JP7461608B2

JP7461608B2 - 車両用表示装置

Info

Publication number: JP7461608B2
Application number: JP2020112509A
Authority: JP
Inventors: 透村澤
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2024-04-04
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: JP2022011391A

Description

本発明は、使用者によるタッチ操作を振動で触覚フィードバックするハプティクス機能を備えた車両用表示装置に関する。

使用者によるタッチ操作を振動で触覚フィードバックするハプティクス機能を備えた車両用表示装置として、例えば特許文献１に記載の車両用操作ユニットが知られている。この車両用操作ユニットでは、操作面を備えるディスプレイアセンブリとして構成された操作要素が第１ばね及び第２ばねを介して筐体上で弾性的に支持されるとともに、アクチュエータの駆動要素が操作要素に機械的に連結され、触覚フィードバック時に操作要素が並進運動を行う。

国際公開第２０１７／１２９５５７号

ところで、特許文献１には、操作要素が大型且つ複雑な構成になるほど、重量が増し、より広い設置スペースを占有し、操作面全体にわたり触覚フィードバックが均等であることが好ましいとすると、触覚フィードバック時に操作要素は並進運動のみを行う必要があると記載され、また、そのための技術的に比較的簡単な解決策は、操作要素の質量中心がアクチュエータの駆動要素の有効移動軸上に位置するようにアクチュエータを配置することであると記載されている。

ディスプレイが大型化したり複数設けられたりしてタッチ操作時に振動する振動部が大型化する場合、タッチセンサのどこをタッチ操作しても均等な振動フィードバック（触覚フィードバック）を得るためには、確かに振動発生部（アクチュエータ）の配置も重要であるが、振動発生部の配置の工夫だけでは、タッチ操作箇所の間で生じる振幅や加速度等の違いによる振動ムラ（使用者の指にフィードバックされる振動の感触のムラ）を効果的に抑制することは難しかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、タッチ操作時の触覚フィードバックの振動ムラを抑制することができる車両用表示装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用表示装置は、車両に固定して設置される固定部と、前記固定部に振動可能に支持された振動部とを備え、前記振動部は、複数の弾性部材により前記固定部に支持された基部を備えるとともに、画像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイを覆い使用者によるタッチ操作を検出するタッチセンサと、前記タッチセンサが前記タッチ操作を検出すると前記基部を振動させる振動発生部とが前記基部に設けられ、前記複数の弾性部材のうち一の弾性部材の弾性率をＥ０、他の弾性部材の弾性率をＥとして、前記一の弾性部材の前記振動発生部からの距離が前記他の弾性部材の前記振動発生部からの距離よりも大きいときはＥ０≦Ｅが成り立ち、前記一の弾性部材の前記振動発生部からの距離が前記他の弾性部材の前記振動発生部からの距離よりも小さいときはＥ０≧Ｅが成り立つことを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る車両用表示装置は、車両に固定して設置される固定部と、前記固定部に振動可能に支持された振動部とを備え、前記振動部は、複数の弾性部材により前記固定部に支持された基部を備えるとともに、画像を表示する複数のディスプレイと、前記複数のディスプレイのうち単一のディスプレイを覆い使用者によるタッチ操作を検出するタッチセンサと、前記タッチセンサが前記タッチ操作を検出すると前記基部を振動させる振動発生部とが前記基部に設けられ、前記複数の弾性部材のうち前記タッチセンサから所定の範囲内にある弾性部材の弾性率をＥ１、前記所定の範囲内にない弾性部材の弾性率をＥ２として、Ｅ１≦Ｅ２が成り立つことを特徴とする。

前記ディスプレイは、前記基部に複数設けられていてもよく、前記複数の弾性部材は、材質又は形状が異なることにより弾性率が異なってもよい。

本発明に係る車両用表示装置によれば、タッチ操作時の触覚フィードバックの振動ムラを抑制することができる。

発明を実施するための形態に係る車両用表示装置が設けられた車両のインストルメントパネルを示す説明図である。図１の車両用表示装置の正面を示す説明図である。図２のＡ－Ａ線に沿った断面を示す説明図である。図３の板ばねを示す説明図である。発明を実施するための他の形態に係る車両用表示装置を示す説明図である。発明を実施するためのさらに他の形態に係る車両用表示装置を示す説明図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。

図１乃至図３に示すように、本実施の形態に係る車両用表示装置１は、車両２のインストルメントパネル３にワイドディスプレイとして設けられ、インストルメントパネル３に固定される固定部４と、固定部４に板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ（以下では、板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅを区別せず、単に板ばね５ともいう。）を介して支持される振動部６とを備える。

固定部４は、車両２の運転席に座る運転者Ｄと略正対する平板状のセンター部７と、センター部７の左縁から前方に（固定部４がインストルメントパネル３に設置された状態では、車両２の後方側に向けて）起立し、さらに左方に折曲してセンター部７から遠ざかるにつれて前方に（センター部７に対して斜めに）延在するウイング部８と、センター部７の右縁から前方に起立し、さらに右方に折曲してセンター部７から遠ざかるにつれて前方に（センター部７に対して斜めに）延在するウイング部９とを有する。

板ばね５は、図４に示すように、帯状の金属板の長手方向の２か所が略直角に山折りと谷折りされてなり、取付片１０，１１と、取付片１０，１１を連結する連結片１２とを備える。取付片１０，１１には、円形の挿通穴１３，１４がそれぞれ設けられている。板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、材質の違いにより、それぞれ弾性率（ばね定数・ヤング率）Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄ，Ｅｅを有する。

振動部６は、板ばね５により固定部４に支持された基部１５を備えるとともに、画像を表示する平面型のディスプレイ（フラットディスプレイ）１６，１７，１８と、運転者Ｄ等の使用者によるタッチ操作を検出するタッチセンサ１９が略全面に貼着され、ディスプレイ１６，１７，１８を覆うカバーレンズ２０と、基部１５（振動部６）を振動させるアクチュエータ２１とが基部１５に設けられている。

基部１５は、振動部６が固定部４に支持されたときに、センター部７の前方でセンター部７と略平行に配置される平板状のセンター部２２と、ウイング部８の前方でウイング部８と略平行に配置される湾曲板状のウイング部２３と、ウイング部９の前方でウイング部９と略平行に配置される湾曲板状のウイング部２４と、センター部２２、ウイング部２３及びウイング部２４の上下端、ウイング部２３の左端、並びに、ウイング部２４の右端から前方に延在する周壁部２５とを有する。

センター部２２の背面には、左側に２つの板ばね５ａが上下対になって設けられるとともに、右側に２つの板ばね５ｂが上下対になって設けられている。板ばね５ａ，５ｂの取付片１０は、挿通穴１３を挿通する図示を略すねじによりセンター部７にねじ止めされ、板ばね５ａ，５ｂの取付片１１は、挿通穴１４を挿通する図示を略すねじによりセンター部２２にねじ止めされる。

ウイング部２３の背面には、２つの板ばね５ｃが上下対になって設けられている。板ばね５ｃの取付片１０は、挿通穴１３を挿通する図示を略すねじによりウイング部８にねじ止めされ、板ばね５ｃの取付片１１は、挿通穴１４を挿通する図示を略すねじによりウイング部２３にねじ止めされる。

ウイング部２４の背面には、左側に２つの板ばね５ｄが上下対になって設けられるとともに、右側に２つの板ばね５ｅが上下対になって設けられている。板ばね５ｄ，５ｅの取付片１０は、挿通穴１３を挿通する図示を略すねじによりウイング部９にねじ止めされ、板ばね５ｄ，５ｅの取付片１１は、挿通穴１４を挿通する図示を略すねじによりウイング部２４にねじ止めされる。

ディスプレイ１６は、センター部２２の正面側に設けられ、車両２のメーターパネルの画像を表示する。ディスプレイ１７は、ウイング部２３の正面側に設けられ、電子ドアミラーの画像等を表示し、ディスプレイ１８は、ウイング部２４の正面側に設けられ、ＣＩＤ（Center Information Display）として機能する。ディスプレイ１６，１７，１８の表示は、図示を略す制御部により制御される。

カバーレンズ２０は、ここでは周壁部２５の前端に固着されているが、基部１５に直接設けられるのではなく、何らかの部材等を介して設けられてもよい。

アクチュエータ２１は、センター部２２の背面側の略中央に設けられ、使用者によるタッチ操作をタッチセンサ１９が検出すると、上記制御部に駆動制御されて振動部６を左右方向に振動させ、使用者にタッチ操作を受け付けたことをフィードバックする。

板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅのアクチュエータ２１（の中心部）からの離間距離Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ，Ｌｅ（ここでは、振動部６における板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅの取付位置とアクチュエータ２１の中心部との左右方向の離間距離を用いるが、板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅとアクチュエータ２１とを直線的に結んだ離間距離等の他の離間距離であっても、板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅとアクチュエータ２１との離間の程度を表すものであれば、用いることができる。）については、Ｌａ＝Ｌｂ＜Ｌｄ＜Ｌｃ＜Ｌｅが成り立ち、板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅの弾性率Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄ，Ｅｅについては、Ｅｃ＝Ｅｅ＜Ｅｄ＜Ｅａ＝Ｅｂが成り立つ。

本実施の形態に係る車両用表示装置１は、車両２に固定して設置される固定部４と、固定部４に振動可能に支持された振動部６とを備え、振動部６は、複数の板ばね５により固定部６に支持された基部１５を備えるとともに、画像を表示するディスプレイ１６，１７，１８と、ディスプレイ１６，１７，１８を覆い使用者によるタッチ操作を検出するタッチセンサ１９と、タッチセンサ１９がタッチ操作を検出すると基部１５を振動させるアクチュエータ２１とが基部１５に設けられ、複数の板ばね５は、アクチュエータ２１からの離間の程度により弾性率が異なるので、板ばね５の弾性率をアクチュエータ２１との位置関係で調整することにより、タッチ操作時の触覚フィードバックの振動ムラを抑制することができる。

ここでは、振動部６のアクチュエータ２１から遠い（アクチュエータ２１からの離間距離が大きい）部分はアクチュエータ２１の振動による揺れが伝わりにくく、振動ムラの原因になることから、アクチュエータ２１から遠い部分を揺れやすくするため、そこに配置される板ばね５の弾性率を低くすることにより、振動ムラを低減させている。

すなわち、複数の板ばね５のうち一の板ばね５の弾性率をＥ_０、他の板ばね５の弾性率をＥとして、一の板ばね５のアクチュエータ２１からの距離が他の板ばね５のアクチュエータ２１からの距離よりも大きいときはＥ_０≦Ｅが成り立ち、一の板ばね５のアクチュエータ２１からの距離が他の板ばね５のアクチュエータ２１からの距離よりも小さいときはＥ_０≧Ｅが成り立つように弾性率を調整しており、具体的には、板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅのアクチュエータ２１からの離間距離Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ，ＬｅについてＬａ＝Ｌｂ＜Ｌｄ＜Ｌｃ＜Ｌｅが成り立つことから、他の板ばね５よりもアクチュエータ２１からの距離が大きくアクチュエータ２１から遠い板ばね５ｃ，５ｅの弾性率Ｅｃ，Ｅｅは低、他の板ばね５よりもアクチュエータ２１からの距離が小さくアクチュエータ２１から近い板ばね５ａ，５ｂの弾性率Ｅａ，Ｅｂは高、その余の板ばね５ｄの弾性率Ｅｄは中として、Ｅｃ＝Ｅｅ＜Ｅｄ＜Ｅａ＝Ｅｂが成り立つようにすることにより、振動部６全体の振動ムラを抑制している。

図５は、本発明を実施するための他の形態に係る車両用表示装置２６を示すが、車両用表示装置２６は、車両用表示装置１に対して、ウイング部２４の背面側の略中央にアクチュエータ２７が設けられ、弾性率Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄ，Ｅｅが異なるほかは、車両用表示装置１と同様である。

車両用表示装置２６では、板ばね５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅのアクチュエータ２１からの離間距離Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ，ＬｅについてＬａ＝Ｌｂ＜Ｌｄ＜Ｌｃ＜Ｌｅが成り立つとともに、アクチュエータ２７からの離間距離Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ，Ｋｄ，ＫｅについてＫｄ＝Ｋｅ＜Ｋｂ＜Ｋａ＜Ｋｃが成り立つことから、アクチュエータからの距離の大小を比較するに際し、例えば係数α、βを用いて、（αＬａ＋βＫａ），（αＬｂ＋βＫｂ），（αＬｃ＋βＫｃ），（αＬｄ＋βＫｄ），（αＬｅ＋βＫｅ）の大小関係を考える。その結果、（αＬｂ＋βＫｂ）＜（αＬｄ＋βＫｄ）＜（αＬａ＋βＫａ）＜（αＬｅ＋βＫｅ）＜（αＬｃ＋βＫｃ）であるとすると、他の板ばね５よりもアクチュエータ２１，２７からの距離が大きく遠いと評価し得る板ばね５ｃの弾性率Ｅｃは低、他の板ばね５よりもアクチュエータ２１，２７からの距離が小さく近いと評価し得る板ばね５ｂ，５ｄの弾性率Ｅｂ，Ｅｄは高、その余の板ばね５ａ，５ｅの弾性率Ｅａ，Ｅｅは中として、Ｅｃ＜Ｅａ＝Ｅｅ＜Ｅｂ＝Ｅｄが成り立つようにすることにより、振動部６全体の振動ムラを抑制することができる。

図６は、本発明を実施するためのさらに他の形態に係る車両用表示装置２８を示すが、車両用表示装置２８は、車両用表示装置１に対して、カバーガラス２０の略全面ではなくディスプレイ１８の正面側にのみタッチセンサ１９が設けられ、弾性率Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄ，Ｅｅが異なるほかは、車両用表示装置１と同様である。

車両用表示装置２８では、複数の板ばね５は、タッチセンサ１９からの離間の程度により弾性率が異なり、タッチセンサ１９のあるエリア（タッチパネル）周辺の板ばね５の弾性率は低くし、その周辺にない板ばね５の弾性率は低くしないことにより、触覚フィードバックが必要なエリアだけ弾性率をコントロールして効率的に振動ムラを低減させている。

すなわち、複数の板ばね５のうちタッチセンサ１９から所定の範囲内にある板ばね５の弾性率をＥ_１、所定の範囲内にない板ばね５の弾性率をＥ_２として、Ｅ_１≦Ｅ_２が成り立つように弾性率を調整しており、具体的には、タッチセンサ１９の背面側になくタッチセンサ１９から距離が遠い板ばね５ａ，５ｂ，５ｃの弾性率Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃは高、タッチセンサ１９の背面側にありタッチセンサ１９から距離が近い板ばね５ｄ，５ｅの弾性率Ｅｄ，Ｅｅはアクチュエータ２１からの距離に応じて中、低として（アクチュエータ２１から遠い方の弾性率を低くする。）、Ｅｅ＜Ｅｄ＜Ｅａ＝Ｅｂ＝Ｅｃが成り立つようにすることにより、振動部６の触覚フィードバックが必要なエリア（タッチパネルとなっているエリア）の振動ムラを効率的に抑制することができる。

以上、本発明を実施するための形態について例示したが、本発明の実施形態は上述したものに限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更等してもよい。

例えば、複数の板ばねの弾性率の異らせ方は上述したものに限られず、板ばねの弾性率を調整するには材質ではなく（又は材質とともに）形状によってもよく（板ばねを薄くすれば弾性率を低く、厚くすれば弾性率を高くすることができるので、板ばねの板厚を変更して弾性率を調整してもよい。）、板ばね以外の弾性部材を用いてもよく、弾性率は、振動発生部からの距離が遠くなれば遠くなるほど低くするのではなく高くしても、あるいは、タッチセンサから所定の範囲内にある場合を高くしてもかまわない。

１車両用表示装置
２車両
４固定部
５ａ板ばね（弾性部材）
５ｂ板ばね（弾性部材）
５ｃ板ばね（弾性部材）
５ｄ板ばね（弾性部材）
５ｅ板ばね（弾性部材）
６振動部
１５基部
１６ディスプレイ
１７ディスプレイ
１８ディスプレイ
１９タッチセンサ
２１アクチュエータ（振動発生部）
Ｄ運転者（使用者）

Claims

車両に固定して設置される固定部と、前記固定部に振動可能に支持された振動部とを備え、
前記振動部は、複数の弾性部材により前記固定部に支持された基部を備えるとともに、画像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイを覆い使用者によるタッチ操作を検出するタッチセンサと、前記タッチセンサが前記タッチ操作を検出すると前記基部を振動させる振動発生部とが前記基部に設けられ、
前記複数の弾性部材のうち一の弾性部材の弾性率をＥ０、他の弾性部材の弾性率をＥとして、前記一の弾性部材の前記振動発生部からの距離が前記他の弾性部材の前記振動発生部からの距離よりも大きいときはＥ０≦Ｅが成り立ち、前記一の弾性部材の前記振動発生部からの距離が前記他の弾性部材の前記振動発生部からの距離よりも小さいときはＥ０≧Ｅが成り立つことを特徴とする車両用表示装置。
車両に固定して設置される固定部と、前記固定部に振動可能に支持された振動部とを備え、
前記振動部は、複数の弾性部材により前記固定部に支持された基部を備えるとともに、画像を表示する複数のディスプレイと、前記複数のディスプレイのうち単一のディスプレイを覆い使用者によるタッチ操作を検出するタッチセンサと、前記タッチセンサが前記タッチ操作を検出すると前記基部を振動させる振動発生部とが前記基部に設けられ、
前記複数の弾性部材のうち前記タッチセンサから所定の範囲内にある弾性部材の弾性率をＥ１、前記所定の範囲内にない弾性部材の弾性率をＥ２として、Ｅ１≦Ｅ２が成り立つことを特徴とする車両用表示装置。
前記ディスプレイは、前記基部に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
前記複数の弾性部材は、材質又は形状が異なることにより弾性率が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。