JP2007511886A - 触覚をプログラムにより設定可能な操作部品 - Google Patents

Abstract

この発明は、特に、自動車の電子回路内における、触覚をプログラムにより設定可能な操作部品に関する。調整する変位に応じて、電磁気的な構造（２）の動作電流を動的に適合させることによって、操作部品（１）に対する力のモーメント又は特別な変化形態では摩擦モーメントを生成することを提案する。操作している間、操作部品（１）の力と変位の挙動（感触によるフィードバック）を任意に変化させることが可能であり、その結果様々な操作機能に対する操作する力を変更することができることとなる。この操作部品（１）に対する力のモーメントの感触によるフィードバックは、例えば、少なくとも一つのロッキングディスク（３）と一つのスプリング（４）とから構成することができるロッキング部材（５，５．１，５．２）によって行い、この部材は、電磁気的な構造（２）によって、稼動状態又は不稼動状態に切り換えられる。

Description

この発明は、特に、自動車の電子回路における、触覚をプログラムにより設定することが可能な操作部品に関する。

様々な動きを組み合わせた操作部品が知られている。そのようなものとしては、圧力と回転の切換え器、ジョイスティック（圧力、シフト、回転）等が知られている。周知のＭＭＩ（マンマシンインタフェース）操作部品では、往復運動の力と変位の挙動は、多くの場合、スプリング部品によって機械的に固定した形で調整されている。この部品によって、操作者への触覚による情報のフィードバックも行われている（特許文献１）。

特許文献２からは、技術的に異なる分野におけるビデオ磁気テープ機器用の操作装置が知られている。この装置は、回転ヘッドの回転位置に関係なく、ロッキング点をシミュレーションするためのコイルを有する。それによって、機械的な機能を電気的にシミュレーションしている。

非特許文献１により、運転者が、街路及び交通から視線を逸らすことなく、入力状況を検知することができるようにするために、ディスプレイ内におけるカーソルの位置に応じて、電気モーターによって、異なる触覚を生成することが知られている。

触覚の操作部品としての電気的に駆動される液体回転ヘッドも知られている（特許文献３）。この場合、回転ヘッドと磁気回路間に有る間隔は、磁気レオロジー流体で満たされている。そこには、回転ヘッドに対して可変の制動作用を生じさせるために、コイルが配備されている。
ドイツ特許登録明細書第４１２１５７１−Ｃ２号 ドイツ特許登録明細書第３６０５０８８−Ｃ２号 ドイツ特許公開明細書第１００２９１９１−Ａ１号 "Mensch-Machine-Interface", Proseminar Software fuer Automobilsteuergeraet, Referent Gary Weissenbacher, Seiten 7 bis 10

ここにおいて、この発明の課題は、良好な操作性を有する新たな操作部品を提示することである。

この課題は、請求項１の特徴によって解決される。

この発明は、調整する変位に応じて、電気磁気的な構造の動作電流を動的に適合させることによって、操作部品に対する力のモーメント、或いは特別な変化形態では摩擦モーメント又は接触モーメントを形成すること、即ち、従来から周知の機械的に固定した形で調整されていた、運動の力と変位の挙動を、電気的に任意にプログラムにより設定可能な挙動によって置き換えるとの考えにもとづいており、その場合に、有利には、機械的なロッキング部材又は同等のものによる機械的なフィードバックを省略することはしない。操作している間、この操作部品の力と変位の挙動（感触によるフィードバック）を任意に変化させることが可能であり、その結果様々な動作機能に対して、操作する力を変えることができる。

改善構成では、操作者は、所定の挙動を自由に選定するとともに、その背後に有る機能に応じて調整することができる。

また、例えば、コマンド実行後に初めて、感触によるフィードバックを実施することができる。

操作部品に対する力のモーメントの感触によるフィードバックは、主に少なくとも一つのロッキングディスクと一つのスプリングとから構成することができる一種のロッキング部材によって行われ、この部材は、電磁気的な構造によって、稼動状態又は不稼動状態に切り換えられる。この電磁気的な構造に対するＰＷＭ信号によって、可変のスプリング力（ロッキングディスクを押す力）を調整することができる。別の実施形態では、ロッキング部材として、摩擦値が一定の滑らかなディスクと、このディスクを押す力を磁気的な構造によって変更することが可能な摩擦レバーとを使用する。磁気力を変更することによって、回転時において、摩擦モーメントをシミュレーションする。

中心となる考えは、機械的な感触を電気的な形式によって無条件に完全に置き換えるのではなく、電気的な形式によって機械的な感触の一部を補完して、変化させ、新しい操作者理念に適合させることである。

更に、回転角検知器としてのオプトアイソレーターを用いて、回転角速度に応じて、電磁気的な構造を駆動するための信号を生成することが可能であり、その結果回転角速度に応じて、力と変位の挙動が変えられる。

実施例にもとづき、図面を用いて、この発明を詳しく説明する。

図１には、例えば、周囲に、ロッキング部材５を取り付けた操作部品１が、一般化した形で模式的に図示されている。この実施例では、このロッキング部材は、ロッキングディスク３であり、その上には、スプリング４が作用する。電磁気的な構造２、ここでは、機能的にコイル２．２と共同して作用するコイルコア２．１が、コイル２．２の磁気力とコイルコア２．１のトルクに応じて、スプリング４を、ロッキングディスク３の上に押し付ける、或いはロッキングディスクから引き離す、即ち、電磁気的な構造２は、ロッキングディスク３を、従って感触を稼動状態又は不稼動状態に切り換える。

改善構成では、電磁気的な構造２のスプリング力は、この場合コイル２．２を駆動するＰＷＭ信号によって、周知の手法で変化させることができる。このようにして、異なる磁場によって、スプリング４をロッキングディスク３に押し付ける圧力を変更することができる。

図１の実施例では、電気的な構造２の位置は、操作部品１の下に設定されている。当然に、この位置を変えることができる。電磁気的な構造２が、ロッキングディスク３に対して、スプリング４を調節することができるということが重要である。

操作部品１の周囲又は下のロッキングディスク３の代わりに、摩擦値が一定の滑らかなディスク３．１を、そしてスプリング４の代わりに、詳しくは図示されていない摩擦レバーをロッキング部材５として使用する場合、別のロッキング部材５．１での同じく洗練された解決法が実現される。この場合、摩擦レバーは、側方からでも、下方や上方からでも、ディスク３．１に作用させることができる。図２で指摘したのと同様に、電磁気的な構造２によって、回転時において、感触によるフィードバック情報として用いられる摩擦モーメントをシミュレーションする。

図２では、ディスク１０は、所謂ロッキング部材５．２として、図１の構造に似た直立した形の電磁気的な構造１１と共に動作する。この場合、図１のスプリング又は摩擦レバーと同様に、例えば、ゴム状の手段１２が、ここでは、有利には下方から、ディスク１０に作用して、制動モーメントを生じさせ、この制動モーメントが、操作部品１上に作用し、それによってユーザーに感触を伝えている。

操作部品１内に有る、或いは追加して取り付けられたオプトアイソレーター６又は同等のもの（例えば、コーディングディスク）は、回転角検知器として機能し、その結果更に、回転角速度に応じて、電磁気的な構造２用の信号を生成することができ、この場合、この信号は、摩擦モーメント又は制動モーメントに対して、従って、感じ取られる感触に対して影響を与えることができる。

この発明による考えの変化形態では、二つのロッキングディスクと少なくとも二つのスプリングを組み込むことも可能である。その場合、これらのロッキングディスクは、操作部品上の異なる面に置くことができる。そして、これらのスプリングは、有利には、異なるスプリングの長さを持ち、その結果これらのスプリングの中の一つが、常に二つのロッキングディスクの中の一つと共同して作用することができる。この場合、ここではまだ一つの電磁気的な構造の極性に応じて、二つのスプリング（右、左）の中の一つを操作して、それに対応するロッキングディスクに押し付けることができる。しかし、複数の電磁気的な構造、複数のロッキングディスク及びそれらに対応するスプリングを使用することもできる。そのことは、操作部品２０自身の構造的な実施形態によってのみ制限される。

図３には、この発明の原理の操作部品２０への可能な移植形態を図示している。ここに挙げた基本的な構成要素は、操作部品２０のヘッド２１内において、ロッキング部材２２の周囲に組み込まれている。この構成要素は、ロッキング部材５として記述した通り、磁石２３と共同して作用する。ここで、ロッキング部材２２が、スプリングの特性を有する場合、スプリングを省略することができる。

図４は、ロッキング部材５としてのディスク２４の操作部品２０への組み込みを図示している。

この発明の原理の模式図 図１の変化形態の模式図 図１の原理の操作部品への組み込み 図２の原理の操作部品への組み込み

Claims (7)

1. 操作部品（１）に対して、力と変位の挙動をシミュレーションするための一つの形状としての機械的なロッキング部材（５，５．１，５．２）を有する操作部品（１，２０）であって、この部材は、少なくとも一つの電磁気的な構造（２，１１）と組み合わされて、この構造（２，１１）が、ロッキング部材（５，５．１，５．２）の一部（４，１２）に影響を与えて、その部分が、力と変位の挙動に作用して、その挙動を可変にする形に構成された操作部品。
2. ロッキング部材（５）が、少なくとも一つのロッキングディスク（３）と少なくとも一つのスプリング（４）とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の操作部品。
3. ロッキング部材（５．１）が、摩擦値が一定のディスク（３）と、このディスクに可変の力で作用する摩擦レバーとから構成されることを特徴とする請求項１に記載の操作部品。
4. ロッキング部材（５．２）が、ディスク（３）から構成されており、このディスクに、制動手段（１２）が作用することを特徴とする請求項１に記載の操作部品。
5. 調整する変位に応じて、電磁気的な構造（２）の動作電流を動的に適合させることによって、当該の力と変位の挙動を形成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の操作部品。
6. 当該の調整する変位を、回転角速度によって検出することを特徴とする請求項５に記載の操作部品。
7. 当該の回転角速度を、オプトアイソレーター（６）によって検出することを特徴とする請求項６に記載の操作部品。

Images