JP2017536627A - 自動車両用ハプティックフィードバック装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車両用ハプティックフィードバック装置であって、タッチセンシティブ面（６）と、前記タッチセンシティブ面（６）を振動させるための少なくとも１つの振動アクチュエータ（７）とを備えた可動部品（２）と、前記自動車両に固定されることが意図された固定部品と、を備え、前記ハプティックフィードバック装置（１）は、前記可動部品（２）と前記固定部品（３）との間に少なくとも部分的に配置された少なくとも１つの非対称減衰部材（５；１５）を備え、前記非対称減衰部材（５；１５）は、前記振動アクチュエータ（７）により生成された振動を、他方向より一方向において、より減衰させるように構成される、ことを特徴とするハプティックフィードバック装置、に関する。

Description

本発明は、タッチセンシティブ面への接触に応じて、ユーザにハプティック（触覚）フィードバックを生成する、自動車両用ハプティックフィードバック装置に関する。

自動車両の分野において、タッチセンシティブ面を有する多機能制御インターフェースが、空調システムやオーディオシステム、更にはナビゲーションシステム等の電気又は電子システムを制御するためにますます使用されるようになっている。このようなインターフェースは、表示スクリーンに関連付けられて、制御すべきシステムに関する様々なコマンドを含むポップアップ・メニューにおけるナビゲーションを可能としている。

ユーザに対するタッチセンシティブ面への接触を確認する機械的フィードバックによる情報の喪失を補うために、ユーザに対するフィードバックとして、ハプティックフィードバックの生成が提供されている。ハプティックフィードバックは、通常、タッチセンシティブ面に取付けられた振動アクチュエータの作動により得られ、面への接触に応答してタッチセンシティブ面を振動させるように駆動される。

ユーザに明瞭に感知されるハプティックフィードバックは、顕著な振幅の加速を呈するが、これは最初のパルス後に急速に減衰される。これが、いわゆる「強力」ハプティック効果である。しかしながら、このようなハプティック効果は、アクチュエータやタッチセンシティブ面を備えた可動部品がダンパにより固定部品に連結されている、いわゆる「懸架型」実装に対して生成することは、困難な場合がある。実際に、生成された振動の振幅が比較的長時間に亘って持続し、これにより知覚の質が低下してしまうことが知られている。

本発明の１つの目的は、生成された振動の振幅がより迅速に減衰されるハプティックフィードバック装置を提供することである。

この目的のために、本発明の主題は、
自動車両用ハプティックフィードバック装置であって、
‐タッチセンシティブ面と、前記タッチセンシティブ面を振動させるための少なくとも１つの振動アクチュエータとを備えた可動部品と、
‐前記自動車両に固定されることが意図された固定部品と、を備え、
前記ハプティックフィードバック装置は、前記可動部品と前記固定部品との間に少なくとも部分的に配置される少なくとも１つの非対称減衰部材を備え、
前記非対称減衰部材は、前記振動アクチュエータにより生成された振動を、反対方向より一方向において、より減衰させるように構成される、
ことを特徴とするハプティックフィードバック装置である。

非対称な減衰動作は、振幅をより迅速に減衰させることを可能とし、これにより、ユーザがより知覚しやすい強力なハプティック効果を得ることができる。

単独で又は組み合わせて提供されるハプティックフィードバック装置の１つ又は複数の特徴を以下に記載する。
‐前記非対称減衰部材は、前記振動アクチュエータにより生成された振動を一方向において減衰させるように構成された第１部分と、振動を少なくとも反対方向において減衰させるように構成された第２部分と、を備える。
‐前記ハプティックフィードバック装置は、前記可動部品を前記固定部品に前記非対称減衰部材を介して固定するための少なくとも１つの固定部材を備え、前記非対称減衰部材は、前記可動部品と前記固定部品との間に配置される第１部分と、前記固定部品と前記固定部材のヘッドとの間に配置される第２部分と、を備える。
‐前記非対称減衰部材の前記第１部分は、前記非対称減衰部材の前記第２部分より剛性である。したがって、非対称減衰部材は、可動部品の、ユーザの指に向かう変位より固定部品に向かう変位をより減衰させる。こうして、タッチセンシティブ面の、ユーザの指に向かう振動の振幅が、指から離れる振幅より大きくなるため、提供されたエネルギが同じでもユーザの知覚が強調される。実際に、ユーザは指に対する降下より押圧に対してより高い感受性を有していることがわかっている。更に、降下状態において振動の振幅をより減衰させることにより、固定部品に向かう揺れを生成するために提供されるエネルギの喪失が制限される。したがって、可動部品を変位させるように提供されるエネルギの使用が最適化される。
‐前記非対称減衰部材の前記第１部分は、前記非対称減衰部材の前記第２部分の幾何学的形状より大きい剛性を提供する幾何学的形状を有する。
‐前記非対称減衰部材の前記第１部分は、振動方向において、前記非対称減衰部材の前記第２部分の厚さより大きい厚さを有する。
‐前記非対称減衰部材の前記第１部分は、前記非対称減衰部材の前記第２部分の材料の剛性より大きい剛性を呈する材料を備える。
‐前記非対称減衰部材の前記第１及び／又は第２部分は、ワッシャの形状を有する。
‐前記非対称減衰部材は、前記第１及び第２部分を連結する中央部分を備える。
‐前記非対称減衰部材は、前記可動部品と前記固定部品との間に配置されるとともに前記可動部品と前記固定部品とに固定され、前記非対称減衰部材は、圧縮状態において、牽引状態とは異なる減衰特性を呈する。これにより、一方で非対称部材の第２部分を、他方で固定部材を設けることが回避され得る。
‐前記非対称減衰部材は、牽引状態より圧縮状態において、より減衰させる。したがって、提供されたエネルギが同じでもユーザの知覚が強調され、且つ固定部品に向かう振幅を生成するために提供されるエネルギの喪失が制限される。
‐前記非対称減衰部材は単一部品として製造される。
‐前記振動アクチュエータは、前記タッチセンシティブ面を、前記タッチセンシティブ面の平面に垂直な振動方向において振動させるように構成される。

他の利点及び特徴は、本発明の発明を読むことにより、また本発明の非制限的な例示的実施形態を示す添付図面から明らかになるであろう。

自動車両用ハプティックフィードバック装置の第１の例示的実施形態を示す図。 図１の詳細の拡大図。 第１の例示的実施形態によるハプティックフィードバック装置の要素の断面図。 図３の非対称減衰部材の斜視図。 第１の例示的実施形態によるハプティックフィードバック装置（実線による曲線）及び従来技術のシステム（点線による曲線）についての、振動方向における振動の振幅を時間の関数として示すグラフ。 ハプティック装置の第２の例示的実施形態を示す図。

これらの図において、同一の要素には同じ参照符号が付されている。

図１及び図２は、自動車両用ハプティック（触覚）フィードバック装置１であって、例えば車両のダッシュボードに配設されたハプティックフィードバック装置１の第１の例示的実施形態を示す。

ハプティックフィードバック装置１は、可動部品２と、自動車両４に固定されることが意図された固定部品３と、可動部品２と固定部品３との間に少なくとも部分的に配置されて可動部品２を固定部品３に連結する少なくとも１つの非対称減衰部材５と、を備えている。

より具体的には、ハプティックフィードバック装置１は、例えば、可動部品２の対向縁部の下方に配設された２つの減衰部材５を備えている。

可動部品２は、タッチセンシティブ面６と、タッチセンシティブ面６を、例えばタッチセンシティブ面６の平面Ｘ、Ｙに対して垂直な振動方向Ｚにおいて振動させる少なくとも１つの振動アクチュエータ７と、タッチセンシティブ面６を支承するとともに振動アクチュエータ７が取付けられる支持体８と、を備え、可動部品２は振動アクチュエータ７を備えて、いわゆる「懸架」タイプの構造を規定している。

タッチセンシティブ面６は、例えば、平坦なパネルである。タッチセンシティブ面６は、ユーザからの面に対する接触を検知して接触位置を測定するための、例えば抵抗性又は容量性センサを備えている。タッチセンシティブ面６は、特に、ユーザが機能を、例えば空調システム、ナビゲーションシステム又は車のラジオシステム等の機能を選択、作動又は有効にしたり、電話番号リスト等のリストをスクロールして選択肢を選択したりすることを可能とする。タッチセンシティブ面６は、例えば、表示スクリーンに結合されてタッチスクリーンを形成し、制御すべきシステムに関する種々のコマンドを含むポップアップメニューにおけるナビゲーションを可能としている。

タッチセンシティブ面６の振動は、ユーザの指や他の作動手段（例えばスタイラス）による、例えば押圧や回転又は直線的移動等の接触に応じて、ハプティックフィードバックをユーザに提供することができる。このフィードバックは「ハプティック（振動性）」と称されるが、これは、フィードバックがタッチセンシティブ面６に触れることにより知覚可能だからである。

支持体８及びタッチセンシティブ面６は、例えば装飾フィルム又は装飾パターンを有し得るガラス製シート９により被覆されている。

振動アクチュエータ７は、例えばＥＲＭ（Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ Ｒｏｔａｔｉｎｇ−Ｍａｓｓ（偏心回転質量））タイプのものであり、「振動モータ」又はフライウエイトモータとも称される。他の例によれば、振動アクチュエータ７は、電磁タイプである。これは、例えば、拡声器（音声コイル技術）に類似した技術を利用するものである。振動アクチュエータ７は、例えば「リニアモータ」とも称されるＬＲＡ（リニア共鳴アクチュエータ）である。可動部品は、例えば、固定コイル内を摺動する可動マグネットにより、又は固定マグネットの周囲を摺動する可動コイルにより形成され、可動部品と固定部品とは、電磁効果により協働する。他の例によれば、振動アクチュエータ７は、圧電タイプである。

例えばバックライト装置と、振動センサと、特にタッチセンシティブ面６のセンサ及び振動アクチュエータ７を制御・電源ユニットに連結する電子トラックとを有するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）等の、電子回路基板１０を、固定部品３は有し得る。

非対称減衰部材５は、振動アクチュエータ７により生成された振動を、振動方向Ｚの他方向より一方向において、より減衰させるように構成されている。

非対称な減衰動作は、振幅をより迅速に減衰させることを可能とし、これにより、ユーザがより知覚しやすい強力なハプティック効果を得ることができる。

非対称減衰部材５は、例えば、バネ、又は「静音ブロック」とも称されるゴム等の可撓性材料のブロック、或いはこれらの要素の組み合わせを、備えている。

図２により良く示す第１の例示的実施形態によれば、非対称減衰部材５は、振動アクチュエータ７により生成された振動を一方向において減衰させるように構成された第１部分５ａと、振動を少なくとも反対方向において減衰させるように構成された第２部分５ｂと、を備えている。

ハプティックフィードバック装置１は、可動部品２を固定部品３に非対称減衰部材５を介して固定するための少なくとも１つの固定部材１１を更に備えている。

第１部分５ａは、可動部品２と固定部品３との間に配置されているとともに、第２部分５ｂは、固定部品３と固定部材１１のヘッドとの間に配置されている。

固定部材は、例えば、可動部品２を固定部品３に非対称減衰部材５を介して固定するための、ステム１１ｂの上に配置されたヘッド１１ａを備えたスクリューである。固定部材のステム１１ｂの端部は、例えば、固定部品２の支持体８の直立材に挿入されている。

第１部分５ａは、可動部品２と固定部品の縁部３ａとの間に配置されているとともに、第２部分５ｂは、固定部品３と固定部材のヘッド１１ａとの間に配置されている。可動部品２と、第１部分５ａと、固定部品３と、第２部分５ｂと、固定部材のヘッド１１ａは、振動方向Ｚにおいて固定部材のステム１１ｂにより整列している。したがって、固定部品の縁部３ａは、非対称減衰部材の第１及び第２部分５ａ、５ｂの間で挟持されている。

したがって、作動中に、振動アクチュエータ７がタッチセンシティブ面６を振動させると、可動部品２は、振動方向Ｚに従う２方向において交互に変位する。可動部品２が、ユーザの指に向かって（図１において上方に）変位すると、非対称減衰部材の第２部分５ｂが圧縮されてダンパとして機能する。可動部品２が車両に向かって降下状態で（図１において下方に）変位すると、非対称減衰部材の第１部分５ａが圧縮されてダンパとして機能する。こうして、非対称減衰部材の第１及び第２部分５ａ、５ｂは、振幅を両方向において減衰させることを可能とする。

例えば、非対称減衰部材の第１部分５ａは、非対称減衰部材の第２部分５ｂより剛性がある。したがって、非対称減衰部材５は、可動部品２の、ユーザの指に向かう変位より固定部品３に向かう変位を、より減衰させる。

このために、非対称減衰部材の第１部分５ａは、例えば、非対称減衰部材の第２部分５ｂの幾何学的形状より大きい剛性を提供する幾何学的形状を有している。

例えば、図３及び４により良く示されるように、非対称減衰部材の第１部分５ａは、振動方向Ｚにおいて、非対称減衰部材の第２部分５ｂより大きい厚さを有している。

更に、図３及び４により良く示されるように、非対称減衰部材の第１及び／又は第２部分５ａ、５ｂがワッシャの形状を有するようにすることができる。ワッシャは、非対称減衰部材５の剛性を、固定部材１０のネジ留めに応じて変更可能とする波状部１２を有し得る。

これに代えて又はこれに加えて、非対称減衰部材の第１部分５ａは、非対称減衰部材の第２部分５ｂの材料の剛性より大きい剛性を呈する材料を備え得る。

第１の例示的実施形態によれば、第１及び第２部分５ａ、５ｂは、２つの別箇の独立した要素である。

例えば、第１部分５ａに固定部材のステム１１ｂが貫通した状態において、第１部分５ａが可動部品２と固定部品３との間でフリーな態様で取付けられてもよい。第２部分５ｂは、例えば接着剤により、固定部品３と固定部材のヘッド１１ａとの間に固定される。したがって、第１部分５ａは圧縮状態においてのみ動作し、第２部分５ｂは圧縮及び牽引状態において動作する。

他の例によれば、第１及び第２部分５ａ、５ｂは、固定部材のステム１１ｂの周囲にフリーな態様で取付けられる。この場合、２つの部分５ａ、５ｂは、圧縮状態においてのみ、交互に動作する。

また、図３及び４に示すように、非対称減衰部材５が、第１及び第２部分５ａ、５ｂの間に、固定部材のステム１０ｂを取り囲むとともに第１及び第２部分５ａ、５ｂを連結する中央部分５ｃを有することも可能である。

非対称部材５ａ、５ｂ、５ｃは、例えば、単一部品（図４）として製造され、固定部材１１を通過させるための中央孔を有している。また、非対称減衰部材５は、固定部材１１をオーバーモールドすることも可能である（図示せず）。

こうして、タッチセンシティブ面６の、ユーザの指に向かう振動の振幅が、指から離れる振幅より大きくなるため、提供されたエネルギが同じでもユーザの知覚が強調される。実際に、ユーザは指に対する降下より押圧に対してより高い感受性を有していることがわかっている。更に、降下状態における振動の振幅をより減衰させることにより、固定部品３に向かう振幅を生成するために提供されるエネルギの喪失が制限される。したがって、可動部品２を変位させるように提供されるエネルギの使用が最適化される。

図５のグラフは、非対称減衰部材５を設けられたハプティックフィードバック装置１（実線による曲線）、及び標準的なシールを設けられた従来技術によるシステム（点線による曲線）についての、タッチセンシティブ面６の平面Ｘ、Ｙに垂直な振動方向Ｚにおける振幅の大きさを時間の関数として比較するものである。

このグラフにおいて、非対称減衰部材５では振幅の数が減少しているため、振動の振幅の減衰がより迅速であることが理解される。また、振動の＋Ｚ方向における曲線のシフトが観察される。したがって、ハプティックフィードバックは、加速の大きさが顕著であり、且つ好適には１５０ｍｓｅｃ未満の持続時間の短い、強力なアスペクトを呈する。

図６は第２実施形態を示す。

本実施形態は、上述の実施形態とは、非対称減衰部材１５が、可動部品２と固定部品３との間においてのみ配置されているという点において異なり、牽引状態とは異なる圧縮状態における減衰特性を呈する。非対称減衰部材１５は、例えば接着剤により、一方で可動部品２に固定されるとともに、他方で固定部品３に固定される。これにより、非対称部材１５の第２部分を設けたり、固定部材を設けたりすることが回避され得る。

また、非対称減衰部材１５は、牽引状態より圧縮状態において、より減衰させることが可能である。したがって、上述のように、非対称減衰部材１５は、可動部材２の、ユーザに指に向かう変位より固定部品３に向かう変位を、より減衰させる。したがって、タッチセンシティブ面６の、ユーザの指に向かう振動の大きさは、指から離れる大きさより大きくなり、これにより提供されたエネルギが同じでもユーザの知覚が強調される。更に、降下状態における振動の大きさをより減衰させることにより、固定部品３に向かう揺れを生成するために提供されるエネルギの喪失が制限される。したがって、可動部品２を変位させるために提供されるエネルギの使用が最適化される。

Claims (13)

1. 自動車両用ハプティックフィードバック装置（１）であって、
   ‐タッチセンシティブ面（６）と、前記タッチセンシティブ面（６）を振動させるための少なくとも１つの振動アクチュエータ（７）とを備えた可動部品（２）と、
   ‐前記自動車両に固定されることが意図された固定部品（３）と、を備え、
   前記ハプティックフィードバック装置（１）は、前記可動部品（２）と前記固定部品（３）との間に少なくとも部分的に配置される少なくとも１つの非対称減衰部材（５；１５）を備え、
   前記非対称減衰部材（５；１５）は、前記振動アクチュエータ（７）により生成された振動を、反対方向より一方向において、より減衰させるように構成される、
   ことを特徴とするハプティックフィードバック装置。
2. 前記非対称減衰部材（５）は、前記振動アクチュエータ（７）により生成された振動を一方向において減衰させるように構成された第１部分（５ａ）と、振動を少なくとも反対方向において減衰させるように構成された第２部分（５ｂ）と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハプティックフィードバック装置。
3. 前記ハプティックフィードバック装置は、前記可動部品（２）を前記固定部品（３）に前記非対称減衰部材（５；１５）を介して固定するための少なくとも１つの固定部材（１１）を備え、
   前記非対称減衰部材（５；１５）は、前記可動部品（２）と前記固定部品（３）との間に配置される第１部分（５ａ）と、前記固定部品（３）と前記固定部材のヘッド（１１ａ）との間に配置される第２部分（５ｂ）と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハプティックフィードバック装置。
4. 前記非対称減衰部材の前記第１部分（５ａ）は、前記非対称減衰部材の前記第２部分（５ｂ）より剛性である、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のハプティックフィードバック装置。
5. 前記非対称減衰部材の前記第１部分（５ａ）は、前記非対称減衰部材の前記第２部分（５ｂ）の幾何学的形状より大きい剛性を提供する幾何学的形状を有する、
   ことを特徴とする請求項２乃至４の一項に記載のハプティックフィードバック装置。
6. 前記非対称減衰部材の前記第１部分（５ａ）は、振動方向（Ｚ）において、前記非対称減衰部材の前記第２部分（５ｂ）の厚さより大きい厚さを有する、
   ことを特徴とする請求項２乃至５の一項に記載のハプティックフィードバック装置。
7. 前記非対称減衰部材の前記第１部分（５ａ）は、前記非対称減衰部材の前記第２部分（５ｂ）の材料の剛性より大きい剛性を呈する材料を備える、
   ことを特徴とする請求項２乃至６の一項に記載のハプティックフィードバック装置。
8. 前記非対称減衰部材の前記第１及び／又は第２部分（５ａ、５ｂ）は、ワッシャの形状を有する、
   ことを特徴とする請求項２乃至７の一項に記載のハプティックフィードバック装置。
9. 前記非対称減衰部材（５）は、前記第１及び第２部分（５ａ、５ｂ）を連結する中央部分（５ｃ）を備える、
   ことを特徴とする請求項２乃至８の一項に記載のハプティックフィードバック装置。
10. 前記非対称減衰部材（１５）は、前記可動部品（２）と前記固定部品（３）との間に配置されるとともに前記可動部品（２）と前記固定部品（３）とに固定され、
    前記非対称減衰部材（１５）は、圧縮状態において、牽引状態とは異なる減衰特性を呈する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のハプティックフィードバック装置。
11. 前記非対称減衰部材（１５）は、牽引状態より圧縮状態において、より減衰させる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のハプティックフィードバック装置。
12. 前記非対称減衰部材（５；１５）は単一部品として製造される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の一項に記載のハプティックフィードバック装置。
13. 前記振動アクチュエータ（７）は、前記タッチセンシティブ面（６）を、前記タッチセンシティブ面（６）の平面に垂直な振動方向（Ｚ）において振動させるように構成される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２の一項に記載のハプティックフィードバック装置。

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