JPH09190732A - 操作装置 - Google Patents
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- JPH09190732A JPH09190732A JP8204991A JP20499196A JPH09190732A JP H09190732 A JPH09190732 A JP H09190732A JP 8204991 A JP8204991 A JP 8204991A JP 20499196 A JP20499196 A JP 20499196A JP H09190732 A JPH09190732 A JP H09190732A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
-
- B60K35/10—
-
- B60K35/25—
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
- G05G1/08—Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
- G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
-
- B60K2360/126—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H2003/008—Mechanisms for operating contacts with a haptic or a tactile feedback controlled by electrical means, e.g. a motor or magnetofriction
Abstract
要スペースで僅かな構造手間で実現する。 【解決手段】 ロックエレメント3が、互いに相対運動
可能な少なくとも2つの面31,33を有しており、該
面の間に力伝達媒体または力伝達エレメントが設けられ
ており、該力伝達媒体または力伝達エレメントの力伝達
特性が、電気的な信号によって可変である。
Description
よって入力するための、触覚的な応答作用(haptische R
ueckmeldung)を備えた操作装置であって、調節部材が設
けられており、該調節部材の位置が操作力作用下で可変
であり、該調節部材が、電気的な信号を生ぜしめるため
の変換器に接続されており、該信号が調節部材の位置を
示すようになっており、調節部材にはロックエレメント
が接続されており、該ロックエレメントが電気的な信号
による制御下で、調節部材に力を作用するようになって
おり、該力の大きさが調節部材の位置に関連している形
式のものに関する。
5875号明細書に基づき公知のこのような形式の操作
装置の場合、ロック部材として電動モータが設けられて
いる。このような電動モータは、運動をロックするだけ
でなく、運動を加速することもできるという利点を有し
てはいるものの、極めて大きな重量を有しており、高電
流を必要とし、その所要スペースも大きい。このような
形式の操作装置の場合、駆動モータによる運動加速を断
念し、プログラミング可能なロック力だけで間に合わせ
ることにより、上に述べた電動モータの欠点を回避しよ
うとしていることが明らかになっている。
で述べた形式の操作装置を改良して、自由に可変の触覚
的な応答作用が小さな所要スペースで、かつ僅かな構造
手間で実現されるような操作装置を提供することであ
る。
に本発明の構成では、ロックエレメントが、互いに相対
運動可能な少なくとも2つの面を有しており、該面の間
に力伝達媒体または力伝達エレメントが設けられてお
り、該力伝達媒体または力伝達エレメントの力伝達特性
が、電気的な信号によって可変であるようにした。
レメントの容積は比較的小さく、重量も軽い。さらに、
所望の触覚的な作用を得るために、このような力伝達媒
体または力伝達エレメントのプログラミング可能な制御
に必要とされる電気的なエネルギは僅かに過ぎない。本
発明によれば、適当な電気的な制御により特性を任意に
再生可能に変化させることができるような媒体またはエ
レメントだけをロックエレメントとして使用するので、
ロックエレメントは事実上摩耗することはない。
es Medium)であると特に有利である。このような電気粘
性の媒体または液体は、印加された電界の強さに関連し
て様々な粘性を有している。この粘性は、電界存在時に
は媒体内部において、分子が長く延びる鎖を形成するよ
うに方向付けられることにより生ぜしめられる。このよ
うな電界が存在しない場合には、媒体中に存在する分子
は統計学的に見て分散している。粘性の変化は、互いに
相対運動可能な両面が導電性を有していることにより可
能となる。これらの両面には、電気的な信号により制御
された直流電界または交流電界が印加可能である。この
電界の強さに関連して、調節部材の運動時の抵抗作用も
しくはロック作用を広範囲で変化させることができる。
これにより所望の触覚的な作用を得ることができる。
dium)が使用される場合には、この磁気粘性媒体には磁
界の印加により影響を与えることができる。
s Medium)を使用することもできる。この音響粘性媒体
には超音波により影響を与えることができる。この超音
波は、電気的な信号により制御されたピエゾ圧電エレメ
ントによって生ぜしめることができる。
ては調節エレメントにおける使用にも適したピエゾ圧電
エレメントまたは磁歪エレメントを使用しても有利であ
る。この場合、この調節エレメントにおいては互いに相
対運動可能な面が、互いに内外に密に係合し合うばね状
および溝状のガイドレールを備えている。これらのガイ
ドレールに、ピエゾ圧電エレメントまたは磁歪エレメン
トが配置されている。これらのエレメントは容積変化に
よって、ガイドレールの互いに対応する面相互間に制動
作用を生ぜしめる。
て、電磁的に操作可能なブレーキが設けられていてもよ
い。
器であり、この増分発生器は、調節部材のその都度進ん
だ距離と運動方向とに関連してパルスを生ぜしめる。こ
れらのパルスから、メモリ内にファイルされたテーブル
のためのアドレスが生ぜしめられるようになっており、
このテーブル内には、ロックエレメントのための制御信
号が、このアドレスのための関数としてファイルされて
いる。
り、または、リアルタイムで特性曲線を算出することに
より、極めて種々様々な触覚的な応答作用を実現するこ
とができる。増分発生器を使用することにより、本発明
による操作装置と、操作しようとする機器との間の有利
な通信がデジタル信号により得られる。
ようとする機器のその都度の運転状態における各状況に
触覚的な応答作用を適合させることは、操作装置に接続
された機器の制御下で、異なる関数をメモリにロードす
ることができることにより可能となる。同じ目的で、テ
ーブルが複数の異なる関数を有していてもよく、これら
の関数のうちのそれぞれの関数が、メモリに供給された
アドレスの1つまたは複数の2進桁を介して選択可能で
ある。
とっては、関数がほぼ同一の、周期的に繰り返す区分を
有していると有利である。これにより、例えば係止ステ
ップの数をその都度の操作状況に適合することができる
ような、互いに同一の係止ステップを有する操作装置が
得られる。
ともできる。さらに各係止ステップ毎に費やされる力が
異なる大きさであってもよい。従って、運転上しばしば
設定される例えば2つの係止点は相並んでおり、かつ/
または、小さな係止力によって互いに分離されていても
よい。これに対して、大きな距離および/または大きな
反力により、例外的にのみ使用しようとする位置に操作
装置を運動させることは困難になる。
な応答の形式には、1区分内の関数の形が可変であり、
かつ/または、関数の極値が可変であることにより影響
を与えることができる。
を備えた選択メニューを表示するための表示装置を備え
た機器に、本発明による操作装置が接続されている。こ
の場合、関数は、表示装置におけるメニューの選択点の
数および位置に関連して制御可能である。
よる使用者ガイド機能を有する機器および装置の操作を
著しく改善することができる。この場合、適宜のデジタ
ル信号処理装置と表示装置、例えば受像管または液晶表
示器とを有する、任意の電子機器を使用することができ
る。
過誤による入力を行いにくくするために、本発明のさら
に別の有利な構成では、調節部材により選択点だけが制
御可能であるような大きさに、操作力に抗するロックエ
レメントの力が形成されるように、関数が構成されてい
る。
り、選択点を特に簡単に選択することができる。このス
イッチの操作方向は調節部材の操作方向とは異なってい
る。
トを使用する場合、調節部材が互いに内外に組み込まれ
た1つまたは複数の球欠体から構成されており、これら
の球欠体においてそれぞれ隣接する球欠体が、規定のガ
イド路によって案内されていて、種々のガイド路が異な
る方向に延びていると、特に有利である。
または力伝達エレメントの、温度に関連した変化時に、
力伝達媒体または力伝達エレメントの温度を検出する温
度センサと、この温度センサに接続された、電気的な信
号の電圧を温度に関連して変化させるための制御回路と
が設けられている。
の形態について説明する。
機械的な部分は、回転ノブ1と、増分発生器2の形式で
形成された変換器と、触覚的な応答作用を備えたロック
エレメント3とを有している。これらは軸4を介して互
いに接続されている。
増分当たり、2つのパルスXとYとを生ぜしめる。これ
らのパルスは互いに位相ずれしている。これらのパルス
から、評価回路5において軸4の回転方向が規定され
る。回転方向信号ZとパルスX;Yのうちの1つとによ
って、アップダウン方向カウンタ6が制御される。この
アップダウン方向カウンタ6の出力側はデジタル信号を
生ぜしめる。この信号は、任意の始端位置に対する回転
ノブ1の角度位置を表す。
ピュータ7に入力される。このマイクロコンピュータは
公知の形式で構成されており、本発明の理解のために必
要な構成部分、つまりテーブルをファイルするための書
込・読出メモリ8と、マイクロプロセッサ9と、インタ
フェース10だけが図示されている。このインタフェー
ス10は、画像スクリーン12を有する、操作しようと
する機器11との接続のために役立つ。
ている。この圧力センサは、回転ノブ1が矢印14の方
向に押圧されると、マイクロコンピュータ7に信号を発
する。
タル−アナログ変換器15を介して、ロックエレメント
3のための制御回路16に接続されている。この制御回
路は公知の出力段と出力制御回路とを有している。この
制御回路16には温度センサの信号も供給される。この
温度センサは、ロックエレメントの温度を検出する。こ
れにより、ロックエレメントに影響を与えるために、電
気的な信号に、温度に関連した電圧変化をもたらすこと
ができる。
を書き込むときには、マイクロプロセッサ9により、書
き込もうとするデータがアドレシングされ、供給され
る。
タ6によって書込・読出メモリ8のアドレシングが行わ
れる一方、出力側DOからは、読み出されたデータがデ
ジタル・アナログ変換器15に供給される。さらに、操
作動作中には、アップダウン方向カウンタ6の出力信号
が、マイクロプロセッサ9とインタフェース10とを介
して、操作しようとする機器11に供給される。データ
およびアドレスの種々異なる経路がマイクロコンピュー
タ7内に破線で示されている。
またはその運転状態が変わって、他の操作が必要となっ
たときには、機器11からインタフェース10を介して
マイクロコンピュータ7に、テーブルのデータが供給さ
れる。このテーブルは書込・読出メモリ8にファイルさ
れる。このようなテーブルの内容は、ロックエレメント
3の相応の制動モーメントを生ぜしめるためのそれぞれ
の電圧特性の線図として、図7に回転角φの関数として
示されている。電圧特性もしくは制動モーメントを示し
た図7(b)の曲線の、ゼロ軸との交点18〜25に
は、操作装置の係止点が位置している。
よって増大させられた場合、ロックエレメント3は、回
転ノブ1における操作力に抗して制動モーメントを生ぜ
しめる。この制動モーメントは、回転角φを減小させよ
うとする。図7から判るように、制動モーメント特性
は、その都度の使用事例に適合させることができる。こ
の制動モーメント特性は、触覚的な応答作用に影響を与
えるためにロックエレメント3に制御回路16によって
印加されるような電圧の特性と一致している。
ラミング可能な触覚作用を有するロックエレメントの異
なる実施例が示されている。このようなロックエレメン
トの基本原理は、相対運動可能な2つの面の間に力伝達
媒体または力伝達エレメントが設けられていて、その伝
達特性が電気的な信号によって変化可能であることにあ
る。
いに間隔を置いて配置された板31とを有するステータ
内には、ロータが設けられている。このロータは、軸3
2と、この軸に固着された板33とを有している。軸3
2は中央の開口29を通って定置の板31内に貫通す
る。ケーシング内部、ひいては板31,33相互間に
は、電圧を印加することによって変化可能な粘性を有す
る媒体が位置している。このことを目的として、ケーシ
ング30と板31とから成るステータと、軸32と板3
3とから成るロータとは導電性を有しており、互いに絶
縁されるように構成されている。この場合、符号34で
示された対応する接続クランプに、図1に示された制御
回路16から出発した電圧を印加することができる。こ
の電圧の特性は図7から明らかである。上述のような形
式で変化可能な粘性を有する媒体としては、電気粘性媒
体、磁気粘性媒体等の媒体を使用することができる。ロ
ータとステータとの間の励起フィールドが印加される
と、媒体の粘性が変化するので、回転ノブまたは押しノ
ブに、触覚的に感知可能なロック作用を生ぜしめること
ができる。
場合、このロックエレメントは軸方向においても半径方
向においても操作可能である。この場合ステータとして
役立つ円筒形のケーシング35内には、回転可能かつ摺
動可能に支承された軸36に、円筒形のロータ37が配
置されている。このロータは、ステータとして形成され
たケーシング35との間に比較的小さなギャップ38を
有している。このギャップ内には、電気的な信号によっ
て、粘性に影響を与えることができるような媒体が設け
られている。この場合、ロータとステータとの間の制動
作用は、ギャップ38内に存在する液体の粘性変化によ
り生ぜしめられる。このことから明らかなように、この
ようなロックエレメントは、軸ひいてはロータ37が回
転可能かつ摺動可能に支承されていることに基づき、軸
方向および半径方向に有効である。
場合、基本的には図2の実施例に対応して構成されたロ
ータおよびステータにおいて、軸32に測定コンデンサ
39が接続されている。この測定コンデンサは、位置測
定装置として役立つ。
れ電気粘性の充填物が設けられている。
示した実施例の形状に相当するが、しかし充填物として
は磁気粘性媒体が使用されている。この充填物に影響を
与えるために、電気的なコイル40がケーシング30の
外側に設けられている。このコイルには、接続クランプ
34を介して、磁界を生ぜしめるために電気的な電圧が
印加可能である。
レメントをも同時に有する操作エレメントが示されてい
る。この場合互いに係合し合う個別のシェル41,42
が設けられている。これらのシェルは、ばね状のガイド
レール43と溝状のガイドレール44とによって互いに
案内されている。これらのガイドレールにはピエゾ圧電
エレメントまたは磁歪エレメントがシートの形で取り付
けられている。このようなピエゾ圧電エレメントまたは
磁歪エレメントは、電気的な信号によって制御すること
ができる。このようなエレメントは、適当な電気的な影
響を受けることにより、容積を増大または減小させ、ひ
いてはガイドレール43,44の間の制動作用をもたら
す。異なる方向に延びる対応するガイドレールを有する
ような、互いに内外に組み込まれたシェルを配置するこ
とにより、種々異なる運動方向において触覚的な応答作
用を得ることができる。この場合、このような操作エレ
メントを取り扱うために必要とされる力は、回転ノブに
おいて必要とされる力よりも小さい。それというのは手
に対する摩擦結合作用(Kraftschluss)がより小さいから
である。このような触覚的にプログラミング可能な操作
エレメントの利点は、スクリーンメニューにおけるカー
ソルの迅速かつ目的通りの運動を可能にすることであ
る。それというのはメニューに対応しない操作エレメン
トの運動はプログラムから排除することができるからで
ある。
部材と、電子評価制御装置と、操作しようとする電子機
器と示すブロック線図である。
ぜしめるためのそれぞれの電圧特性を示す線図(a)
(b)(c)(d)である。
ント、 4 軸、 5評価回路、 6 アップダウン方
向カウンタ、 7 マイクロコンピュータ、8 書込・
読出メモリ、 9 マイクロプロセッサ、 10 イン
タフェース、 11 機器、 12 画像スクリーン、
13 圧力センサ、 14 矢印、 15 デジタル
・アナログ変換器、 16 制御回路、 18〜25
交点、 29 開口、 30 ケーシング、 31
板、 32 軸、 33 板、34 接続クランプ、
35 ケーシング、 36 軸、 37 ロータ、38
ギャップ、 39 測定コンデンサ 40 コイル、
41,42 シェル、 43,44 ガイドレール
Claims (23)
- 【請求項1】 機器に情報を手によって入力するため
の、触覚的な応答作用を備えた操作装置であって、調節
部材が設けられており、該調節部材の位置が操作力作用
下で可変であり、調節部材が、電気的な信号を生ぜしめ
るための変換器に接続されており、該信号が調節部材の
位置を示すようになっており、該調節部材にはロックエ
レメントが接続されており、該ロックエレメントが電気
的な信号による制御下で、調節部材に力を作用するよう
になっており、該力の大きさが調節部材の位置に関連し
ているものにおいて、 ロックエレメント(3)が、互いに相対運動可能な少な
くとも2つの面(31,33;43,44)を有してお
り、該面の間に力伝達媒体または力伝達エレメントが設
けられており、該力伝達媒体または力伝達エレメントの
力伝達特性が、電気的な信号によって可変であることを
特徴とする、操作装置。 - 【請求項2】 力伝達媒体が電気粘性媒体である、請求
項1記載の操作装置。 - 【請求項3】 互いに相対運動可能な両面(31,3
3)が導電性を有しており、該両面に、電気的な信号に
よって制御された直流電界または交流電界が印加可能で
ある、請求項2記載の操作装置。 - 【請求項4】 力伝達媒体が磁気粘性媒体である、請求
項1記載の操作装置。 - 【請求項5】 互いに相対運動可能な両面(31,3
3)に磁界が印加可能である、請求項4記載の操作装
置。 - 【請求項6】 力伝達媒体が音響粘性媒体である、請求
項1記載の操作装置。 - 【請求項7】 音響粘性媒体に超音波によって影響を与
えることが可能であり、該超音波が、電気的な信号によ
って制御されたピエゾ圧電エレメントにより生ぜしめら
れるようになっている、請求項6記載の操作装置。 - 【請求項8】 力伝達エレメントがピエゾ圧電エレメン
トである、請求項1記載の操作装置。 - 【請求項9】 力伝達エレメントが磁歪エレメントであ
る、請求項1記載の操作装置。 - 【請求項10】 互いに相対運動可能な両面が、互いに
内外に密に係合し合うばね状および溝状のガイドレール
(43,44)を備えており、該ガイドレールに、電気
的な信号により制御可能なピエゾ圧電エレメントまたは
磁歪エレメントが配置されている、請求項8または9記
載の操作装置。 - 【請求項11】 力伝達エレメントが電磁式に操作可能
なブレーキである、請求項1記載の装置。 - 【請求項12】 変換器(2)が増分発生器であり、該
増分発生器が、調節部材(1)のその都度進んだ距離と
運動方向とに関連して、パルスを生ぜしめるようになっ
ている、請求項1から11までのいずれか1項記載の操
作装置。 - 【請求項13】 パルスから、メモリ(8)にファイル
されたテーブルのためのアドレスが生ぜしめられるよう
になっており、該テーブルには、ロックエレメント
(3)のための制御信号が、アドレスの関数としてファ
イルされている、請求項12記載の操作装置。 - 【請求項14】 種々の関数が、操作装置に接続された
機器(11)の制御下で、メモリ(8)にロード可能で
ある、請求項13記載の操作装置。 - 【請求項15】 テーブルが複数の異なる関数を有して
おり、該関数のうちのそれぞれの関数が、メモリ(8)
に供給されたアドレスの1つまたは複数の2進桁を介し
て選択可能である、請求項13記載の操作装置。 - 【請求項16】 関数がほぼ同一の、周期的に繰り返す
区分を有している、請求項13記載の操作装置。 - 【請求項17】 関数の形状が、1区分内で可変であ
る、請求項16記載の操作装置。 - 【請求項18】 関数の極値が可変である、請求項16
記載の操作装置。 - 【請求項19】 選択点を備えた選択メニューを示すた
めの表示装置(12)を有する機器(11)に接続され
ており、関数が、表示装置のメニューの選択点の数と位
置とに関連して制御可能である、請求項1記載の操作装
置。 - 【請求項20】 調節部材によって選択点だけが制御可
能であるような大きさに、操作力に対して作用するロッ
クエレメント(3)の力が形成されるように、関数が形
成されている、請求項19記載の操作装置。 - 【請求項21】 選択点を選択するための、調節部材
(1)に組み合わされたスイッチ(13)が設けられて
おり、該スイッチの操作方向が調節部材の操作方向とは
異なっている、請求項19または20記載の操作装置。 - 【請求項22】 調節部材が、互いに内外に組み込まれ
た1つまたは複数の球欠体(41,42)から形成され
ており、該球欠体においてそれぞれ隣接する球欠体が、
規定されたガイド路(43,44)によって案内されて
おり、種々のガイド路が、異なる方向に延びている、請
求項10記載の操作装置。 - 【請求項23】 力伝達媒体または力伝達エレメント
の、温度に関連した変化時に、力伝達媒体または力伝達
エレメントの温度を検出する温度センサ(17)と、該
温度センサに接続された、電気的な信号の電圧を温度に
関連して変化させるための制御回路(16)とが設けら
れている、請求項1から22までのいずれか1項記載の
操作装置。
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