CN105739740B - 具有可变触觉反馈的新型旋钮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏。该装置包括互动表面，其具有横跨互动表面的一部分的可控制静电压力区域。该装置进一步包括控制器，在其上编写有算法，用于控制施加至互动表面的静电压力区域所在的一部分的静电压力的量。旋钮可旋转地安装至互动表面，并接收来自互动表面的静电压力区域的旋转阻力。

Description

具有可变触觉反馈的新型旋钮

技术领域

本发明涉及一种车辆触摸屏，该触摸屏连接有触觉反馈旋钮装置。

背景技术

在机动车辆内部的领域中，当前开发了多种刻度盘、旋转开关或旋钮，其使用编码器或机械止挡来给使用者提供反馈。此外，还有一些改进提供显示器或触摸屏，其允许使用者触摸各种图标和菜单，以便控制车辆中的功能。使用机械止挡的问题是，它们需要额外的部件，并且省略它们将不允许使用者感受到旋钮的旋转，使得在旋转期间不实际观看旋钮的情况下，很难确定旋钮已经旋转了多少。关于触摸屏，存在类似的问题，即使用者在不观看屏幕的情况下，难以操作或选择触摸屏上的图标和菜单，因为对于手指在触摸屏上的移动通常是没有感觉的。本发明寻求简化机械止挡的使用，并且提供一种可连接至触摸屏的旋钮结构，其提供触觉反馈，类似于机械类型的旋钮装置，以允许使用者在旋钮旋转时感受到某些止挡或止动件。此外，本发明涉及这样一种装置，其通过提供简单的较低成本的、不太复杂的装置，来消除或减少必需的部件，以便使用传统旋钮和触摸屏来生成装置。

发明内容

本发明涉及一种具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其包括互动表面，所述互动表面具有横跨互动表面一部分的可控制静电压力区域。该装置进一步包括控制器，在其上编写有算法，用于控制施加至互动表面的静电压力区域所在的一部分的静电压力的量。旋钮可旋转地安装至互动表面，并接收来自互动表面的静电压力区域的旋转阻力。

本发明的进一步适用范围将从下面提供的详细描述中变得显而易见。应该明白的是，详细描述和具体示例，在说明本发明的优选实施例的同时，仅仅旨在用于说明目的，而并非意在限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图中，将更全面地理解本发明，附图中：

图1是依照本发明一个实施例的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏的环境视图，所述装置整合在车辆内部；

图2是具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏的前透视图；

图3a是依照本发明一个实施例的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏的剖视平面图；并且

图3b是依照本发明第二实施例的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏的剖视平面图。

具体实施方式

对优选实施例的以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在限制本发明、其应用或者用途。

现在参考全部附图，特别是参考图1，具有触觉反馈旋钮装置10的触摸屏被示为连接至车辆14内部的仪表盘控制台12。触摸屏的触觉反馈旋钮装置10，如图1中所示，构造为被人员16操作，人员16在本发明的图1所示的本实施例中是坐在车辆14内部的驾驶员。本发明的本实施例中使用的具有触觉反馈旋钮装置10的触摸屏可用于任何类型的车辆界面，包括但不限于车辆资讯娱乐系统、语音无线电系统、环境HVAC系统、通讯装置、驾驶员界面模块、全球定位系统、车辆灯具、车辆音响、或车辆中的几乎任何其它类型的系统。同样落入本发明的范围内的是，具有触觉反馈旋钮装置10的触摸屏位于其它位置且由除了驾驶员以外的人员操作。例如，装置10可位于这样的区域中，在这里装置10可由坐在驾驶员右侧的车辆乘客触及且操作。同样落入本发明范围内的是，具有触觉反馈旋钮装置10的触摸屏配置为位于车厢后排座椅区域中，从而允许坐在驾驶员后方的乘客操作该装置。

现在参考图2，示出了具有触觉反馈旋钮装置10的触摸屏的近距视图，且包括互动表面18和可旋转的旋钮20。图3a示出了本发明的一个实施例，其中互动表面18包括玻璃或聚合物表面22，且电容膜24连接至玻璃或聚合物表面22。互动表面18可用于电子地显示一个或多个图标38，包括高亮图标38′。图标38和高亮图标38′可呈多种不同形式，包括但绝不限于温度图标、文件夹或文件号，或者具有任何类型的形状、颜色或字样的任何其它图标。互动显示器18上显示的信息或图标由控制器13电子地控制，所述控制器13用于显示图标38、38′以及控制由电容膜24、24′提供的静电压力量并且接收来自电容膜24、24′的信号，其可通过使用者触摸触摸屏或通过使用者16与旋钮20的互动而完成。

在图2和3a示出的实施例中，电容膜24连接在整个互动表面18上，从而提供横跨整个互动表面的静电压力区域，使得整个互动表面18是触摸屏，其可通过人员16除了旋转旋钮20之外还使用他们的手指触摸屏幕来实现互动。在图3b示出的实施例中，没有触摸屏，而是只有旋钮20与横跨聚合物膜24′形成的静电压力区域互动，所述聚合物膜24′并不覆盖整个互动表面。

图3a和3b均示出了旋钮20具有杆部28，其延伸穿过互动表面18且连接至点30，所述点30是保持器，其包含围绕杆部28布置的轴承32和可操作地连接至杆部28的弹簧34。点30允许旋钮20围绕杆部28的轴线A-A旋转。弹簧34允许旋钮20被按压，使得旋钮20将沿着杆部28的轴线移动，以便为旋钮20提供按钮型选项或感觉。除了能够轴向移动之外，旋钮20还能旋转，并且旋钮20的背面36具有连接于其上的界面26。界面26可与旋钮20一体形成或者可以是独立部件。图3a和3b中的实施例所示的界面是金属套圈，其与电容膜24、24′接触，以便与电容膜24、24′互动，并将静电压力从电容膜24、24′传输至旋钮20。所传输的静电压力可用于生成虚拟止挡，其是在旋转期间被传输至旋钮20的静电压力，其在旋钮20转动时对于使用者来说感觉像是机械止挡、隆起或脊部。虚拟止挡可以为任何其它类型的感觉或感知，其可通过界面26与电容膜24、24′的互动而得以施加。此外，当旋钮20被使用者沿轴向方向按压时，界面26可被更大的压力压到电容膜24、24′上，以便压缩容纳在保持器或点30内的弹簧34。当旋钮20不再被使用者沿轴向方向按压时，弹簧34将使旋钮20回到其原始轴向位置。

关于虚拟止挡，旋钮20的界面26相对于电容膜24、24′的旋转互动可由控制器13控制，所述控制器13控制施加至电容膜24、24′的静电压力的量。在旋钮20的旋转期间，旋转阻力正比于静电压力的量，所述静电压力施加至电容膜24、24′，并且被传输至界面26或套圈以控制旋转阻力。控制器13控制电容膜24、24′内的静电压力的量。控制器13还能改变传输至界面26的静电压力的量，以生成旋钮20的旋转阻力，其感觉像是作用力的积累，直到旋钮20旋转至预定位置或距离，然后控制器13使作用力的积累降到非常低，然后当到达第二预定位置时，开始移动或积累到非常高程度的静电压力，由此使旋钮20的旋转感觉像是随着旋钮20旋转而遇到止挡、隆起或脊部。这是被看作本发明的虚拟止挡的一个示例，因为旋钮20在它旋转时并未在机械上遇到任何机械止挡或脊部，而代之的是，虚拟止挡的感觉是通过静电压力经由电容膜24、24′传输至界面26来实现的。

关于图2和3a所示的本发明的另一方面，互动表面18具有横跨其整个表面的电容膜24，以生成触摸屏观察表面。图2所示的互动表面18示出了多个图标38，其中一个图标是高亮图标38′。使用者16可通过简单地触摸图标38使其高亮而生成高亮图标38′。基于装置10如何构造，高亮图标调出第二菜单或标度，例如指示HVAC风扇速度的标度，然后使用者16旋转旋钮20以控制HVAC系统的风扇速度。在本发明的图3b所示的实施例中，电容膜24′并未延伸横跨整个互动表面，因此使用者必须旋转旋钮20以高亮所选的或高亮的图标38′，然后通过轴向地按压旋钮20使旋钮的界面26与作为图3b所示第二实施例的触摸屏表面的一部分的电容膜24′互动，来选择高亮图标。一旦旋钮20被按下，使用者然后可通过旋转旋钮20来调节或选择不同的选项。例如，关于HVAC系统，使用者16然后可以旋转旋钮20，以便控制风扇速度、温度或其它变量。

对本发明的描述本质上仅仅是示例性的，因此，不脱离本发明实质的变型都旨在落于本发明的范围之内。这些变型不应被认为脱离了本发明的精神和范围。

Claims (21)

1.一种具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，包括：

互动表面，其具有横跨互动表面的一部分的可控静电压力区域；

控制器，在其上编写有算法，用于控制施加至所述互动表面的所述一部分的静电压力的量；和

旋钮，其可旋转地安装至所述互动表面，其中所述旋钮接收来自所述互动表面的静电压力区域的旋转阻力，

其中，所述互动表面包括具有电容膜的玻璃或聚合物表面，所述电容膜至少在所述旋钮的界面与所述互动表面接触的区域中附接至所述表面，所述界面将与所述电容膜接触。

2.如权利要求1所述的具有触觉反馈的触摸屏，其中，所述旋钮具有与互动表面接触的界面，其中旋转阻力正比于静电压力的量，所述静电压力施加至所述互动表面，并传输至所述界面以控制旋转阻力。

3.如权利要求2所述的具有触觉反馈装置的触摸屏，其中，所述旋转阻力在所述旋钮旋转时生成一个或多个虚拟止挡。

4.如权利要求2所述的具有触觉反馈的触摸屏，其中，所述界面是套圈，其从旋钮的背面延伸并延伸至且接触互动表面。

5.如权利要求2所述的具有触觉反馈的触摸屏，其中，传输至所述界面的静电压力的量是变化的，以生成所述旋钮的旋转阻力，其是作用力的积累，直到所述旋钮旋转至预定位置使作用力的积累下降至非常低，并且当到达第二预定位置时，压力开始再次积累至高点。

6.如权利要求1所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，所述互动表面的一部分是触摸屏观察表面，其向人员显示图标，并且当人员触摸所述触摸屏观察表面上的一个或多个图标时，能选择所述图标。

7.如权利要求2所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，对图标之一的选择会显示可选参数，通过旋转所述旋钮来改变所述可选参数。

8.如权利要求1所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，所述旋钮能在垂直于旋钮旋转的方向上轴向地移动，并且所述互动表面的一部分向人员显示图标，并且通过旋转所述旋钮来选择一个或多个所述图标，以高亮所述图标之一，然后轴向地移动所述旋钮以选择高亮的图标，于是使额外的信息显示在所述互动表面上。

9.一种具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，包括：

互动表面，其具有玻璃或聚合物表面，所述玻璃或聚合物表面附接有电容膜，所述电容膜提供横跨所述互动表面的一部分的可控制静电压力区域；

控制器，在其上编写有算法，用于控制施加至所述互动表面的所述一部分的静电压力的量；和

旋钮，其可旋转地安装至所述互动表面，并具有与所述电容膜接触的界面，其中旋转阻力正比于静电压力的量，所述静电压力由所述电容膜提供，并且被传输至所述界面以控制所述旋钮的旋转阻力。

10.如权利要求9所述的具有触觉反馈的触摸屏，其中，所述界面是套圈，其从旋钮的背面延伸并延伸至且接触电容膜。

11.如权利要求9所述的具有触觉反馈的触摸屏，其中，传输至所述界面的静电压力的量是变化的，以生成旋钮的旋转阻力，其是作用力的积累，直到所述旋钮旋转至预定位置使作用力的积累下降至非常低，并在到达第二预定位置时变得非常高。

12.如权利要求10所述的具有触觉反馈装置的触摸屏，其中，所述旋转阻力在所述旋钮旋转时生成一个或多个虚拟止挡。

13.如权利要求9所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，所述互动表面的一部分是触摸屏观察表面，其向人员显示图标，并且当人员触摸所述触摸屏观察表面上的一个或多个图标时，能选择所述图标。

14.如权利要求13所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，对图标之一的选择会显示可选参数，通过旋转所述旋钮来改变所述可选参数。

15.如权利要求9所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，所述旋钮能在垂直于旋钮旋转的方向上轴向地移动，并且所述互动表面的一部分向人员显示图标，并且通过旋转所述旋钮来选择一个或多个所述图标，以高亮所述图标之一，然后轴向地移动所述旋钮以选择高亮的图标，于是使额外的信息显示在所述互动表面上。

16.一种具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，包括：

互动表面，其具有玻璃或聚合物表面，所述玻璃或聚合物表面附接有电容膜，所述电容膜提供横跨所述互动表面的一部分的可控制静电压力区域；

控制器，在其上编写有算法，用于控制施加至所述互动表面的所述一部分的静电压力的量；

旋钮，其可旋转地安装至所述互动表面，并具有包括套圈的界面，所述套圈从所述旋钮的背面延伸并延伸至且接触所述电容膜，其中旋转阻力正比于静电压力的量，所述静电压力由所述电容膜提供，并且被传输至所述界面以控制所述旋钮的旋转阻力；和

旋钮的杆部，其延伸穿过所述套圈，并且所述杆部延伸穿过所述互动表面且连接至所述互动表面后方的点，其中所述杆部可旋转地连接至作为互动表面的所述点，并构造成在所述点处沿着所述杆部轴向地移动。

17.如权利要求16所述的具有触觉反馈的触摸屏，其中，传输至所述界面的静电压力的量是变化的，以生成旋钮的旋转阻力，其是作用力的积累，直到所述旋钮旋转至预定位置使作用力的积累下降至非常低，并在到达第二预定位置时变得非常高。

18.如权利要求17所述的具有触觉反馈装置的触摸屏，其中，所述旋转阻力在所述旋钮旋转时生成一个或多个虚拟止挡。

19.如权利要求16所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，所述互动表面的一部分是触摸屏观察表面，其向人员显示图标，并且当人员触摸所述触摸屏观察表面上的一个或多个图标时，能选择所述图标。

20.如权利要求19所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，对图标之一的选择会显示可选参数，通过旋转所述旋钮来改变所述可选参数。

21.如权利要求16所述的具有触觉反馈旋钮装置的触摸屏，其中，所述旋钮能在垂直于旋钮旋转的方向上轴向地移动，并且所述互动表面的一部分向人员显示图标，并且通过旋转所述旋钮来选择一个或多个所述图标，以高亮所述图标之一，然后轴向地移动所述旋钮以选择高亮的图标，于是使额外的信息显示在所述互动表面上。