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Querverweis auf die zugehörige Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert auf der am 19. September 2017 eingereichten Druckschrift
JP 2017-179 096 A und beansprucht deren Priorität. Der gesamte Inhalt der Patentanmeldung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schaltvorrichtung.
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Hintergrund
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Gegenstand ist ein Akustiksystem, das an einem Fahrzeug angebracht ist, um die Umgebungssituation des Fahrzeugs durch ein dreidimensionales Audiobild zu vermitteln. Ausgestattet ist das Akustiksystem mit einem Lautsprecher für die Tonausgabe, und einer Steuerungseinheit, von der aus ein Ausgangssignal entsprechend der Umgebungssituation des Fahrzeugs an den Lautsprecher ausgegeben wird (siehe z.B. Patentliteratur 1). Die Steuerungseinheit weist eine Einrichtung zum Ableitung von Parametern auf, die mit dem sicheren Fahren in Verbindung gebracht werden, wie z.B. Positionen und Relativgeschwindigkeiten von mehreren fahrenden Fahrzeugen um das eigene Fahrzeug herum und Abstände zwischen den Fahrzeugen, eine Einrichtung zum Bestimmen der unmittelbaren Gefahrenstufe für das eigene Fahrzeug durch Vergleich der Parameter mit Bedingungen, die für die Bestimmung der unmittelbaren Gefahrenstufe vordefiniert sind, eine Signalumwandlungsschaltungseinrichtung zum Umwandeln eines Signals eines Parameters in ein virtuelles Tonquellenerzeugungssignal gemäß dem Bestimmungsergebnis der unmittelbaren Gefahrenstufe, und eine Einrichtung zum Umwandeln des Tonquellenerzeugungssignals in ein impulsförmig verstärktes Signal durch Verwenden einer Signalverstärkerschaltung, die das verstärkte Signal in den Lautsprecher eingibt, um an einer Position der virtuellen Tonquelle einen Impulston zu erzeugen.
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Zitationsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 2002 - 133 596 A -
Erfindungszusammenfassung
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Technisches Problem
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Das in der Patentliteratur 1 offenbarte Akustiksystem verursacht das Problem, dass es separat mit dem Lautsprecher zur Tonausgabe versehen werden muss, um dreidimensionale Audiobilder im Fahrzeuginnenraum zu erzeugen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung bereitzustellen, die an einem Lenkrad angebracht ist, um dreidimensionale Audiobilder zu erzeugen.
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Lösung des Problems
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Schaltvorrichtung wie nachstehend in [1] bis [10] definiert eingerichtet sein.
- [1] Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, wird eine Schaltvorrichtung bereitgestellt, die an einem Lenkrad angebracht ist, wobei die Schaltvorrichtung Folgendes umfasst: ein Schaltteil, das an dem Fahrzeug angebracht ist, und das einen Bedienungsknopf und ein elektromagnetisches Element zum Erfassen einer Bedienung des Bedienungsknopfes und zum Veranlassen einer Vibration des Bedienungsknopfes umfasst; und eine Steuerungseinheit, die zumindest eine Steuerung einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung durchführt, wobei die erste Steuerung das elektromagnetische Element derart steuert, dass der Bedienungsknopf in Erwiderung auf die Bedienung vibriert, und die zweite Steuerung das elektromagnetische Element derart steuert, dass der Bedienungsknopf in einem hörbaren Bereich vibriert, wobei die Schaltvorrichtung derart positioniert ist, dass die Richtwirkung eines vom Bedienungsknopf ausgegebenen Tons auf das Ohr eines Fahrzeuginsassen erhöht wird.
- [2] Schaltvorrichtung gemäß [1], wobei die Steuerungseinheit bei der zweiten Steuerung das elektromagnetische Element derart steuert, dass ein Warnzeichen oder Warnton von dem Bedienungsknopf ausgegeben wird.
- [3] Schaltvorrichtung gemäß [2], wobei die Steuerungseinheit ein sinusförmiges Ansteuersignal mit einer Frequenz im hörbaren Bereich an das elektromagnetische Element ausgibt, so dass das Warnzeichen von dem Bedienungsknopf ausgegeben wird.
- [4] Schaltvorrichtung gemäß [2], wobei die Steuerungseinheit ein Ansteuersignal basierend auf einem Tonsignal im hörbaren Bereich an das elektromagnetische Element ausgibt, so dass der Warnton von dem Bedienungsknopf ausgegeben wird.
- [5] Schaltvorrichtung gemäß einem von [1] bis [4], wobei das elektromagnetische Element ein piezoelektrisches Element umfasst.
- [6] Schaltvorrichtung gemäß einem von [1] bis [5], wobei die Anzahl der am Lenkrad angebrachten Schaltteile zumindest zwei beträgt, und wobei die Steuerungseinheit als Teil der zweiten Steuerung die Steuerung der Eigenschaften der Tonausgabe von jedem Schaltteil durchführt, so dass ein dreidimensionales Audiobild, das durch die von den Schaltteilen ausgegebenen Töne erzeugt wird, aufrechterhalten wird.
- [7] Schaltvorrichtung gemäß [6], wobei die zumindest zwei Schaltteile über einer Mittellinie angeordnet sind, die durch die Mitte eines Sitzes oder des Lenkrads im Fahrzeug verläuft.
- [8] Schaltvorrichtung gemäß [6] oder [7], wobei eines der zumindest zwei Schaltteile, das sich in Bezug auf die Mittellinie auf einer rechten Seite befindet, so positioniert ist, dass die Richtwirkung auf ein rechtes Ohr des Insassen erhöht wird, und wobei eines der zumindest zwei Schaltteile, das sich in Bezug auf die Mittellinie auf einer linken Seite befindet, so positioniert ist, dass die Richtwirkung auf ein linkes Ohr des Insassen erhöht wird.
- [9] Schaltvorrichtung gemäß einem von [6] bis [8], wobei die Steuerungseinheit eine Phasenverschiebungseinrichtung und eine Addiereinrichtung umfasst, wobei die Phasenverschiebungseinrichtung eine Phasenverzögerungsverarbeitung für das Tonsignal eines rechten Kanals durchführt, der dem einen der zumindest zwei Schaltteile entspricht, das sich in Bezug auf die Mittellinie auf der rechten Seite befindet, und eine Phasenverzögerungsverarbeitung für das Tonsignal eines linken Kanals durchführt, der dem einen der zumindest zwei Schaltteile entspricht, das sich in Bezug auf die Mittellinie auf der linken Seite befindet, und wobei die Addiereinrichtung ein Ansteuersignal des rechten bzw. linken Kanals ausgibt, indem sie das Tonsignal des rechten Kanals zu dem durch die Phasenverschiebungseinrichtung phasenverzögerten Tonsignal des linken Kanals addiert, und das Tonsignal des linken Kanals zu dem durch die Phasenverschiebungseinrichtung phasenverzögerten Tonsignal des rechten Kanals addiert.
- [10] Schaltvorrichtung gemäß [9], wobei die Steuerungseinheit jeweilige Phasenunterschiede in der Phasenverschiebungseinrichtung so einstellt, dass am rechten Ohr des Fahrzeuginsassen ein synthetischer Ton eines Tons, der auf dem Tonsignal des rechten Kanals basiert, und eines Tons, der auf dem durch die Phasenverschiebungseinrichtung phasenverzögerten Tonsignal des rechten Kanals basiert, maximiert wird, und ein synthetischer Ton eines Tons, der auf dem Tonsignal des linken Kanals basiert, und eines Tons, der auf dem durch die Phasenverschiebungseinrichtung phasenverzögerten Tonsignal des linken Kanals basiert, minimiert wird, und am linken Ohr des Insassen ein synthetischer Ton eines Tons, der auf dem Tonsignal des linken Kanals basiert, und eines Tons, der auf dem durch die Phasenverschiebungseinrichtung phasenverzögerten Tonsignal des linken Kanals basiert, maximiert wird, und ein synthetischer Ton eines Tons, der auf dem Tonsignal des rechten Kanals basiert, und eines Tons, der auf dem durch die Phasenverschiebungseinrichtung phasenverzögerten Tonsignal des rechten Kanals basiert, minimiert wird.
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Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, eine Schaltvorrichtung bereitzustellen, die an einem Lenkrad angebracht ist, um die dreidimensionalen Audiobilder zu erzeugen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine Vorderansicht einer Schaltvorrichtung eines Ausführungsbeispiels im Falle der Anbringung an einem Lenkrad eines Fahrzeugs bei einer Ansicht des Lenkrads von einem Fahrer.
- 2 einen Querschnitt der Schaltvorrichtung entlang einer A-A-Linie in 1
- 3 eine Draufsicht eines Anordnungsbeispiels der Schaltvorrichtung bei der Betrachtung des Fahrzeugs von oben bei dem Fall, bei dem die Schaltvorrichtung des Ausführungsbeispiels an dem Lenkrad des Fahrzeugs angebracht ist.
- 4 eine Seitenansicht, wenn die Schaltvorrichtung aus der Richtung C in 3 betrachtet wird.
- 5 ein schematisches Blockdiagramm einer Konfiguration der Schaltvorrichtung des Ausführungsbeispiels.
- 6 ein Wellenform-Beispiel eines Ansteuersignals eines rechten Kanals zum Ansteuern eines Bedienungsknopfes, wobei ein Ansteuersignal Sh1 eine Berührungsempfindung auf eine Berührungsbetätigung durch Vibrationen des Bedienungsknopfes hervorrufen soll, ein Ansteuersignal Ss1 einen Signalton vom Bedienungsknopf erzeugen soll und ein Ansteuersignal Ss1' einen Ton vom Bedienungsknopf erzeugen soll.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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(Ausführungsbeispiel der Erfindung)
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Die Schaltvorrichtung des Ausführungsbeispiels der Erfindung ist eine Schaltvorrichtung 1, die in einem Lenkrad 8 eines Fahrzeugs 5 angeordnet ist, und Schaltteile 30, 40 aufweist, die in das Fahrzeug 5 integriert sind, und mit Bedienungsknöpfen 31, 41 und Piezoelementen 32, 42 versehen ist, die als elektromagnetische Elemente dienen und eine Bedienung an den Bedienungsknöpfen 31, 41 erfassen und zudem eine Vibration der Bedienungsknöpfe 31, 41 verursachen, und eine Steuerungseinheit 100, die zumindest eine Steuerung einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung durchführt, wobei die erste Steuerung so durchgeführt wird, dass die Piezoelemente 32, 42 derart gesteuert werden, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 in Erwiderung auf die Bedienung vibrieren, und die zweite Steuerung so durchgeführt wird, dass die Piezoelemente 32, 42 derart gesteuert werden, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 in einem hörbaren Bereich vibrieren, und die Schaltvorrichtung 1 so angeordnet ist, um eine hohe Richtwirkung zu erzielen, so dass von den Bedienungsknöpfen 31, 41 ausgegebene Töne auf die Ohren des Fahrers 20 gerichtet sind, der ein Insasse des Fahrzeugs 5 ist.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beschrieben, dass der Insasse der Fahrer 20 ist.
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(Schaltteile 30 und 40)
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Wie in 1 gezeigt, sind die Schaltteile 30 und 40 an dem Lenkrad 8 des Fahrzeugs 5 befestigt. Ein oder zwei weitere Schaltteile sind an dem Lenkrad 8 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel ist beschrieben, dass die zwei Schaltteile 30, 40 symmetrisch über einer Mittellinie 8a des Lenkrades 8 angeordnet sind, wie in 1 dargestellt.
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Die Schaltteile 30, 40 sind Schalter, die mit der Fahrzeugbedienung in Verbindung gebracht werden, und Lenkschalter, die für die Steuerung der Klimaanlage, für die Audiosteuerung und für die Bedienung der Autonavigation etc. verwendet werden können. Die Schaltteile 30, 40 können elektrisch mit dem Fahrzeughauptkörper z.B. über einen Lenkrollenanschluss (nicht gezeigt) verbunden sein. Ein rechtes Tonsignal S1 und ein linkes Tonsignal S2 usw. können vom Fahrzeughauptkörper z.B. über den Lenkrollenanschluss zu den Schaltteilen 30, 40 eingespeist werden.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Schaltteil 30 im Allgemeinen zusammengesetzt aus dem Bedienungsknopf 31, der ein plattenförmiges Bedienfeld darstellt, und einem Piezoelement 32, das ein elektromagnetisches Element ist, das über ein Übertragungsglied 35 mit dem Bedienungsknopf 31 verbunden ist. Das Übertragungsglied 35 ist ein säulenförmiger Körper aus einem Material, das in der Lage ist, eine Kraft oder Vibration leicht zu übertragen, z.B. ein Metall, ein Harz oder ein elastischer Körper wie Gummi. Das Piezoelement 32 ist auf einem Substrat 33 angeordnet, das auf einer Speiche 9 vorgesehen ist. Wie in 2 gezeigt, ist der Bedienungsknopf 31 ein plattenförmiges Bedienfeld und ist bündig mit der Oberfläche der Speiche 9 angeordnet, und ist somit ein stufenloser Schalter ohne Höhenunterschied. Das Schaltteil 40 weist die gleiche Konfiguration auf.
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Das Piezoelement 32 ist z.B. ein unimorphes piezoelektrisches Element, das mit einem piezoelektrischen Körper mit einer Scheibenform und einem Metallplättchen mit einer Scheibenform mit einem größeren Radius als der piezoelektrische Körper versehen ist. Eine obere Verdrahtung ist elektrisch mit dem piezoelektrischen Körper des piezoelektrischen Elements verbunden, und eine untere Verdrahtung ist elektrisch mit dem Metallplättchen des piezoelektrischen Elements verbunden.
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Als Modifikation kann das piezoelektrische Element z.B. ein bimorphes piezoelektrisches Element sein, bei dem zwei piezoelektrische Körper auf beiden Seiten des Metallplättchens vorgesehen sind.
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Das Material, das zur Bildung des piezoelektrischen Körpers verwendet wird, ist z.B. Lithiumniobat, Bariumtitanat, Bleititanat, Bleizirkonattitanat (PZT), Bleimetanoobat oder Polyvinylidenfluorid (PVDF), usw. Der piezoelektrische Körper ist z.B. ein gestapelter piezoelektrischer Körper, der durch Stapelfilme dieser Materialien gebildet wird. Der piezoelektrische Körper ist in Dickenrichtung gepolt und erzeugt bei Verformung in Dickenrichtung eine größere Leistung. Das Metallplättchen besteht z.B. aus leitfähiger Phosphorbronze oder leitfähigem rostfreiem Stahl usw.
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Wenn der Bedienungsknopf 31 betätigt wird, erzeugt das Piezoelement 32 eine Spannung, die der Druckkraft entspricht, und erzeugt ein Signal für die Drückbedienung. Das Piezoelement 32 fungiert dadurch als ein Schaltelement, das eine Bedienung des Bedienungsknopfes 31 erfasst.
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Das Piezoelement 32 verformt sich bei Anlegen einer Spannung und verschiebt den damit über das Übertragungsglied 35 verbundenen Bedienungsknopf 31 in vertikaler Richtung B, wie in 2 gezeigt. Dadurch fungiert das Piezoelement 32 als ein Aktuator, der von der Seite des Piezoelements 32 zum Finger etc. eine Berührungsempfindung vermittelt, indem eine Bedienung am Bedienungsknopf 31 ausführt wird, und fungiert gleichzeitig als Tonquelle, die durch die vom Piezoelement 32 verursachte Vibration des Bedienungsknopfes 31 im hörbaren Bereich einen Ton erzeugt.
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Durch die vorstehend beschriebene Konfiguration fungiert der Bedienungsknopf 31 als ein Berührungsbereich zum Bereitstellen einer taktilen Wahrnehmung und zudem als eine Tonquelle (Lautsprecher) zum Erzeugen eines Tons, indem er im hörbaren Bereich zum Vibrieren gebracht wird. Dadurch können die Schaltteile 30, 40 basierend auf fahrzeugseitiger Steuerung Töne in einem vorbestimmten Frequenzbereich ausgeben und sie können z.B. Warnzeichen oder Warntöne usw. ausgeben.
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Das elektromagnetische Element ist nicht auf das vorstehend beschriebene Piezoelement 32 beschränkt. Es ist beispielsweise möglich, einen Schwingspulenmotor zu verwenden, der aus einer magnetischen Schaltkreis und einer Spule zusammengesetzt ist, und der dazu eingerichtet ist, eine Bedienungskraft auf der Spule basierend auf einem Strom, der in der Spule durch die Bewegung davon erzeugt wird, zu erfassen, und um eine Vibration durch Bewegung der Spule zu erzeugen, die durch eine Änderung in dem magnetischen Feld auf der Seite des magnetischen Schaltkreises verursacht wird.
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In 3 ist eine Richtung von dem Schaltteil zu den Ohren des Fahrers 20 und von der Vorderseite zu der Rückseite des Fahrzeugs 5 als X-Richtung festgelegt, eine Breitenrichtung des Fahrzeugs 5 ist als Y-Richtung festgelegt, und eine vertikale Richtung des Fahrzeugs 5 als Schnittprodukt aus der X-Achse und der Y-Achse ist als Z-Richtung festgelegt. Wie in 3 gezeigt, ist das Schaltteil 30 positioniert, um eine hohe Richtwirkung in eine Richtung des rechten Ohrs 21 des Fahrers 20 aufzuweisen. Gleicherweise ist das Schaltteil 40 positioniert, um eine hohe Richtwirkung in eine Richtung des linken Ohrs 22 des Fahrers 20 aufzuweisen. Das bedeutet, dass durch das Anbringen der Schaltteile 30, 40 am Lenkrad 8 eine Ausgabeachse 30a des Schaltteils 30 in Richtung des rechten Ohrs 21 des Fahrers 22 ausgerichtet werden kann, und eine Ausgabeachse 40a des Schaltteils 40 in Richtung des linken Ohrs 22 des Fahrers 20 ausgerichtet werden kann.
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Gleichzeitig ist das Schaltteil 40, wie in 4 gezeigt, so angeordnet, dass es leicht nach oben und zu den Ohren des Fahrers zeigt 20. Die X- und Z-Achse sind also leicht um die Y-Achse gedreht, wie in 4 dargestellt.
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Da die Schaltteile 30, 40 an dem Lenkrad 8 angebracht sind, wie in 4 gezeigt, ist das Schaltteil 40 so angeordnet, dass es leicht nach oben (in die X-Richtung) zeigt, so dass die Ausgabeachse 40a des Schaltteils 40 in Richtung des linken Ohrs 22 des Fahrers 20 ausgerichtet ist. Auch das Schaltteil 30 ist so angeordnet, dass es auf dieselbe Weise leicht nach oben zeigt (in die X-Richtung). Bei dieser Anordnung haben die Schaltteile 30, 40 eine hohe Richtwirkung zu den Ohren 21, 22 des Insassen. Somit sind von den Bedienungsknöpfen 31, 41 ausgegebene Töne auf die Ohren 21, 22 des Fahrers 20 des Fahrzeugs 5 ausgerichtet.
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(Konfiguration der Steuerungseinheit 100)
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Die Steuerungseinheit 100 ist z.B. mit einem Mikrocomputer versehen, der sich aus einer CPU (engl. „Central Processing Unit“), die vorbestimmte Berechnung und Verarbeitung usw. gemäß einem gespeicherten Programm durchführt, einem RAM (engl. „Random Access Memory“) und einem ROM (engl. „Read Only Memory“) als Halbleiterspeicher, etc. zusammensetzen. Der ROM speichert z.B. ein Programm für die Bedienung der Steuerungseinheit 100 und verschiedene Parameter usw. Die Steuerungseinheit 100 ist auch mit einer Tonbildsteuerungseinrichtung 101 zur Steuerung der Tonbildlokalisierung versehen.
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Wie in 5 gezeigt sind die Schaltteile 30, 40 mit der Steuerungseinheit 100 verbunden. Signale für die Drückbedienung SO1 und SO2 werden von den Schaltteilen 30, 40 eingespeist. In Erwiderung auf die Signale für die Drückbedienung SO1 und SO2 werden Signale zur Erzeugung der taktilen Empfindung Sh1 und Sh2 von den Piezoelementen 32, 42 der Schaltteile 30, 40 ausgegeben, um die Berührungsempfindung bereitzustellen. Zusätzlich werden Tonsignale Ss1, Ss2 für die Ausgabe von Warnzeichen oder Warntönen usw. auch von den Piezoelementen 32, 42 der Schaltteile 30, 40 über die Tonbildsteuerungseinrichtung 101 ausgegeben.
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(Steuerung der Signale zur Erzeugung der taktilen Empfindung durch die Steuerungseinheit 100)
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Bei der ersten Steuerung steuert die Steuerungseinheit 100 die Piezoelemente 32, 42 so, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 in Erwiderung auf die Bedienung vibrieren. Das heißt, basierend auf den Signalen für die Drückbedienung SO1 und SO2 kann dem Bediener, der die Bedienungsknöpfe 31, 41 bedient, eine Berührungsempfindung durch Vibration usw. bereitgestellt werden. Wenn eine Drückbedienung durchgeführt wird, gibt die Steuerungseinheit 100 die Signale zur Erzeugung der taktilen Empfindung Sh1, Sh2 an die Piezoelemente 32, 42 aus, z.B. um die Bedienungsknöpfe 31, 41 einmal oder mehrmals mit einer vorbestimmten Kraft nach oben zu schieben. Alternativ kann die Berührungsempfindung durch Vibrieren in einem vorbestimmten Zyklus bereitgestellt werden.
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(Tonbildlokalisierungssteuerung durch die Steuerungseinheit 100)
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Bei der zweiten Steuerung steuert die Steuerungseinheit 100 die Piezoelemente 32, 42 so, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 im hörbaren Bereich vibrieren. Zusätzlich steuert die Steuerungseinheit 100 als ein Teil der zweiten Steuerung die Tonausgabeeigenschaften von jedem der Schaltteile 30, 40 so, dass ein dreidimensionales Audiobild, das durch die Tonausgabe der Schaltteile 30, 40 erzeugt wird, beibehalten wird. Die Durchführung dieser Steuerung ist nachstehend beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt, ist ein Ansteuerteil 110 zum Ansteuern des Schaltteils 30 (Piezoelement 32) und ein Ansteuerteil 120 zum Ansteuern des Schaltteils 40 (Piezoelement 42) in der Tonbildsteuerungseinrichtung 101 vorgesehen. Das Ansteuerteil 110 steuert das Schaltteil 30 durch Verstärken des rechten Tonansteuersignals Ss1, das durch Addieren des rechten Tonsignals S1 zu einem phasenverschobenen Signal S21 des linken Tonsignals S2 erhalten wird. Gleichermaßen steuert das Ansteuerteil 120 das Schaltteil 40 durch Verstärken des linken Tonansteuersignals Ss2, das durch Addieren des linken Tonsignals S2 zu einem phasenverschobenen Signal S12 des rechten Tonsignals S1 erhalten wird. Somit vibriert der Bedienungsknopf 31 des Schaltteils 30, was zur Ausgabe eines Tons des rechten Kanals basierend auf dem rechten Tonansteuersignal Ss1 führt, und auch der Bedienungsknopf 31 des Schaltteils 40 vibriert, was zur Ausgabe eines Tons des linken Kanals basierend auf dem linken Tonansteuersignal Ss2 führt.
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Eine Phasenverschiebungsschaltung 115 verschiebt (verzögert) die Phase des rechten Tonsignals S1 und gibt dann das phasenverschobene Signal S12 an das Ansteuerteil 120 aus. Für die Phasenverschiebung kann eine Phasendifferenz α zwischen dem rechten Tonsignal S1 und dem phasenverschobenen Signal S12 entsprechend eingestellt werden.
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Gleichermaßen verschiebt (verzögert) die Phasenverschiebungsschaltung 125 die Phase des linken Tonsignals S2 und gibt dann das phasenverschobene Signal S21 an das Ansteuerteil 110 aus. Für die Phasenverschiebung kann eine Phasendifferenz α zwischen dem linken Tonsignal S2 und dem phasenverschobenen Signal S21 entsprechend eingestellt werden. Dabei wird die Phasendifferenz α verwendet, wenn die Schaltteile 30, 40 symmetrisch über einer Mittellinie 11 eines Sitzes 10 angeordnet sind, und die Phasendifferenz kann zwischen der Phasenverschiebungsschaltung 115 und der Phasenverschiebungsschaltung 125 unterschiedlich sein, wenn z.B. die Schaltteile 30, 40 asymmetrisch über der Mittellinie 11 des Sitzes 10 angeordnet sind.
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Verstärkungen der Ansteuerteile 110, 120 und der Phasenverschiebungsschaltungen 115, 125 können jeweils eingestellt werden. Wie in 3 gezeigt ist, ist es möglich, ein Additionsverhältnis des rechten Tonsignals S1 zu dem phasenverschobenen Signal S21 im Ansteuerteil 110 und ein Additionsverhältnis des linken Tonsignals S2 zu dem phasenverschobenen Signal S12 im Ansteuerteil 120 anzupassen. Zudem ist es möglich, den Ton-Druck, der von dem Bedienungsknopf 31 des Schaltteils 30 und von Bedienungsknopf 41 des Schaltteils 40 ausgegeben wird, anzupassen, und es ist auch möglich, die Balance des Stereotons zwischen links und rechts einzustellen.
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Die Steuerungseinheit 100 steuert die Eigenschaften des Tons, der von jedem Schaltteil ausgegeben wird, so dass ein dreidimensionales Audiobild, das durch die von den beiden Bedienungsknöpfen 31, 41 ausgegebenen Töne erzeugt wird, erhalten bleibt.
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Der Ton SD1 des rechten Kanals und der phasenverschobene Ton SD2d des linken Kanals, die von dem Schaltteil 30 ausgegeben werden, und der Ton SD2 des linken Kanals und der phasenverschobene Ton SD1d des rechten Kanals, die von dem Schaltteil 40 ausgegeben werden, erreichen das rechte Ohr 21.
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Der das rechte Ohr 21 erreichende Ton des rechten Kanals ist der Ton SD1 des rechten Kanals und der phasenverschobene Ton SD1d des rechten Kanals.
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Der das rechte Ohr 21 erreichende Ton des linken Kanals ist der Ton SD2 des linken Kanals und der phasenverschobene Ton SD2d des linken Kanals.
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Die Steuerungseinheit 100 führt basierend darauf die Steuerung so aus, dass ein synthetischer Ton des Tons SD1 des rechten Kanals und des phasenverschobenen Tons SD1d des rechten Kanals maximiert werden und ein synthetischer Ton des Tons SD2 des linken Kanals und des phasenverschobenen Tons SD2d des linken Kanals minimiert werden.
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Um den synthetischen Ton des Tons SD1 des rechten Kanals und den phasenverschobenen Ton SD1d des rechten Kanals am rechten Ohr 21 zu maximieren, stellt die Steuerungseinheit 100 die Phasendifferenz α z.B. so ein, dass die Phasendifferenz zwischen dem Ton SD1, der eine Strecke L11 zurücklegt, und dem Ton SD1d, der eine Strecke L21 zurücklegt, 2 πn (n = 0, 1, 2,...) beträgt. Die Strecke L11 ist eine Strecke von dem Schaltteil 30 zum rechten Ohr 21, und die Strecke L21 ist eine Strecke von dem Schaltteil 40 zum rechten Ohr 21.
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Um den synthetischen Ton des Tons SD2 des linken Kanals und den phasenverschobenen Ton SD2d des linken Kanals am rechten Ohr 21 zu minimieren, wird die Phasendifferenz zwischen dem Ton SD2, der die Strecke L21 zurücklegt, und dem Ton SD2d, der die Strecke L11 zurücklegt, auf πn (n = 0, 1, 2,...) eingestellt.
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An der Position des rechten Ohrs 21 heben sich der Ton SD1 des rechten Kanals und der Ton SD2 des linken Kanals gegenseitig auf oder das Übersprechen zwischen ihnen wird durch die vorstehend beschriebene Einstellung reduziert, bei der der synthetische Ton des Tons SD2 des linken Kanals und der phasenverschobene Ton SD2d des linken Kanals am rechten Ohr 21 minimiert wird.
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Ebenso erreichen der Ton SD2 des linken Kanals und der phasenverschobene Ton SD1d des rechten Kanals, die von dem Schaltteil 40 ausgegeben werden, und der Ton SD1 des rechten Kanals und der phasenverschobene Ton SD2d des linken Kanals, die von dem Schaltteil 30 ausgegeben werden, das linke Ohr 22.
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Der das linke Ohr 22 erreichende Ton des linken Kanals ist der Ton SD1 des linken Kanals und der phasenverschobene Ton SD2d des linken Kanals.
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Der das linke Ohr 22 erreichende Ton des rechten Kanals ist der Ton SD2 des rechten Kanals und der phasenverschobene Ton SD1d des rechten Kanals.
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Auf dieser Grundlage führt die Steuerungseinheit 100 die Steuerung so durch, dass ein synthetischer Ton des Tons SD2 des linken Kanals und der phasenverschobene Ton SD2d des linken Kanals maximiert werden und ein synthetischer Ton des Tons SD1 des rechten Kanals und der phasenverschobene Ton SD1d des rechten Kanals minimiert werden.
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Um den synthetischen Ton des Tons SD2 des linken Kanals und den phasenverschobenen Ton SD2d des linken Kanals am linken Ohr 22 zu maximieren, stellt die Steuerungseinheit 100 die Phasendifferenz α zwischen dem Ton SD2, der eine Strecke L22 zurücklegt, und dem Ton SD2d, der eine Strecke L12 zurücklegt, z.B. auf 2 πn (n = 0, 1, 2,...) ein. Die Strecke L22 ist eine Strecke von dem Schaltteil 40 zum linken Ohr 22, und die Strecke L12 ist eine Strecke von dem Schaltteil 30 zum rechten Ohr 22.
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Um den synthetischen Ton des Tons SD1 des rechten Kanals und den phasenverschobenen Ton SD1d des rechten Kanals am linken Ohr 22 zu minimieren, stellt die Steuerungseinheit 100 die Phasendifferenz α zwischen dem Ton SD1, der die Strecke L12 zurücklegt, und dem Ton SD1d, der eine Strecke L22 zurücklegt, auf πn (n = 0, 1, 2,...) ein.
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An der Position des linken Ohrs 22 heben sich der Ton SD2 des linken Kanals und der Ton SD1 des rechten Kanals gegenseitig auf oder das Übersprechen zwischen ihnen wird durch die vorstehend beschriebene Einstellung reduziert, bei der der synthetische Ton des Tons SD1 des rechten Kanals und der phasenverschobene Ton SD1d des rechten Kanals am linken Ohr 21 minimiert wird.
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Durch die von der Steuereinheit 100 gesteuerte Phasenverschiebung ist es möglich, den Ton an den Ohren zu lokalisieren, und es ist auch möglich, die Steuerung so vorzunehmen, dass ein dreidimensionales Tonbild, das durch die von den beiden Schaltteilen 30, 40 ausgegebenen Töne erzeugt wird, erhalten bleibt.
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(Bedienungsbeispiel der Schaltteile 30 und 40)
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Die Bedienung der Schaltteile 30, 40 ist unter Verwendung eines in 6 gezeigten Wellenform-Beispiels des Ansteuersignals des rechten Kanals beschrieben, welches ein Signal zum Ansteuern des Bedienungsknopfes ist. Z.B. gibt die Steuerungseinheit 100 zum Zeitpunkt t1 in Erwiderung auf die Drückbedienung am Bedienungsknopf das Ansteuersignal Sh1 für die Erzeugung der taktilen Empfindung an das Piezoelement 21 aus und bringt dadurch den Bedienungsknopf 31 zum Vibrieren. Die taktile Empfindung wird beispielsweise durch die Bewegung des Bedienungsknopfes 31 durch ein nach oben Schieben durch einen einzigen Impuls dargestellt, wie in 6 dargestellt.
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Anschließend wird zum Zeitpunkt t2 eine Sinuswelle mit einer Frequenz im hörbaren Bereich als das Ansteuersignal Ss1' erzeugt und an das Piezoelement 32 ausgegeben, wodurch der Bedienungsknopf 31 vibriert. Dies erzeugt einen Signalton als ein Warnzeichen, was eine Warnmeldung für den Fahrer 20 darstellt. Das Schaltteil 30 fungiert als eine Tonquelle (Lautsprecher) zum Erzeugen des Warntons.
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Anschließend wird zum Zeitpunkt t3 ein Tonsignal im hörbaren Bereich als das Ansteuersignal Ss1 erzeugt und über die Tonbildsteuerungseinrichtung 101 an das Piezoelement 32 ausgegeben. Ebenso wird ein Tonsignal im hörbaren Bereich, das dem Ansteuersignal Ss1 in Stereo entspricht, als das Ansteuersignal Ss2 des linken Kanals erzeugt und über die Tonbildsteuerungseinrichtung 101 an das Piezoelement 42 ausgegeben. Somit können die Bedienungsknöpfe 31, 41 in Erwiderung auf die Tonsignale vibrieren. Die Schaltteile 30, 40 können als Tonquellen (Lautsprecher) zum Erzeugen eines Warntons dienen und ermöglichen die Steuerung der Tonlokalisierung, so dass ein dreidimensionales Audiobild erhalten bleibt.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist nicht auf die Verwendung von zwei Schaltteilen beschränkt und gilt auch dann, wenn nicht weniger als drei Schaltteile über die Mittellinie 8a des Lenkrads angeordnet sind. Das heißt, unter Berücksichtigung des Abstands von dem Schaltteil zum Ohr des Insassen und der Phasendifferenz für die Tonausgabe von jedem Schaltanschluss wird die Phasendifferenz so eingestellt, dass die synthetischen Töne am rechten bzw. linken Ohr maximiert/minimiert werden, was die Töne des rechten und linken Kanals auslöscht und das Übersprechen zwischen ihnen reduziert. Somit ist es auch bei drei oder mehr Schaltteilen möglich, den Ton an den Ohren zu lokalisieren und die Steuerung so vorzunehmen, dass ein dreidimensionales Tonbild, das durch die von den drei oder mehr Schaltteilen ausgegebenen Töne erzeugt wird, erhalten bleibt.
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(Wirkung des Ausführungsbeispiels)
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die nachstehende Wirkung erzielt.
- (1) Die Schaltvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist die Schaltvorrichtung 1, welche am Lenkrad 8 des Fahrzeugs 5 angeordnet ist, und die Schaltteile 30, 40 aufweist, die in das Fahrzeug 5 integriert sind, und mit Bedienungsknöpfen 31, 41 und Piezoelementen 32, 42 versehen ist, die als elektromagnetische Elemente dienen und eine Bedienung an den Bedienungsknöpfen 31, 41 erfassen und zudem eine Vibration der Bedienungsknöpfe 31, 41 verursachen, und eine Steuerungseinheit 100, die zumindest eine Steuerung einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung durchführt, wobei die erste Steuerung so durchgeführt wird, dass die Piezoelemente 32, 42 derart gesteuert werden, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 in Erwiderung auf die Bedienung vibrieren, und die zweite Steuerung so durchgeführt wird, dass die Piezoelemente 32, 42 derart gesteuert werden, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 in einem hörbaren Bereich vibrieren, und die Schaltvorrichtung 1 angeordnet ist, um eine hohe Richtwirkung zu erzielen, so dass von den Bedienungsknöpfen 31, 41 ausgegebene Töne auf die Ohren des Fahrers 20 gerichtet sind, der ein Insasse des Fahrzeugs 5 ist. Infolgedessen dienen die Schaltteile dazu, um in Erwiderung auf die Drückbedienung auf die Bedienungsknöpfe unter der ersten Steuerung eine taktile Empfindung bereitzustellen, und auch, um als Tonquellen (Lautsprecher) zum Erzeugen eines Tons durch Vibrationen im hörbaren Bereich unter der zweiten Steuerung zu dienen.
- (2) Das Schaltteil kann am Lenkrad usw. des Fahrzeughauptkörpers angebracht werden. Daher ist es nicht notwendig, einen Raum für die Anbringung eines Lautsprechers zur Tonerzeugung vorzusehen, was zur Größenreduzierung beiträgt.
- (3) Da das elektromagnetische Element (Piezoelement), das am Schaltteil vorgesehen ist, um ein taktiles Empfinden bereitzustellen, auch für die Erzeugung von Warnzeichen oder Tönen verwendet werden kann, kann die Schaltvorrichtung 1 einen Lautsprecher aufweisen, ohne die Kosten zu erhöhen.
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Obwohl einige Ausführungsbeispiele der Erfindung vorstehend beschrieben sind, sind die Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft und die Erfindung nach den Ansprüchen soll nicht darauf beschränkt werden. Diese neuen Ausführungsbeispiele können in verschiedenen anderen Formen umgesetzt werden, und es können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen usw. vorgenommen werden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus sind nicht alle Kombinationen der in diesen Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale zur Lösung des Problems der Erfindung erforderlich. Ferner sind diese Ausführungsbeispiele in den Umfang und den Kern der Erfindung und auch in die in den Ansprüchen beschriebene Erfindung und deren Gleichwertigkeit einbezogen.
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Eine Schaltvorrichtung 1, die an einem Lenkrad 8 eines Fahrzeugs 5 angeordnet ist, und Folgendes aufweist: Schaltteile 30, 40, die in das Fahrzeug 5 integriert sind, und Bedienungsknöpfe 31, 41 und Piezoelemente 32, 42 umfassen, die als elektromagnetische Elemente dienen und eine Bedienung an den Bedienungsknöpfen 31, 41 erfassen und eine Vibration der Bedienungsknöpfe 31, 41 verursachen; und eine Steuerungseinheit 100, die eine erste Steuerung durchführt, so dass die Piezoelemente 32, 42 derart gesteuert werden, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 in Erwiderung auf die Bedienung vibrieren, und/oder eine zweite Steuerung durchführt, so dass die Piezoelemente 32, 42 derart gesteuert werden, dass die Bedienungsknöpfe 31, 41 in einem hörbaren Bereich vibrieren. Die Schaltvorrichtung 1 ist so angeordnet, dass die Richtwirkung der Töne, die von den Bedienungsknöpfen 31, 41 ausgegeben werden, in Richtung der Ohren eines Bedieners 20 zunimmt, der ein Fahrzeuginsasse des Fahrzeugs 5 ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltvorrichtung
- 5
- Fahrzeug
- 8
- Lenkrad
- 8a
- Mittellinie
- 10
- Sitz
- 11
- Mittellinie
- 20
- Fahrer
- 21
- Rechtes Ohr
- 22
- Linkes Ohr
- 30
- Schaltteil
- 31
- Bedienungsknopf
- 32
- Piezoelement
- 40
- Schaltteil
- 41
- Bedienungsknopf
- 42
- Piezoelement
- 100
- Steuerungseinheit
- 110
- Ansteuerteil
- 115
- Phasenverschiebungsschaltung
- 120
- Ansteuerteil
- 125
- Phasenverschiebungsschaltung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017179096 A [0001]
- JP 2002133596 A [0004]
