DE112018002067T5

DE112018002067T5 - Tastempfindungs-präsentationsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018002067T5
Application number: DE112018002067.3T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Ono
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2020-01-02
Also published as: JP2018181084A; WO2018193951A1

Abstract

Es wird eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 zur Verfügung gestellt, die folgendes umfasst: einen Bedienungsteil 2, wobei eine Vielzahl von Eingabebereichen auf einer Bedienungsoberfläche 2a definiert ist; eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die in Entsprechung mit der Vielzahl von Eingabebereichen angeordnet sind und die eine Last F für jeden der Vielzahl von Eingabebereichen erfassen; und einen Stützteil 5, der wenigstens zwei oder mehr unterschiedliche Anordnungsschichten hat, worin die Vielzahl von piezoelektrischen Elementen angeordnet sind, und der die Vielzahl von piezoelektrischen Elementen so stützt, dass Teilbereiche davon sich überlappen, wenn es von der Seite der Bedienungsoberfläche 2a aus angeschaut wird.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017/081804 , eingereicht am 18. April 2017, wobei hiermit der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017/081804 durch Bezugnahme enthalten ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung.
Stand der Technik
Es ist eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bekannt, die versehen ist mit einer Eingabeeinheit, mehreren an der Eingabeeinheit vorgesehenen Vibrationsteilen und einer Steuereinheit, die konfiguriert ist, um einige der mehreren Vibrationsteile in Schwingung zu versetzen (siehe z.B. Patentliteratur 1).
Diese Tastempfindungs-Übertragungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass piezoelektrische Elemente als die Vibrationsteile verwendet werden und auch verwendet werden, um eine auf die Eingabeeinheit ausgeübte Belastung bzw. eine an die Eingabeeinheit angelegte Last zu erfassen.
Literaturstellenliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2011-90615 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die in der Patentliteratur 1 offenbarte Tastempfindungs-Übertragungsvorrichtung verwendet mehrere piezoelektrische Elemente, um die Last zu erfassen sowie eine Schwingung bereitzustellen. Daher kann, wenn die piezoelektrischen Elemente zur Größenreduktion der Vorrichtung bezüglich der Größe reduziert werden, eine Genauigkeit einer Lasterfassung erniedrigt werden oder es kann sein, dass es nicht möglich ist, eine ausreichende taktile Rückmeldung bereitzustellen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichende taktile Rückmeldung bereitstellen kann, während ein Erniedrigen bezüglich einer Genauigkeit einer Lasterfassung selbst dann unterdrückt wird, wenn die Vorrichtung bezüglich der Größe reduziert ist.
Lösung für das Problem
Eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Bedienungsteil, der eine Vielzahl von Eingabebereichen umfasst, die auf seiner Bedienungsoberfläche definiert sind, eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die in Entsprechung mit der Vielzahl von Eingabebereichen angeordnet sind und eine Last auf jedem der Vielzahl von Eingabebereichen erfassen, und einen Stützteil, der wenigstens zwei oder mehr unterschiedlichen Anordnungsschichten mit der Vielzahl von darauf angeordneten piezoelektrischen Elementen umfasst und die Vielzahl von piezoelektrischen Elementen stützt, um zu veranlassen, dass sich ein Teil davon überlappt, wenn es von einer Seite der Bedienungsoberflächenseite aus angeschaut wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichende taktile Rückmeldung bereitstellen kann, während ein Erniedrigen bezüglich einer Genauigkeit einer Lasterfassung selbst dann unterdrückt wird, wenn die Vorrichtung bezüglich der Größe reduziert ist.
Figurenliste

1A ist eine erklärende graphische Darstellung, die eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei einer Ausführungsform darstellt, wenn man sie von einer Seite der Bedienungsoberfläche aus anschaut.
1B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie I(b)-I(b) in 1A.
2 ist eine auseinandergezogene Darstellung, die eine auseinandergenommenen Zustand der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei der Ausführungsform darstellt.
3A ist eine erklärende graphische Darstellung, die ein piezoelektrisches Element der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei der Ausführungsform darstellt.
3B ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei der Ausführungsform darstellt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei der Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
(Zusammenfassung der Ausführungsformen)
Eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei der Ausführungsform umfasst einen Bedienungsteil, der eine Vielzahl von Eingabebereichen umfasst, die auf seiner Bedienungsoberfläche definiert sind, eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die in Entsprechung mit der Vielzahl von Eingabebereichen angeordnet sind und eine Last auf jedem der Vielzahl von Eingabebereichen erfassen, und einen Stützteil, der wenigstens zwei oder mehr unterschiedliche Anordnungsschichten mit der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen darauf angeordnet umfasst und die Vielzahl von piezoelektrischen Elementen derart stützt, dass veranlasst wird, dass sich ein Teil davon überlappt, wenn es von einer Seite der Bedienungsoberfläche aus angeschaut wird.
Bei dieser Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung sind die piezoelektrischen Elemente aufgeteilt und in mehreren unterschiedlichen Anordnungsschichten angeordnet und können somit so angeordnet sein, dass sie einander teilweise überlappen, wenn es von der Seite der Bedienungsoberfläche aus angeschaut wird. Somit muss in einem Fall, in welchem die piezoelektrischen Elemente verwendet werden, um eine Last zu erfassen und auch um eine taktile Rückmeldung bereitzustellen, die Größe der piezoelektrischen Elemente selbst dann nicht geändert werden, wenn die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bezüglich der Größe reduziert wird. Daher ist es ungleich dem Fall, in welchem eine solche Konfiguration nicht angenommen ist, möglich, eine ausreichende taktile Rückmeldung bereitzustellen, während ein Erniedrigen bezüglich einer Genauigkeit einer Last selbst dann unterdrückt wird, wenn die Vorrichtungsgröße reduziert ist.
(Ausführungsform)
(Allgemeine Konfiguration der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1)
1A ist eine erklärende graphische Darstellung, die eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei einer Ausführungsform darstellt, wenn es von einer Seite der Bedienungsoberfläche aus angeschaut wird, und 1B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I(b)-I(b) in 1A, wenn man den Querschnitt in der Pfeilrichtung anschaut. 2 ist eine auseinandergezogene Ansicht, die einen auseinandergenommenen Zustand der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei der Ausführungsform zeigt. 3A ist eine erklärende graphische Darstellung, die ein piezoelektrisches Element der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung bei der Ausführungsform darstellt, und 3B ist ein Blockdiagramm, das die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung darstellt. Bei allem der nachstehend beschriebenen Ausführungsform kann das Maßstabsverhältnis unterschiedlich von einem tatsächlichen Verhältnis sein. Zusätzlich sind in 3B Flüsse von Hauptsignalen und von Information durch Pfeile angezeigt.
Eine Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 ist an z.B. einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs angeordnet, um eine an dem Kraftfahrzeug angebrachte elektronische Vorrichtung zu steuern. Die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 ist eine kleine Bedienungsvorrichtung, die mit z.B. einen bedienenden Finger, wie beispielsweise dem Daumen, in einem Zustand bedient wird, in welchem ein Bediener das Lenkrad hält. Die Position der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 als Bedienungsteil einer elektronischen Vorrichtung vorgesehen sein und nahe einer Anzeige, etc., der elektronischen Vorrichtung angeordnet sein.
Die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 erfasst eine auf einen Bedienungsteil 2 ausgeübte Last und stellt eine taktile Rückmeldung durch Vibration bzw. Schwingung zur Verfügung.
Die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 hat z.B. einen Bedienungsteil 2, der mehrere Eingabebereiche hat, die auf einer Bedienungsoberfläche 2a definiert sind, mehrere piezoelektrische Elemente, die in Entsprechung mit den mehreren Eingabebereichen angeordnet sind und eine Last F auf jedem der mehreren Eingabebereiche erfassen, und einen Stützteil 5, der wenigstens zwei oder mehr unterschiedliche Anordnungsschichten mit den mehreren piezoelektrischen Elementen darin angeordnet hat und die mehreren piezoelektrischen Elemente in einem teilweise überlappten Zustand stützt, wenn es von der Seite der Bedienungsoberfläche 2a aus angeschaut wird, wie es in den 1A bis 2 gezeigt ist.
Die Anordnungsschichten bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen aus einer ersten Anordnungsschicht 61 nahe der Bedienungsoberfläche 2a und einer zweiten Anordnungsschicht 62, die eine Schicht ist, die unterschiedlich von und parallel zu der ersten Anordnungsschicht 61 und weg von der Bedienungsoberfläche 2a ist, wie es in 1B gezeigt ist. Jedoch gibt es keine Beschränkung darauf und es können mehr Anordnungsschichten vorgesehen sein.
Derweil bestehen die mehreren Eingabebereiche bei der vorliegenden Ausführungsform aus einem zentralen Eingabebereich 21, der beim Zentrum in der Papierebene der 1A angeordnet ist, einem oberen Eingabebereich 22, der auf der oberen Seite angeordnet ist, einem unteren Eingabebereich 23, der auf der unteren Seite angeordnet ist, einem linken Eingabebereich 24, der auf der linken Seite angeordnet ist, und einem rechten Eingabebereich 25, der auf der rechten Seite angeordnet ist.
Dann bestehen die mehreren piezoelektrischen Elemente entsprechend den Eingabebereichen aus z.B. einem unter dem zentralen Eingabebereich 21 angeordneten piezoelektrischen Element 40, einem unter dem oberen Eingabebereich 22 angeordneten piezoelektrischen Element 41, einem unter dem unteren Eingabebereich 23 angeordneten piezoelektrischen Element 42, einem unter dem linken Eingabebereich 24 angeordneten piezoelektrischen Element 43, und einem unter dem rechten Eingabebereich 25 angeordneten piezoelektrischen Element 44. Die Eingabebereiche auf der Bedienungsoberfläche 2a sind nicht auf diejenigen beschränkt, die oben beschrieben sind, und können gemäß der Spezifikation der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 beliebig eingestellt werden.
Die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 hat auch mehrere Druckelemente, die zwischen dem Bedienungsteil 2 und den mehreren piezoelektrischen Elementen vorgesehen sind, und die mehreren Druckelemente sind so konfiguriert, dass die Druckelemente, um die piezoelektrischen Elemente zu kontaktieren, die zu der Anordnungsschicht gehören, die weiter weg von der Bedienungsoberfläche 2a sind, eine größere Dicke haben, aber ihre Steifigkeit im Wesentlichen dieselbe ist.
Im Detail ist die erste Anordnungsschicht 61 so konfiguriert, dass z.B. das piezoelektrische Element 40 darin angeordnet ist, wie es in 1B gezeigt ist. Dann ist die zweite Anordnungsschicht 62 so konfiguriert, dass z.B. die piezoelektrischen Elemente 41 bis 44 darin angeordnet sind. Somit ist das Druckelement in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element in der ersten Anordnungsschicht 61 ein Druckelement 30 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 40 im zentralen Eingabebereich 21. Dann sind die Druckelemente in Kontakt mit den piezoelektrischen Elementen in der zweiten Anordnungsschicht 62 ein Druckelement 31 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 41 im oberen Eingabebereich 22, ein Druckelement 32 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 42 im unteren Eingabebereich 23, ein Druckelement 33 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 43 im linken Eingabebereich 24 und ein Druckelement 34 in Kontakt mit dem piezoelektrischen Element 44 im rechten Eingabebereich 25.
Eine Dicke t1 des Druckelements 30 ist kleiner als Dicken t2 der Druckelemente 31 bis 34, wie es beispielsweise in 2 gezeigt ist. Die Anordnung der piezoelektrischen Elemente ist nicht auf diejenige beschränkt, die oben beschrieben ist. Mehr piezoelektrische Elemente können in der ersten Anordnungsschicht 61 angeordnet sein und mehr Anordnungsschichten können vorgesehen sein.
Die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 ist weiterhin mit einer Steuereinheit 8 versehen, die irgendeines der mehreren piezoelektrischen Elemente (der piezoelektrischen Elemente 41 bis 44), das eine auf der Bedienungsoberfläche 2a durchgeführte Bedienung erfasste, steuert, um die Bedienungsoberfläche 2a in Schwingung zu versetzen.
In einem Fall, in welchem die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 anweisen kann, einen auf einer Anzeigevorrichtung angezeigten Cursor zu bewegen, kann ein Bediener den Cursor bewegen, wie z.B. nach oben durch eine Druckbedienung auf dem oberen Eingabebereich 22, nach unten durch eine Druckbedienung auf dem unteren Eingabebereich 23, nach links durch eine Druckbedienung auf dem linken Eingabebereich 24 und nach rechts durch eine Druckbedienung auf dem rechten Eingabebereich 25. Wenn z.B. der Bediener den zentralen Eingabebereich 21 in dem Zustand drückt, in welchem der Cursor, etc., das erwünschte Symbol auswählt, dann wird die Funktion des ausgewählten Symbols ausgeführt.
Wenn bestimmt wird, dass eine Druckbedienung auf einem Eingabebereich durchgeführt wird, stellt die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 eine taktile Rückmeldung zur Verfügung, die z.B. ein Klickgefühl, als ob eine Taste nach unten gedrückt wird, nachahmt. Die taktile Rückmeldung ist nicht darauf beschränkt und kann eine derartige Tastempfindung sein, dass die Bedienung durchgeführt worden ist.
(Konfiguration des Bedienungsteils 2)
Der Bedienungsteil 2 ist z.B. aus Harz ausgebildet und hat eine Scheibenform. Der Bedienungsteil hat z.B. Pfeile nach oben/unten/links/rechts und Zeichen, die auf der Bedienungsoberfläche 2a durch Druck oder Laser ausgebildet sind, wie es in 1A gezeigt ist. Die auf den Bedienungsteil 2a ausgeübte Last F wirkt auf die piezoelektrischen Elemente 40 bis 44, die über die Druckelemente 30 bis 34 in Kontakt damit sind. Dann wird die durch die piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 erzeugte Schwingung über die Druckelemente 30 bis 34, die in Kontakt damit sind, und den Bedienungsteil 2a zu einem bedienenden Finger 9 übertragen.
Die Form des Bedienungsteils 2 ist nicht auf eine kreisförmige oder symmetrische Form beschränkt und kann als eine Modifikation eine andere Form sein.
Der obere Eingabebereich 22 ist ein Bereich, der durch eine gestrichelte Linie um den Aufwärts-Pfeil in der Papierebene der 1A umgeben ist. Der untere Eingabebereich 23 ist ein Bereich, der durch eine gestrichelte Linie um den Abwärts-Pfeil umgeben ist. Der linke Eingabebereich 24 ist ein Bereich, der durch eine gestrichelte Linie um den Links-Pfeil umgeben ist. Der rechte Eingabebereich 25 ist ein Bereich, der durch eine gestrichelte Linie um den Rechts-Pfeil umgeben ist. Dann ist der zentrale Eingabebereich 21 ein Bereich, der durch einen gestrichelten Kreis in der Mitte des Bedienungsteils 2 umgeben ist. Kreise gestrichelter Linien mit breiteren Abständen zwischen den Strichen zeigen die äußeren Konturen der piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 an.
(Konfiguration der Druckelemente 30 bis 34)
Die Druckelemente 30 bis 34 sind z.B. aus einem Harz, wie beispielsweise Polycarbonat, ausgebildet, haben eine Säulenform und dienen dazu, die durch eine Druckbedienung auf dem Bedienungsteil 2 erzeugte Last F zu den piezoelektrischen Elementen, die in Kontakt damit sind, zu übertragen. Die Druckelemente 30 bis 34 sind konfiguriert, um die piezoelektrischen Elemente in einem selben Kontaktbereich zu kontaktieren.
Das Druckelement 30 ist auf der ersten Anordnungsschicht 61 angeordnet und ist somit näher zum Bedienungsteil 2 als die anderen Druckelemente 31 bis 34, die auf der zweiten Anordnungsschicht 62 angeordnet sind. Daher ist das Druckelement 30 dünner als die anderen Druckelemente 31 bis 34, die auf der zweiten Anordnungsschicht 62 angeordnet sind.
Wenn jedoch alle Druckelemente aus demselben Material ausgebildet sind, treten Unterschiede bei einer Übertragung der Last F, einer Übertragung einer Schwingung und eines Hubs während eines Betriebs bzw. einer Bedienung in der einen auf, die dünner als die anderen ist. Aus diesem Grund ist das Druckelement 30 derart ausgebildet, dass es im Wesentlichen dieselbe Steifigkeit wie die anderen Druckelemente 31 bis 34 hat. Im Wesentlichen dieselbe Steifigkeit bedeutet hier eine Steifigkeit bis zu dem Ausmaß, dass die Unterschiede bezüglich einer Übertragung der Last F und einer Schwingung und eines Hubs innerhalb vorbestimmter zulässiger Bereiche fallen. Im Detail hat das Druckelement 30 einen kleineren Elastizitätsmodul als die anderen Druckelemente 31 bis 34. Die Steifigkeit ist hier eine Steifigkeit in einer Richtung, um die Bedienungsoberfläche 2a nach unten zu drücken.
Als eine Modifikation können die Druckelemente 30 bis 34 durch Zweifarben-Gießen, etc., mit dem Bedienungsteil 2 integral ausgebildet sein, so lange wie es möglich ist, dieselbe Steifigkeit in einer Richtung der Druckbedienung zur Verfügung zu stellen.
(Konfiguration der piezoelektrischen Elemente 40 bis 44)
Die piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 haben dieselbe Konfiguration. Somit wird nachstehend die Konfiguration des piezoelektrischen Elements 40 beschrieben werden. Das piezoelektrische Element 40 ist z.B. eine unimorphes piezoelektrisches Element, das versehen ist mit einem piezoelektrischen Körper 4a, der eine Scheibenform hat, und einer Metallbeilage 4b, die eine Scheibenform mit einem größeren Radius als der piezoelektrische Körper 4a hat, wie es in 3A gezeigt ist. Eine obere Verdrahtung, die elektrisch mit dem piezoelektrischen Körper 4a verbunden ist, und eine untere Verdrahtung, die elektrisch mit der Metallbeilage 4b verbunden ist, sind mit dem piezoelektrischen Element 40 verbunden.
Als eine Modifikation kann das piezoelektrische Element z.B. eine bimorphes piezoelektrisches Element sein, bei welchem zwei piezoelektrische Körper auf beiden Seiten der Metallbeilage 4b vorgesehen sind. In diesem Fall ist die Konfiguration so, dass eine Last durch den piezoelektrischen Körper erfasst wird, der in Kontakt mit dem Druckelement ist, und nur der piezoelektrische Körper auf der Rückseite oder die beiden piezoelektrischen Körper schwingen.
Ein Material, das dazu verwendet wird, den piezoelektrischen Körper 4 auszubilden, ist z.B. Lithiumniobat, Bariumtitanat, Bleititanat, Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), Bleimetaniobat oder Polyvinylidenfluorid (PVDF), etc. Der piezoelektrische Körper 4a ist z.B. ein laminierter piezoelektrischer Körper, der durch Laminierfolien aus diesen Materialien ausgebildet ist. Der piezoelektrische Körper 4a ist in einer Dickenrichtung gepolt, um eine piezoelektrische Konstante d33 zu zeigen, und erzeugt eine größere Ausgabe, wenn er in der Dickenrichtung verformt wird.
Die Metallbeilage 4b ist z.B. aus leitender Phosphorbronze oder leitendem Edelstahl etc. ausgebildet.
Wenn die Last F auf die Bedienungsoberfläche 2a ausgeübt wird, empfängt der piezoelektrische Körper 4a des piezoelektrischen Elements 40 die Last F vom Bedienungsteil 2 über das Druckelement 30 und verformt sich. Der piezoelektrische Körper 4a gibt Spannung entsprechend der Verformung über die oberen und unteren Verdrahtungen aus. Wenn Spannung über die oberen und unteren Verdrahtungen angelegt wird, verformt sich in Reaktion auf die Spannung auch der piezoelektrische Körper 4a. Die piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 geben z.B. Spannung entsprechend der Last F als Lastsignale S₁ bis S₅ zur Steuereinheit 8 aus und verformen sich in Reaktion auf die Spannung basierend auf von der Steuereinheit ausgegebenen Antriebssignalen S₆ bis S₁₀, wie es in 3B gezeigt ist.
(Konfiguration des Stützteils 5)
Der Stützteil 5 ist z.B. aus Harz, wie beispielsweise Polycarbonat, ausgebildet und hat eine Säulenform, wie es in den 1A bis 2 gezeigt ist. Der Stützteil 5 ist versehen mit mehreren Ausschnitten, die derart ausgebildet sind, dass sie von einer Oberfläche 5a so ausgeschnitten sind, dass die piezoelektrischen Elemente darin angeordnet sind, und mehreren Hohlräumen, die jeweils in den mehreren Ausschnitten vorgesehen sind, um eine Biegung bzw. Auslenkung der angeordneten piezoelektrischen Elemente zuzulassen.
Im Detail ist der Stützteil 5 versehen mit einem Ausschnitt 500, in welchem das piezoelektrische Element 40 angeordnet ist, einem Ausschnitt 510, in welchem das piezoelektrische Element 41 angeordnet ist, einem Ausschnitt 520, in welchem das piezoelektrische Element 42 angeordnet ist, einem Ausschnitt 530, in welchem das piezoelektrische Element 43 angeordnet ist, und einem Ausschnitt 540, in welchem das piezoelektrische Element 44 angeordnet ist. Der Stützteil 5 hat auch einen Hohlraum 50, der im Ausschnitt 500 vorgesehen ist, einen Hohlraum 51, der im Ausschnitt 510 vorgesehen ist, einen Hohlraum 52, der im Ausschnitt 520 vorgesehen ist, einen Hohlraum 53, der im Ausschnitt 530 vorgesehen ist, und einen Hohlraum 54, der im Ausschnitt 540 vorgesehen ist.
Die Hohlräume 50 bis 54 sind bevorzugt jeweils so konfiguriert, dass eine Öffnung auf der Seite des piezoelektrischen Elements z.B. ein Form mit einem Radius hat, der größer als der Radius des piezoelektrischen Körpers 4a ist, um zuzulassen, dass sich der piezoelektrische Körper 4a biegt, und kleiner als der Radius der Metallbeilage 4b ist, wie es in der 3A gezeigt ist.
Die mehreren Ausschnitte nutzen einige Teilbereiche gemeinsam. Im Detail haben die Ausschnitte 500, 510, 520, 530 und 540 z.B. eine Kreisform entsprechend der Form der Metallbeilage 4b, wie es in 2 gezeigt ist. Dann nutzt der Ausschnitt 500 auf der ersten Anordnungsschicht 61 einige Teilbereiche gemeinsam mit den Ausschnitten 510, 520, 530 und 540 auf der zweiten Anordnungsschicht 62. Dadurch, dass sie solche gemeinsam genutzten Teilbereiche haben, ist es möglich, die piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 in einem kleineren Bereich als der Kontur anzuordnen, die dann ausgebildet wird, wenn das piezoelektrische Element 40 in der Mitte bzw. beim Zentrum angeordnet ist und die jeweiligen Metallbeilagen 4b benachbart bzw. angrenzend in Kontakt miteinander sind.
Der Stützteil 5 hat auch mehrere Kontaktteile, die in jedem der mehreren Ausschnitte vorgesehen sind und die in Kontakt mit den eingefügten piezoelektrischen Elementen sind. Im Ausschnitt 500 sind vier Kontaktteile 505 in Intervallen von 45 Grad ausgebildet. Im Ausschnitt 510 sind vier Kontaktteile 515 in Intervallen von 45 Grad ausgebildet. Im Ausschnitt 520 sind vier Kontaktteile 525 in Intervallen von 45 Grad ausgebildet. Im Ausschnitt 530 sind vier Kontaktteile 535 in Intervallen von 45 Grad ausgebildet. Im Ausschnitt 540 sind vier Kontaktteile 545 in Intervallen von 45 Grad ausgebildet.
Die Kontaktteile 505, 515, 525, 535 und 545 sind so konfiguriert, dass die Kontaktzonen mit den piezoelektrischen Elementen dieselben sind.
Als eine Modifikation kann ein Elektrodenteil, der elektrisch mit der Metallbeilage 4b des im Ausschnitt angeordneten piezoelektrischen Elements verbunden ist, an dem Kontaktteil ausgebildet sein.
Die Kontaktteile in Kontakt mit den piezoelektrischen Elementen, die zu der Anordnungsschicht gehören, die weiter weg von der Bedienungsoberfläche 2a ist, haben eine kleinere Höhe. Anders ausgedrückt ist zum Beispiel die Höhe der Kontaktteile 505 der ersten Anordnungsschicht 61 größer als die Höhe der Kontaktteile 515, 525, 535 und 545 der zweiten Anordnungsschicht 62, wie es in 2 gezeigt ist. Dies ist deshalb so, weil die Ausschnitte 500, 510, 520, 530 und 540 so ausgebildet sind, dass die Tiefe von der Oberfläche 5a aus dieselbe ist.
Als solches haben die Kontaktteile 505 der ersten Anordnungsschicht 61 und die Kontaktteile 515, 525, 535 und 545 der zweiten Anordnungsschicht 62 unterschiedliche Höhen, so dass die piezoelektrischen Elemente in unterschiedlichen Ebenen gehalten werden und nicht in Kontakt miteinander sind.
Der Stützteil 5 ist weiterhin mit mehreren Stützvorsprüngen 56 versehen, die auf der Oberfläche 5a ausgebildet sind, um den Bedienungsteil 2 zu stützen. Die Stützvorsprünge 56 sind mit demselben Abstand vom Zentrum des piezoelektrischen Elements positioniert. Da die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 eine solche Konfiguration hat, verformen sich die piezoelektrischen Körper 4a in unterschiedlichen Eingabebereichen um im Wesentlichen dasselbe Ausmaß, wenn die ausgeübte Last F dieselbe ist, und eine Last-Schwelle 80 zum Bestimmen der Druckbedienung und ein Antriebssignal zum Bereitstellen einer taktilen Rückmeldung müssen nicht für jeden Eingabebereich eingestellt werden.
Vier Stützvorsprünge 56 sind um den Ausschnitt in Intervallen von 45 Grad vorgesehen. Dann werden die Stützvorsprünge 56 um den Ausschnitt 500 beim Zentrum mit den Ausschnitten 510, 520, 530 und 540 gemeinsam genutzt. Weiterhin nutzen die Ausschnitte 510, 520, 530 und 540 die Stützvorsprünge 56 auf der Seite des Zentrums gemeinsam mit den benachbarten Ausschnitten. Somit ist die Anzahl der Stützvorsprünge 56, die an dem Stützteil 5 vorgesehen sind, zwölf, was weniger als dann ist, wenn irgendwelche Stützvorsprünge 56 nicht gemeinsam genutzt werden (5x4=20).
(Konfiguration der Steuereinheit 8)
Die Steuereinheit 8 ist z.B. ein Mikrocomputer, der aufgebaut ist aus einer CPU (zentralen Verarbeitungseinheit), die eine Berechnung und eine Verarbeitung etc. der erlangten Daten gemäß einem gespeicherten Programm durchführt, einem RAM (Direktzugriffsspeicher) und einem ROM (Nurlesespeicher) als Halbleiterspeicher, etc. Der ROM speichert z.B. ein Programm zur Bedienung der Steuereinheit 8, die Last-Schwelle 80 und Antriebsmusterinformation 81. Der RAM wird z.B. als ein Speicherbereich zum temporären Speichern von Berechnungsergebnissen etc. verwendet.
Die Steuereinheit 8 wandelt das von den piezoelektrischen Elementen 40 bis 44 ausgegebene Lastsignal S₁ bis S₅ in die Last F um.
Dann vergleicht die Steuereinheit 8 die umgewandelte Last F mit der Last-Schwelle 80 und dann, wenn die Last F nicht kleiner als die Last-Schwelle 80 ist, bestimmt die Steuereinheit 8, dass eine Druckbedienung in dem Eingabebereich durchgeführt wird, in welchem die Last F erfasst wird. Dann erzeugt die Steuereinheit 8 Bedienungsinformation S₁₁ einschließlich Information des Eingabebereichs, in welchem die Druckbedienung durchgeführt wird, und gibt die Bedienungsinformation S₁₁ zu einer angeschlossenen elektronischen Vorrichtung aus.
Um eine taktile Rückmeldung zu dem Eingabebereich bereitzustellen, in welchem die Druckbedienung erfasst wird, erzeugt die Steuereinheit 8 die Antriebssignale S₆ - S₁₀ basierend auf der Antriebsmusterinformation 81. Das Antriebssignal S₆ - S₁₀ wird zu dem piezoelektrischen Element in dem Eingabebereich ausgegeben, in welchem die Druckbedienung erfasst ist.
Als nächstes wird ein Betrieb der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 bei der vorliegenden Ausführungsform in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm der 4 beschrieben werden.
(Betrieb)
Wenn das Ergebnis der Bestimmung im Schritt 1 „Ja“ ist, d.h. wenn die Last F in irgendeinem Eingabebereich basierend auf den Lastsignalen S₁ bis S₅ erfasst wird (Schritt 1: Ja), vergleicht die Steuereinheit 8 der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 die Last F mit der Last-Schwelle 80 (Schritt 2).
Wenn die Last F nicht kleiner als die Last-Schwelle 80 ist, bestimmt die Steuereinheit 8, dass eine Druckbedienung in dem Eingabebereich durchgeführt wird, der das piezoelektrische Element hat, das die Last F erfasste (Schritt 3: Ja).
Die Steuereinheit 8 erzeugt ein Antriebssignal basierend auf der Last-Schwelle 80 und gibt es aus, um das piezoelektrische Element anzutreiben, das die Druckbedienung erfasste, und erzeugt auch die Bedienungsinformation S₁₁ einschließlich Information über den Eingabebereich, in welchem die Druckbedienung erfasst ist, und gibt sie zur angeschlossenen elektronischen Vorrichtung aus (Schritt 4).
Derweil bringt die Steuereinheit 8 dann, wenn im Schritt 3 die erfasste Last F kleiner als die Last-Schwelle 80 ist und eine Bestimmung einer Druckbedienung nicht durchgeführt wird (Schritt 3: Nein), den Prozess zurück zum Schritt 1.
(Effekte der Ausführungsformen)
Die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 bei der vorliegenden Ausführungsform kann selbst dann, wenn sie bezüglich der Größe reduziert ist, eine ausreichende taktile Rückmeldung bereitstellen, während ein Erniedrigen bezüglich einer Genauigkeit einer Erfassung der Last F unterdrückt wird. Im Detail können deshalb, weil die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 so konfiguriert ist, dass das piezoelektrische Element 40 in der ersten Anordnungsschicht 61 angeordnet ist und die piezoelektrischen Elemente 41 bis 44 in der zweiten Anordnungsschicht 62 angeordnet sind, die bei einer unterschiedlichen Position gegenüber der ersten Anordnungsschicht 61 angeordnet ist, die piezoelektrischen Elemente 41 bis 44 angeordnet sein, um teilweise überlappt zu sein, wenn es von der Seite der Bedienungsoberfläche 2a aus angeschaut wird. Das bedeutet, dass bei der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1, die eine solche überlappte Anordnung zulässt, die piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 mit derselben Größe und derselben Konfiguration in einem kleineren Bereich als der Kontur angeordnet sein können, die ausgebildet ist, wenn das piezoelektrische Element 40 beim Zentrum angeordnet ist und die jeweiligen Metallbeilagen 4b benachbart in Kontakt miteinander sind. Daher muss in einem Fall, in welchem die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 so konfiguriert ist, dass die piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 verwendet werden, um die Last F zu erfassen sowie um eine taktile Rückmeldung bereitzustellen, die Größe der piezoelektrischen Elemente 40 bis 44 selbst dann nicht geändert werden, wenn die Vorrichtung bezüglich der Größe reduziert wird. Daher ist es ungleich dem Fall, in welchem eine solche Konfiguration nicht angenommen wird, möglich, eine ausreichende taktile Rückmeldung zur bereitzustellen, während ein Erniedrigen bezüglich einer Genauigkeit der Last F unterdrückt wird, selbst wenn die Vorrichtungsgröße reduziert wird.
Bei der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 sind die Druckelemente 30 bis 34 so konfiguriert, dass die Kontaktflächen bzw. -bereiche mit den piezoelektrischen Elementen dieselben sind und die Steifigkeit in einer Richtung der Druckbedienung dieselbe ist. Daher können ungleich dem Fall, in welchem eine solche Konfiguration nicht angenommen wird, die Unterschiede bezüglich einer Übertragung der Last F und einer taktilen Rückmeldung und eines Hubs während der Bedienung etc. zwischen den Eingabebereichen innerhalb der zulässigen Bereiche gehalten werden. Da die Unterschiede bezüglich einer Übertragung der Last F und einer taktilen Rückmeldung und eines Hubs während der Bedienung etc. zwischen den Eingabebereichen klein sind, wie es oben beschrieben ist, hat die Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 eine gute Funktionsfähigkeit.
Bei der Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung 1 können, da der Ausschnitt 500 auf der ersten Anordnungsschicht 61 einige Teilbereiche mit den Ausschnitten 510, 520, 530 und 540 auf der zweiten Anordnungsschicht 62 gemeinsam nutzt, die Kontaktteile, die die piezoelektrischen Elemente stützen, symmetrisch angeordnet werden, und ebenso ist die Kontaktfläche zwischen den Kontaktteilen und der Metallbeilage 4b dieselbe für jedes der piezoelektrischen Elemente. Daher kann ein Getrenntsein, verursacht durch die Last F oder Schwingung, verhindert werden und kann anormales Rauschen etc. ebenso verhindert werden.
Obwohl oben mehrere Ausführungsformen und Modifikationen der Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen und Modifikationen lediglich ein Beispiel und die Erfindung gemäß den Ansprüchen ist nicht darauf zu beschränken. Diese neuen Ausführungsformen und Modifikationen können in verschiedenen anderen Formen implementiert werden, und verschiedene Weglassungen, Substitutionen und Änderungen etc. können durchgeführt werden, ohne vom Sinngehalt der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich sind nicht alle Kombinationen der bei diesen Ausführungsformen und Modifikationen beschriebenen Merkmale nötig, um das Problem der Erfindung zu lösen. Weiterhin sind diese Ausführungsformen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs und Sinngehalts der Erfindung und auch innerhalb der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung und der Äquivalenz davon enthalten.
Bezugszeichenliste

1: TASTEMPFINDUNGS-PRÄSENTATIONSVORRICHTUNG
2: BEDIENUNGSTEIL
2a: BEDIENUNGSOBERFLÄCHE
5: STÜTZTEIL
8: STEUEREINHEIT
21: ZENTRALER EINGABEBEREICH
22: OBERER EINGABEBEREICH
23: UNTERER EINGABEBEREICH
24: LINKER EINGABEBEREICH
25: RECHTER EINGABEBEREICH
30-34: DRUCKELEMENT
40-44: PIEZOELEKTRISCHES ELEMENT
50-54: HOHLRAUM
56: STÜTZVORSPRUNG
61: ERSTE ANORDNUNGSSCHICHT
62: ZWEITE ANORDNUNGSSCHICHT
500: AUSSCHNITT
505: KONTAKTTEIL
510: AUSSCHNITT
515: KONTAKTTEIL
520: AUSSCHNITT
525: KONTAKTTEIL
530: AUSSCHNITT
535: KONTAKTTEIL
540: AUSSCHNITT
545: KONTAKTTEIL

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017/081804 [0001]
JP 2017081804 [0001]
JP 2011090615 A [0005]

Claims

Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung, die folgendes umfasst: einen Bedienungsteil, der eine Vielzahl von Eingabebereichen umfasst, die auf seiner Bedienungsoberfläche definiert sind; eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die in Entsprechung mit der Vielzahl von Eingabebereichen angeordnet sind und eine Last auf jedem der Vielzahl von Eingabebereichen erfassen; und einen Stützteil, der wenigstens zwei oder mehr unterschiedliche Anordnungsschichten mit der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen darauf angeordnet umfasst und die Vielzahl von piezoelektrischen Elementen stützt, um zu veranlassen, dass sich ein Teil davon überlappt, wenn es von einer Seite der Bedienungsoberfläche aus angeschaut wird.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Druckelementen zwischen dem Bedienungsteil und der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen vorgesehen ist und so konfiguriert ist, dass die Druckelemente, um mit den piezoelektrischen Elementen zu kontaktieren, die zu der Anordnungsschicht gehören, die weiter weg von der Bedienungsoberfläche ist, ein größere Dicke haben, aber ihre Steifigkeit im Wesentlichen dieselbe ist.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Druckelementen jeweils veranlasst wird, mit der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen in einem selben Eingabebereich zu kontaktieren.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stützteil eine Vielzahl von Ausschnitten umfasst, die ausgebildet sind, um von der Oberfläche aus ausgeschnitten zu sein, so dass die piezoelektrischen Elemente darin angeordnet sind, und eine Vielzahl von Hohlräumen, die jeweils in der Vielzahl von Ausschnitten vorgesehen sind, um eine Biegung der angeordneten piezoelektrischen Elemente zuzulassen.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Stützteil eine Vielzahl von Kontaktteilen umfasst, die in jedem der Vielzahl von Ausschnitten vorgesehen sind und die in Kontakt mit den eingefügten piezoelektrischen Elementen sind, die Vielzahl von Ausschnitten so konfiguriert ist, dass einige Teilbereiche gemeinsam genutzt werden, und die Kontaktteile in Kontakt mit den piezoelektrischen Elementen, die zu der Anordnungsschicht gehören, die weiter weg von der Bedienungsoberfläche ist, eine geringere Höhe haben.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Kontaktteilen jeweils in Kontakt mit der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen in einem selben Kontaktbereich ist.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Vielzahl von Kontaktteilen jeweils einen Elektrodenteil umfasst, der mit dem piezoelektrischen Element elektrisch verbunden ist.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Stützteil auf seiner Oberfläche eine Vielzahl von Stützvorsprüngen umfasst, die den Bedienungsteil stützen.
Tastempfindungs-Präsentationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die folgendes umfasst: eine Steuereinheit, die irgendeines der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen steuert, das eine auf der Bedienungsoberfläche durchgeführte Bedienung erfasste, um die Bedienungsoberfläche in Schwingung zu versetzen.