AT528261A2

AT528261A2 - Eingabevorrichtung

Info

Publication number: AT528261A2
Application number: ATA50255/2024A
Authority: AT
Inventors: Kastenhuber Dipl -Ing Julian; Neudorfer Ing Andreas
Original assignee: STIWA Advanced Products GmbH
Priority date: 2024-03-21
Filing date: 2024-03-21
Publication date: 2025-10-15
Also published as: WO2025194196A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung (1) zur Eingabe von Steuerbefehlen in einen Digitalrechner (2) mit einem Eingabeelement (4) das relativ zu einer Basis verschiebbar an dieser aufgenommen ist, sowie einer Bremseinheit (6) zum Beeinflussen eines Verschiebewiderstandes des Eingabeelementes (4) zur Basis (3). Die Bremseinheit(6) umfasst eine erste Spule (7) zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes, mit einer ersten Spulenachse (8), sowie eine mit der Basis (3) gekoppelten ersten Reibfläche (9) und eine mit dem Eingabeelement (4) gekoppelten zweiten Reibfläche (10), wobei mittels des durch die erste Spule (7) erzeugten ersten Magnetfeldes eine Anpresskraft der ersten Reibfläche (9) an die zweite Reibfläche (10) veränderbar ist, sodass der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes (4) beeinflussbar ist. Ferner umfasst sie eine Vibrationseinheit (11) zum Erzeugen einer Vibration des Eingabeelementes (4), die einen Vibrationskörper (12) aufweist, sowie eine zweite Spule (13) zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes mit einer zweiten Spulenachse (14), wobei der Vibrationskörper (12) mit einer Magnetanordnung (15) gekoppelt ist und mittels des zweiten Magnetfeldes in Schwingung versetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Steuerbefehlen in einen Digitalrechner mit einem Eingabeelement, das an einer Basis und relativ zu dieser verschiebbar aufgenommen ist, sowie einer Bremseinheit zum Beeinflussen eines Verschiebewiderstandes des Eingabeelementes zur Basis. Die Bremseinheit umfasst eine erste Spule zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes, mit einer ersten Spulenachse, sowie eine mit der Basis gekoppelten ersten Reibfläche und eine mit dem Eingabeelement gekoppelten zweiten Reibfläche, wobei mittels des durch die erste Spule erzeugten ersten Magnetfeldes eine Anpresskraft der ersten Reibfläche an die zweite Reibfläche veränderbar ist, sodass der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes beeinflussbar ist. Ferner umfasst sie eine Vibrationseinheit zum Erzeugen einer Vibration des Eingabeelementes.

Eingabevorrichtungen mit wahrnehmbaren Rückmeldungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, z.B. in Steuerungssystemen, in Simulationsprozessen, oder auch bei Computerspielen. Dabei handelt es sich um sogenanntes Force-Feedback, bei welche eine durch einen Benutzer wahrnehmbare Rückmeldung an zumindest einem Eingabeelement erzeugt wird, sodass dieser z.B. einen Widerstand abhängig von einer jeweiligen Situation oder einen Steuerverhalten erfährt. Diese Rückmeldungen können Vibrationen und Widerstände umfassen, welche an der Eingabevorrichtung bei der Bedienung eines jeweiligen Eingabeelementes durch den Benutzer haptische wahrgenommen werden, und ferner auch während dieses Zustandes weiter beeinflusst bzw. verändert werden können, so-

dass die Widerstände bzw. Vibrationen stärker oder schwächer werden.

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ten von Tastaturen, sowie Knöpfe an Kontrollern etc.

Aus der EP3037144 A1 ist beispielsweise ein haptisches Peripheriegerät offenbart, bestehend aus einem Gehäuse und einem Eingabeelement; sowie einem im Gehäuse angeordneten magnetischen Betätigungselement, wobei das magnetische Betätigungselement einen ersten programmierbaren Magneten, der an dem Eingabeelement angebracht ist, und einen zweiten programmierbaren Magneten, der in dem Gehäuse angeordnet ist, umfasst. Der programmierbaren Magneten weisen jeweils ein vorprogrammiertes Muster aus magnetischen Elementen auf, welche miteinander interagieren, um haptische Effekte an das Eingabeelement auszugeben. Das vorprogrammierte Muster des zweiten Magneten ist relativ zu dem vorprogrammierten Muster des ersten Magneten beweglich, sodass, wenn der zweite Magnet in einer ersten Konfiguration ist, ein erster haptischer Effekt an das Eingabeelement ausgegeben wird, und wenn der zweite Magnet in einer zweiten Konfiguration ist, ein zweiter haptischer Effekt an das Eingabeelement ausgegeben wird, wobei der erste und der zweite haptische Effekt voneinander verschieden sind.

Nachteilig aus dem Stand der Technik ist jedoch, dass die integrierter Mechanismen zur Erzeugen der Force-Feedback Funktionen an den Eingabeelementen oftmals aus komplexen Steuersystem zusammengesetzt sind und zusätzlich einen

großen Bauraum innerhalb der Eingabevorrichtungen beanspruchen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Eingabevorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, eine einfache und dennoch verlässliche Realisierung einer Force-Feedback-Funktion bereitzustellen, welche eine besonders

kompakte Anordnung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.

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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine besonders kompakte Anordnung der für die Vibration und des Verschiebwiderstandes erforderlichen Komponente ermöglicht. Weiters kann dadurch eine möglichst geringe Anzahl an beweglichen Komponenten zur Erzeugung eines ansteuerbaren Force-Feedbacks bereitgestellt werden, wodurch eine besonders verlässliche Eingabevorrichtung er-

zielt werden kann.

Eine Verringerung der Masse und der damit verbundenen Trägheit des Eingabeelementes kann sich als vorteilhat erweisen, z.B. um die haptischen Eigenschaften, beispielsweise durch den Benutzer bewirkten Bewegungen, sowie die durch die Eingabevorrichtung bewirkten Rückmeldungen an dem Eingabeelement präzi-

ser ausbilden zu können.

Ferner können die für die Spulen, in Form von Elektromagneten, weiteren eingesetzten Komponenten, z.B. ferromagnetische Körper, zumindest teilweise für die erste als auch zweite Spule verwendet werden, wodurch eine noch kompaktere

Anordnung ermöglicht wird.

Weiters können die erste und zweite Spule gemeinsam an einem Spulenkörper

angebracht werden.

Die Steuerbefehle und damit verbundenen Komponenten zur Ausführung und Veranlassung der jeweiligen Funktionen (durch vorzugsweise einem Digitalrechner) hinsichtlich Vibration und Verschiebewiderstand können dadurch besonders ähnlich ausgeführt sein, da beide Funktionen jeweils mittels der Bestromung einer je-

weiligen Spule vorgenommen werden können.

Der Vibrationskörper ist dabei bevorzugt an dem Eingabeelement gelagert aufge-

nommen.

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Ein Magnetfeld des bzw. der Permanentmagnet(e) interagiert mit der bewegten Ladung der zweiten Spule, sodass mittels deren Wechselwirkung zueinander der Vibrationskörper in eine Richtung bewegt werden kann. Bei Änderung der Richtung der Bewegten Ladung und/oder mittels einer Rückstellung des Vibrationskörpers kann so eine Schwingung des Vibrationskörpers, bzw. des damit gekoppelten Eingabeelementes erzeugt werden. Der bzw. die Permanentmagnete können dabei an und/oder in dem Vibrationskörper ausgebildet sein, bzw. kann dieser auch

zumindest teilweise aus Permanentmagneten gebildet sein.

Beispielsweise kann auch ein Permanentmagnet vorgesehen sein, welcher mittels der Bestromung der (zweiten) Spule in eine Richtung bewegt werden kann und mittels einer Rückstellanordnung in eine entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Weiters können aber auch mehrere Permanentmagnete vorgesehen sein, z.B. 2, welche jeweils mittels ändernder Bestromung der Spule abwechselnd in zwei Richtungen verlagert werden können, sodass sich der Vibrationskörper bei Ände-

rung der Richtung der Ladung hin und herbewegt.

Zur Bewegung des Vibrationskörpers (anhand der Magnetanordnung) kann vorzugsweise die Lorentzkraft genützt werden, oder auch die Reluktanzkraft, welche in dem ausgebildeten Magnetfeld wirkt. Dabei wird mittels der zweiten Spule (bzw. der bewegten Ladung aufgrund der Bestromung der Spule) das Magnetfeld der Magnetanordnung beeinflusst, sodass dadurch eine Verlagerung des Vibrationskörpers erfolgt.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die zweite Spule mittels Wechselstrom bestrombar ist, wobei die Schwingung des Vibrationskörpers von einer Frequenz und Stromstärke des Wechselstroms abhängig ist. So kann mittels einer Erhöhung der Frequenz des Wechselstroms die Frequenz der Schwingung des Vibrationskörpers und die damit bewirkte Vibration am Eingabeelement erhöht werden, bzw.

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der Schwingung (bzw. bewirkte Kraft) erhöht werden.

Als Beispiel, bei wechselnder Bestromung der zweiten Spule kann eine wiederholende Umkehrung der Lorentzkraft (über das Magnetfeld der Magnetanordnung) die Schwingung des Vibrationskörpers veranlassen, wobei die Stromstärke eine Höhe der (jeweiligen) Lorenzkraft bestimmt, bzw. eine damit verbundene Auslenkung des Vibrationskörpers (in eine jeweilige Richtung). Die Frequenz des Wechselstroms steuert dabei die Dauer einer jeweiligen Auslenkung des Vibrationskörpers, welche somit bei höherer Frequenz geringer wird.

Ferner kann auch eine magnetische Anziehungskraft genützt werden, indem die zweite Spule gegenüber der Magnetanordnung dementsprechend positioniert ist, sodass diese bei Bestromung die Magnetanordnung anzieht oder abstößt.

Zur Vollständigkeit sei erwähnt, dass es auch möglich wäre, die zweite Spule mittels Gleichstrom zu bestromen, um die zuvor beschriebenen Wirkungen z.B. nur in eine Richtung vorzusehen, und z.B. mittels einer Rückstellanordnung oder dergleichen die Bewegung in entgegengesetzter Richtung vorzunehmen.

Eine mögliche Weiterbildung sieht vor, dass zumindest zwei Permanentmagnete zwischen dem Vibrationskörper und der zweiten Spule angeordnet sind und bezüglich ihrer jeweiligen Magnetpole in einer Richtung entlang der zweiten Spulenachse zueinander gegengleich ausgerichtet sind.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann die Magnetanordnung, elektromagnetisch ausgebildet sein, insbesondere zumindest zwei Elektromagnete umfassen. Mittels Elektromagnet(e) ist es möglich, einen zusätzlichen Einflussfaktor bezüglich der Schwingung des Vibrationskörpers bereitzustellen, sodass diese variabler

bzw. flexibler angesteuert werden kann.

Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass die erste Spulenachse und die zweite Spulenachse parallel zueinander angeordnet sind. In einer Weiterbildung

können die Spulenachsen auch konzentrisch zueinander angeordnet sein.

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Zudem kann vorgesehen sein, dass die zweite Spule eine geringe Bauhöhe auf-

weist, und vorzugsweise in Form einer flachen Luftspule ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft kann sein, wenn der Vibrationskörper bezüglich der Schwingung relativ zu einer Vibrationsachse (gegenüber des Eingabeelementes) beweglich gelagert ist. Ferner kann der Vibrationskörper bevorzugt bezüglich der Vibrationsachse zwangsgeführt sein, sodass lediglich eine Bewegung entlang der Vibrationsachse zur Erzeugung der Schwingung vorgesehen ist, bzw. der Vibrationskörper nur entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu der Vibrationsachse bewegbar

ist, z.B. entlang einer Drehrichtung (um die Vibrationsachse).

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Verschieberichtung des Eingabeelementes linear ist, und dass die Vibrationsachse und die Verschieberichtung parallel zueinander sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verschieberichtung kreisförmig bzw. kreisbogenförmig ist und dass die Vibrationsachse tangential zu einem Radius der Verschieberichtung angeordnet ist.

Bezüglich der Verschieberichtung sei ergänzend erwähnt, dass diese auf einen Teil des Eingabeelementes bezogen ist, welcher in Wechselwirkung mit der Bremseinheit und der Vibrationseinheit ist (bzw. der Basis), sodass das Eingabeelement noch weitere Gelenke oder bewegliche Elemente umfassen kann, welche beispielsweise eine an dem Eingabeelement (benutzerseitig) wirkende Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umwandeln können, sodass dadurch innerhalb der Eingabevorrichtung die Verschieberichtung linear sein kann und außerhalb, z.B. an einer dem Benutzer zugewandte Oberfläche oder einem Teil des Eingabeelementes, eine andere Bewegungsrichtung erfolgt, mittels der die relative Ver-

schiebung veranlasst wird.

Vorzugsweise kann zur Umwandlung von Bewegungen eine Übertragungsanord-

nung an dem Eingabeelement (von der Basis abgewandt) vorgesehen sein, mittels

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Die Verschieberichtung und die Richtung der Schwingung des Vibrationskörpers (vorzugsweise entlang der Vibrationsachse) können bevorzugt derart gewählt sein, dass die Schwingung bzw. Vibration gleichsinnig gemäß der Verschieberichtung wirkt, sodass z.B. eine am stärksten wahrnehmbare Vibration, bezogen auf die Verschiebung des Eingabeelementes, erzeugt werden kann. An diesem Punkt sei jedoch erwähnt, dass die Richtung der Schwingung (insbesondere der Vibrati-

onsachse) auch in anders orientiert sein kann, z.B. quer zur Verschieberichtung.

Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Vibrationsachse lotrecht zur zweiten Spulenachse angeordnet ist. Mittels einer derartigen Ausgestaltung kann eine besonders harmonische Erzeugen der Schwingung in Bezug auf das mittels der zweiten Spule erzeugten Magnetfeldes, bzw. der daraus resultierenden Lor-

entzkraft realisiert werden.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Vibrationsachse in einem Winkel von mehr als 90° geneigt, insbesondere 91°bis 100° zur zweiten Spulenachse an-

geordnet ist.

In einer anderen Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Vibrationsachse pa-

rallel zur zweiten Spulenachse angeordnet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung kann vorgesehen sein, dass der Vibrationskörper mittels zwei bezüglich des Vibrationskörpers gegenüberliegend angeordneten Federelemente, insbesondere Flachfedern, gelagert ist. Bevorzugt kann der Vibrationskörper mittels der Federelemente an zwei entlang der Vibrationsachse gegenüberliegenden axialen Endpunkten des Vibrationskörpers gelagert sein. Vorzugsweise können die Federelemente derart ausgebildet sein, dass sie lediglich entlang einer Richtung elastisch verformbar sind (entsprechend der Schwingung entlang der Vibrationsachse).

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ment.

Eine derartige Ausführungsform der Federelemente weist zudem jenen Vorteil auf, dass die Lagerung des Vibrationskörpers bezüglich der Bewegungsrichtung der Schwingung keine weiteren zueinander beweglich angeordneten Lagerelemente erfordert, wodurch Verluste durch Reibung verhindert werden können. Ferner kann dadurch die Vibration optimiert an das Eingabeelement durch die Federelemente übertragen werden. Die Federelemente sind dabei bevorzugt in einem Bereich starr an dem Eingabeelement gelagert bzw. befestigt (sowie an einem weiteren Bereich mit dem Vibrationskörper verbunden, wobei ein dazwischenliegender Abschnitt elastisch verformbar ist).

Weiters kann vorgesehen sein, dass sich die Federelemente (bevorzugt in einem unverformten Zustand) in einer Richtung senkrecht zur Vibrationsachse erstrecken. Mittels einer derartigen Ausführung ist eine besonders einfache Lagerung des Vibrationskörpers bezüglich seiner Schwingung ermöglicht. Bevorzugt ist die (elastische) Verformungsrichtung der Federelemente dabei entlang der Vibrationsrichtung bzw. senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung. Die Mittelachse einer zuvor erwähnten Spiralform ist dabei vorzugsweise parallel, insbesondere konzentrisch, zur Vibrationsachse.

Die Federelemente können beispielsweise aus Federstahl geformt sein.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Federelemente einteilig mit dem Eingabeelement ausgebildet sind, weiters können diese diesbezüglich auch aus Kunststoff geformt sein.

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verstemmt.

Bezüglich der Anordnung der zweiten Spule kann vorgesehen sein, dass die zweite Spule an der Basis angeordnet ist, oder dass die zweite Spule an dem Eingabeelement angeordnet ist und mit diesem relativ zur Basis verschiebbar ist.

Ferner kann die erste Spule an dem Eingabeelement angeordnet sein und mit diesem relativ zur Basis verschiebbar ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die erste Spule an der Basis angeordnet sein, und vorzugsweise bezüglich der relativen Verschiebung des Eingabeelementes zur Basis nicht mit verschiebbar.

Eine Anordnung der ersten und/oder zweiten Spule an der Basis bringt jene Vorteile mit sich, dass das Gewicht/die Masse des Eingabeelementes dadurch verringert werden kann, wodurch jede Beeinflussung des Eingabeelementes leichter vorgenommen werden kann, bzw. die Trägheit des Eingabeelementes generell geringer ist. Ferner können die zur Bestromung der Spulen erforderlichen Bauteile einfacher ausgeführt werden (z.B. dass die für die Bestromung erforderlichen Komponenten ebenfalls nicht beweglich bzw. an der Basis angeordnet sein kön-

nen).

Einer Anordnung der ersten und/oder zweiten Spule an dem Eingabeelement hat vor allem jene Vorteile, dass ein zur Verfügung stehender Bauraum der Eingabeelemente besser ausgenützt werden kann, da die Spule einen Teil des Eingabeelementes ausbildet. Ferner können die Funktionen hinsichtlich des Verschiebewiderstandes und der Vibration einfacher kombiniert werden, sowie die dafür erforderlichen Komponenten zur Erzeugung der Magnetfelder.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass es sich bei der Verschiebung des Eingabeelementes zur Basis um eine geradlinige Verschiebung handelt. Die Ver-

schieberichtung kann somit eine Gerade bzw. linear sein.

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Weiters kann vorgesehen sein, dass die Eingabevorrichtung ein Erfassungsmittel zum Erfassen einer Verschiebung des Eingabeelementes umfasst. Das Erfassungsmittel kann auch außerhalb der Eingabevorrichtung verbaut sein und die Verschiebung des Eingabeelementes durch eine externe Sensorik - beispielsweise durch optische Sensoren , und/oder auch durch Näherungssensoren, beispielsweise einem Hall-Sensor - erfasst werden. Ferner sind auch Kontaktsensoren möglich, bezüglich der Erfassung grundsätzlich auf den Stand der Technik

verwiesen sel.

Das Erfassungsmittel kann zur Erfassung der inkrementellen oder absoluten Position des Eingabeelementes relativ zur Basis ausgebildet sein. In einer Alternativvariante kann vorgesehen sein, dass das Erfassungsmittel zur Erfassung von Endlagen und/oder Zwischenpositionen des Eingabeelementes relativ zur Basis ausgebildet ist.

Durch unterschiedliche Stromstärken bei der Bestromung der ersten Spule (vorzugsweise mittels Gleichstrom) kann der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes beeinflusst werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass durch unterschiedliche Stromstärken bei der Bestromung der ersten Spule das aufgebaute magnetische Feld beeinflusst werden kann.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Eingabevorrichtung im Bereich der Reibflächen eine Beschichtung aufweist, welche zur Erhöhung des Reibkoeffizienten und/oder zum Korrosionsschutz der gegeneinander verschiebbaren Komponenten dient, zudem kann eine jeweilige (erste oder zweite) Reibfläche mittels einer Beschichtung ausgebildet sein, insbesondere kann die Beschichtung ferromagnetisch sein. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass durch diese Maßnahme eine verbesserte Funktionalität erreicht werden kann. Insbesondere kann durch diese Maßnahme erreicht werden, dass ein Festrosten der ersten Reibfläche an der zweiten Reibfläche unterbunden wird, wodurch über die Lebensdauer hinweg ein guter Funktionserhalt der Eingabevorrichtung erreicht werden kann. Weiters kann durch diese Maßnahme ein Härten der Oberfläche erreicht werden, wodurch der Verschleiß vermindert werden kann. Durch eine ferromagnetische Beschich-

tung kann ein verbesserter Verlauf der Magnetfeldlinien erreicht werden.

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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die erste oder zweite Reibfläche am Spulenkern (der ersten Spule) ausgebildet ist und dass ein Reibelement und der Spulenkern derart zueinander positioniert sind, dass der Reibelement im bestromten Zustand der Spule an den Spulenkern angepresst wird, wobei das Magnetfeld durch den Spulenkern und das Reibelement geleitet wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass durch diese Maßnahme zwischen dem Reibelement und dem Spulenkern eine Festkörperreibung hervorgerufen werden kann. Somit ist zum einen ein einfacher Aufbau der Eingabevorrichtung möglich. Darüber hinaus kann die Eingabevorrichtung mit einer derartigen Ausprägung eine hohe Wirksamkeit auf-

weisen.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Spule bzw. der Spulenkern eine Spulenkernbeschichtung aufweist, welche zur Erhöhung des Reibkoeffizienten und/oder zum Korrosionsschutz des Eisenkerns dient, insbesondere dass die zweite Reibfläche an der Spulenkernbeschichtung angeordnet ist, insbesondere dass die Spulenkernbeschichtung ferromagnetisch ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass durch diese Maßnahme eine verbesserte Funktionalität erreicht werden kann. Insbesondere kann durch diese Maßnahme erreicht werden, dass ein Festrosten der ersten Reibfläche an der zweiten Reibfläche unterbunden wird, wodurch über die Lebensdauer hinweg ein guter Funktionserhalt des Reibungsdämpfers erreicht werden kann. Weiters kann durch diese Maßnahme ein Härten der Oberfläche erreicht werden, wodurch der Verschleiß vermindert werden kann. Durch eine ferromagnetische Beschichtung kann ein verbesserter Verlauf der Magnetfeldlinien er-

reicht werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Rückstellfeder zum Rückstellen des Eingabeelementes in eine Ausgangslage ausgebildet ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass durch diese Maßnahme eine einfache symmetrische Rückstellung des Eingabeelements erreicht werden kann, wodurch ein Klemmen des Eingabeele-

ments vermieden werden kann.

Bevorzug kann vorgesehen sein, dass beim Bestromen der ersten Spule die Anpresskraft der ersten Reibfläche an die zweite Reibfläche erhöht wird und somit

der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes vergrößert wird. Dies bringt den

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Vorteil mit sich, dass im unbestromten Zustand der ersten Spule der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes gering sein kann. Somit wird eine Bestromung nur dann notwendig, wenn der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes erhöht werden soll. Dies bringt eine besonders energieeffiziente Arbeitsweise mit sich.

In einer alternativen Ausführung kann vorgesehen sein, dass beim Bestromen der ersten Spule die Anpresskraft der ersten Reibfläche an die zweite Reibfläche verringert wird und somit der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes verkleinert wird. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn standardmäßig ein hoher Verschiebewiderstand gewünscht ist und nur in bestimmten Ausnahmefällen der Verschiebewiderstand reduziert werden soll. Beim Bestromen der ersten Spule können durch das erzeugte Magnetfeld die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche voneinander entfernt werden (z.B. mittels Permanentmagnet). Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche mittels eines Federelementes zueinander vorgespannt sind und aneinandergedrückt werden. Ferner kann hierfür ein Permanentmagnet angeordnet sein, mittels dessen die Reibflächen aneinandergedrückt werden, und welcher bei Bestromung der ersten Spule durch das erzeuge Magnetfeld abgestoßen wird, So-

dass sich die Reibpartner distanzieren.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Bestromen der Spule(n) durch den Digitalrechner vorgegeben wird, wenn das Eingabeelement betätigt durch einen Benutzer an eine bestimmte Position verschoben wird, was mittels des Erfassungsmittels erfasst wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass durch diese Maßnahme das Eingabeelement in einem bestimmten Verschiebebereich einen ersten Verschiebewiderstand und in einem weiteren Verschiebebereich einen zweiten Verschiebewiderstand aufweisen kann, welcher zum ersten Verschiebewiderstand unterschiedlich ist. Die Aufteilung dieser Verschiebebereiche bzw. die Position des Eingabeelementes an der die erste Spule bestromt wird, kann je nach Erfordernis individuell vorgegeben sein.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Bremseinheit so dimensioniert ist,

dass ab einer im Betriebsbereich liegenden Bestromungsschwelle der Spule, eine

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Bremswirkung größer ist als die Rückstellkraft der Rückstellfeder. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass durch diese Maßnahme das Eingabeelement an einer beliebigen Position von der Ruhestellung bis zur Betätigungsstellung gehalten werden kann. Somit kann das Eingabeelement in einer betätigten Position verharren.

Ferner kann die Bremseinheit dahingehend ausgelegt sein, dass auch mittels einer zusätzlichen externen Kraft (z.B. einer Fingerkraft) die aktuelle Position gehalten werden kann, sodass ein mechanischer Anschlag durch den Verschiebewider-

stand simuliert werden kann, bzw. eine Art Festrasten. Als Werkstoff für die Spule(n) kann ein Kupferwerkstoff verwendet werden.

Als Werkstoff für den Spulenkern kann ein ferromagnetischer Werkstoff verwendet werden. Dies kann beispielsweise ein Eisenwerkstoff sein. An diesem Punkt sei zur Vollständigkeit erwähnt, dass die zweite Spule grundsätzlich auch einen derar-

tigen Spulenkern aufweisen kann.

Als Werkstoff für eine Außenhülle der Spule(n) kann ein ferromagnetischer Werk-

stoff verwendet werden. Dies kann beispielsweise ein Eisenwerkstoff sein.

Als Werkstoff für das Reibelement bzw. die Reibflächen kann ein ferromagnetischer Werkstoff verwendet werden. Dies kann beispielsweise ein Eisenwerkstoff sein. Weiters kann das Reibelement auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, wobei hier verschiedene Werkstoffe für die einzelnen Teile zum Einsatz kommen können. Insbesondere kann ein Teil aus einem Eisenwerkstoff in einen Teil

aus einem Kunststoffwerkstoff eingebettet sein. Als Werkstoff für die Basis kann vorzugsweise ein Kunststoff verwendet werden.

Als Werkstoff für das Eingabeelement kann ein Kunststoff verwendet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Tastenträger aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Taste ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.

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Generell kann bezüglich der Bestromung der ersten und/oder zweiten Spule die jeweilige Stromstärke (bzw. auch die Frequenz bei Wechselstrom) von dem Digitalrechner vorgegeben werden, sodass diese z.B. von einem Programm bzw. ei-

ner Anwendung auf dem Digitalrechner bestimmt werden kann.

Ferner können zusätzlich vorgesehen sein, dass in der Eingabevorrichtung zumindest eine Sensorik integriert ist, welche eine auf das Eingabeelement extern einwirkenden Kraft (z.B. Fingerdruck eines Benutzers, oder einer Handfläche etc.) erfasst und die Stromstärke (und/oder gegebenenfalls Frequenz) zusätzlich abhängig von der externen Kraft bestimmt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden

Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 Eine mögliche Eingabevorrichtung in schaubildlicher Darstellung; Fig. 2 eine Eingabevorrichtung in Schnittansicht.

Fig. 3 die Eingabevorrichtung nach Fig. 2 in einer weiteren Stellung; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Eingabevorrichtung;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Eingabevorrichtung;

Fig. 6 eine mögliche Ausführungsform der Vibrationseinheit;

Fig. 7 eine mögliche Ausführungsform der Bremseinheit;

Fig. 8 eine mögliche Ausführungsform eines Federelementes;

Fig. 9 eine weitere mögliche Ausführung einer Eingabevorrichtung; Fig. 10 eine weitere mögliche Ausführung einer Eingabevorrichtung;

Fig. 11 ein Eingabeelement mit einer Übertragungsanordnung.

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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Fig .1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung einer Eingabevorrichtung 1 zur Eingabe von Steuerbefehlen in einen Digitalrechner 2, welche beispielsweise in Form einer Taste ausgebildet sein kann, oder aber auch in Form eines Kreuzhebels bzw. Joysticks. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Eingabevorrichtung 1 eine Strom-

versorgung umfasst, mittels welcher sie mit Strom versorgt wird.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Bestromungsstärke variiert werden kann, wodurch auch der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes varliert werden kann. Entsprechend den vorgegebenen Bestromungsmodi kann hierbei eine vielfältige Variation an haptischem Feedback an den Benutzer gegeben werden. Selbiges gilt für die zweite Spule, bei welcher z.B. auch eine Frequenz des

Wechselstroms angepasst werden kann.

Die Eingabevorrichtung 1 umfasst eine Basis 3, sowie ein Eingabeelement 4, welches relativ zu der Basis 3 verschiebbar an dieser aufgenommen ist, vorzugs-

weise entlang zumindest einer Verschieberichtung 5.

Die Verschieberichtung 5 des Eingabeelementes 4 kann linear sein, aber auch andere Bahnformen aufweisen, z.B. kreisförmig oder kreisbogenförmig, sowie spiral-

förmig, etc. sowie auch Kombinationen daraus umfassen.

Wie in Fig. 1 ersichtlich kann das Eingabeelement 4 bezüglich seiner Verschiebe-

richtung z.B. linear zwangsgeführt sein, mittels einer Führungseinheit der Basis 3.

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Ferner umfasst die Eingabevorrichtung 1 eine Bremseinheit 6 zum Beeinflussen eines Verschiebewiderstandes des Eingabeelementes 4 zur Basis 3 (bezüglich der Verschieberichtung). Die Bremseinheit umfasst eine mit der Basis 3 gekoppelte erste Reibfläche, sowie eine mit dem Eingabeelement 4 gekoppelt zweite Reibfläche, welche im späteren genauer erläutert werden. Weiters umfasst die Bremseinheit 6 eine erste Spule 7 zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes, mit einer ersten Spulenachse und einen Spulenkern; wobei mittels des durch die erste Spule 7 erzeugten ersten Magnetfeldes eine Anpresskraft der ersten Reibfläche an die zweite Reibfläche veränderbar ist, sodass der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes 4 beeinflussbar ist.

Weiters ist eine Vibrationseinheit 11 ersichtlich, zum Erzeugen einer haptisch wahrnehmbaren Vibration des Eingabeelementes 4. Erfindungsgemäß umfasst die Vibrationseinheit 11 ein Vibrationskörper 12 sowie eine zweite Spule 13 mit einer zweiten Spulenachse 14, welche zweite Spule 13 zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes vorgesehen ist. Der Vibrationskörper 12 ist mit einer Magnetanordnung 15 gekoppelt, welche durch die zweite Spule 13 bzw. durch das zweite Magnetfeld beeinflussbar ist, sodass der Vibrationskörper 12 abhängig von dem erzeugbaren zweiten Magnetfeld in Schwingung versetzbar ist.

Wie ferner aus Fig. 1 ersichtlich, kann der Vibrationskörper 12 mittels zwei bezüglich des Vibrationskörpers 12 gegenüberliegend angeordneten Federelemente 18

gelagert aufgenommen sein.

Weiters kann unabhängig von der dargestellten Ausführung ein eingangs erwähntes Erfassungsmittel 34 vorgesehen sein, wie grob schematisch angedeutet ist, welches eine Relativposition des Eingabeelementes 4 erfasst und an den Digitalrechner 2 weiterleitet.

In Fig. 2 ist die Eingabevorrichtung nach Fig. 1 in Schnittansicht gemäß der Schnittebene II-II dargestellt.

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In Fig. 2 ist die Bremseinheit 6 ersichtlich, diese umfasst eine erste Spule 7 zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes, mit einer ersten Spulenachse 8 bzw. Wick-

lungsachse und einen Spulenkern.

Weiters ersichtlich ist die erste Reibfläche 9 und die zweite Reibfläche 10, wobei mittels des durch die erste Spule 7 erzeugten ersten Magnetfeldes eine Anpresskraft der ersten Reibfläche 9 an die zweite Reibfläche 10 veränderbar ist, sodass

der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes 4 beeinflussbar ist

Die Vibrationseinheit 11 umfasst den Vibrationskörper 12, welcher vorzugsweise an das Eingabeelement 4 gekoppelt bzw. angebracht ist, sowie die zweite Spule 13 zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes mit der zweiten Spulenachse 14 bzw. Wicklungsachse. Wie ferner ersichtlich kann die zweite Spule 13 bzw. auch die gesamte Vibrationseinheit 11 an dem Eingabeelement 4 angeordnet sein.

Ferner ist die mit dem Vibrationskörper gekoppelte Magnetanordnung 15 dargestellt, mittels der Vibrationskörper 12 abhängig von dem erzeugbaren zweiten Magnetfeld in Schwingung versetzbar ist, wodurch die Vibration des Eingabeelementes 4 erfolgt. Der Vibrationskörper 12 kann vorzugsweise eine Vibrationsachse 17 aufweisen, wobei die Vibrationskörper 12 entlang der Vibrationsachse17 (bezüglich der Schwingung) beweglich gelagert ist.

Die Federelemente 18 können sich in einer Richtung senkrecht zur Vibrations-

achse 17 erstrecken, wie in der Schnittansicht ersichtlich ist. Ferner können Aufnahmeelemente 19 zur Lagerung des Vibrationskörpers 12 bzw. zur Befestigung der Federelemente 18 an dem Eingabeelement 4 angeordnet sein, insbesondere

einteilig mit diesem ausgebildet sein.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verschieberichtung 5 des Eingabeelementes 4 linear ist, und dass die Vibrationsachse 17 und die Verschieberichtung 5 pa-

rallel zueinander sind.

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Die Magnetanordnung 15 kann zumindest einen Permanentmagneten umfassen (welcher mit der zweiten Spule in Wechselwirkung ist), vorzugsweise zwei Permanentmagnete 16. Grundsätzlich kann auch eine Vielzahl von z.B. mehr als zwei Permanentmagneten vorgesehen sein, welche ein mittels der zweiten Spule be-

einflussbares Magnetfeld ausbilden.

Bei Anordnung eines Permanentmagneten ist dieser vorzugsweise innerhalb des Vibrationskörpers angeordnet, wobei das Magnetfeld des Permanentmagneten über die zweite Spule verläuft.

Wie weiters aus den Figuren ersichtlich kann zumindest die erste Spule 7 eine Au-

Benhülle umfassen, welche wie eingangs erwähnt, ferromagnetisch sein kann.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird im Folgenden ferner ein Wirkungsprinzip der Erfindung erläutert.

Die erste Spule 7 wirkt dabei vorzugsweise als Elektromagnet, bei dessen Bestromung eine Reluktanzkraft Fr im Bereich der Reibflächen, bzw. bei Komponenten,

welche in Wechselwirkung mit den Reibflächen stehen, erzeugt werden kann.

Mittels der Bestromung der ersten Spule 7 kann eine magnetische Kraft erzeugt werden, die auf einen ferromagnetischen Teil wirkt, bevorzugt einen Reibelement; wodurch eine Kraft zwischen der ersten Reibfläche 9 und der zweiten Reibfläche 10 erhöht wird, sodass der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes 4 beeinflusst, bzw. in diesem Fall, beispielsweise mittels einer magnetischen Anziehungskraft erhöht wird. Diesbezüglich werden die ersten magnetischen Feldlinien 20 der ersten Spule 7 angedeutet. Proportional zur Stromstärke erhöht sich die Normalkraft, womit auch der Verschiebewiderstand aufgrund der Erhöhung der Reibkraft erhöht wird.

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Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die zwei Reibpartner, welche die erste und zweite Reibfläche aufweisen, im nicht bestromten Zustand (der ersten

Spule) entlang ohne nennenswerte Normalkraft aneinander gleiten.

Mittels der Bestromung der zweiten Spule 13 wirkt auf das Magnetfeld der Magnetanordnung 15, angedeutet durch die dritten magnetischen Feldlinien 39, das zweite Magnetfeld der zweiten Spule 13, angedeutet durch die zweiten magnetischen Feldlinien 21. Anhand der bewegten Ladung in der zweiten Spule 13, welche vorzugsweise als flache Luftspule ausgeführt ist, wirkt bezüglich der Wechselwirkung des Magnetfeldes der Magnetanordnung 15 mit dem zweiten Magnetfeld die Lorentzkraft Fı senkrecht, wie dargestellt, bevorzugt parallel zur Vibrationsachse 17. Dadurch wird eine Verschiebung des Vibrationskörpers 12 entsprechend der wirkenden Lorentzkraft F_ bewirkt.

Ferner ist strichliert eine mögliche aktuelle Richtung bezüglich der bewegten Ladung in der zweiten Spule angedeutet.

Mittels der Änderung einer Stromrichtung der bewegten Ladung in der zweiten Spule 13 wirkt die Lorentzkraft Fı in die entgegengesetzte Richtung, wie ebenfalls strichliert angedeutet ist, womit ebenfalls eine Verschiebung des Vibrationskörpers 12 in umgekehrter Richtung einhergeht. Anhand der wechselnden Wirkung kann der Vibrationskörper 12 somit in Schwingung versetzt werden, vorzugsweise entlang der Vibrationsachse 17, wodurch eine Vibration des Eingabeelementes 4 erfolgt.

Abhängig von einer Frequenz eines induzierten Wechselstroms in der zweiten Spule 13 kann somit die Schwingung des Vibrationskörpers 12 und die damit einhergehende Vibration des Eingabeelementes 4 gesteuert werden, bzw. erhöht oder verringert. Wird die zweite Spule 13 stärker bestromt, erhöht sich die (jeweilige) Lorentzkraft Fi und damit auch die Amplitude der Vibration. Die Frequenz des

Wechselstroms korreliert dabei mit der Frequenz der Schwingung (bzw. Vibration).

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Der Vibrationskörper 12 ist bevorzugt bezüglich einer Verlagerung bzw. Verschiebung in andere Richtungen - als jene der Schwingung - blockiert bzw. gehemmt. Eine derartige Blockierung kann beispielsweise mittels einer Auslegung des Materials und der Form der Lagerelemente des Vibrationskörpers 12 erfolgen, z.B. gemäß der in Fig. 1 ersichtlichen Spiralform der Federelemente 18, insbesondere Flachfedern. Beispielsweise kann diese zwei spiralförmige Stege aufweisen (wie dargestellt), mittels dessen elastischer Verformung der Vibrationskörper 12 gegenüber dem Eingabeelement 4 beweglich gelagert ist.

An diesem Punkt sei erwähnt, dass die Lagerung des Vibrationskörpers 12 grundsätzlich nicht auf die dargestellten Federelemente beschränkt sei, sondern dass auch andere aus dem Stand der Technik bekannt Lagermittel verwendet werden können, welche eine derartige Bewegung zur Veranlassung der Schwingung ermöglichen, vorzugsweise entlang der Vibrationsachse 17, bzw. in weitere Richtungen blockieren können.

Die Federelemente in bevorzugter Form von Flachfedern (bzw. auch Blattfedern) können somit vorzugsweise die Lagerung des Vibrationskörpers übernehmen und zugleich die Auslenkung bis auf eine Richtung einschränken. Die Magnetanordnung zur Bewegung des Vibrationskörpers ist bevorzugt am Vibrationskörper befestigt, wobei der Vibrationskörper auch zumindest teilweise die Magnetanordnung

umfassen kann, bzw. aus dieser bestehen kann.

Weiters sei erwähnt, dass bezüglich der Wirkung des Magnetfeldes auf den Vibrationskörper, grundsätzlich auch die zweite Spule und/oder die Magnetanordnung 15 anders angeordnet sein kann, dass z.B. auch mittels einer Reluktanzkraft des zweiten Magnetfeldes und bei ändernder Stromrichtung die Schwingung erzeugt werden kann, oder auch mittels einer Rückstellung durch das Federelement.

Wie ferner ersichtlich kann die zweite Spule 13 bevorzugt eine wesentlich gerin-

gere Bauhöhe als die erste Spule 7 aufweisen, z.B. weniger als 25%, insbeson-

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dere 15% einer Höhe der ersten Spule. Die Durchmesser der Spulen können annähernd gleich groß gewählt sein, wobei die zweite Spule bevorzugt einen zumin-

dest geringfügig größeren Durchmesser aufweist als die erste Spule.

Wie ferner in Fig. 2 und 3 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass zwei Permanentmagnete 16 zwischen dem Vibrationskörper 12 und der zweiten Spule 13 angeordnet sind und bezüglich ihrer jeweiligen Magnetpole (N/S) in einer Richtung

entlang der zweiten Spulenachse 14 zueinander gegengleich ausgerichtet sind.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Magnetanordnung 15 zwei Elektromagnete umfasst. Wie eingangs erwähnt, kann dadurch die Ansteuerung noch flexibler gestaltet werden, bzw. ein weiterer Einflussfaktor zur Erzeugung der Schwingung

erhalten werden.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die erste Spulenachse 8 und die zweite Spulenachse 14 parallel zueinander angeordnet sind, zudem können diese konzent-

risch zueinander angeordnet sein.

Wie ferner aus den Figuren ersichtlich, kann die Vibrationsachse 17 lotrecht zur zweiten Spulenachse 14 angeordnet sein.

Bezüglich der Verschiebung ist zudem ein Führungselement 22 des Eingabeelementes 4, sowie eine komplementäre Führungsaufnahme 23 der Basis 3 darge-

stellt.

Das Eingabeelement gemäß Fig. 2 befindet sich in einer ersten Stellung bezüglich seiner relative Verschiebung, welche beispielsweise eine Ausgangslage sein kann, z.B. in Form eines nicht betätigten Zustandes der Eingabeelementes 4.

In Fig. 3 befindet sich das Eingabeelement 4 in einer zweiten Stellung bezüglich seiner relativen Verschiebung (gegenüber der Basis 3), welche vorzugsweise eine

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betätigte Stellung des Eingabeelementes 4 sein kann, z.B. ein (zumindest teilweise) gedrückter Zustand einer Taste.

In Fig. 3 ist zudem schematisch eine Verformung der Lagerelemente des Vibrationskörpers 12 strichliert angedeutet. Bei Bewegung des Vibrationskörpers 12 entlang der Vibrationsachse 17 verformen sich die Federelemente 18 (elastisch) entsprechend der jeweiligen Schwingungsbewegung, z.B. gemäß der Darstellung der Figur jeweils nach links wie mit den angedeuteten verformten Federelemente 18a, bzw. jeweils nach rechts, abhängig von der Richtung der bewegten Ladung in der zweiten Spule 13, sowie des daraus resultierenden zweiten Magnetfeldes.

Der dargestellte Vibrationskörper 12 ist im Bereich der Vibrationsachse 17 an seinen Enden mittels Schrauben mit den Federelementen 18 (fest) verbunden, wobei an diesem Punkt erwähnt sei, dass auch andere Befestigungsmittel oder -methoden vorgesehen sein können, um eine Verbindung in diesem Bereich vorgesehen sein können, z.B. wie eingangs erwähnt, verpresst, verstemmt, oder mittels eines Kunststoffes eingeformt - wobei hier grundsätzlich auf den Stand der Technik ver-

wiesen sel.

Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der Spulen 7,13 an der Basis 3 angeordnet ist, und somit nicht beweglich bezüglich der relativen Verschiebung

des Eingabeelementes 4.

Diesbezüglich ist in Fig. 4 eine mögliche Ausführungsform der Eingabevorrichtung 1 dargestellt, bei der die erste Spule 7 an der Basis 3 angeordnet ist.

Ferner kann die Spule 7 ferner die erste Reibfläche 9 aufweisen, welche mit der Basis 3 gekoppelt ist, wie ebenfalls angedeutet ist. Die zweite Reibfläche 10, welche mit dem Eingabeelement 4 gekoppelt ist, kann vorzugsweise an einem Reibelement ausgebildet sein, welcher am Eingabeelement 4 angeordnet ist.

Zudem ist in Fig. 4 eine weitere mögliche Ausbildung strichliert angedeutet, ge-

mäß dieser die zweite Spule 13a ebenfalls an der Basis 3a angeordnet sein kann.

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Die Magnetanordnung 15a kann diesbezüglich ebenfalls an der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein, sodass diese zwischen dem Vibrationskörper 12 und der Spule 13a angeordnet ist, wie ebenfalls strichliert angedeutet ist. Weiters ist ein (vorzugsweise ferromagnetischer) zweiter Spulenkörper 35, bzw. auch ein Spulenkern angedeutet, welcher bei einer gesonderten Anordnung der zweiten Spule vorgesehen sein kann.

Ferner ist in Fig. 4 unabhängig von der dargestellten Ausführungsform eine mögliche Vorspannung angedeutet, welche bezüglich Abstandes 25 der ersten und zweiten Reibfläche 9,10 zueinander vorgesehen sein kann.

Die Vorspannung kann zur Distanzierung der Reibflächen 9,10 voneinander vorgesehen sein, indem z.B. wie angedeutet ein oder mehrere Vorspannelemente 24, vorzugsweise Druckfedern, vorgesehen sein können, welche die zweite Reibfläche 10 bzw. (gegebenenfalls auch das Eingabeelement 4) von der ersten Reibfläche 9 in dem Abstand 25 halten, sodass in einem nicht bestromten Zustand der ersten Spule 7 sich die Reibflächen 9,10 nicht berühren. Erst bei einer Bestromung, sowie bei Wirken der Anziehungskraft werden die Reibflächen aneinandergedrückt, wodurch der Verschiebewiderstand eingestellt wird.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass mittels Vorspannelemente die Reibflächen aneinandergedrückt werden, sodass mittels der Vorspannelemente ein maximaler Verschiebewiderstand erzeugt wird, wobei bei Bestromung der ersten Spule 7 die Reibflächen in entgegengesetzter Richtung voneinander entfernt werden, sodass sich der Verschiebewiderstand bei der Bestromung verringert.

Bezüglich der Anordnung von Vorspannelementen sei zudem erwähnt, dass diese vorzugsweise bezüglich der Verschiebebewegung des Eingabeelementes gleitend gelagert sein können, sodass diese eine Relativposition beibehalten.

In Fig. 5 ist eine mögliche Ausgestaltung dargestellt, bei welcher die erste Spule 7

und die zweite Spule 13 an der Basis 3 angeordnet sind.

Wie dargestellt können die erste und zweite Spule 7,13 direkt benachbart ange-

ordnet sein, und von dem Eingabeelement 4 umgeben werden. Alternativ könnte

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auch zumindest eine der Spulen 7,13 oder beide bezüglich der Anordnung außenliegend angeordnet sein, sodass das Eingabeelement 4 zwischen den Spulen 7,13

hindurchgeführt wird.

Ferner ist in Fig. 5, unabhängig von der Ausführungsform eine Beschichtung 27 strichliert angedeutet, welche wie eingangs erwähnt, welche zur Erhöhung des Reibkoeffizienten und/oder zum Korrosionsschutz des bzw. der Reibelemente(s) vorgesehen sein kann, beispielsweise kann die Beschichtung 27 die erste Reibfläche 9 an der Basis 3 bzw. wie dargestellt, an dem Spulenkörper der ersten Spule 7 ausbilden, und/oder aber auch am Eingabeelement 4 vorgesehen werden, z.B. am Reibelement 26, wie mit der Beschichtung 33 angedeutet ist. Weiters kann die jeweilige Beschichtung ferromagnetisch sein. eine derartige Beschichtung kann als Reibbelag bezeichnet werden.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausbildung, ebenfalls unabhängig von der dargestellten Ausführung, kann es sich auch um ein bezüglich der Verschieberichtung 5 schwenkbares Eingabeelement 4 handeln, welches um eine Achse, z.B. bevorzugt um zumindest eine der Spulenachsen 7,13, verschwenkt werden kann, wie mit der Verschieberichtung ba angedeutet ist, welche vorzugsweise eine Drehrichtung (z.B. um die zweite Spulenachse 14) ist. Grundsätzlich ist auch eine Kombi-

nation der Richtungen denkbar.

Wie in Fig. 6 dargestellt, kann vorgesehen sein, dass der Vibrationskörper 12, insbesondere die Vibrationsachse 17, gegenüber einer Normalen, (in Bezug auf eine Oberfläche der zweiten Spule) in einem ersten Winkel 28 geneigt ausgebildet ist (gegebenenfalls auch gegenüber der Verschieberichtung 5). Die Lagerelemente des Vibrationskörpers 12 können bevorzugt ebenfalls geneigt angeordnet sein, wie anhand der schräg angeordneten Federelemente 18 ersichtlich ist, welche dadurch senkrecht zur Vibrationsachse 17 angeordnet sind.

Der Vibrationskörper 12 ist vorzugsweise zumindest an seiner der Magnetanordnung 15 zugewandten ersten Oberfläche 29, geneigt (bzw. keilförmig) ausgebildet, sodass die jeweiligen Magneten der Magnetanordnung 15 den gleichen Spaltab-

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stand 30 zur zweiten Spule 13 aufweisen. Dementsprechend kann die erste Oberfläche 29 gegenüber der Vibrationsachse 17 ebenfalls in einem Winkel entsprechend dem ersten Winkel 28 angeordnet sein. Wie ferner strichliert angedeutet, kann die der ersten Oberfläche gegenüberliegend angeordnete zweite Oberfläche 32 des Vibrationskörpers 12, ebenfalls bezüglich des Winkels 28 zu Normalen geneigt ausgebildet sein

Diesbezüglich kann die Vibrationsachse 17 gegenüber der zweiten Spulenachse 14 ebenfalls um den Betrag des ersten Winkels 28 geneigt ausgebildet sein, z.B. lotrecht bzw. 90° +(-) des Winkelbetrages gegenüber der zweiten Spulenachse 14, wie mit dem zweiten Winkel 31 angedeutet ist.

In Fig. 7 ist eine weitere mögliche Ausbildung der Bremseinheit 6 unabhängig von den möglichen Anordnung der zweiten Spule veranschaulicht, bei welcher die erste und zweite Reibfläche 9,10 gegeneinander vorgespannt sind, vorzugsweise mittels Vorspannelemente 24, wobei die Reibflächen mittels der Bestromung der

ersten Spule 7 voneinander entfernt/distanziert werden.

Ferner ist eine mittels der strichliert angedeuteten Vorspannelemente 24a eine mögliche bewegliche Lagerung der ersten Spule 7, bzw. eines Körpers der Basis 3 welcher die erste Reibfläche 9 aufweist, dargestellt. So kann z.B. vorgesehen sein, dass die erste Spule 7 bezüglich der Verschiebung des Eingabeelementes 4 nicht mitbewegbar ist, aber dennoch gegenüber der Basis 3 beweglich gelagert ist, wobei generell erwähnt sei, dass die dargestellte Anordnung der Vorspannelemente 24, 24a in Fig. 7 (bzw. auch in Fig 5) nur zur schematischen Darstellen des Wirkungsprinzips dieser dient, und nicht auf die lokale Anordnung eingeschränkt

sel.

Zur Vollständigkeit sei erwähnt, dass eine derartige bewegliche Lagerung auch bei einer Ausführung vorgesehen sein kann, bei welcher die Reibflächen mittels der

Bestromung der Spule angezogen werden.

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Ferner sind unabhängig davon die möglichen Beschichtungen 27,33 vorzugsweise zur Ausbildung der Reibflächen, angedeutet, sowie auch eine mögliche Verschie-

berichtung 5a (bzw. Drehrichtung) um eine Rotationsachse.

In den Figuren 4 bis 7 sind weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Eingabevorrichtung gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 bis 3 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren

hingewiesen bzw. Bezug genommen.

In Fig. 8 ist eine weiter mögliche Ausbildung der Federelemente 18 (in Form einer Flachfeder) dargestellt, bei welcher das Federelement 18 eine runde bzw. kreisförmige Geometrie aufweist, wobei die Außengeometrie grundsätzlich bezüglich des dargestellten Rahmens, welcher mit dem Eingabeelement verbunden wird, auch rechteckig sein kann, oder andere Geometrien aufweisen kann. Mittels des dargestellten Federelementes 18 sei eine weitere bevorzugte Ausführung der Federgeometrie bezüglich ihrer bereits erwähnten Freiheitsgrade dargestellt. Wie eingangs erwähnt kann das Federelement bevorzugt nur eine Verschiebung bzw. Bewegung des Vibrationskörpers entlang einer Bewegungsrichtung ermöglichen und in andere Richtungen blockieren, sodass die Schwingung des Vibrationskörpers gegenüber dem Eingabeelement in einer gewünschten Richtung orientiert ist. Wie ferner ersichtlich, kann das Federelement 18 drei spiralförmige Stege aufweisen, welche elastisch verformbar sind. Diesbezüglich weist das Federelement 18 bezüglich der elastisch verformbaren Stege auch drei Lagerbereiche 37 aufweisen, sodass in Umfangsrichtung die Befestigungspunkte der beweglichen Teile des Federelementes erhöht sind, wodurch die Stabilität gegenüber einer Verlagerung des Vibrationsköpers (bzw. der Stege) quer zur Verformungsrichtung erhöht ist.

Weiters ist bezüglich der elastischen Verformung die Vibrationsachs 17 des nicht dargestellten Vibrationskörpers angedeutet, welche mit der Verformungsrichtung des Federelementes korreliert.

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Die Federelemente in Form von Flachfedern können (unabhängig von der gezeigten Ausführungsform) bezüglich ihrer Befestigung am Eingabeelement grundsätzlich eingeformt bzw. vom Material des Eingabeelement umformt sein. Ebenso können diese mit dem Vibrationskörper stoffschlüssig verbunden sein.

Ferner können alternativ zu den in den Figuren 1-8 dargestellten Federelementen auch andere Federelemente vorgesehen sein, z.B. gewöhnliche Spiralfedern oder auch eine Anordnung von mehreren Federelementen, welche gemeinsam zur

Ausbildung einer jeweiligen Lagerung des Vibrationskörpers vorgesehen sind.

Ferner ist in Fig. 9 eine parallele Anordnung der Vibrationsachse 17 zur zweiten Spulenachse 14 dargestellt, wobei der Vibrationskörper 12 entlang der Vibrations-

achse 17 beweglich gelagert ist.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 kann die Magnetanordnung 15 beispielsweise nur einen Permanentmagnet umfassten, welcher bei Bestromung der zweiten

Spule 13 angezogen (oder auch abgestoßen) werden kann.

Wie ferner aus der Fig. 9 hervorgeht, kann die zweite Spule 13 auch eine höhere Bauhöhe aufweisen, sodass diese nicht als Flachspule ausgebildet sein kann. Fer-

ner weist diese vorzugsweise einen (ferromagnetischen) Spulenkkern auf.

Weiters ist es auch denkbar, (unabhängig von der gezeigten Ausführungsform) bezüglich der Bewegung und Lagerung des Vibrationskörpers 12 nur ein Federelement 18, insbesondere Flachfeder; vorzusehen, welches vorzugsweise im Bereich eines Schwerpunktes des Vibrationskörpers mit diesen gekoppelt ist (nicht dargestellt).

Ferner können in einer nicht dargestellten Ausführungsform auch gegenüberliegend zwei zweite Spulen vorgesehen sein, welche an einem jeweiligen Ende (bezüglich der Vibrationsachse) vorgesehen sein, wobei die Magnetanordnung diesbezüglich ebenfalls einen zweiten Permanentmagneten umfassen kann, sodass

einer jeweiligen zweiten Spule ein Permanentmagnet zugeordnet ist.

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Grundsätzlich sei mit den unterschiedlichen Anordnungen der Vibrationskörper und der Vibrationsachsen auf die damit einhergehenden möglichen variablen Ausbildungen der Vibrationseinheit hingewiesen, sodass diese bestmöglich an unterschiedliche Eingabeelemente und vorgegebene Verschieberichtungen angepasst werden können, wobei die Vibrationsrichtung vorzugsweise entsprechend der Verschieberichtungen (gleich bzw. gegensinnig) orientiert ist.

In Fig.10 ist eine weitere mögliche Ausführungsform einer Eingabevorrichtung 1 dargestellt, bei der sich der Vibrationskörpers 12 bezüglich seiner Schwingung um die Vibrationsachse 17 bewegt.

Wie dargestellt, können bezüglich der Schwingung um die Vibrationsachse beispielsweise Federelemente vorgesehen sein, welche jeweils entgegen einer Rotation des Vibrationskörpers (um die Vibrationsachse 17) wirken. Die Federelemente können beispielsweise in Form von zumindest einer Rotationsfedern 38 bzw. Drehfedern ausgebildet sein. Vorzugsweise können die Federelemente wiederum bezüglich ihrer Befestigung an einem (entlang der Vibrationsachse) ersten Ende an dem Eingabeelement 4 starr befestigt sein, sowie gegebenenfalls eine zweite Rotationsfeder 38 an einem zweiten Ende, welche mit dem Vibrationskörper 12

starr verbunden ist.

Ferner kann es sich bei der Verschieberichtung 5 des Eingabeelementes 4 um eine Drehrichtung handeln, welche vorzugsweise parallel zur Vibrationsachse 17

angeordnet sein kann.

Weiters kann die Vibrationsachse 17 parallel zur zweiten Spulenachse 14 ange-

ordnet sein.

Wie aus der Fig. 10 weiters hervorgeht, kann vorgesehen sein, dass die erste Spulenachse 8, die zweite Spulenachse 14, die Vibrationsachse 17 und die Verschieberichtung 5 parallel zueinander angeordnet sind, insbesondere konzentrisch

zueinander.

Weiters kann in einer nicht dargestellten Ausführung vorgesehen sein, dass zur Erzeugung der Vibration auch die Reluktanzkraft der zweiten Spule 13 verwendet

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wird, wenn z.B. bei einer Anordnung gemäß in Fig. 10 die Vibrationseinheit 11 eine Flachfeder anstelle der dargestellt Rotationsfeder 38 aufweist, sodass sich

die Vibrationsmasse entlang der Vibrationsachse 17 bewegt.

In Fig. 11 ist schematisch eine Anordnung einer Übertragungsanordnung 36 dargestellt, welche z.B. in Form einer Gelenkanordnung ausgebildet sein kann. Die Übertragungsanordnung 36 dient zur Übertragung einer Bewegung an dem Eingabeelement 4 in eine vordefinierte Verschieberichtung 5 des Eingabeelementes im Bereich der Basis 3, z.B. linear. Mittels einer derartigen Anordnung kann eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung 1 mit einfachen Mitteln an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, sodass z.B. diese bezüglich ihrer Verschieberichtung 5 innerhalb der Eingabevorrichtung immer gleich ausgebildet werden kann und dennoch in unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzt werden

kann.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend

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von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert

und/oder verkleinert dargestellt wurden.

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Bezugszeichenliste

Eingabevorrichtung Digitalrechner Basis Eingabeelement Verschieberichtung Bremseinheit

erste Spule

ersten Spulenachse erste Reibfläche zweite Reibfläche Vibrationseinheit Vibrationskörper zweite Spule

zweite Spulenachse Magnetanordnung Permanentmagnete Vibrationsachse Federelemente Aufnahmeelemente erste magnetische Feldlinien zweite magnetische Feldlinien Führungselement Führungsaufnahme Vorspannelement Abstand Reibelement Beschichtung

erster Winkel

erste Oberfläche Spaltabstand

31 32 33 34 35 36 37 38 39 FR FL

zweiter Winkel

zweite Oberfläche Beschichtung Erfassungsmittel zweiter Spulenkörper Übertragungsanordnung Lagerbereich Rotationsfeder

dritte magnetische Feldlinien Reluktanzkraft Lorentzkraft

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Claims

Patentansprüche

1. Eingabevorrichtung (1) zur Eingabe von Steuerbefehlen in einen Digitalrechner (2), die Eingabevorrichtung (1) umfassend:

- eine Basis (3);

- ein Eingabeelement (4), welches relativ zu der Basis (3) verschiebbar an dieser aufgenommen ist;

- eine Bremseinheit (6) zum Beeinflussen eines Verschiebewiderstandes des Eingabeelementes (4) zur Basis (3), umfassend;

- eine erste Spule (7) zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes, mit einer ersten Spulenachse (8); und einen Spulenkern; und

- eine erste Reibfläche (9), welche mit der Basis (3) gekoppelt ist;

- eine zweite Reibfläche (10), welche mit dem Eingabeelement (4) gekoppelt ist, wobei mittels des durch die erste Spule (7) erzeugten ersten Magnetfeldes eine Anpresskraft der ersten Reibfläche (9) an die zweite Reibfläche (10) veränderbar ist, sodass der Verschiebewiderstand des Eingabeelementes (4) beeinflussbar ist;

- eine Vibrationseinheit (11) zum Erzeugen einer Vibration des Eingabeelementes (4);

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vibrationseinheit (11) einen Vibrationskörper (12) umfasst, sowie eine zweite Spule (13) zum Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes mit einer zweiten Spulenachse (14), wobei der Vibrationskörper (12) mit einer Magnetanordnung (15) gekoppelt ist, sodass der Vibrationskörper (12) mittels des zweiten Magnetfeldes

in Schwingung versetzbar ist.

2. Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Magnetanordnung (15) zumindest einen Permanentmagnet (16) umfasst.

3. Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Permanentmagnete (16) zwischen dem Vibrationskörper (12)

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und der zweiten Spule (13) angeordnet sind und bezüglich ihrer jeweiligen Magnetpole in einer Richtung entlang der zweiten Spulenachse (14) zueinander ge-

gengleich ausgerichtet sind.

4. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spulenachse (8) und die zweite Spulenachse (14) parallel zueinander angeordnet sind.

5. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationskörper (12) bezüglich der Schwingung relativ zu einer Vibrationsachse (17) beweglich gelagert ist.

6. Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschieberichtung (5) des Eingabeelementes (4) linear ist, und dass die Vibrationsachse (17) und die Verschieberichtung (5) parallel zueinander sind.

7. Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsachse (17) lotrecht zur zweiten Spulenachse (14) angeord-

net ist.

8. Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsachse (17) parallel zur zweiten Spulenachse (14) angeordnet ist.

9. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationskörper (12) mittels zwei bezüglich des Vibrationskörpers (12) gegenüberliegend angeordneten Federelementen (18) gelagert ist.

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10. Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federelemente (18) in einer Richtung senkrecht zur Vibrationsachse

(17) erstrecken.

11. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule (13) an der Basis (3) angeordnet ist.

12. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule (13) an dem Eingabeelement (4) angeordnet ist und mit diesem relativ zur Basis (3) verschiebbar ist.

13. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (7) an dem Eingabeelement (4) angeordnet

ist und mit diesem relativ zur Basis (3) verschiebbar ist.

14. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (7) an der Basis (3) angeordnet ist.

15. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reibfläche (9) oder die zweite Reibfläche (10) an dem Spulenkern der ersten Spule (7) ausgebildet ist.

16. Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule (13) mittels Wechselstrom bestrombar ist, wobei die Schwingung des Vibrationskörpers (12) von einer Frequenz und Stromstärke des Wechselstroms abhängig ist.

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