DE102006033682A1

DE102006033682A1 - Von Hand zu betätigende Vorrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102006033682A1
Application number: DE102006033682A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Kariya Yoshida; Hiroshige Kariya Asada; Yuuki Kariya Sawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2026-07-21
Also published as: US8179368B2; DE102006033682B4; CN1904775B; JP4826357B2; US20070024120A1; JP2007055585A; CN1904775A

Abstract

Eine von Hand betätigbare Vorrichtung (11) ermöglicht es einem Benutzer, intuitiv ein Kräftemuster zu erkennen, in dem eine grafische Darstellung des Kräftemusters auf einer Anzeigeeinheit (22) geliefert wird. Das Kräftemuster oder eine Beziehung zwischen einer Betätigungsposition einer Betätigungseinheit (31) der von Hand betätigbaren Vorrichtung (11) und einem Steuerwert wird virtuell beispielsweise in einer zweidimensionalen Liniengrafik dargestellt. Auf diese Weise kann eine Reaktionskraft passend auf eine Betätigungskraft des Benutzers einjustiert werden, um eine falsche Betätigung der von Hand betätigbaren Vorrichtung (11) auszuschließen oder zu verringern, da der Benutzer die Reaktionskraft problemlos steuern oder einstellen kann, um eine verbesserte Betätigbarkeit zu erreichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein von Hand zu betätigende Vorrichtungen, insbesondere in Kraftfahrzeugen.

In den letzten Jahren wurden verschiedene Systeme und Vorrichtungen in Kraftfahrzeugen, beispielsweise Klimaanlage, Radio, CD/DVD-Spieler, Navigationssysteme etc., unter Verwendung einer von Hand zu betätigenden Vorrichtung gesteuert, d.h. mittels einer von Hand zu betätigenden Vorrichtung, die beispielsweise einen Drehschalter oder dergleichen aufweist. In der Praxis werden in der Regel Steuerinformationen für die Temperatureinstellung, zur Auswahl von Radiosendern, zur Organisation einer Navigationsroute etc. auf einer Anzeigeeinheit dargestellt und ein Benutzer, d.h. ein Insasse oder der Fahrer des Fahrzeugs, kann die Betriebszustände dieser Systeme und Vorrichtungen beispielsweise über einen Taster oder Schalter in einem Berührungsbildschirm der Anzeigeeinheit oder dergleichen einstellen/ändern.

Der Fahrzeuginsasse muss jedoch die Betriebsbedingungen überwachen, welche auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden, und zwar sehr sorgfältig, um das Ergebnis der vorgenommenen Steuer- oder Einstellvorgänge zu sehen, wobei er beispielsweise gleichzeitig mit dem Fahren des Fahrzeugs beschäftigt ist. Mit anderen Worten, eine beliebige Anordnung der Schalter, Knöpfe etc. und/oder einer Anzeige auf der Anzeigeeinheit kann hinsichtlich Einfachheit der Erkennung des Steuerergebnisses nicht ohne weiteres einfach zu lesen sein, solange der Insasse nicht mit der Anordnung der Knöpfe, Schaltelemente etc. und/oder der Darstellung des Steuerergebnisses vertraut ist.

Angesichts dieses Problems wurde in der JP-PS JP-A-2001-84475 eine „Haptik" benannte und auch hierunter bekannte Technik beschrieben, bei der es sich um eine Steuertechnik einer Reaktionskraft in Antwort auf die Betätigung einer Steuervorrichtung und/oder die Situation eines Steuervorgangs handelt. Diese Technik steuert die Handbetätigung einer Steuerschnittstelle verschiedener Vorrichtungen durch Bereitstellung einer Reaktions- oder Rückmeldekraft an die Schnittstelle abhängig von einer Betätigungsposition, so dass eine Betriebsbedingung oder ein Betriebszustand der zu steuernden Vorrichtung eingestellt wird. Die genannte Druckschrift beschreibt auch die Anwendung einer Schubkraft zusätzlich zu der Rückstellkraft.

Genauer gesagt, die Anwendung der Reaktions- oder Rückstellkraft arbeitet auf folgende Weise: Die Haptik-Technik legt einen Widerstand an den Lautstärkesteuervorgang beispielsweise eines CD/DVD-Spielers an, indem eine Rückstellkraft bereitge stellt wird, wenn der Benutzer einen von Hand zu betätigenden Lautstärkeregler an dem Abspielgerät betätigt, wobei dieser Vorgang beim Hochregeln der Lautstärke erfolgt. Beim Herunterregeln der Lautstärke wird der Herunterregel-Steuervorgang des von Hand zu betätigenden Lautstärkereglers durch die Bereitstellung einer Schubkraft unterstützt, um die Drehung des Lautstärkereglers in Richtung geringerer Lautstärke zu erleichtern. Auf diese Weise wird ein plötzlicher Ausbruch einer hohen Lautstärke verhindert, wenn der Fahrzeuginsasse den Lautstärkeregler in Richtung „lauter" bewegt oder eine plötzliche Abnahme der Lautstärke wird möglich, um quasi „Zimmerlautstärke" in dem Fahrzeug zu erhalten, indem die Lautstärke-Herunterregelung durch die Schubkraft unterstützt wird.

Die Reaktionskraft und/oder die Schubkraft können jedoch nicht immer eine geeignete Unterstützung für den Insassen oder Fahrer bereitstellen, um einen Lautstärkeregler oder dergleichen geeignet zu betätigen. Beispielsweise kann eine Reaktionskraft mit einer geringeren Stärke als erwartet erlauben, dass der Benutzer eine von Hand zu betätigende Steuereinheit bei der Anwahl einer beabsichtigten Funktion zu stark betätigt. Weiterhin kann die Reaktionskraft einen unbeabsichtigten Aufruf der zugehörigen Funktion bewirken oder auslösen, wenn der Insasse unbeabsichtigt die von Hand zu betätigende Steuereinheit betätigt, während er mit dem Fahren des Fahrzeugs beschäftigt ist. Andererseits kann die Reaktionskraft die Handbetätigung durch den Insassen beschränken, wenn diese zu gering ist, um die anliegende Reaktionskraft zu überwinden. Die Reaktionskraft kann eine Höhe haben, welche größer als erwartet ist, was die Aufmerksamkeit des Insassen, beispielsweise vom Fahrbetrieb des Fahrzeugs, ablenken kann.

Aufgrund der obigen Probleme kann die von Hand zu betätigende Steuereinheit bevorzugt die Reaktionskraft für die Handbetätigung durch den Insassen oder dergleichen auf einstellbare Weise aufbringen. Die japanische Druckschrift JP-A-2003-260949 beschreibt ein Einstellverfahren für die Reaktionskraft bei Haptik-Vorrichtungen. Diese Technik definiert eine Mehrzahl von charakteristischen Punkten und eine Verbindungsfunktion zur Bildung eines Kräftemusters, welches auf die von Hand zu betätigende Steuereinheit aufgebracht wird, um die Anzahl von Festlegungspunkten für die Kräftemusterdefinition zu verringern. Auf diese Weise kann die von Hand zu betätigende Steuereinheit, welche für gewöhnlich eine detaillierte Reaktionskraftdefinition für jede Betriebsposition in einem gesamten Steuerbereich benötigt, durch Handbetätigung durch den Benutzer geeignet betätigt werden, indem nur einige wenige Steuerwerte für Charakteristikpunkte definiert werden.

Die Steuerwerte für die Charakteristikpunkte können jedoch nur basierend auf einem ausreichenden Wissen über die Charakteristikpunkte und die Verbindungsfunktion erkannt werden, welche mit einer Reihe von Festlegungspunkten einhergeht. Weiter hin kann die Verbindungsfunktion eine Benutzerintuition hinsichtlich der Höhe der Reaktionskraft zwischen den charakteristischen Punkten verschlechtern, so dass es für den Benutzer schwierig wird, die Reaktionskraft einzustellen.

Angesichts des obigen und weiterer Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine von Hand zu betätigende Vorrichtung zu schaffen, welche eine einfach einstellbare Reaktionskraft in Antwort auf eine Betätigung durch einen Benutzer hat.

Die von Hand zu betätigende Vorrichtung in Verbindung mit beispielsweise einer Anzeigeeinheit enthält eine Betätigungseinheit zur Erzeugung eines Betätigungssignals, wenn eine Bewegung der Betätigungseinheit durch eine Handbetätigung bewirkt wird, ein Stellglied zum Anlegen einer Antriebskraft an die Betätigungseinheit, einen Positionsdetektor zur Erkennung einer Betätigungsposition der Betätigungseinheit, eine Speichereinheit zur Speicherung eines Kräftemusters, welches gleichzeitig eine erste Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit und einem Reguliersteuerwert zum Regulieren der Antriebskraft des Stellglieds und eine zweite Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit und eines Steuersignals zur Steuerung einer externen Vorrichtung definiert, und eine Steuereinheit zur gleichzeitigen Ausgabe des Reguliersteuerwertes an das Stellglied und des Steuersignals an die externe Vorrichtung, basierend auf dem Kräftemuster, welches in der Speichereinheit gespeichert ist und der Position der Betätigungseinheit, welche vom Positionsdetektor erkannt wird. Die Steuereinheit in der von Hand zu betätigenden Vorrichtung gibt visuelle Darstellungsinformationen aus, um auf der Anzeigeeinheit die erste Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit und dem Reguliersteuerwert in dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit, darzustellen und die Steuereinheit modifiziert die erste Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit und dem Reguliersteuerwert in dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit, basierend auf entweder der Modifikationsinformation von einer externen Quelle und der Modifikationsinformation aufgrund einer Betätigung der Betätigungseinheit. In diesem Fall stellt die externe Vorrichtung beispielsweise ein Betätigungstastenfeld dar, welches mit der von Hand zu betätigenden Vorrichtung verbunden ist.

Die von Hand zu betätigende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt dem Benutzer, intuitiv das Kräftemuster zu erkennen, indem eine grafische Darstellung des Kräftemusters auf der Anzeigeeinheit bereitgestellt wird. Mit anderen Worten, das Kräftemuster oder eine Beziehung zwischen einer Betätigungsposition der Betätigungseinheit und einem Steuerwert wird visuell beispielsweise als zweidimensionale linienförmige Grafik dargestellt. Der Benutzer gibt Modifikationsinformationen des Kräftemusters basierend auf der grafischen Darstellung ein, um eine Einstellung der Reaktionskraft zu bewirken, welche von dem Stellglied erzeugt wird, welches die Betätigungseinheit oder dergleichen der von Hand zu betätigenden Vorrichtung in Ant wort auf die Betätigung durch den Benutzer antreibt. Auf diese Weise wird die Reaktionskraft auf geeignete Weise auf eine Betätigungskraft des Benutzers eingestellt, um eine falsche Betätigung der von Hand zu betätigenden Vorrichtung aufgrund der Reaktionskraft zu verringern, welche bezüglich der Betätigungskraft durch den Benutzer zu hoch oder zu niedrig ist. Weiterhin kann der Benutzer problemlos die Reaktionskraft steuern, um eine verbesserte Handhabbarkeit zu erreichen.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Kräftemuster durch Betätigung der Betätigungseinheit oder durch die Modifikationsinformation von einer externen Quelle basierend auf der visuellen Darstellung des Kräftemusters auf der Anzeigeeinheit gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Betätigungsposition der Betätigungseinheit zur Ausgabe des Steuersignals für die externe Vorrichtung problemlos gemäß den Wünschen oder Vorzügen des Benutzers aufgrund der Unterstützung durch die visuelle Darstellung eingestellt werden.

Die visuelle Darstellung des Kräftemusters umfasst sowohl eine zweidimensionale linienartige Grafik als auch eine dreidimensionale Oberflächengrafik. Die an die Betätigungseinheit angelegt Reaktionskraft kann als eine Höhe der Liniengrafik entlang der y-Achse der Grafik dargestellt werden und die Betätigungsposition der Betätigungseinheit, d.h. eine direkte Distanz ausgehend von einer Ausgangs- oder Null-Lage kann als Wert auf der x-Achse der Grafik dargestellt werden. Auf diese Weise kann die Reaktionskraft um die Null-Lage herum symmetrisch unter Verwendung der Liniengrafik definiert werden, was es dem Benutzer erlaubt, die Einstellung über eine grafische Schnittstelle problemlos durchzuführen.

Weiterhin kann die Liniengrafik mittels der Oberflächengrafik ersetzt werden und die Höhe der Oberfläche von einer Standardebene, beispielsweise der x-y-Ebene, kann eine simulierte potenzielle Energie eines Oberflächenpunktes, gemessen entlang beispielsweise der z-Achse, darstellen. Auf diese Weise kann die Reaktionskraft an einer bestimmten Betätigungsposition der Betätigungseinheit als eine Simulation der Beschleunigung eines Partikels proportional zur potentiellen Energie definiert werden, welche im Zug der Bewegung entlang der Oberfläche der Grafik verloren geht oder erhalten wird, was es dem Benutzer ermöglicht, eine Einstellung über eine grafische Schnittstelle problemlos durchzuführen.

Weiterhin kann die Reaktionskraft basierend auf der Messung der Betätigungskraft gesteuert werden, welche von dem Benutzer auf die Betätigungseinheit aufgebracht wird. Auf diese Weise kann die Reaktionskraft auf geeignete Weise die Betätigung der Betätigungseinheit durch den Benutzer unterstützen. Zusätzlich kann die Einstellung der Reaktionskraft basierend auf einem gemittelten Messwert erfolgen, was eine Verringerung des Rechenaufwands etc. aufseiten des Benutzers ermöglicht.

Weiterhin kann die Reaktionskraft basierend auf der Messung der Betätigungszeit ausgehend von der Null-Lage zu einem Umfang oder einer Peripherie eines Positionsbereichs der Betätigungseinheit gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Reaktionskraft der Betätigungseinheit abhängig von den Vorlieben des Benutzers geeignet eingestellt werden, was eine Verringerung von fehlerhaften Betätigungen ermöglicht.

Weiter Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm einer von Hand zu betätigenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht einer Betätigungseinheit der von Hand zu betätigenden Vorrichtung;
3 eine seitliche Schnittdarstellung der Betätigungseinheit;
4 eine Querschnittsdraufsicht auf die Betätigungseinheit;
5 eine Ansicht von oben auf die Betätigungseinheit mit entferntem Betätigungsgriff;
6 ein genaueres Blockdiagramm einer Steuereinheit und anderer Bestandteile der von Hand zu betätigenden Vorrichtung;
7 eine Tabelle von Kräftemustern zur Steuerung der Betätigungseinheit;
8 ein Flussdiagramm eines Betätigungshandgriffsteuerprozesses bei der Steuereinheit;
9 ein Flussdiagramm eines Initialisierungsprozesses in der Steuereinheit;
10 ein Beispiel eines Einstellbildschirms, der auf einer Anzeigeeinheit der von Hand zu betätigenden Vorrichtung angezeigt wird;
11 ein anderes Beispiel eines Einstellbildschirms, der auf der Anzeigeeinheit der von Hand zu betätigenden Vorrichtung dargestellt wird;
12 noch ein weiteres Beispiel des Einstellbildschirms, der auf der Anzeigeeinheit der von Hand zu betätigenden Vorrichtung dargestellt wird;
13 ein Flussdiagramm eines Betätigungskraftmessprozesses in der Steuereinheit;
14A eine Liniengrafik eines Grundkräftemusters zur Verwendung in dem Betätigungskraftmessprozess;
14B eine Darstellung einer Beziehung zwischen einer Betätigungszeit und Grundkräftemustern;
14C eine Liniengrafik einer Betätigungsreaktionskraft und einer begrenzenden Reaktionskraft;
15A ein weiteres Beispiel eines Einstellbildschirms, der auf der Anzeigeeinheit der von Hand zu betätigenden Vorrichtung angezeigt wird; und
15B noch ein weiteres Beispiel eines Einstellbildschirms, der auf der Anzeigeeinheit der von Hand zu betätigenden Vorrichtung dargestellt wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung sind nicht auf die Typen/Formen gemäß der Ausführungsform beschränkt, sondern können jegliche Form auf diesem technischen Gebiet annehmen, solange sie im Rahmen dessen liegen, was ein Fachmann auf diesem Gebiet in Erwägung ziehen wird.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer von Hand zu betätigenden Vorrichtung 11 und hiermit in Verbindung stehender relevanter Bauteile oder Vorrichtungen. Die von Hand zu betätigende Vorrichtung 11 (nachfolgend mit „Vorrichtung 11" bezeichnet) umfasst eine Betätigungseinheit 21, einen Speicher 15, eine Kommunikationseinheit 16 und eine Steuereinheit 17. Die Kommunikationseinheit 16 ist mit einer Audiosteuerung 23, einer Klimaanlagensteuerung 24 und einem Navigationssystem 25 über ein Fahrzeug-LAN 28 verbunden. Die Steuereinheit 17 ist auch mit einer Anzeigeeinheit 22 verbunden. Die Vorrichtung 11 liegt nahe am Fahrersitz eines Fahrzeugs und wird von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigt, der in dem Fahrersitz sitzt.
Die Betätigungseinheit 21 ist eine vom Fahrer des Fahrzeugs oder einem Benutzer der Vorrichtung 11 betätigbare Einheit. Die Betätigungseinheit 21 weist Elektromotoren 39a und 39b und Encoder (Kodierer/Dekodierer) 41a und 41b auf (2).
Die Elektromotoren 39a und 39b liefern eine Kraft an einen Betätigungshandgriff 31, der später noch beschrieben wird, basierend auf einem Steuerwert, der von der Steuereinheit 17 eingegeben wird.
Die Encoder 41a und 41b sind Sensoren zur Erkennung einer Betätigungsposition (eines Betätigungszustands) des Betätigungshandgriffs 31, um ein Erkennungsergebnis an die Steuereinheit 17 auszugeben.
Der Speicher 15 speichert Betriebsdaten, beispielsweise ein Kräftemuster oder dergleichen. Das Kräftemuster ist ein kollektiver Satz von Werten, welche eine Beziehung zwischen dem Betätigungszustand des Betätigungshandgriffs 31 und einem an Fahrzeugvorrichtungen auszugebenden Steuersignal, beispielsweise einem Audiosystem, einer Klimaanlage, einem Navigationssystem oder dergleichen, darstellen. Das Kräftemuster ist einer ID zugeordnet, um den Fahrer des Fahrzeugs zu identifizieren, beispielsweise einer Benutzer-ID, um für unterschiedliche Fahrer zur Verfügung zu stehen. Jedes der Kräftemuster enthält ein Paar von Kräftemustern, d.h. ein Stoppzeit-Kräftemuster und ein Fahrzeit-Kräftemuster. Weiterhin kann ein Kräftemuster besonders für ein bestimmtes Fahrzeuggerät, abhängig von dem Typ der Geräte oder Vorrichtungen, bereitgestellt werden.
Die Kommunikationseinheit 16 führt einen Informationsaustausch mit verschiedenen Vorrichtungen in dem Fahrzeug über das Fahrzeug-LAN 28 durch.
Die Steuereinheit 17 enthält eine CPU, ein ROM, ein RAM etc. zur Durchführung verschiedener Vorgänge basierend auf einem im ROM gespeicherten Programm. Die Steuereinheit 17 gibt den Steuerwert an die Elektromotore 39a und 39b abhängig von dem Kräftemuster aus, welches im RAM gespeichert ist.
Das Fahrzeug-LAN 28 ist ein in dem Fahrzeug verlaufendes „local area network" und dient zum Informationsaustausch zwischen den Fahrzeugvorrichtungen, beispielsweise der Audiosteuerung 23, der Klimaanlagensteuerung 24, dem Navigationssystem 25 etc.
Die Audiosteuerung 23 steuert ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Audiosystem und die Klimaanlagensteuerung 24 steuert ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Klimaanlagensystem.
Das Navigationssystem 25 enthält eine Anzeigeeinheit, eine Kartendatendiskette oder dergleichen, einen GPS-Empfänger etc. zur Darstellung einer momentanen Position des Fahrzeugs, zur Bereitstellung einer Navigationsroute etc.
Die Anzeigeeinheit 22 ist eine Flüssigkristallanzeige, eine organische EL-Anzeige oder dergleichen zur Darstellung eines Bildes der Kartendaten oder dergleichen.
Der Aufbau der Betätigungseinheit 21 wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Betätigungseinheit 21, 3 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der Betätigungseinheit 21, 4 zeigt eine Querschnittsdraufsicht auf die Betätigungseinheit 21 und 5 zeigt eine Ansicht auf die Betätigungseinheit 21 mit entferntem Betätigungshandgriff 31.
Wie in den 2 bis 5 gezeigt, enthält die Betätigungseinheit 21 eine Basis 32, welche beispielsweise an einem Karosserieteil des Fahrzeuges befestigbar ist, ein Kugelgelenklager 33, das auf der Basis 32 angeordnet ist, eine Betätigungswelle 34, welche einen kugelförmigen Abschnitt 34a hat, der an einer unteren Seite eines mittleren Teils des Achsenkörpers angeordnet ist und auf schwenkbewegliche Weise in dem Kugelgelenklager 33 gehalten ist, einen Solenoiden 35, der an einer unteren Seite des Kugelgelenklagers 33 angeordnet ist, ein Klemmteil 36 an einer Oberseite einer Antriebswelle 35a des Solenoiden 35 zum Festklemmen der Betätigungswelle 34, Drehachsen 37a und 37b, welche sich senkrecht zueinander schneidend in einer Ebene befinden, welche parallel zur Basis 32 verläuft, wobei der Kreuzungsmittelpunkt mit der Mitte des Kugelgelenklagers 33 zusammenfällt, große Zahnräder 38a und 38b, welche jeweils auf den Drehachsen 37a, 37b angeordnet sind, wobei die Elektromotoren 39a und 39b parallel zu den Drehachsen 37a und 37b verlaufen, kleine Zahnräder 40a und 40b, welche entsprechend auf den Abtriebswellen der Elektromotoren 39a und 39b liegen und in Eingriff mit den großen Zahnrädern 38a und 38b sind, die Encoder 41a und 41b zur Erkennung von Drehrichtung und Drehbetrag der Abtriebswellen der Elektromotoren 39a und 39b und L-förmige Bauteile 42a und 42b zur Übertragung der Schwenkbewegung der Betätigungswelle 34 auf die Drehachsen 37a und 37b, nachdem die Schwenkbewegung in eine Drehbewegung umgewandelt wurde. Die Betätigungswelle 34 hat an ihrem oberen Ende einen Betätigungshandgriff 31.
Ein unteres Ende der Betätigungswelle 34 hat konische Form und verjüngt sich zum Ende hin und das Klemmteil 36, welches dem unteren Ende der Betätigungswelle 34 gegenüberliegt, hat einen konkaven Abschnitt 36a zum Ergreifen des unteren Endes der Betätigungswelle 34. Wenn daher das Klemmteil 36 durch einen eingeschalteten Solenoiden 35 nach oben angehoben wird, ergreift es das untere Ende der Betätigungswelle 34 mit dem konkaven Abschnitt 36a, so dass eine Schwenkbewegung der Betätigungswelle 34 um den kugelförmigen Abschnitt 34a herum unterbunden ist. Bei Abschalten des Solenoiden 35 wird das Klemmteil 36 abgesenkt und erlaubt die Schwenkbewegung der Betätigungswelle 34, da der Eingriff zwischen dem Klemmteil 36 und der Betätigungswelle 34 freigegeben wird.
Die L-förmigen Bauteile 42a und 42b haben an einem Ende eine Schraubenöffnung 43 und am anderen Ende eine Betätigungswellenöffnung 44. Die L-förmigen Bauteile 42a und 42b sind an einer Seitenfläche der großen Zahnräder 38a und 38b jeweils mit einer Schraube 45 befestigt, welche in die Schraubenöffnung 43 eingeführt ist. Die Betätigungswellenöffnung 44 an jedem der L-förmigen Bauteile 42a bzw. 42b ist in Eingriff mit der Betätigungswelle 34, wie in 3 zu sehen ist. Die Breite der Betätigungswellenöffnung 44 wird eng auf die Durchmessergröße der Betätigungswelle 34 eingestellt, um Spiel der Betätigungswelle 34 zu verringern, solange die Bewegung der Betätigungswelle 34 nicht begrenzt ist. Weiterhin wird die Länge der Betätigungswellenöffnung 44 jeweils gleich oder größer als ein Bewegungsbereich der Betätigungswelle 34 gesetzt. Auf diese Weise treibt eine Schwenkbewegung des Betätigungshandgriffs 31 die Betätigungswelle 34 in X- und Y-Richtungen, so dass basierend auf der Drehbewegung der großen Zahnräder 38a und 38b und der kleinen Zahnräder 40a und 40b aufgrund der L-förmigen Bauteile 42a und 42b in Eingriff hiermit den Encodern 41a und 41b eine Drehbewegung übermittelt wird. Folglich kann der Betätigungszustand der Betätigungswelle 34 mittels der Steuereinheit 17 erkannt werden.
Der Betätigungshandgriff 31 hat gemäß den 2 und 3 Dom- oder Kuppelform mit einem transparenten Fenster 51 in einem oberen mittigen Bereich. Innerhalb des transparenten Fensters 51 ist in dem Betätigungshandgriff 31 ein Substrat 52 und ein Photounterbrecher 53 aufgenommen, der einen Lichtemitter und einen Lichtempfänger auf einem Abschnitt des Substrats 52 enthält, welches dem Fenster 51 gegenüberliegt, wie in den 3 und 5 gezeigt. Das Substrat 52 hat an seinem Umfang erste und zweite Schalter 54 bzw. 55.
Der Photounterbrecher 53 steuert den EIN/AUS-Betrieb des Solenoiden 35. Genauer gesagt, der Lichtemitter (nicht gezeigt) emittiert ein Licht mit einer bestimmten Wellenlänge, beispielsweise Infrarotlicht, und der Lichtempfänger empfängt das Licht der bestimmten Wellenlänge zum Einschalten des Solenoiden 35, um eine Schwenkbewegung der Betätigungswelle 34 durch Absenken des Klemmteils 36 zu ermöglichen, da das Klemmteil 36 von der Betätigungswelle 34 getrennt wird. (Das Klemmteil 36 kann analog auch bei einem Ausschalten des Solenoiden 35 abgesenkt werden.) Der Photounterbrecher 53 hat eine Energieversorgung und einen Steuersignalaustausch mittels einer Leitung 58, die in der Betätigungswelle 34 verläuft.
Die ersten und zweiten Schalter 54 bzw. 55 dienen als ein Drehbewegungserkennungsschalter bzw. ein Druckbewegungserkennungsschalter. Werden die Schalter 54 und 55 nicht betätigt, verbleibt ein Schaltelement der Schalter in einer Mittenposition des Schaltvorgangs. Ein erster Knopf 54a und ein zweiter Knopf 55a an den Schaltern 54 und 55 sind gemäß 5 symmetrisch an einem Außenumfang des Betätigungshandgriffs 31 angeordnet, um eine Benutzerbetätigung in Richtungen A, B oder C aus der Mittenposition heraus zu empfangen. Eine Betätigung in die Richtungen A und C ist eine Drehbetätigung und die Betätigung in Richtung B ist eine Druckbetätigung. Die Betätigung der Knöpfe 54a und 55a in den ersten und zweiten Schaltern ist der Durchführung einer beliebigen Funktion einer zugehörigen Vorrichtung zugeordnet.
Die Elektromotoren 39a und 39b liefern einen Kraftwiderstand auf den Betätigungshandgriff 31, in dem beispielsweise die Betätigungsrichtung, die Betätigungsgeschwindigkeit und/oder die Betätigungsposition des Betätigungshandgriffs 31 basierend auf dem Grad der Betätigungsbewegung des Handgriffes 31 reguliert wird. Genauer gesagt, die Betätigungsbewegung des Betätigungshandgriffs 31 in eine bestimmte Richtung wird erleichtert, indem die Widerstandskraft (ein durch eine Kraft erzeugter Widerstand) entgegen der Betätigungsbewegung in eine Richtung bereitgestellt wird, welche nicht die bestimmte Richtung ist, was durch die Elektromotoren 39a und 39b erfolgt, so dass die Betätigungsbewegung des Betätigungshandgriffs 31 herangezogen werden kann, den Gebrauch einer Fahrzeugvorrichtung präzise zu steuern oder herangezogen werden kann, eine Funktionssteuerung einer ausgewählten Fahrzeugvorrichtung präzise zu steuern. Auf diese Weise kann der Benutzer eine physikalische Rückkopplung auf ein sensorisches Organ feststellen und kann den Betätigungshandgriff 31 in eine geeignete Richtung bewegen, so dass eine unerwünschte Betätigung des Betätigungshandgriffs 31 verhindert ist.
Der Betätigungshandgriff 31 kann beispielsweise unter Abnutzungserscheinungen in dem Kugelgelenklager und der Betätigungswelle 34 an dem Anlageabschnitt leiden, wo eine Kante des Kugelgelenklagers an der Betätigungswelle 34 anschlägt. Die Anlage dieser Teile kann zur Erzeugung von Abrieb führen, der in die Spalte zwischen den Teilen gelangt, so dass eine widerstandsfreie Bewegung der Teile unmöglich wird. Die Betätigungsbewegung des Betätigungshandgriffs 31 kann daher durch Bereitstellen eines Drehmoments begrenzt werden, welches gegen die Benutzerbetätigung in einer bestimmten Betätigungsposition durch die Elektromotoren 39a und 39b aufgebracht wird. Auf diese Weise kann der Benutzer, beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs erkennen, dass der Betätigungshandgriff 31 die Grenze eines Betätigungsbereichs erreicht, da eine Rückkopplung auf ein Sinnesorgan erfolgt. Im Ergebnis wird eine übertriebene Betätigung des Betätigungshandgriffs 31 verhindert, wobei sich der Vorteil ergibt, dass weniger Abrieb erzeugt wird. Zusätzlich kann der Betätigungshandgriff 31 in seine Null- oder Mittenlage unter Drehmomentunterstützung von den Elektromotoren 39a und 39b zurückbewegt werden.
Die Steuereinheit 17 und der Speicher 15 in der Vorrichtung 11 werden unter Bezugnahme auf weitere Figuren der Zeichnung beschrieben. 6 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Steuereinheit 17 und anderer Komponenten. Die Steuereinheit 17 enthält einen Motortreiber 61, eine Vergleichseinheit 62, eine Kräftemusterspeichereinheit 63 und eine Kräftemuster-I/O-Einheit. Die Einheiten und Bestandteile der Steuereinheit 17 werden unter Verwendung der CPU, des ROM, des RAM, einer I/O etc. implementiert (jeweils in der Figur nicht dargestellt).
Der Motortreiber 61 gibt ein Treibersignal zum Betrieb der Elektromotoren 39a, 39b basierend auf einem Vergleichsergebnis (einem Motorausgangswert) von der Vergleichseinheit 62 aus. Die Vergleichseinheit 62 vergleicht das Kräftemuster, welches in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gespeichert ist, mit einem Positionssignal von den Encodern 41a und 41b, um das Vergleichsergebnis (den Motorausgangswert) zu bestimmen, der dem Motortreiber 61 ausgegeben wird. Die Kräftemusterspeichereinheit 63 hält einen einzelnen Satz des Kräftemusters, der vom Speicher 15 erhalten wurde. Das in der Speichereinheit 63 gehaltene Kräftemuster kann von der Vergleichseinheit 62 zu Referenzzwecken herangezogen werden. Die Kräftemuster-I/O-Einheit 64 überträgt das Kräftemuster über die Kommunikationseinheit 16 an eine externe Einheit und speichert das von der Kommunikationseinheit 16 empfangene Kräftemuster im Speicher 15.
Der Speicher 15 speichert eine Mehrzahl von Kräftemustern zur Verwendung bei der Steuerung des Betätigungshandgriffs 31. 7 zeigt eine Tabelle der Kräftemuster als ein Beispiel. Die Tabelle in 7 listet den EIN/AUS-Zustand der Elektromotoren 39a und 39b, begleitet von der Drehrichtung. In der Tabelle ist die Betätigung des Betätigungshandgriffs 31 in acht äquivalente Schritte jeweils in X- und Y-Richtung unterteilt. Die obere Reihe in einem jeden Kasten oder einer jeden Zelle ist der EIN/AUS-Zustand des ersten Motors 31a, die mittlere Reihe ist der EIN/AUS-Zustand des zweiten Motors 39b, jeweils begleitet von der Drehrichtung in normale Richtung (+) oder entgegengesetzte Richtung (–). Das Zeichen "0" in der oberen/mittleren Reihe bezeichnet den Zustand EIN der Elektromotoren 39a, 39b (die Motoren drehen) und "1" bezeichnet den Zustand AUS der Elektromotoren 39a, 39b (die Motoren drehen nicht). Die untere Reihe in jeder Zelle enthält ein Symbol ("A", "B", etc.) von zu steuernden Objektvorrichtungen und Steuersignalwerte ("8", "3", etc.). Der Wert "*" bezeichnet, dass keine bestimmte Vorrichtung als steuerndes Objekt festgelegt ist.
Gemäß der Tabelle von 7 spezifizieren die Zellen von (X3, Y0) bis (X3, Y7), (X4, Y0) bis (X4, Y7), (X0, Y3) bis (X7, Y3) und (X0, Y4) bis (X7, Y4), dass der Betätigungshandgriff 31, der in die Position dieser Zellen betätigt oder bewegt wird, keine Widerstandskraft von den Elektromotoren 39a, 39b empfängt. Ist der Betätigungshandgriff 31 in den anderen Zellen positioniert, empfängt er die Widerstandskraft von wenigstens einem der Elektromotoren 39a, 39b. Weiterhin gibt der Betätigungshandgriff 31, der in den Zellen (X3, Y0) bis (X3, Y1) und (X4, Y0) bis (X4, Y1) positioniert ist, den Steuersignalwert "4" an die Objektvorrichtung "A" über die Kommunikationseinheit 16 aus. Der Steuersignalwert "0" bedeutet, dass die Betätigung des Betätigungshandgriffs 31 kein Steuersignal an die Vorrichtung ausgibt und das Kräftemuster der Objektvorrichtung, erhalten aus dem Speicher 15, in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gespeichert wird. Das Kräftemuster kann Typinformationen, Benutzerinformationen, welche das Kräftemuster einem bestimmten Benutzer zuordnen, Vorrichtungsinformationen, welche das Kräftemuster einer bestimmten Vorrichtung zuordnen und ähnliche Informationen umfassen.
Die Betätigung der Vorrichtung 11 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Flussdiagramme und weitere Darstellungen erläutert.
8 zeigt ein Flussdiagramm des Betätigungshandgriff-Steuerprozesses in der Steuereinheit 17. Der Betätigungshandgriff-Steuerprozess wird nach einem Initialisierungsprozess durchgeführt, der später noch für diese Ausführungsform beschrieben wird. Der Betätigungshandgriff-Steuerprozess wird hauptsächlich von der Vergleichseinheit 62 in der Steuereinheit 17 durchgeführt.
Die Vergleichseinheit 62 bestimmt, ob eine Änderung in einem Ausgang von den Encodern 41a und 41b erkannt wird (Schritt S70). Der Ablauf geht zum Schritt S75, wenn in dem Ausgang eine Änderung erkannt wird (Schritt S70: JA). Der Ablauf wiederholt den Schritt S70, wenn im Ausgang keine Änderung erkannt wird (Schritt S70: NEIN).
Die Vergleichseinheit 62 bezieht sich im Schritt S75 auf das in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gespeicherte Kräftemuster und bestimmt den Ausgangswert für die Elektromotoren 39a und 39b basierend auf dem Positionssignal der Encoder 41a und 41b. Der Motortreiber 61 treibt die Elektromotoren 39a und 39b basierend auf dem Ausgangswert, der von der Vergleichseinheit 62 bestimmt wurde.
Im Schritt S80 bestimmt die Vergleichseinheit 62, ob ein Symbol einer Objektvorrichtung (Vorrichtung, die Gegenstand oder Objekt der Steuerung ist) in einer Zelle des Kräftemusters spezifiziert ist, und zwar basierend auf dem Positionssignal von den Encodern 41a und 41b. Beispielsweise erkennt die Vergleichseinheit 62, dass die untere Reihe in der Zelle Objektvorrichtungsdaten wie "A-8" oder dergleichen hat, wie in 7 gezeigt. Der Ablauf geht zum Schritt S85, wenn in der Zelle die Objektvorrichtung spezifiziert ist (Schritt S80:JA) und der Ablauf geht zum Schritt S70, wenn in der Zelle die Objektvorrichtung nicht spezifiziert ist (Schritt S80:NEIN).
Der Ablauf in der Vergleichseinheit überträgt den Steuersignalwert im Schritt S85 an die Objektvorrichtung, die durch das Symbol von der Kommunikationseinheit 16 spezifiziert wurde. Nach Übertragung des Steuersignalwertes kehrt der Ablauf zum Schritt 70 zurück. Der oben beschriebene Betätigungshandgriff-Steuerprozess kann in der Steuereinheit 17 innerhalb von beispielsweise 10 Millisekunden durchgeführt werden.
Der von der Steuereinheit 17 durchgeführte Initialisierungsprozess wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 9 beschrieben. Der Initialisierungsprozess beginnt, wenn ein Fahrer in dem Fahrersitz durch einen Sitzsensor (nicht dargestellt) erkannt wird.
Die Steuereinheit 17 bestimmt den Fahrer des Fahrzeugs nach Beginn des Initialisierungsprozesses. Das heißt, von der Steuereinheit 17 wird im Schritt S105 bestimmt, wer der Fahrer ist. Beispielsweise nimmt eine Kamera ein Bild vom Fahrzeuginnenraum auf und eine Bilderkennungstechnik wird verwendet, um den Fahrer zu erkennen. Der Fahrer kann auch basierend auf der Eingabe einer Benutzer-ID oder dergleichen bestimmt werden.
Im Schritt S110 bestimmt der Initialisierungsprozess, ob das Kräftemuster für den identifizierten Fahrer im Speicher 15 gespeichert ist. Der Ablauf geht zum Schritt S115, wenn das für den identifizierten Fahrer gültige Kräftemuster im Speicher 15 gefunden wird (Schritt S110: JA). Der Ablauf geht zum Schritt S125, wenn im Speicher 15 kein Kräftemuster für den identifizierten Fahrer gefunden wird.
Im Schritt S115 erhält der Initialisierungsprozess das Kräftemuster von dem Speicher 15 für die Kräftemuster-Speichereinheit 63 in der Steuereinheit 17 und wie es in der Speichereinheit 63 entwickelt wurde. Dann fragt im Schritt S120 der Initialisierungsprozess den Fahrer hinsichtlich einer Modifikation des Kräftemusters ab. Beispielsweise wird die Nachricht "Kräftemuster modifizieren? Betätigungshandgriff nach vorne zur Modifizierung des Kräftemusters oder nach hinten für eine Nicht-Modifizierung bewegen" auf der Anzeigeeinheit 22 dargestellt. Der Benutzer betätigt den Betätigungshandgriff 31 der obigen Nachricht folgend und die Absicht des Benutzers wird so der Steuereinheit 17 eingegeben. Die Nachricht auf der Anzeigeeinheit 22 kann durch eine Stimme aus einem Lautsprecher unterstützt oder ersetzt werden.
Der Ablauf geht zum Schritt S125, wenn eine Modifikation des Kräftemusters vom Benutzer gewünscht wird (Schritt S120: JA). Der Ablauf geht zum Schritt S150, wenn eine derartige Modifikation vom Benutzer nicht gewünscht ist (Schritt S120: NEIN).
Im Schritt S125 führt der Ablauf einen Betätigungskraftmessprozess durch, der später noch beschrieben wird. Der Betätigungskraftmessprozess misst die Betätigungskraft durch den Fahrer, um eine optimale Betriebsreaktionskraft und hemmende Reaktionskraft zu bestimmen. Nach Bestimmung des Messprozesses geht der Ablauf zum Schritt S130 zur Kräftemusterfestlegung in einem Kräftemusterfestlegungsmodus oder -setzmodus.
Der Kräftemustersetzmodus wird nachfolgend beschrieben. In dem Kräftemustersetzmodus zeigt die Steuereinheit 17 einen Setzbildschirm 301 gemäß 10 auf der Anzeigeeinheit 22 basierend auf dem Kräftemuster, welches in der Kräftemustersetzeinheit gespeichert und entwickelt wurde. Die Steuereinheit 17 zeigt ein voreingestelltes Kräftemuster des ROM der Steuereinheit 17, wenn das Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 nicht gefunden wird. Das nachfolgend beschriebene Kräftemuster ist ein Stoppzeit-Kräftemuster.
Der Bildschirm 301 stellt einen Betätigungsbereich des Betätigungshandgriffs 31 als eine Betätigungsebene 303, auf der Betätigungsebene 303 anzuordnende Bildsymbole 305, einen Draufsichtknopf 307 zur Umschaltung der Bildschirmanzeige in eine Draufsicht, einen Schnittansichtknopf 309 zur Umschaltung der Bildschirmdarstellung in eine Querschnittsansicht, einen Speicherknopf 311 zum Speichern des Kräftemusters in der Kräftemusterspeichereinheit 63 des Speichers 15, einen Testknopf 313 zur Steuerung des Betätigungshandgriffs 31 unter Verwendung des Kräftemusters, welches momentan in der Kräftemusterspeichereinheit 63 vorrätig ist und einen Endknopf 319 zum Beenden des Kräftemustersetzmodus.
Die Betätigungsebene 303 stellt eine Draufsicht auf den Betätigungsbereich des Betätigungshandgriffs 31 dar. Vier Öffnungen 316a bis 316d liegen an vier Positionen vorne/hinten und rechts/links (in Blickrichtung des Fahrers), wie in 10 gezeigt. Die vier Öffnungen 316a bis 316d sind Bildsymbole zur Darstellung eines Bereichs verringerter Betätigungsreaktionskraft. In dem Bereich verringerter Betätigungsreaktionskraft wird die Betätigungsreaktionskraft relativ zu den umgebenden Bereichen verringert. Somit ist eine Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 in Richtung der Öffnungen 316a bis 316d leichtgängiger. Die Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 in Richtung der Öffnungen 316a bis 316d kann weiter unter Verwendung einer Schubkraft (unterstützende Schubkraft) erleichtert werden.
Die Öffnung 316d in 10 wird von einem Bildsymbol 317 für einen CD-Spieler begleitet. In diesem Fall versetzt die Betätigung des Betätigungshandgriffs 31 in die Position der Öffnung 316d die mit dem Betätigungshandgriff 31 zu steuernde Objektvorrichtung auf einen CD-Spieler.
Die Öffnungen 316a bis 316d, das Bildsymbol 317 für den CD-Spieler etc. können in eine gewünschte Position durch eine "Drag-and-Drop"-Funktion mittels eines Cursors 315 bewegt werden. Das in der Kräftemusterspeichereinheit gespeicherte Kräftemuster wird sofort geändert, um die Positionsänderungen der Öffnungen 316a bis 316d, des Bildsymbols 317 oder dergleichen wiederzugeben.
Die Bildsymbole 305 umfassen Bildsymbole entsprechend einer Öffnung, eines Kurzwellenradios, eines Mittelwellenradios, einer Verkehrsinformationsstation, eines CD-Spielers, eines HD-Spielers und eines MD-Spielers. Die Bildsymbole 305 können beliebig auf der Betätigungsebene 303 verschoben und abgesetzt werden ("Dragand-Drop"), um die Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 hierhin zu erleichtern. Das heißt, die Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 wird durch Positionierung der Öffnung in der Betätigungsebene 303 gesteuert und das Radio oder dergleichen, welches in der Betätigungsebene 303 positioniert ist, setzt die Objektvorrichtung der durch die Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 spezifizierten Steuerung fest, wenn der Cursor 315 auf eines der Bildsymbole 305 gebracht wird. Das Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gibt sofort die Änderung wieder, welche durch den Drag-and-Drop-Vorgang eines jeden der Bildsymbole 407 verursacht wird.
Der Draufsichtknopf 307 steuert die Darstellung der Betätigungsebene 303 in Richtung Draufsicht. 10 zeigt bereits die Draufsicht und der Draufsichtknopf 307 ist in 10 außer Betrieb.
Der Schnittansichtknopf 309 steuert die Darstellung in der Betätigungsebene 303 in Richtung einer Querschnittsdarstellung, wie später noch beschrieben wird. Der Querschnittknopf 309 wird betätigbar, wenn eine Schnittlinie 318 in der Betätigungsebene 303 unter Verwendung des Cursors 315 gezogen wird.
Der Speicherknopf 311 speichert das Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 des Speichers 15.
Der Testknopf 313 führt einen Test des Kräftemusters unter Verwendung des Kräftemusters durch, welches in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gespeichert ist.
Der Endknopf 319 wird verwendet, den Kräftemustersetzmodus zu beenden.
Die mittels des Cursors 315 vom Benutzer gezogene Schnittlinie 318 schneidet das Kräftemuster in der Draufsicht des Einstellbildschirm 301 und gemäß 11 zeigt die Steuereinheit 17 eine Darstellung des Kräftemusters in einer Querschnittsansicht 401 auf der Anzeigeeinheit 22 basierend auf dem Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63, wenn der Schnittansichtknopf 309 gedrückt wird. Die Querschnittsansicht 401 enthält eine Betätigungsebene 403 zur Darstellung des Kräftemusters für den Betätigungshandgriff 31 als Querschnitt durch die Schnittlinie 318 und einen Schnittlinienanzeigebereich 405 zur Darstellung der Schnittlinie 318 in Draufsicht, Bildsymbole 407 zur Anordnung in der Betätigungsebene 403, einen Draufsichtknopf zum Schalten des Bildschirms in die Draufsicht 409, einen Schnittansichtknopf 411 zum Schalten des Bildschirms in die Schnittansicht 411, einen Optimierungsknopf 412 zur Optimierung des Kräftemusters, einen Speicherknopf 413 zur Speicherung des momentan benutzen Kräftemusters in der Kräftemusterspeichereinheit 63 des Speichers 15 und einen Endknopf 417 zum Beenden des Kräftemustersetzmodus.
Die Betätigungsebene 403 stellt den Querschnitt des Kräftemusters entlang der Schnittlinie 318 dar. Das Kräftemuster wird auf dem Betätigungshandgriff 31 aufgebracht. Genauer gesagt, eine Grafiklinie in der Betätigungsebene 403 zeigt eine Beziehung zwischen der Betätigungsposition des Betätigungshandgriffs 31 auf einer Horizontalachse und der Reaktionskraft in Antwort auf die Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 auf einer vertikalen Achse.
In 11 zeigt das in der Betätigungsebene dargestellte Kräftemuster, dass die Öffnung auf der rechten Seite einer Null-Position (in Blickrichtung des Fahrers gesehen) die Zuweisung einer CD-Spieler-Funktion hat und dass die Öffnung auf der linken Seite der Null-Position oder Null-Lage (ebenfalls in Blickrichtung des Fahrers) die Zuweisung einer MD-Spieler-Funktion hat.
Die Bildsymbole der Öffnungen und Vorrichtungen können problemlos durch Verwenden eines Cursors 419 mit der Drag-and-Drop-Vorgehensweise bewegt werden. Die Liniengrafik in der Betätigungsebene 403 kann unter Verwendung des Cursors 419 ebenfalls mittels der Drag-and-Drop-Vorgehensweise in eine beliebige Form gebracht werden. Das Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gibt sofort Änderungen wieder, welche in der Betätigungsebene 403 gemacht werden.
Der Schnittlinienanzeigebereich 405 zeigt eine Beziehung zwischen einer Position der Schnittlinie 318 und dem Querschnitt in der Betätigungsebene 403.
Die Bildsymbole 407 umfassen Bildsymbole für die Öffnung, das FM-Radio, das AM-Radio, die Verkehrsinformationsstation, den CD-Spieler, den HD-Spieler und den MD-Spieler. Die Bildsymbole 407 können beliebig in der Betätigungsebene 403 zur Erleichterung der Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 hierhin verschoben und abgesetzt werden (Drag-and-Drop). Das heißt, die Betätigung des Betätigungshandgriffs 31 wird gesteuert, indem die Öffnung in der Betätigungsebene 403 positioniert wird und das FM-Radio oder dergleichen, positioniert in der Betätigungsebene 403, setzt die Objektvorrichtung der Steuerung, spezifiziert durch die Bewegung des Betätigungshandgriffs 31, wenn der Cursor 315 auf das Bildsymbol gebracht wird. Das Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gibt sofort einen Änderung wieder, welche durch den Drag-and-Drop-Vorgang eines jeden Bildsymbols 407 verursacht wird.
Der Draufsichtknopf 409 schaltet die Darstellung der Betätigungsebene 403 auf eine Draufsicht. Der Schnittansichtknopf 411 schaltet die Ansicht der Betätigungsebene 403 in die Schnittansicht. 11 zeigt die Situation, in der der Schnittansichtknopf 411 nicht betätigbar ist, da die Schnittansicht bereits in der Betätigungsebene 403 dargestellt wird.
Der Optimierungsknopf 412 optimiert die Liniengrafik und das Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 basierend auf der Messung der optimalen Betätigungsreaktionskraft und der hemmenden Reaktionskraft, bestimmt in dem Betätigungskraftmessprozess.
Der Speicherknopf 413 speichert das momentan benutzte Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 des Speichers 15.
Der Testknopf 415 führt eine Test des Kräftemusters unter Verwendung des Kräftemusters durch, welches in der Kräftemusterspeichereinheit 63 gespeichert ist.
Der Endknopf 417 wird verwendet, den Kräftemustersetzmodus zu beenden.
Die Steuereinheit 17 zeigt einen Bildschirm 501 gemäß 12 auf der Anzeigeeinheit 22, wenn der Cursor 419 im Bildschirm 401 auf den Testknopf 415 gebracht und dort geklickt wird. Der Bildschirm 501 ist ähnlich aufgebaut wie der Bildschirm 401 von 11. Der Unterschied zwischen dem Bildschirm 501 und dem Bildschirm 401 ist wie folgt:
Die Bewegung des Betätigungshandgriffs 31 im Bildschirm 501 von 12 ist entlang einer Schnittlinie 503a begrenzt und die Betätigungsposition des Betätigungshandgriffs 31 ist durch einen Cursor 505 gezeigt. Das heißt, der Benutzer oder Fahrer kann das Kräftemuster an der momentanen Betätigungsposition erkennen, wie es durch die Position des Cursors 505 im Bildschirm 501 wiedergegeben wird.
Es sei auf die Erläuterung des Initialisierungsprozesses gemäß dem Flussdiagramm von 9 zurückgekehrt. Im Schritt S135 bestimmt der Ablauf, ob der Endknopf 319 oder 417 gedrückt wird. Der Ablauf geht zum Schritt S140, wenn der Endknopf 319 oder 417 gedrückt wird (Schritt S135: JA). Der Ablauf kehrt zum Schritt S135 zurück, wenn der Endknopf 319 oder 417 nicht gedrückt wird (Schritt S135: NEIN).
Im Schritt S140 beendet der Ablauf den Kräftemustersetzmodus. Die Steuereinheit 17 hält das im Bildschirm 301 oder 401 spezifizierte Kräftemuster in der Kräftemusterspeichereinheit 63 und löscht den Bildschirm 301 oder 401 von der Anzeigeeinheit 22. Der Ablauf kehrt nach dem Löschen der Bildschirme 301 oder 401 zum Schritt S150 zurück.
Im Schritt S150 beginnt die Steuereinheit 17 mit dem Betätigungshandgriff-Steuerprozess unter Verwendung des Kräftemusters in der Kräftemusterspeichereinheit 63 und schließt den Initialisierungsprozess ab.
Der Betätigungskraftmessprozess, der von der Steuereinheit 17 gesteuert wird, wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 13 beschrieben. Der Betätigungskraftmessprozess wird im Schritt S125 gemäß obiger Beschreibung aufgerufen.
Der Prozess der Messung beginnt mit Schritt S210. Im Schritt S210 misst der Prozess eine Betätigungszeit in einer Richtung rechts/links und vorne/hinten basierend auf einem Grundkräftemuster 1. Das Grundkräftemuster 1 bezeichnet ein Kräftemuster, welches in der Querschnittsdarstellung von 14A (einer Teildarstellung) dargestellt ist. Das Kräftemuster zeichnet sich aus durch eine Spitze und einen Boden, wo der Betätigungshandgriff 31 von der Null-Position wegbewegt wird. Das heißt, die auf den Betätigungshandgriff 31 aufgebrachte Reaktionskraft steigt in Richtung der Spitze an und nimmt dann in Richtung des Bodens mit einer Art "Rückpraller" ab, nachdem der Boden durchlaufen wurde, wenn der Betätigungshandgriff 31 wieder von der Null-Lage wegbewegt wird. Das Grundkräftemuster 1 legt eine Reaktionskraft von F1 [N] an dem Betätigungshandgriff 31 an der Spitze an. Die Betätigungszeit des Betätigungshandgriffs 31 ist eine Zeit zum Betätigen des Betätigungshandgriffs 31 aus der Ausgangs- oder Null-Position in eine der vier Richtungen, d.h. vorne/hinten, rechts/links. Der Ablauf geht zum Schritt S220, nachdem die Betätigungszeit gemessen wurde.
Im Schritt S220 misst der Prozess die Betätigungszeit in den Richtungen rechts/links und vorne/hinten basierend auf einem Grundkräftemuster 2. Das Grundkräftemuster 2 legt eine Reaktionskraft von F2 [N] an dem Betätigungshandgriff 31 an der Spitze an. In diesem Fall ist die Reaktionskraft F2 größer als die Reaktionskraft F1. Der Ablauf geht nach der Messung zum Schritt S230.
Im Schritt S230 wird die Betätigungszeit basierend auf einem Grundkräftemuster 3 gemessen. Das Grundkräftemuster 3 legt eine Reaktionskraft F3 [N] an den Betätigungshandgriff 31 an der Spitze an. In diesem Fall ist die Reaktionskraft F3 größer als die Reaktionskraft F2. Nach der Messung geht der Ablauf zum Schritt S240 weiter.
Im Schritt S240 werden eine optimale Betätigungsreaktionskraft und hemmende Reaktionskraft bestimmt. Die optimale Betriebsreaktionskraft ist die durch die Höhe der Spitze in 14A zum Stoppzeitpunkt der Betätigung des Betätigungshandgriffs 31 angegebene Reaktionskraft. Beispielsweise kann die optimale Betätigungsreaktionskraft so bestimmt werden, dass sich eine Betätigungszeit von 0,5 Sekunden bei der Betätigung des Handgriffs 31 von der Null-Position zum Boden (14B) ergibt. Die restriktive oder hemmende Reaktionskraft wird auf den Betätigungshandgriff 31 aufgebracht, um die Bewegung des Handgriffs 31 zu hemmen oder einzuschränken. Beispielsweise kann die hemmende Reaktionskraft so bestimmt werden, dass sich eine Betätigungszeit von 2 Sekunden für die Betätigung des Handgriffs 31 über die Spitze zum Boden (14B) ergibt. Der Ablauf kehrt zu einem selbstabschließenden Schritt zurück, wenn die optimale Betätigungsreaktionskraft und hemmende Reaktionskraft bestimmt wurden (14C). In diesem Fall modifiziert ein Drücken des Modifizierungsknopfes 412 von 11 die Höhe der Spitze basierend auf der optimalen Betätigungsreaktionskraft. Wenn die Anzeigeeinheit 22 den Kräftemustersetzbildschirm während der Fahrzeit zeigt, wird die hemmende Reaktionskraft verwendet, die Höhe der Spitze zu modifizieren.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Erfindung liefert dem Benutzer oder Fahrer eine visuelle Darstellung der Reaktionskraft auf der Anzeigeeinheit 22. Auf diese Weise kann der Benutzer oder Fahrer visuell die Betätigungsposition des Handgriffs 31 und die Reaktionskraft erkennen, was es dem Benutzer oder Fahrer ermöglicht, die Widerstandskraft von den Elektromotoren 39a und 39b abhängig von seiner Betätigungskraft zu modifizieren. Im Ergebnis wird eine zu schwache Reaktionskraft, welche eine Fehlbedienung bewirken kann, oder eine zu hohe Reaktionskraft, welche Belastungen verursachen kann, verhindert. Weiterhin kann die Stärke der Reaktionskraft geeignet abhängig von den Vorlieben oder Wünschen des Benutzers eingestellt werden, um die Betätigung des Handgriffs 31 durch den Benutzer möglichst angenehm zu gestalten.
Weiterhin wird die Signalausgabeposition zur Steuerung von fahrzeugseitigen Vorrichtungen visuell auf der Anzeigeeinheit 22 dargestellt, was es dem Benutzer erlaubt, problemlos Einstellungen der Signalausgabepositionen zu machen.
Weiterhin kann der Benutzer oder Fahrer manuell die Grafik auf der Anzeigeeinheit 22 in eine beliebige Form durch den Cursor 319 oder 419 bringen, was es dem Benutzer oder Fahrer ermöglicht, ein bevorzugtes Kräftemuster zu erlangen, welches den jeweiligen Vorlieben angepasst ist.
Weiterhin wird die Betätigungszeit des Handgriffs 31 bei der Bestimmung der optimalen Betriebsreaktionskraft und der hemmenden Reaktionskraft berücksichtigt, was eine Verringerung der seitens des Benutzers vorzunehmenden Vorgänge bei der Einstellung der Reaktionskraft ermöglicht. Zusätzlich kann die auf oben beschriebene Weise bestimmte Reaktionskraft wirksam fehlerhafte Betätigungen des Handgriffs 31 verringern, da die Reaktionskraft auf geeignete Weise eine Betätigungskraft reflektiert, welche vom Benutzer auf den Handgriff 31 aufgebracht wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen hiervon unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemacht werden kann.
Obgleich beispielsweise die Liniengrafik in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Beziehung zwischen der Betätigungsposition des Handgriffs 31 auf der horizontalen Achse und der auf den Handgriff 31 aufgebrachten Reaktionskraft auf der vertikalen Achse darstellt (11 und 12), kann die vertikale Achse eine simulierte potentielle Energie des Betätigungshandgriffs 31 darstellen. Das heißt, der Handgriff 31 kann die Reaktionskraft oder eine Schubkraft proportional zum Anstieg- oder Abfallgrad der potentiellen Energie empfangen, wenn die Bewegung der Betätigungsposition des Handgriffs 31 entlang der horizontalen Achse einen Anstieg oder Abfall der potentiellen Energie verursacht, welche durch die Höhe der Liniengrafik entlang der vertikalen Achse dargestellt ist.
Die Liniengrafik der potentiellen Energie macht es für den Benutzer einfacher, die "anziehende Kraft" in Richtung des Bildschirmsymbols für die Öffnung auf dem Bildschirm zu verstehen. Damit kann die Liniengrafik der potentiellen Energie eine verbesserte Handhabbarkeit durch den Benutzer schaffen.
Weiterhin kann die zweidimensionale Liniengrafik durch eine Oberflächengrafik, d.h. eine räumliche dreidimensionale Grafik ersetzt werden. Beispielsweise kann die Oberflächengrafik gemäß 15A verwendet werden, das Kräftemuster darzustellen. In dieser Grafik ist ein Ring 601 vorgesehen, der mittig die Null- oder Ausgangsposition hat und der Betätigungsbereich des Betätigungshandgriffes 31 erstreckt sich radial von der Mitte in einem scheibenförmigen Bereich 603. Die Höhe des Rings 601 gibt die Größe der Reaktionskraft wieder und vier Öffnungen 605a bis 605d auf dem Scheibenabschnitt 603 stellen Funktionspunkte zur Steuerung von fahrzeugseitigen Vorrichtungen dar. Die Höhe des Rings 601 kann die simulierte potentielle Energie gemäß obiger Beschreibung an den Betätigungspositionen des Handgriffs 31 darstellen.
Die Einstellung des Kräftemusters kann unter Verwendung einer Schnittebene 607. gemäß 15B erfolgen. Auf diese Weise wird eine Querschnittsdarstellung des Kräftemusters mit einer zweidimensionalen Liniengrafik gemäß 11 als Setz- oder Einstellbildschirm des Kräftemusters dargestellt. Zusätzlich kann die dreidimensionale Oberflächengrafik direkt manipuliert werden, um die Einstellung des Kräftemusters vorzunehmen.
Die dreidimensionale Oberflächengrafik kann dem Benutzer eine intuitive Schnittstelle zur Einstellung des Kräftemusters zur Verfügung stellen.
Diese genannten Änderungen und Modifikationen und weiter Änderungen und Modifikationen liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert.

Claims

Eine von Hand zu betätigende Vorrichtung (11) in Verbindung mit einer Anzeigeeinheit (22), aufweisend: eine Betätigungseinheit (31) zur Erzeugung eines Betätigungssignals, wenn durch eine Betätigung von Hand eine Bewegung der Betätigungseinheit (31) bewirkt wird; ein Stellglied (39a, 39b) zum Aufbringen einer Antriebskraft auf die Betätigungseinheit (31); einen Positionsdetektor (41a, 41b) zur Erkennung einer Betätigungsposition der Betätigungseinheit (31); eine Speichereinheit (15) zur Speicherung eines Kräftemusters, welches gleichzeitig eine erste Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit (31) und einen Reguliersteuerwert zum Regulieren der Antriebskraft des Stellglieds (39a, 39b) und eine zweite Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit (31) und einem Steuersignal zur Steuerung einer externen Vorrichtung (23, 24, 25) definiert; und eine Steuereinheit (17) zur gleichzeitigen Ausgabe des Reguliersteuerwertes an das Stellglied (39a, 39b) und des Steuersignals an die externe Vorrichtung (23, 24, 25), basierend auf dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit (15), und der Position der Betätigungseinheit (31), erkannt durch den Positionsdetektor (41a, 41b), wobei die Steuereinheit (17) eine visuelle Darstellungsinformation zur Darstellung der ersten Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit (31) und dem Reguliersteuerwert in dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit (15), auf der Anzeigeeinheit (22) ausgibt, und die Steuereinheit (17) die erste Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit (31) und dem Reguliersteuerwert in dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit (15) basierend auf einer Modifikationsinformation von einer externen Quelle oder einer Modifikationsinformation durch eine Betätigung der Betätigungseinheit (31) modifiziert.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (17) die visuelle Darstellungsinformation ausgibt, um auf der Anzeigeeinheit (22) die zweite Beziehung zwischen der Betätigungsposition der Betätigungseinheit (31) und dem Steuersignal in dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit (15), darzustellen und die Steuereinheit (17) die zweite Beziehung zwischen der Betätigungsposition der Betätigungseinheit (31) und dem Steuersignal in dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit (15), basierend auf der Modifikationsinformation von der exter nen Quelle oder der Modifikationsinformation durch die Betätigung der Betätigungseinheit (31) modifiziert.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die visuelle Darstellungsinformation von der Steuereinheit (17) eine zweidimensionale Liniengrafik in einem Raum darstellt, der zwischen einer horizontalen Achse und einer vertikalen Achse definiert ist, wobei die horizontale Achse der Liniengrafik den Betrag der Lageänderung der Betätigungseinheit (31) aus einer Ausgangsposition in Richtung einer Grenze eines Bewegungsbereiches definiert und die vertikale Achse der Liniengrafik den Betrag einer Reaktionskraft definiert, der auf die Betätigungseinheit (31) in der Betätigungsposition aufgebracht wird, basierend auf der Positionsänderung entlang der Horizontalachse.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die visuelle Darstellungsinformation von der Steuereinheit (17) eine zweidimensionale Liniengrafik darstellt, wobei weiterhin die horizontale Achse der Liniengrafik einem Betrag einer Positionsänderung der Betätigungseinheit (31) von der Ausgangsposition weg in Richtung einer Grenze des Bewegungsbereichs in irgendeiner Richtung einer Positionsänderung in der Betriebsposition definiert und eine vertikale Achse der Grafik eine simulierte potentielle Energie in der Betätigungseinheit (31) an der Betätigungsposition basierend auf einer Positionsänderung entlang der Horizontalachse definiert, wobei die simulierte potentielle Energie für die Betätigungseinheit (31) eine Beschleunigungskraft proportional zu einem Verringerungsbetrag des simulierten Potentials schafft und die simulierte potentielle Energie die Betätigungseinheit (31) proportional zu dem Betrag der simulierten potentiellen Energie beschleunigt oder verzögert, welche bei der Bewegung der Betätigungseinheit (31), definiert durch die zweidimensionelle Liniengrafik, verloren geht oder erhalten wird und die Beschleunigung oder Verzögerung der Betätigungseinheit (31) durch ein Stellglied (39a, 39b) basierend auf dem Betätigungssignal bewirkt wird, das von der Betätigungseinheit (31) erzeugt wird.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Betätigungseinheit (31) in wenigstens zwei axialen Richtungen betreibbar ist, die visuelle Darstellungsinformation von der Steuereinheit (17) eine dreidimensionale Oberflächengrafik in einem Raum darstellt, der durch zwei horizontale X- und Y-Achsen und eine vertikale Z-Achse definiert ist, die dreidimensionale Oberflächengrafik eine Beziehung zwischen der Betätigungsposition der Betätigungseinheit (31) und einer hieran anwirkenden Reaktionskraft definiert, die Betätigungsposition der Betätigungseinheit (31), welche von dem Positionsdetektor (41a, 41b) erkannt wird, auf einer durch die X- und Y-Achse definierten Ebene dargestellt wird, und die auf die Betätigungseinheit (31) aufgebrachte Reaktionskraft bestimmt wird durch eine Projektion der Betätigungsposition auf der durch die X- und Y-Achsen definierten Ebene in die dreidimensionale Oberflächengrafik für eine Ablesewert auf der Z-Achse.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Betätigungseinheit (31) in wenigstens zwei axialen Richtungen betreibbar ist, die visuelle Darstellungsinformation von der Steuereinheit (17) eine dreidimensionale Oberflächengrafik in einem Raum darstellt, der durch zwei horizontale X- und Y-Achsen und eine vertikale Z-Achse definiert ist, die dreidimensionale Oberflächengrafik eine Beziehung zwischen der Betätigungsposition der Betätigungseinheit (31) und einer simulieten potentiellen Energie der Betätigungseinheit (31) definiert, die Betätigungsposition der Betätigungseinheit (31), welche von dem Positionsdetektor (41a, 41b) erkannt wird, auf einer Ebene dargestellt wird, welche durch die X- und Y-Achse definiert ist, die simulierte potentielle Energie der Betätigungseinheit (31) bestimmt wird durch eine Projektion der Betätigungsposition auf der durch die X- und Y-Achsen definierten Ebene in die dreidimensionale Oberflächengrafik, um einen Ablesewert auf der Z-Achse zu haben, die simulierte potentielle Energie der Betätigungseinheit (31) eine Beschleunigungskraft proportional zu einem Verringerungsbetrag der simulierten potentiellen Energie verleiht, wenn die Bewegung der Betätigungseinheit (31) die simulierte potentielle Energie verringert, und die simulierte potentielle Energie der Betätigungseinheit (31) eine Verzögerungskraft proportional zu einem Anstiegsbetrag der simulierten potentiellen Energie verleiht, wenn die Bewegung der Betätigungseinheit (31) die simulierte potentielle Energie erhöht.
Die von hand betätigbare Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 3 – 7, wobei die Motifikationsinformation für die Steuereinheit (17) die Modifikationsinformation hinsichtlich Form der Grafik enthält und die Steuereinheit (17) die Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit (31) und dem Reguliersteuerwert in dem Kräftemuster, gespeichert in der Speichereinheit (15), basierend auf der Modifikationsinformation hinsichtlich der Form der Grafik modifiziert.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin mit: einer Betätigungskrafterkennungseinheit (17) zur Erkennung einer Betätigungskraft, die auf die Betätigungseinheit (31) wirkt, wobei die Steuereinheit (17) die Beziehung zwischen der Betätigungsposition und der Betätigungseinheit (31) und dem Reguliersteuerwert in dem Kräftemuster basierend auf der Betätigungskraft modifziert, welche von der Betätigungskraft der Kennungseinheit (17) erkannt wird.
Die von Hand betätigbare Vorrichtung (11) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (17) eine maximalen Reguliersteuerwert, der an das Stellglied (39a, 39b) ausgegeben wird, basierend auf der Betätigungskraft bestimmt, welche von der Betätigungskraft der Kennungseinheit (17) erkannt wird, wenn die Betätigungseinheit (31) aus der Ausgangsposition in eine Funktionsposition bewegt wird, welche das Steuersignal zur Steuerung der externen Vorrichtung (23, 24, 25) ausgibt und wobei die Steuereinheit (17) die Beziehung zwischen der Position der Betätigungseinheit (31) und dem Reguliersteuerwert in dem Kräftemuster basierend auf dem maximalen Reguliersteuerwert modifiziert, der von der Steuereinheit (17) bestimmt wird.