LENKRAD-INPUT/INTERAKTIVE OBERFLÄCHE

Titel: Lenkrad-Input / interaktive Oberfläche

Prioritätsbezug: DPMA-Anmeldung 10 2004 016 029. 5 vom 30. März 2004

Beschreibung

Berührungsempfindliche Oberflächen können zur Computer-Eingabe mit flexibler Anpassung an die Hände genutzt werden. Hier bestehen innovative Chancen, die bisher ungenutzt blieben. Insbesondere für die Anwendung am Fahrzeug-Lenkrad bieten sich Versionen der dynamischen, fortlaufend auf die momentanen Positionen der Hände bezogenen Eingaben. Am Lenkrad werden für die Hände insbesondere wichtigste Schaltfunktionen, zB Fahrtrichtungsanzeiger, Abblenden, Wischen, verfügbar gemacht - vergleiche Fig.1 und Fig.2. Die Oberfläche eines Lenkrads kann also zur Steuerung spezieller, auf das Fahrzeug bezogener Funktionen dienen, aber auch zur Steuerung von Telefon oder PDA und schliesslich auch zur Steuerung eines Personal-Computers durch die Simulation einer fortlaufend dynamisch an die Hände angepassten Tastatur - vergleiche Fig.3 - sicherheitshalber nur bei ruhendem Fahrzeug. Für die letzteren Anwendungsfälle sind die Positionen der momentanen Tastzonen visuell darstellbar. Und es ist möglich, dass das Durchschalten eines Fingers feinmotorisch als nicht-linearer Verlauf von Kraft und Weg wahrnehmbar ist. Hier werden Varianten des Aufbaus derartiger sensitiver Oberflächen erklärt. Insbesondere sind berührungsempfϊndliche Oberflächen durch bestimmte Gewebe-Faser- Strukturen elastisch ausführbar, die ein feinmotorisch wahrnehmbares nicht-lineares Durchschalt- Verhalten bieten. Entsprechende konstruktive Lösungen werden genannt. Es sind auch visuelle Display-Eigenschaften integrierbar, insbesondere durch Licht emittierende Fasern oder durch eine Schicht Licht emittierender Polymere oder „Electronic Ink". Derartige konstruktive Aufbauten sind schliesslich auch für separate, mobile Computer-Eingabe-Geräte zu nutzen - vergleiche wieder Fig.3.

Die Positionen der aufliegenden Handflächen und Finger werden abgefragt, um eine Grund- Topoqrafie der maximal zehn Finger zu erzeugen, durch die wiederum eine Belegungs-Topografie für die geltenden Eingabeflächenbereiche errechnet wird. Damit ergeben sich aus Druckauslösungen jeweilige Steuer-Signale oder alphanumerische Signale. Diese Belegungs- Topografie kann für gekrümmte, entspannte oder gestreckte Finger unterschiedliche Signale umfassen. Auch beim Verlagern oder Umgreifen der Hände bleibt zB durch eine Mustererkennung die Identität von Handflächen und Fingern bestimmbar. Eine Vielzahl kleiner Eingabeflächenbereiche wird fortlaufend elektronisch abgefragt und per Mustererkennungsverfahren analysiert, um Grund-Topografie und Belegungs-Topografie zu aktualisieren. Die Eingabefläche, insbesondere die Lenkrad-Oberfläche, besteht also aus einer Vielzahl kleiner Eingabeflächenbereiche in bestimmter Auflösung. Die Zuordnung zwischen momentan betätigtem Eingabeflächenbereich und dem damit ausgelösten Steuersignal bzw. alphanumerischen Signal folgt der fortwährend aktualisierten Belegungs-Topografie. Diese errechnet sich aus der verfugbaren Grund-Topografie laut Mustererkennung und aus den tatsächlich getroffenen Orten in Relation zur bisherigen Belegungs-Topografie Das heisst die tatsächlich getroffenen Eingabeflachenbereiche innerhalb des Rasters der Belegungs-Topografie losen erstens ein Signal aus und korrigieren zweitens die Lage des jeweiligen Eingabeflachenbereiches in der Belegungs-Topografie durch eine Mittelung innerhalb eines einstellbaren Erfahrungszeitraums oder innerhalb einer einstellbaren Anzahl von tatsächlichen Betätigungen Es können fortlaufend korrigierte Kennwerte in diese Rechnung einfliessen D h die Belegungs-Topografie ist individuell und dynamisch an die Hände, Gewohnheiten und momentanes Verlagern und Umgreifen angepasst

Figur 3 zeigt beispielhaft die Oberflache des Computer-Eingabegeräts, hier mit Tastzonen einer simulierten alphanumerischen Computer-Tastatur, also mit den momentanen Eingabe- flachenbereichen, denen ein jeweiliges alphanumerisches Zeichen oder ein Steuerzeichen zugeordnet sind Dieses optionale Beispiel für die momentane Anordnung der Tastzonen bzw der Eingabeflachenbereiche zeigt durch Ellipsen die momentane Grund-Topografie der 10 Finger und die Lage der Handauflageflachen Und die dargestellten alpha-numeπsche Zeichen markieren die momentane Belegungs-Topografie, die gegebenenfalls auch durch ein Display sichtbar zu machen ist Diese Figur stellt den Blick auf die beispielsweise vom Lenkrad abgewickelte Eingabe- Oberflache dar

In diesem insbesondere für das Lenkrad nutzbaren Konzept tragen (im Unterschied zur früheren PCT-Anmeldung) auch die aufliegenden Handflachen, insbesondere die Handballen, zur Bestimmung der Grund-Topografie bei Die individuelle und dynamische Anpassung der Belegungs-Topografie ist insbesondere möglich für eine umfassende Computer-Tastatur (sicherheitshalber nur bei Stillstand des Wagens), für PDA- und Handy-Tastaturen, für längs aufgereihte Tastzonen und in erster Linie für einfache Tastzonen um Zeigefinger und Daumen herum, die auch Tastzonen für gekrümmte Finger von solchen für gestreckte Fingern unterscheiden kann Vergleiche insbesondere Ansprüche 1 , 2, 3

Diese Konzepte sind insbesondere durch eine beruhrungsempfϊndliche Oberflache anwendbar, die ein feinmotorisches, taktiles Feedback im Durchschaltverhalten und - für den Gebrauch beim stehenden Fahrzeug - auch ein visuelles Feedback mit Display-Eigenschaften integrieren kann (siehe weiter unten) Es kann zusätzlich ein Doppelklick vereinbart sein, um eine Unterscheidung der gewollten Auslösung gegenüber einer beiläufigen Berührung zu bieten

Dieses Konzept bringt Daten-Eingabe-Moglichkeiten an agierende Hände heran Eingaben für Gerate der Datenkommunikation und auf das Fahrzeug bezogene Steuerungsaktivitaten finden auf einer homogenen oder quasi-homogenen Flache statt, die als Vielzahl von Eingabeflachen wirkt Die Unterscheidung zwischen einer nicht als Dateneingabe gedachten Veränderung der Hände und Finger - z B beim Umgreifen am Lenkrad - und der zur Dateneingabe erfolgten absichtlichen Druckauslosung der Hände ist entweder aus der Art der Abweichung der Positionen und Druckauslosungen gegenüber der momentan geltenden Grund-Topografie erkennbar oder sollte z B als Doppelklick gekennzeichnet sein

Insbesondere vier Anwendungsfalle leistet dieses Konzept 1 ) Die Eingabeflache simuliert eine Computer-Tastatur Es kann dann z B eine sensitive Lenkrad-Oberflache - beim ruhenden PKW - als Computer-Tastatur benutzt werden Zur Initialisierung genügt es, die zehn Finger aufzusetzen Die zur Signal-Auslosung notwendigen Abweichungen von der Grund-Topografie können relativ klein bleiben, weil dieses System auch damit arbeiten kann Dieses lernfahige System kann auch sehr kleine Distanzen zB zwischen normalen und gestreckten Finger-Positionen als hinreichend erkennen. Insofern passt eine Computer-Tastatur auch auf die Oberflache eines Lenkrads.

2.) Die Eingabeflache simuliert eine PDA- oder Handy-Tastatur. A) Man gibt zur Initialisierung durch zB zwei bis fünf - oder bis zehn - gespreizt aufgesetzte Finger die Ausdehnung der Standard-Handy-Tastatur vor. Bei zwei bemerkten Druckorten kann zB durch die System-Voreinstellung angenommen werden, dass es sich um Zeigefinger und Mittelfinger handelt, woraus die Lage der weiteren Finger folgt In diesem Sinne können auch drei, vier oder fünf Druckorte per Voreinstellung in nahe liegender Weise interpretiert werden B) Oder man hält zur Initialisierung, also zur Gewinnung der Grund-Topografie das Lenkrad mit einer Hand fest und setzt die z B. zwei - bis fünf - Finger der anderen Hand gespreizt auf. Daraus folgen Grund-Topografie und schliesslich Belegungs- Topografie.

3.) Die Eingabeflache bietet etwa zehn längs aufgereihte Eingabeflachenbereiche dh Tastzonen, die insbesondere ein PDA oder Handy steuern Durch zB zwei bis fünf - oder bis zehn - gespreizt aufgesetzte Finger gibt man zur Initialisierung die Ausdehnung der Tastzonen vor - siehe auch Punkt 2. Daraus folgen Grund-Topografie und schliesslich Belegungs-Topografie. Eine markante Distanz in der Mitte trennt die Eingabeflachenbereiche der linken und der rechten Hand.

4 ) Die Eingabefläche interpretiert insbesondere die Tastzonen um Zeigefinger und Daumen herum als steuernde Eingabeflachenbereiche. Damit sind z B Fahrtrichtungsanzeiger, Auf- und Abblenden und Scheibenwischer zu steuern, ohne die Hand vom Lenkrad zu nehmen Zur Initialisierung genügt das übliche Umfassen des Lenkrads. Fortlaufendes Umgreifen der Hände wird rechnerisch korrigiert und angepasst. Das Erkennen des Steuersignals eines Fingers ist hier relativ einfach, weil die Grund-Topografie durch die aufgestützte Hand, also insbesondere durch die aufgestützten Handballen fortlaufend erkennbar ist. Die Voreinstellungen können zB folgende sein: A) Für die Steuerung des Fahrtrichtungsanzeigers gelten zB Doppelklick des locker gestreckten linken Zeigefingers als Fahrtrichtungsanzeiger „links" und Doppelklick des locker gestreckten rechten Zeigefingers als Fahrtrichtungsanzeiger „rechts" Das gelegentlich notige Ausschalten des Fahrtrichtungsanzeigers kann dann per Doppelklick auf einer Stelle etwa mittig zwischen beiden Grund-Positionen der Hände erfolgen oder durch nochmaligen Doppelklick zurückgenommen werden B) ZB das Aufblenden des Scheinwerfers kann durch Doppelklick des leicht angewinkelten linken Zeigefingers erfolgen Das Abblenden kann durch Doppelklick des linken Daumens erfolgen C) ZB das Schalten des Scheibenwischers auf eine schnellere Geschwindigkeit - von Intervallschaltung auf Normal- und auf Schnellschaltung - kann durch Doppelklick des leicht angewinkelten rechten Zeigefingers erfolgen. Das Schalten des Scheibenwischers auf eine langsamere Geschwindigkeit kann durch Doppelklick des rechten Daumens erfolgen. D) Oder es lassen sich die wichtigsten Steuer-Funktionen für das Fahrzeug mit nur einer Hand am Lenkrad auslosen. Um beispielsweise die rechte Hand für das Schalten oder andere Handhabungen frei zu haben, können die wichtigsten Steuer-Funktionen mit der linken Hand betätigt werden - vergleiche Fιg.1 und 2 Die Zuordnungen können individuell eingestellt sein ZB können der Doppelklick des locker gestreckten linken Mittelfingers als Fahrtrichtungsanzeiger „links" gelten und der Doppelklick des locker gestreckten linken Zeigefingers als Fahrtrichtungsanzeiger „rechts" gelten. Abblenden und Wischer können zB durch den linken Daumen aktiviert werden. Die wesentliche Identifikation der Daumen und Zeigefinger folgt aus der aktuell verfügbaren Grund-Topografie. In diesem Bespiel ist darüber hinaus nur die Unterscheidung zwischen leicht gekrümmtem und locker gestrecktem Zeigefinger nötig. Sie kann im Sinne der individuellen und dynamischen Anpassung des Systems erfolgen, dh sie kann schliesslich durch das „lernfähige" System auf eine geringe und bequeme Differenz „trainiert" und reduziert werden. Gefährliche Steuersignale sollten hier aus Sicherheitsgründen nicht möglich sein, dhzB sollte durch dieses System kein Ausschalten des Scheinwerfer-Lichts oder kein völliges Ausschalten des Scheibenwischers möglich sein. (Beides müsste dann durch übliche Schalter am Armaturenbrett erfolgen). - Als Aktivierung des gesamten Systems kann zB ein vierfacher Klick durch einen Zeigefinger vereinbart sein.

Zur Unterscheidung einer beiläufigen Bewegung gegenüber dem absichtlichen Drücken zur Auslösung eines Steuersignals kann zB der Doppelklick als Voreinstellung gelten, das trifft insbesondere in den Anwendungsfällen 2, 3 und 4 zu. Bei Nutzungen mit häufigem Verlagern und grösserem Umgreifen der Hände zB beim Lenken eines Automobils kann also der Doppelklick vereinbart sein, um tatsächlich ein entsprechendes Steuersignal auszulösen, zB Aufblenden des Scheinwerfers.

Grosse Verlagerungen der Handflächen, insbesondere der Handballen, können obendrein durch eine Muster-Erkennung geprüft und erkannt werden, die aus der Topologie grosser und kleiner Druckflächen die Identität der Handflächen und Finger bestimmt und damit die Bestimmung der Grund-Topografie ergänzt. Jedes Umgreifen erfordert eine erneute Prüfung oder sozusagen eine erneute Initialisierung der Grund-Topografie.

Die für individuelle Hände und momentane Situationen fortlaufend anpassungsfähigen sensitiven Lenkrad-Oberflächen bzw. Eingabegeräte sind insbesondere als Gewebe in mehreren Varianten zu realisieren. Einzusetzen und zu kombinieren sind Gewebe-Typen oder Schichten, die (a) auf Berührung elektrisch wirksam reagieren, etwa durch messbare Widerstands- oder Kapazitäts- Änderung, die (b) ein feinmotorisches, taktiles Feedback im Durchschalten aufweisen und (c) Gewebe oder Schichten, die ein visuelles Feedback bieten, zB Gewebe mit Licht emittierenden Fasern. Entweder legt man diese Gewebe-Typen bzw. Schichten übereinander oder man integriert besagte Qualitäten in einem komplexen Gewebe - vergleiche insbesondere Ansprüche 7 bis 11. Die hier benannten Lösungen machen also (a) die Eingabefläche auch für mehrere zugleich aufgesetzte Finger berührungs- bzw. annäherungsempfindlich, sie bieten (b) ein spürbares Durchschalt-Verhalten und sie machen (c) zugleich die momentan wirksamen Zeichen in ihrer Anordnung auf der Eingabefläche optisch erkennbar. Sie stehen damit in gewisser Konkurrenz zu üblichen Computer-Tastaturen und zu üblichen Touch-Screens bzw. interaktiven Displays. Sowohl sensorische Eingabe-Qualitäten als auch visuelle Display-Qualitäten in einer Fläche zu bieten, ist sinnvoll, um das Interface fortlaufend dynamisch an Hände, Handhabungsgewohnheiten und Situationen anzupassen. Es geht also darum, die aktuell für die Zeichen jeweils geltenden Eingabeflachenbereiche in angemessener Auflösung sichtbar zu machen. Es kann schon eine optische Kennzeichnung der Belegungs-Orte bzw. der verschiedenen Eingabeflachenbereiche genügen, zB durch leuchtfähige Textilfasern, um diese momentane Belegungs-Topographie zu markieren. Bestenfalls können die Zeichen oder Steuerbefehle in feiner Auflösung dargestellt werden, zB durch „Electronic Ink" oder sehr feine ieuchtfähige Textilfasern oder durch organische LED. „Elektronische Tinte" wird zur Zeit beispielsweise von den Firmen „Xerox" und „E-Ink" entwickelt. Diese Computer-Eingabegeräte können also mit einer Schicht „Electronic Ink" oder Licht emittierenden Polymers, insbesondere OLED, überzogen sein, um die momentane Zuordnung zwischen Eingabeflächenbereich und jeweiligem Zeichen visuell anzuzeigen. Vergleiche Ansprüche 24 und 48. Das gilt sowohl für ein Lenkrad, das zB beim ruhenden Fahrzeug auch als Computer-Tastatur zu nutzen ist, als auch für ein anderes Computer-Eingabegerät.

Die Eigenschaften eines solchen Gerätes bzw. eines solchen Verfahrens bewegen sich damit im Feld zwischen einerseits einer tastaturähnlichen Fläche, die keine oder nur einfachste visuelle Mitteilungen gibt und andererseits einem optisch hochwertigen Touchscreen. Die hier erklärten Lösungen können idealer weise auch mehrere Finger zugleich unterscheiden. Es kann auch genügen, dass nur ein Teil der optisch dargestellten Fläche - insbesondere der untere Teil - die besagte momentane Anordnung der Zeichen darstellt, während der andere - obere - Teil der Fläche nur als Screen dient. Es sind verschiedene Varianten denkbar, die jeweils Kompromisse zwischen optischen und taktilen Qualitäten eingehen.

Als Lenkrad-Überzug und als leicht-gewichtiges und transportables Computer-Eingabe-Gerät eignen sich insbesondere folgende Lösungen mit besonderen Eigenschaften:

Diese Gewebe sind ua ausführbar, indem bestimmte Gewebe-Typen übereinander gelegt werden: Ein Typ aus elektrisch bzw. durch Änderungen elektrischer Kapazität wirksamen berührungsempfindlichen Fasern oder Lamellen, ggf. ein separater Gewebe-Typ für das taktile Feedback des nicht-linearen Durchschaltverhaltens und ein weiterer Gewebe-Typ mit Display- Eigenschaften, das insbesondere durch Licht emittierende Fasern wirkt - vergleiche insbesondere Ansprüche 7 und 8. Diese Gewebe können in bestimmten Abständen miteinander so verknüpft sein, dass eine angemessen genaue Zuordnung zwischen berührungsempfindlichen Eingabeflächenbereichen und visuell erkennbaren Display-Bereichen hergestellt ist. Vergleiche Anspruch 9.

Diese Gewebe sind insbesondere ausführbar, indem diese Eingabe-Oberfläche sowohl aus elektrisch bzw. elektrostatisch oder durch Änderungen elektrischer Kapazität wirksamen berührungsempfindlichen Fasern oder Lamellen besteht, als auch aus damit verwobenen Fasern mit Fähigkeit zur Lichtemission. Diese Licht emittierenden Fasern wirken als visuell erkennbare Display-Bereiche und zeigen die momentane Zuordnung zwischen Eingabeflächenbereich und jeweiligem Zeichen visuell an. Vergleiche Anspruch 10. In diesen berührungsempfindlichen Geweben oder in benachbarten Gewebe-Lagen können speziell geformte Fasern oder Lamellen mit gewisser Biegesteifigkeit oder Torsionssteifigkeit eingewebt sein, die sich im - für die Finger wahrnehmbaren - Verhältnis von Kraftaufwand zu Federweg nicht-linear verhalten: Nach gewissem kleinen Federweg steigt der weitere Kraftaufwand nicht mehr, sondern er stagniert oder nimmt wieder ab. Damit bietet sich im Sinne eines Kniehebel- Effekts ein feiπmotorisch deutlich fühlbares Durchschalten. Vergleiche Anspruch 15 und 39

Dieser Effekt ist insbesondere zu erreichen, indem man elsstische Fasern oder Lamellen mit angemessener Vorspannung einwebt, die an der Oberfläche dieser Gewebe-Lagejeicht heraus ragende kleine Bögen aufspannen, die durch Fingerdruck elastisch einzudrücken sind. Vergleiche Anspruch 16. Diese Gewebe-Lage kann sich gegenüber angrenzenden festen Gewebe-Lagen abstützen.

Für das Betätigen einer solchen Stelle dieser Eingabe-Oberfläche gilt innerhalb der Gewebe-Lagen „actio = reactio". Dh die durch einen Finger aufgewendete Kraft wird durch mehrere Gewebe- Lagen weiter geleitet und das Gewebe mit besagtem fei nmotorischem Feedback kann als irgendeine der Gewebe-Lagen eingefügt sein. Diese Lage rnuss nicht identisch mit der Signa) gebenden Gewebe-Lage sein. Es können also die Funktionen des taktilen Feedbacks und der elektrisch wirksamen Deformation durchaus in separaten Schichtungen („Layers") installiert sein

Eine einfache Variante mit insbesondere metallischer Faser kreisähnlichen Querschnitts, die wie unten beschrieben speziell vor geformt ist, muss durch das räumliche Gewebe seitlich gestützt werden.

In der Variante „Lamellen-Bö en" wird dagegen ein Iamellenähnliches Halbzeug eingewebt. In einer der Gewebe-Lagen sind wie unten beschriebene speziell geformte Flachbänder bzw. Lamellen eingewebt. Die so gebildeten Lamellen-Bögen haben aufgrund ihres Querschnittprofils eine Stabilität in seitlicher Richtung, wodurch ihr Federweg ü berwiegend senkrecht zur Eingabe- Oberfläche gerichtet wird. Jeweils ein elastischer Lamellen-Bogen erzeugt einen taktil wahrnehmbaren Eingabeflächenbereich. Er ist mit einer scharnierähnlichen, relativ engen Krümmung jeweils unten an einer oder mehreren quer verlaufenden Fasern abgestützt, um nach der Betätigung ein Zurückfedern sicher zu stellen. Diese quer verlaufenden Fasern leiten die horizontalen Kräfte in eine untere zugfeste Schicht.

Diese Bögen sollten aus Fasern, Lamellen oder Flachband bestehen, die in bestimmter Weise vorgeformt sind, so dass in bestimmten Abständen wiederholt jeweils eine Krümmung nach unten und eine Krümmung nach oben und wieder eine Krümmung in die anfängliche Richtung längs der Oberfläche auftreten, die bei der Einspannung etwa jedes zweiten, insbesondere jedes dritten oder vierten oder fünften dieser Krümmungs-Stellen in das Gewebe leichte Bögen bilden, die bei Druckausübung durch Finger sowohl wie ein überlasteter Brückenbogen nach unten federn als auch in ihrer Längsrichtung komprimieren, ohne nennenswert seitlich auszuscheren, um also durch ihr Verhältnis von Höhe dieser Krümmungs-Steilen zur Länge des dazwischen befindlichen Materials und durch die Kompressionsfahigkeit in etwa waagerechter Richtung das Einfedern eines Bogens mit Kniehebel-Effekt zu unterstutzen Das ist also eine Art gedehnter Zick-Zack-Form oder auch mit weicheren Radien eine Art Wellenform Vergleiche Fig. 4. Beispielsweise können pro Zentimeter zwei Bogen mit jeweils z B vier dieser Zick-Zack-Abschnitte realisiert sein, so dass eine Fingerkuppe stets mindestens einen dieser Mikro-Schalter trifft Grundsätzlich kann man auch zwei - oder mehr - dieser Feedback-Gewebe-Lagen etwas versetzt übereinander legen, um eine feinere Auflosung zu erzielen Vergleiche Anspruch 15

Zwischen den Bindungen durch die Querfasern stehen also mehrere - z B zwei, drei oder vier - der besagten Krummungsabschnitte frei und ermöglichen das Einfedern dieses Bogens mit gewissem Kniehebeleffekt Mit zunehmendem Druck auf den Bogen federt er ein, mit weiterem Einfedern verliert er seine Tragfähigkeit - in zur Eingabeoberflache senkrechter Richtung - und kann schliesslich ohne grosseren Kraftaufwand einfedern und auf darunter befindliche quer verlaufende Fasern durch schlagen

Statt der besagten stetigen Zick-Zack- oder Wellen-Form können auch schon in der Vorformung immer diejenigen Krümmunqs-Abschnitte. die in der zugfesten Gewebe-Schicht eingebunden sind, eine Nuance hoher sein als die dazwischen befindlichen Damit federt ein solcher Bogen bei Betätigung etwas weiter ein und weist einen etwas deutlicheren Kniehebel-Effekt auf

Zum Beispiel ist die Variante mit zwei oder vier freien Krummungs-Abschnitten innerhalb eines Bogens gut kompatibel mit der Variante von drei oder fünf oder sieben darunter quer verlaufenden, nebeneinander liegenden Fasern Denn das Einfedern eines Lamellen-Bogens trifft mit der Mitte zwischen seinen Krummungs-Abschnitten unten auf die ggf zu messende, elektrisch leitende mittlere der drei oder fünf oder sieben Quer-Fasern, was zum deutlichen elektrischen Mess-Signal fuhren kann Vergleiche Fig 4 Im unteren Gewebe-Bereich stutzen und fixieren sozusagen die anderen Fasern die Lage der ggf zu messenden Faser unter der Bogen-Mitte Der Vorteil dieser Losung ist, dass zunächst ohne Betätigung eine deutliche Distanz zwischen Bogen und zu messender Faser besteht, dann aber im Falle der Betätigung eine Berührung bzw Annäherung zu grossen Messwert-Differenzen fuhrt Vergleiche Anspruch 19 Je nach Methode kann (a) die Widerstandsanderung zwischen nicht isolierten leitenden Faser- und Bogen-Elemente gemessen werden oder (b) die Kapazitatsanderung zwischen isolierten Faser- und Bogen-Elementen gemessen werden

Die Faser- oder Lamellen-Bogen können sich auch seitlich gegenseitig durch horizontalen Versatz - in Richtung längs des Bogens „phasen-verschoben" - gegenüber dem jeweils benachbarten Faser- oder Lamellen-Bogen stutzen Ihr Federweg ist durch dieses seitliche Stützen überwiegend senkrecht zur Eingabe-Oberflache gefuhrt Und innerhalb einer (unteren) zugfesten Schicht können die Zugbelastungen aufgefangen werden In Längsrichtung können sich die Fasern- oder Lamellen-Bogen gegenseitig stutzen, indem sich dort die zur Oberflache tangentialen Kräfte untereinander kompensieren, die bei Druck-Betätigung auftreten Vergleiche Anspruch 13 Optional können die Fasern oder Lamellen mit besagten Eigenschaften des Feedbacks durch Kniehebel-Effekt in zwei - insbesondere zueinander orthogonalen - Richtungen eingewebt sein und sich dadurch zusätzlich in ihrer Lage gegenseitig stabilisieren. Es bilden sich kleine, jeweils aus sich kreuzenden Fasern oder Lamellen gebildete „Gewölbe", die einfederπ können. Vergleiche Anspruch 17

Innerhalb des gesamten Aufbaus kann bereits eine der Gewebe-Lagen das feinmotorische Feedback herstellen. Dazu sollte diese Lage aus einem unteren Gewebe-Bereich bestehen, der ihr eine mechanische Stabilität, insbesondere Zugfestigkeit verleiht, und sie sollte aus einem oberen Gewebe-Bereich bestehen, der wesentlich aus den zu betätigenden elektrisch wirksamen Fasern oder Flachband-Lamellen besteht. Der obere Bereich weist also dadurch federnde Abschnitte auf, dass Fasern oder Flachband-Lamellen-Bögen als kleine, in sich frei tragende Abschnitte eingewebt sind. Diese zwei besagten Gewebe-Bereiche sind untereinander eng verwoben. Sie bilden als Ganzes diejenige Gewebe-Lage, die ein feinmotorisch wahrnehmbares Feedback für die Finger erzeugt. Vergleiche Anspruch 18

Das besagte feinmotorisch wahrnehmbare nicht-lineare Durchschalt-Verhalten ist zB auch durch folgende Konstruktion realisierbar - Variante „Biege-Torsions-Schlaufen": Vergleiche Fig.5 und Anspruch 16: Ein Federdraht ist so vorgeformt, dass er wiederholt durch eine enge Krümmung (1) seitlich auskragt, nach einer bestimmten Strecke mit enger Krümmung (2) zurückkehrt, wobei er zugleich etwas an Höhe gewinnt, um bei einer bestimmten Distanz von der anfänglichen Hauptlinie - waagerechte Achse gemäss Fig.5 - entfernt in einem Knickpunkt (3) sowohl steiler an Höhe zu gewinnen als auch etwas stärker seitlich zu weisen, bis er einen höchsten Draht-Abschnitt (4) erreicht, der die Druckausübung durch Finger bzw. Handflächen aufnimmt. Der Draht-Abschnitt zwischen Knickpunkt (3) und höchstem Bereich (4) weist in der Seiten-Ansicht eine Steigung von zB etwa 30 bis 45 Grad auf. Und in der Draufsicht von Fig.5 ist er gegenüber der Hauptlinie - waagerechte Achse - zB ungefähr 45 Grad geneigt. Durch diesen Draht-Abschnitt entsteht aufgrund seines Hebels insbesondere eine Torsions-Belastung für den Abschnitt (2) bis (3), die bei Betätigung diesen Hebel zunächst sogar noch wachsen lässt, so dass die Torsionsbelastung überlinear anwächst und die weitere Torsion begünstigt. Ist der Abschnitt (3) bis (4) in der Seitenansicht etwa waagerecht, so ist die effektive Steifigkeit dieses Aufbaus durch Torsion relativ gering. Das führt zum spürbar weichen Durchschalt-Verhalten.

Der Anteil der Steifigkeit dieses Aufbaus, der durch Biegung hergestellt wird, weist ebenfalls einen Bereich des weichen Durchschaltens auf: In der Seitenansicht wird deutlich, dass die Punkte (1) und (4) sich annähern, indem die dazwischen liegenden Draht-Abschnitte elastisch verbogen werden. Der Anteil der Kräfte in Richtung von Punkt (1) zu (4) ) verliert beim Einfedern erheblich an Stützfähigkeit und seine vertikal tragende Komponente bricht schliesslich ein und bietet einen Kniehebel-Effekt.

Die Relation der Anteile beider Effekte ist durch die Wahl der Winkel und Abmessungen konstruktiv in gewissen Grenzen wählbar. So könnte man etwa auf den nicht-linearen Torsions-Effekt verzichten, indem man die Punkte (2) bis (4) des Drahtes ohne Krümmung verbindet. Oder man könnte ihn noch betonen, indem zusätzlich in der oben beschriebenen Konstruktion im Bereich des Punktes (4) ein Gelenk integriert wird.

Eine weitere Variante elastischer Elemente besteht insbesondere aus vor geformten Draht- oder Lamellen-Element - Variante „Kraqhebel": Vielfach in die Eingabeoberfläche integrierte Elemente - vergleiche Fig.6 und Fig.7 - sind so aufgebaut, dass ein Teil eines jeweils spitzwinkligen Kraghebels auf Zug belastet wird, ein anderer Teil dieses Kraghebels auf Druck belastet wird. Der erzeugt durch eine seitliche Ausbuchtung dieses zweiten Teils eine Biegebelastung, so dass bei Betätigung des Kraghebels etwa senkrecht zur Eingabeoberfläche diese Ausbuchtung elastisch weiter ausbiegt und damit der Hebel seine Stützfähigkeit durch immer ungünstiger werdendem Hebel verliert und schliesslich bei minimaler Betätigungskraft nachgibt. Diese Elemente bieten ein feinmotorisch wahrnehmbares nicht-lineares Durchschalten. Vergleiche Ansprüche 51 und 52.

Ein Einrollen all dieser Strukturen ist möglich, indem man die Faser-Bögen bzw. Lamellen-Bögen bzw. die Biege-Torsions-Schlaufen auf der Aussenseite lässt und sie beim Einrollen etwas gedehnt werden.

Das Verweben oder Zusammenwirken besagter elektrisch wirksamer Fasern, Lamellen oder Gewebe-Lagen einerseits und Licht emittierender Fasern andererseits ist insofern möglich, als elektrisch kapazitiv wirksame Fasern isoliert sein können, weil schon mit ihrer Annäherung eine hinreichend grosse Änderung insbesondere der elektrischen Kapazität zwischen den Fasern entsteht und als Signal-Auslösung zu werten ist, aber die besagten visuell wirksamen Display- Fasern, insbesondere Licht emittierende Polymer-Fasern, dagegen genau durch die Berührungsstellen sich kreuzender Fasern Licht aussenden und nicht isoliert sein sollen. Vergleiche Anspruch 20

Bei den hier vorgeschlagenen Computer-Eingabegeräten kann es sein, dass durch die visuelle Anzeige störende elektrische oder elektro-magnetische Felder hervorgerufen werden. Sie können aber in der Auswertung der Eingabe-Daten der berührungsempfindlichen und näherungsempfindlichen Schicht wieder korrigiert und heraus gerechnet werden. Diese eventuellen störenden Feldveränderungen sind prinzipiell durch die anzuzeigenden Daten bekannt und können damit für die jeweiligen kleinen Eingabeflachenbereiche korrigiert werden. Vergleiche Anspruch 21.

Die an eine Computer-Einheit weiter zu leitenden Signale dieser sensitiven Oberfläche können stets bei unbelasteter Ruhelage als „Null-Signal" kalibriert werden. Das Eingabegerät ist damit also auch in gewölbten Lagen zu gebrauchen. Es sind damit auch eventuelle allmähliche Deformationen des Gewebes kompensierbar. - Beim Lenkrad ist insbesondere das statische Halten als Ruhelage zu interpretieren, das keine Steuersignale auslöst. Sinngemäss können generell textile sensitive Oberflächen in diversen Wölbungen als neutrale Ausgangslage kalibriert werden. Vergleiche Ansprüche 49 und 50.