. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist aus dem Sensorsignal des Drehwinkelsensors eine Betätigungsgeschwindigkeit ermittelbar, wobei die Magnetfeldquelle durch die Steuereinheit derart angesteuert wird, dass die Schließzeitdauer von der Betätigungsgeschwindigkeit abhängt. Die durch den Nutzer einleitende Gegenbewegung des Bedienelements, welche durch den Nutzer eingeleitet wird, wenn der Nutzer einen Anschlag fühlt, erfolgt bei hohen Betätigungsgeschwindigkeit des Bedienelements nach einer längeren Zeit als bei niedrigen Betätigungsgeschwindigkeiten. Dadurch, dass die Schließzeitdauer, in welcher die Bremseinheit im Anschlagzustand in dem Schließzustand verbleibt, von der Betätigungsgeschwindigkeit abhängig ist, kann die Betätigungscharakteristik berücksichtigt werden und dadurch ein durch den Nutzer spürendes Kleben bzw. ein Kriechen des Bedienelements im Anschlagzustand zuverlässig vermieden werden.The closing time duration is preferably variable depending on an actuation parameter. In a particularly preferred embodiment, an actuation speed can be determined from the sensor signal of the rotation angle sensor, wherein the magnetic field source is controlled by the control unit such that the closing time duration depends on the actuation speed. The countermovement of the operating element initiated by the user when the user feels a stop occurs after a longer time at high actuation speeds of the operating element than at low actuation speeds. Because the closing time duration, during which the brake unit remains in the closed state in the stop state, is dependent on the actuation speed, the actuation characteristics can be taken into account and thus sticking or creeping of the operating element in the stop state, which is perceived by the user, can be reliably avoided.

Vorzugsweise steigt die Schließzeitdauer mit der Betätigungsgeschwindigkeit des Bedienelements an. Wenn die Betätigungsgeschwindigkeit hoch ist, ist auch die Schließzeitdauer, in welchem die Bremseinheit in dem Schließzustand verbleibt, relativ hoch. Anderenfalls ist die Schließzeitdauer des dauerhaften Schließzustands relativ kurz, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit gering ist. Wäre beispielsweise die Schließzeitdauer bei einer hohen Betätigungsgeschwindigkeit zu kurz, würde der Nutzer wiederum ein Kriechen spüren. Wäre die Schließzeitdauer bei einer niedrigen Betätigungsgeschwindigkeit zu lang, würde der Nutzer ein Kleben spüren. Dadurch kann ein durch den Nutzer spürendes Kleben und Kriechen des Bedienelements im Anschlagzustand zuverlässig vermieden werden.Preferably, the closing time increases with the actuation speed of the operating element. If the actuation speed is high, the closing time during which the brake unit remains in the closed state is also relatively high. Otherwise, the closing time of the permanently closed state is relatively short if the actuation speed is low. For example, if the closing time were too short at a high actuation speed, the user would again perceive creeping. If the closing time were too long at a low actuation speed, the user would perceive sticking. This reliably prevents sticking and creeping of the operating element in the stop state, which the user would perceive.

Vorzugsweise ist das magnetorheologischen Medium ein magnetorheologisches Fluid oder ein magnetorheologisches Pulver.Preferably, the magnetorheological medium is a magnetorheological fluid or a magnetorheological powder.

Die Erfindung wird außerdem durch ein Lenkrad mit einer Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gelöst. Vorzugsweise ist das drehbare Bedienelement eine Daumenwalze, welche üblicherweise zur Bedienung unterschiedlicher Funktionen eines Bordcomputers eines Kraftfahrzeugs dient. Außerdem wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einer Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gelöst. Zu den Vorteilen und den einzelnen Schritten des Verfahrens wird auf die vorhergehenden Absätze verwiesen.The invention is further achieved by a steering wheel with an operating device according to one of claims 1 to 6. Preferably, the rotatable operating element is a thumb roller, which is typically used to operate various functions of an on-board computer of a motor vehicle. Furthermore, the object is achieved by a motor vehicle with an operating device according to one of claims 1 to 6 and a method for operating an operating device according to one of claims 1 to 6. For the advantages and the individual steps of the method, reference is made to the preceding paragraphs.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 10, und
2 zeigt schematisch eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug 10 aus 1.

An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.

1 shows schematically a section of a motor vehicle 10, and
2 shows schematically an operating device for a motor vehicle 10 from 1 .

Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 10 bzw. einen Ausschnitt eines Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Instrumententafel 12, an welcher eine Anzeigevorrichtung 14 eines Bordcomputers angeordnet ist. In Fahrtrichtung vor der Anzeigevorrichtung 14 ist ein Lenkrad 16 angeordnet, welches mit einem nicht gezeigten Lenksystem des Kraftfahrzeugs 10 zusammenwirkt. Das Lenkrad 16 weist einen Lenkradkranz 161 sowie mehrere Lenkradspeichen 162 auf.The 1 shows a section of a motor vehicle 10 or a section of a vehicle interior of a motor vehicle 10. The motor vehicle Vehicle 10 comprises an instrument panel 12 on which a display device 14 of an on-board computer is arranged. A steering wheel 16 is arranged in front of the display device 14 in the direction of travel, which interacts with a steering system (not shown) of the motor vehicle 10. The steering wheel 16 has a steering wheel rim 161 and a plurality of steering wheel spokes 162.

An zwei Lenkradspeichen 162 des Lenkrads 16 ist jeweils eine Bedienvorrichtung 20 angeordnet. Die Bedienvorrichtungen 20 weisen jeweils ein Bedienelement 22 auf, welches als Daumenwalze ausgeführt ist und während der Fahrt und ohne die Hände vom Lenkrad 16 entfernen zu müssen betätigt werden kann. In 1 sind lediglich die Bedienelemente 22 gezeigt, welche durch jeweils eine Öffnung des Lenkrads 16 betätigbar sind, wobei die anderen Komponenten der Bedienvorrichtung 20 innerhalb des Lenkrads 16 angeordnet sind. Die Bedienvorrichtungen 20 dienen der Bedienung des Bordcomputers, wobei durch eine Verdrehung der Bedienelemente 22 entsprechende Elemente in einer über die Anzeigevorrichtung 14 angezeigten Auswahlliste ausgewählt werden können. Das Springen zwischen den unterschiedlichen Elementen einer Auswahlliste kann durch das Drehen des Bedienelements 22 erfolgen. Die endgültige Auswahl eines Elements aus der Auswahlliste kann beispielsweise durch ein Drücken auf das Bedienelement 22 erfolgen.An operating device 20 is arranged on each of two steering wheel spokes 162 of the steering wheel 16. The operating devices 20 each have an operating element 22, which is designed as a thumb roller and can be operated while driving and without having to remove the hands from the steering wheel 16. In 1 Only the operating elements 22 are shown, each of which can be actuated through an opening in the steering wheel 16, with the other components of the operating device 20 being arranged within the steering wheel 16. The operating devices 20 serve to operate the on-board computer, and by rotating the operating elements 22, corresponding elements can be selected from a selection list displayed on the display device 14. Jumping between the different elements of a selection list can be achieved by rotating the operating element 22. The final selection of an element from the selection list can be achieved, for example, by pressing the operating element 22.

Bei der Auswahl aus einer Auswahlliste anhand eines der Bedienelemente 22 wird der Anfang oder das Ende der Auswahlliste durch einen für den Nutzer spürbaren Endanschlag signalisiert. Dadurch, dass die Bedienelemente 22 für unterschiedliche Auswahllisten genutzt werden und die Auswahllisten unterschiedliche Längen aufweisen, ist für jede Auswahlliste mindestens ein eigenständiger Endanschlag erforderlich.When selecting from a selection list using one of the control elements 22, the beginning or end of the selection list is signaled by a perceptible end stop. Because the control elements 22 are used for different selection lists and the selection lists have different lengths, at least one independent end stop is required for each selection list.

2 zeigt den Aufbau der Bedienvorrichtungen 20 mit dem als Daumenwalze ausgeführten Bedienelement 22. Das Bedienelement 22 weist zwei Absätze 241, 242 auf, wobei über die Absätze 241, 242 die Bedienelemente 22 drehbar an den entsprechenden Lenkradspeichen 162 gelagert sind. Außerdem ist an einem ersten Absatz 241 eine Bremseinrichtung 30 angeordnet und an einem zweiten Absatz 242 ist ein Drehwinkelsensor 50 angeordnet. 2 shows the structure of the operating devices 20 with the operating element 22 designed as a thumb roller. The operating element 22 has two shoulders 241, 242, wherein the operating elements 22 are rotatably mounted on the corresponding steering wheel spokes 162 via the shoulders 241, 242. Furthermore, a braking device 30 is arranged on a first shoulder 241, and a rotation angle sensor 50 is arranged on a second shoulder 242.

Die Bremseinrichtung 30 ist als magnetorheologische Bremseinrichtung ausgeführt welche eine Magnetfeldquelle 42, eine magnetorheologische Bremseinheit 31 und den Drehwinkelsensor 50 aufweist.The braking device 30 is designed as a magnetorheological braking device which has a magnetic field source 42, a magnetorheological braking unit 31 and the rotation angle sensor 50.

Die magnetorheologische Bremseinheit 31 weist zwei relativ zueinander drehbare Bremskomponenten 32, 34 auf. Eine der beiden Bremskomponenten 32 ist mit dem drehbaren Bedienelement 22, insbesondere mit dem ersten Absatz 241, drehfest verbunden. Die andere Bremskomponente 34 ist feststehend angeordnet, insbesondere mit der Lenkradspeiche 162 fest verbunden. Die beiden Bremskomponenten 32, 34 begrenzen eine Bremskammer 36, welche mit einem magnetorheologischen Medium 40 gefüllt ist. Das magnetorheologische Medium 40 ist insbesondere eine magnetorheologische Flüssigkeit oder ein magnetorheologisches Pulver.The magnetorheological brake unit 31 has two brake components 32, 34 that can rotate relative to one another. One of the two brake components 32 is non-rotatably connected to the rotatable control element 22, in particular to the first shoulder 241. The other brake component 34 is arranged in a fixed position, in particular fixedly connected to the steering wheel spoke 162. The two brake components 32, 34 define a brake chamber 36 filled with a magnetorheological medium 40. The magnetorheological medium 40 is in particular a magnetorheological fluid or a magnetorheological powder.

Die Magnetfeldquelle 42 ist ein Elektromagnet und ist mit einer Steuereinheit 60 elektrisch bzw. signalmäßig verbunden. Bei einer Ansteuerung der Magnetfeldeinheit 42 fließt elektrischer Strom durch eine Spule der Magnetfeldeinheit 42, wodurch sich ein Magnetfeld bildet. Das Magnetfeld verläuft über das magnetorheologische Medium 40, wodurch sich die Partikel des magnetorheologischen Mediums 40 in Richtung der Magnetfeldlinien des Magnetfelds ausrichten und dadurch sich die Steifigkeit des magnetorheologischen Mediums 40 ändert. Wenn die Magnetfeldquelle 42 nicht durch die Steuereinheit 60 angesteuert wird bzw. derart angesteuert wird, dass die Magnetfeldquelle 42 nicht bestromt ist, existiert kein Magnetfeld, wodurch die Bremseinheit 31 sich in einem Offenzustand befindet. Sobald die Magnetfeldquelle 42 bestromt wird, wirkt ein Magnetfeld auf das magnetorheologische Medium 40 und die Partikel richten sich in Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfelds aus. Bei einem Magnetfeld mit einer hohen Stärke ist die Bremseinheit 31 in dem Schließzustand. Zwischen dem Schließ- und Offenzustand liegt ein Lösezustand der Bremseinheit 31, d.h. ein zumindest geringfügig gelöster Zustand der Bremseinheit 31, vor, wobei das Magnetfeld eine Stärke aufweist, welche unterhalb des den Schließzustand bewirkenden Magnetfelds liegt. Eine Verdrehung des Bedienelements 22 ist in dem Lösezustand möglich, wenn die durch die Bremseinrichtung 30 wirkende Bremskraft durch den Nutzer überwunden wird.The magnetic field source 42 is an electromagnet and is electrically or signal-wise connected to a control unit 60. When the magnetic field unit 42 is controlled, an electric current flows through a coil of the magnetic field unit 42, creating a magnetic field. The magnetic field passes through the magnetorheological medium 40, causing the particles of the magnetorheological medium 40 to align in the direction of the magnetic field lines of the magnetic field, thereby changing the stiffness of the magnetorheological medium 40. If the magnetic field source 42 is not controlled by the control unit 60 or is controlled in such a way that the magnetic field source 42 is not energized, no magnetic field exists, causing the braking unit 31 to be in an open state. As soon as the magnetic field source 42 is energized, a magnetic field acts on the magnetorheological medium 40, and the particles align themselves depending on the strength of the magnetic field. In a high-strength magnetic field, the brake unit 31 is in the closed state. Between the closed and open states, the brake unit 31 is in a released state, i.e., an at least slightly released state of the brake unit 31, with the magnetic field having a strength that is lower than the magnetic field that causes the closed state. Rotation of the operating element 22 is possible in the released state if the braking force exerted by the braking device 30 is overcome by the user.

Im Betrieb der Bedienvorrichtung 20 erfolgt die Ansteuerung der Magnetfeldquelle 42 in Abhängigkeit vom Sensorsignal des Drehwinkelsensors 50, wobei in der Steuereinheit 60 für unterschiedliche Auswahllisten mindestens ein Drehwinkel des Bedienelements 22 hinterlegt ist, bei welchem der Anschlagzustand aktiviert werden soll.During operation of the operating device 20, the magnetic field source 42 is controlled as a function of the sensor signal of the rotation angle sensor 50, wherein at least one rotation angle of the operating element 22 is stored in the control unit 60 for different selection lists, at which the stop state is to be activated.

Bei einer Betätigung des Bedienelements 22 durch den Nutzer und einer Ansteuerung der Magnetfeldquelle 42, um dem Nutzer einen Anschlag zu signalisieren, d.h. in einem Anschlagzustand der Bremseinrichtung 30, wird die Magnetfeldquelle 42 zunächst über eine vordefinierte Schließzeitdauer, beispielsweise 200 ms oder 300 ms, derart konstant angesteuert, dass die Bremseinheit 31 dauerhaft im Schließzustand vorliegt, d.h. die Bremseinrichtung geschlossen ist. Anschließend wird die Magnetfeldquelle 42 periodisch angesteuert, derart, dass die Bremseinheit 31 zwischen dem Schließzustand und dem Lösezustand periodisch wechselt. Hierbei wird durch die periodische Ansteuerung der Magnetfeldquelle 42 ein periodisches Magnetfeld erzeugt, wodurch die Bremseinheit 31 immer, wenn kein Magnetfeld vorliegt, kurzzeitig teilweise geöffnet wird, wodurch eine Bewegung des Bedienelements 22 kurzzeitig freigegeben wird. Gleichzeitig wird weiterhin die Verdrehung des Bedienelements 22 durch den Drehwinkelsensor 50 erfasst. Wenn der Nutzer das Bedienelement 22 während dieser kurzen Zeitdauer des Lösezustands belastet, erfolgt eine Drehung des Bedienelements 22, welche durch den Drehwinkelsensor 50 erfasst wird. Das Sensorsignal des Drehwinkelsensors 50 wird in der Steuereinheit 60 dahingehend ausgewertet, ob die erfasste Drehrichtung von der Drehrichtung vor dem Anschlagzustand abweicht oder nicht. Wenn erkannt wird, dass das Bedienelement 22 in eine entgegen der vor dem Anschlagzustand vorhandenen Drehrichtung bewegt wird, wird die magnetorheologische Bremseinheit 31 dauerhaft in den Offenzustand verstellt, d.h. die Bestromung der Magnetfeldquelle 42, wird aufgehoben, so dass der Nutzer das Bedienelement 22 bis zu einem nächsten Anschlagzustand drehen kann.When the user actuates the operating element 22 and activates the magnetic field source 42 to signal a stop to the user, ie in a stop state of the braking device 30, the magnetic field source 42 is initially kept constant for a predefined closing time period, for example 200 ms or 300 ms controlled so that the brake unit 31 is permanently in the closed state, i.e. the braking device is closed. The magnetic field source 42 is then periodically controlled such that the brake unit 31 periodically alternates between the closed state and the released state. The periodic control of the magnetic field source 42 generates a periodic magnetic field, as a result of which the brake unit 31 is partially opened for a short time whenever there is no magnetic field, thereby briefly enabling movement of the operating element 22. At the same time, the rotation of the operating element 22 continues to be detected by the rotation angle sensor 50. If the user loads the operating element 22 during this short period of the released state, the operating element 22 rotates, which is detected by the rotation angle sensor 50. The sensor signal of the rotation angle sensor 50 is evaluated in the control unit 60 to determine whether or not the detected direction of rotation deviates from the direction of rotation before the stop state. If it is detected that the operating element 22 is moved in a direction of rotation opposite to that existing before the stop state, the magnetorheological brake unit 31 is permanently adjusted to the open state, ie the current supply to the magnetic field source 42 is removed, so that the user can rotate the operating element 22 until the next stop state.

Claims

An operating device for a motor vehicle, comprising a rotatable operating element (22) and a magnetorheological braking device (30), which comprises a magnetic field source (42), a magnetorheological braking unit (31) for the stop-like braking of a rotary movement of the operating element (22), and a rotation angle sensor (50) for detecting the rotation movement of the operating element (22), wherein the magnetorheological braking unit (31) comprises two brake components (32, 34) which are rotatable relative to one another, wherein one of the two brake components (32, 34) is connected in a rotationally fixed manner to the rotatable operating element (22) and the other brake component (34) is arranged in a fixed manner, wherein a magnetorheological braking chamber (36) provided with a magnetorheological medium (40) is formed between the two brake components (32, 34), and a control unit (60) which is connected to the magnetic field source (42) and to the rotation angle sensor (50), wherein the magnetic field source (42) is periodically controlled by the control unit (60) in such a way that, in a stop state, the brake unit (31) periodically changes between a closed state and a released state, wherein the direction of rotation of the operating element (22) is detected by the angle of rotation sensor (50), wherein the sensor signal of the angle of rotation sensor (50) is processed in the control unit (60) and used to control the magnetic field source (42) in such a way that, if the detected direction of rotation deviates from the direction of rotation before the stop state, the magnetic field source (42) is controlled in such a way that the magnetorheological brake unit (31) is adjusted to an open state, characterized in that the magnetic field source (42) is controlled in such a way that, in the stop state, before the periodic control of the magnetic field source (42), the magnetic field source (42) is controlled by the control unit (60) in such a way that the magnetorheological brake unit (31) remains permanently in the closed state for a predefined closing time period. remains.

Operating device according to Claim 1 , characterized in that the closing time duration can be changed depending on an actuation parameter of the operating element (22).

Operating device according to Claim 2 , characterized in that an actuating speed can be determined from the sensor signal of the rotation angle sensor (50), wherein the magnetic field source (42) is controlled by the control unit (60) in such a way that the predefined closing time depends on the actuating speed.

Operating device according to Claim 3 , characterized in that the predefined closing time increases with the actuation speed of the operating element (22).

Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the predefined closing time is between 50 ms and 400 ms.

Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetorheological medium (40) is a magnetorheological fluid or a magnetorheological powder.

Steering wheel with an operating device according to one of the Claims 1 until 6 .

Steering wheel Claim 7 , characterized in that the rotatable operating element (22) is a thumb roller.

Motor vehicle with an operating device (20) according to one of the Claims 1 until 6 .

Method for operating an operating device (20) according to one of the Claims 1 until 6 .