(57)【要約】【課題】自動車環境使用に適した改良触覚型ソレノイド又は触覚型ソレノイドシステムを提供する。【解決手段】支持面及びタッチスクリーン部材は、第１の振動伝達スロット及び少なくとも２つの装着スロットを有するプラスチックフレーム11に装着される。一対の同様のＬ字型極16、14がこのフレームに並置して装着されて、その間にギャップ22を画成する。一方の極は固定極14を構成し、他方の極は可動極16を構成する。固定極14には巻線45が装着される。フレームは振動伝達スロットを画成し、タッチスクリーン部材はタブによってフレームに取り付けられ、タブは振動伝達スロットにプレスフィットされ、可動極により生成された振動をこの振動伝達スロットを経てタッチスクリーン部材へ伝達できるようにする。フレームにより画成された付加的なスロット及び支持面により画成されたタブが相互に共同してフレームを支持部材の固定位置に装着する。【選択図】図１
2010027613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央開放エリアを画成するモノリシックプラスチックフレームと、このフレームの中央開放エリアに並置して装着されて、間にギャップを画成する一対の同様のＬ字型極であって、その一方は固定極を構成し、その他方は可動極を構成するような極と、前記固定極に装着された巻線と、を結合して備え、前記可動極が装着された前記フレームの第１部分は撓みを与え、前記フレームの前記第１部分は、ある部材との接触を確立するための振動伝達スロットを画成し、前記可動極によって生成された振動を、前記スロットを経て前記部材へ伝達できるようにされ、更に、前記固定極が装着された前記フレームの第２部分は、支持部材へ取り付けるための少なくとも１つの結合要素を画成する、触覚型ソレノイド。
【請求項２】
前記極は、前記フレームの部分に装着された要素において前記中央開放エリアに装着される、請求項１に記載の触覚型ソレノイド。
【請求項３】
前記極の装着は、前記フレームの中央開放エリアへと片持ち梁支持された前記フレームの一体成形ポストによって遂行され、そして前記極は、これを所定位置に保持するために熱固定される、請求項１又は２に記載の触覚型ソレノイド。
【請求項４】
前記極の装着は、前記フレームにより画成された極装着タブ支持体との協働により前記フレーム上の所定位置に極を保持するギザギザ付きピンにより遂行される、請求項１又は２に記載の触覚型ソレノイド。
【請求項５】
前記結合要素は、スロットである、請求項１から４のいずれかに記載の触覚型ソレノイド。
【請求項６】
互いに直角に開いている２つの結合スロットが設けられる、請求項５に記載の触覚型ソレノイド。
【請求項７】
前記巻線は、一体型コネクタを含むボビン上にある、請求項１から６のいずれかに記載の触覚型ソレノイド。
【請求項８】
ノイズ抑制を可能にすると共に、極間の加速度を最大にするように、極間の少なくとも１つのギャップに装着されたバンパーを更に備えた、請求項１から７のいずれかに記載の触覚型ソレノイド。
【請求項９】
前記極の少なくとも１つには、前記ギャップ付近に切欠部が設けられ、そして前記バンパーはこの切欠部に収容される、請求項８に記載の触覚型ソレノイド。
【請求項１０】
前記バンパーはスカートバンパーである、請求項８又は９に記載の触覚型ソレノイド。
【請求項１１】
前記バンパーは、前記バンパースカートがギャップに挿入される領域に少なくとも１つの切欠部を有する、請求項１０に記載の触覚型ソレノイド。
【請求項１２】
支持面と、タッチスクリーン部材と、中央開放エリアを画成するプラスチックフレームであって、第１の振動伝達スロット及び少なくとも２つの装着スロットを有しているプラスチックフレームと、このフレームの中央開放エリアに並置して逆に装着されて、間にギャップを画成する一対の同様のＬ字型極であって、その一方は固定極を構成し、その他方は可動極を構成するような極と、その固定極に装着された巻線と、を結合して備え、前記可動極が装着された前記フレームの第１部分は撓みを与え、前記フレームの前記第１部分は、前記振動伝達スロットを画成し、前記タッチスクリーン部材は、前記フレームの前記振動伝達スロットにプレスフィットされたタブを画成して、前記可動極により生成された振動を、この振動伝達スロットを経て前記タッチスクリーン部材へ伝達できるようにし、更に、前記固定極が装着された前記フレームの第２部分は、前記支持部材へ取り付けるための前記２つの結合スロットを画成し、更に、そのフレーム結合スロットと相互に共同して前記フレームを前記支持部材に固定位置で装着するために前記支持面により画成された一対の支持結合タブを備えた、触覚型ソレノイドシステム。
【請求項１３】
前記極の装着は、前記フレーム上の一体成形ポストによって遂行され、前記極は、熱で位置固定される、請求項１２に記載の触覚型ソレノイドシステム。
【請求項１４】
前記極の装着は、前記極を前記フレームに位置保持するギザギザ付きピンによって遂行される、請求項１２に記載の触覚型ソレノイドシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つのギャップにおいて前記極間に少なくとも１つのクッション弾力性バンパーが挿入される、請求項１２、１３又は１４に記載の触覚型ソレノイドシステム。
【請求項１６】
前記巻線は、一体型コネクタを含むボビン上にある、請求項１２から１５のいずれかに記載の触覚型ソレノイドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モニタ又はディスプレイスクリーン上でバーチャルボタンが押されたときにタッチ／感知フィードバックをユーザに与える触覚型ソレノイド及び触覚型ソレノイドシステムに係り、より詳細には、自動車環境における触覚型ソレノイドシステムに係る。
【背景技術】
【０００２】
市場で主として入手できるタッチ感知のための既存の製品は、セルラー電話及び電子／ビデオゲームに使用される小型モータ装置を含む。自動車市場では、現在、何も入手できず又は使用されていない。既存の製品に伴う主たる問題は、自動車市場のために入手でき又は適応されたものがないことである。又、触覚型ソレノイドは知られているが、既知の設計に伴う問題は、振動エネルギー／運動の短いバーストの間に、可聴クリックノイズが聞こえることである。ノイズの多い設備ではこれが問題とならないが、自動車では、このノイズは、ユーザが選択した電子音響と干渉するので、望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、改良された触覚型ソレノイド又は触覚型ソレノイドシステム、特に、自動車環境で使用するのに適したものが要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、本発明は、その１つの態様において、中央開放エリアを画成するモノリシックプラスチックフレームと、このフレームの中央開放エリアに並置して装着されて間にギャップを画成する一対の同様のＬ字型極であって、その一方は固定極を構成し、その他方は可動極を構成するような極と、その固定極に装着された巻線とを結合して備え、前記可動極が装着された前記フレームの第１部分は撓みを与え、前記フレームの前記第１部分は、ある部材との接触を確立するために振動伝達スロットを画成し、可動極によって生成された振動を、このスロットを経て前記部材へ伝達できるようにされ、更に、前記固定極が装着された前記フレームの第２部分は、支持部材へ取り付けるための少なくとも１つの結合要素を画成する、触覚型ソレノイドを提供する。
【０００５】
好ましくは、前記極は、前記フレームの部分に装着された要素において前記中央開放エリアに装着される。
【０００６】
好ましくは、前記極の装着は、前記フレームの中央開放エリアへと片持ち梁支持された前記フレームの一体成形ポストにより遂行され、そして前記極は、これを所定位置に保持するために熱固定される。
【０００７】
或いは又、前記極の装着は、前記フレームにより画成された極装着タブ支持体との協働により前記フレーム上の所定位置に極を保持するギザギザ付きピンにより遂行される。
【０００８】
好ましくは、前記結合要素は、スロットである。
【０００９】
好ましくは、互いに直角に開いている２つの結合スロットが設けられる。
【００１０】
好ましくは、巻線は、一体型コネクタを含むボビン上にある。
【００１１】
好ましくは、ノイズ抑制を可能にすると共に、極間の加速度を最大にするように、極間の少なくとも１つのギャップにバンパーが装着される。
【００１２】
好ましくは、前記極の少なくとも１つには、ギャップ付近に切欠部が設けられ、そしてバンパーはこの切欠部に収容される。
【００１３】
好ましくは、バンパーは、スカートバンパーである。
【００１４】
好ましくは、バンパーは、バンパースカートがギャップに挿入される領域に少なくとも１つの切欠部を有する。
【００１５】
本発明は、第２の態様によれば、支持面と、タッチスクリーン部材と、中央開放エリアを画成するプラスチックフレームであって、第１の振動伝達スロット及び少なくとも２つの装着スロットを有しているプラスチックフレームと、このフレームの中央開放エリアに並置して逆に装着されて間にギャップを画成する一対の同様のＬ字型極であって、その一方は固定極を構成し、その他方は可動極を構成するような極と、その固定極に装着された巻線とを結合して備え、前記可動極が装着された前記フレームの第１部分は撓みを与え、前記フレームの前記第１部分は、前記振動伝達スロットを画成し、前記タッチスクリーン部材は、フレームの前記振動伝達スロットにプレスフィットされたタブを画成して、可動極により生成された振動を、この振動伝達スロットを経てタッチスクリーン部材へ伝達できるようにし、更に、前記固定極が装着された前記フレームの第２部分は、前記支持部材へ取り付けるための前記２つの結合スロットを画成し、更に、そのフレーム結合スロットと相互に共同してフレームを支持部材に固定位置で装着するために支持面により画成された一対の支持結合タブを備えた触覚型ソレノイドシステムを提供する。
【００１６】
好ましくは、前記極の装着は、フレーム上の一体成形ポストによって遂行され、前記極は、熱で位置固定される。
【００１７】
或いは又、前記極の装着は、前記極をフレームに位置保持するギザギザ付きピンにより遂行される。
【００１８】
好ましくは、少なくとも１つのギャップにおいて前記極間に少なくとも１つのクッション弾力性バンパーが挿入される。
【００１９】
好ましくは、巻線は、一体型コネクタを含むボビン上にある。
【００２０】
本発明は、自動車に装着されたモニタ又はディスプレイスクリーン上でバーチャルボタンが押されたときにタッチ／感知フィードバックをユーザに与えるために、特に自動車に使用される触覚型ソレノイド及び触覚型ソレノイドシステムを提供する。ソフトウェア技術と結合されるこのフィードバックは、自動車の製造者がダッシュボード上のプッシュボタンを排除して、コストを節約できるようにする。本発明は、新規な触覚型ソレノイド、及びその触覚型ソレノイドを含むシステム組み合わせを網羅するが、それを駆動するソフトウェア技術を網羅するものではない。本発明の触覚型ソレノイドの主たる効果は、効率的な動作と、ベース支持体及びタッチスクリーンへの素早く且つ費用対効果の高い設置とを可能にする触覚型ソレノイド用のフレームの独特の設計にある。
【００２１】
本発明は、ソレノイドの原理で作用するが、１つが固定子で１つが電機子（プランジャー）である同一の極片に対する装着部と、スクリーン装着部と、フレームを固定構造体に固定するベース装着部とを含む中空四辺形の形状のモノリシックフレームを使用するという点で設計及び構造が独特の新規な触覚型ソレノイドを使用する。極片は、戦略的に配置された極支持パッド又はタブに装着され、これらパッド又はタブは、フレームの一体的部分で、フレームの中央の中空エリアへ若干突出している。このプラスチックフレームは、ソレノイドに対する弾力性回復力として働く。ユニットをパワーオン及びオフすると、２つの極片間のエアギャップが交互に閉じそして開く。この限定運動は、各電力サイクルと共に振動パルスを発生し、即ち異なる周波数で電力を循環させることで異なる振動が発生されて、プラスチックフレームの一体的なスクリーン装着部により独特の仕方でタッチスクリーンへ転送される。これらの振動は、タッチスクリーンを穏やかに押したときに、ユーザによって感じられる。ソレノイドの下部は、ほとんど移動せず、プレスフィットタブを経て独特の仕方で固定構造体、例えば、シートメタルケース及び／又はエンクロージャー、或いはタッチスクリーンを合体する全システムの電子装置を保持する振動されるべき物体、にしっかり装着される。
【００２２】
触覚型ソレノイドは、上述したように支持構造体に装着することができる。ソレノイドの頂部が移動し、そしてソレノイドの一部分が装着されたプラスチックフレームは、ソレノイドの頂部に装着された極をその元の位置へ戻すバネ作用を与える。プラスチックフレームの頂部は、一体的なスクリーン装着部により、タッチスクリーン、又は振動させたい任意の物体に、独特且つ新規な仕方で結合される。動作中に、ソレノイドの極により誘起される振動は、プラスチックフレームにより、タッチスクリーンフレームへ伝達されて、その振動を引き起こす。ソレノイドは、その前部が装着面を向くかその後部が装着面を向くように装着することができる。この触覚型ソレノイドは、タッチスクリーンも装着される媒体電子装置のシートメタルケースのフレームに設置されるように特に設計される。
【発明の効果】
【００２３】
以上のことから明らかなように、本発明の目的は、触感により感知できる振動エネルギー／運動の短いバーストを発生することである。
【００２４】
本発明の主たる用途は、乗物の物理的セレクタボタンに代わるタッチスクリーンの触感フィードバック操作、警告／安全性を改善するための自動車のシート又はチェアにおける触感操作、及び他の同様の適用を含む。
【００２５】
触覚型ソレノイドは、これがノイズの多い環境で使用される場合に、プランジャー移動のノイズを抑制せずに使用することができる。しかしながら、自動車のような静寂な環境では、ノイズを抑制することが重要である。これは、ソレノイドの一方の極又は両方の極にバンパーを使用することにより遂行される。このバンパーは、簡単な狭い環状の弾力性バンパーであるか、極のより広い表面積を音響減衰材料で保護できるスカート設計のバンパーであるか、又は好ましくは、新規な切欠部を伴うスカート設計のバンパーである。更に、バンパーを位置保持すると共に、使用中にバンパーの移動を防止するために、極にノッチを設けることができる。好ましくは、極のバンパー取り付けノッチは、加速度に悪影響を及ぼさないように磁界の直接経路から離れて配置される。又、スカート付きバンパーは、極間に最適なギャップ（間隔）を維持できるように、隣接する極部分間に薄いスカート材料をもつ設計にすることができる。
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、便宜上及び表現を明確にするために選択されたもので、必ずしも正しいスケールで描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】簡単な狭い環状の方形断面の弾力性バンパーを使用する本発明の新規な触覚型ソレノイドの前面図である。
【図１Ａ】ソレノイドのフレームを示す前面正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すフレームの後面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示すフレームの上面図である。
【図１Ｄ】図１Ａに示すフレームの左側面図である。
【図２】図１に示す新規な触覚型ソレノイドの分解図である。
【図３】環状の方形断面の弾力性スカートバンパーを使用する新規な触覚型ソレノイドの前面図である。
【図４】図３に示す新規な触覚型ソレノイドの分解図である。
【図５】タッチスクリーンと組み合わせて装着された図３及び４に示す新規な触覚型ソレノイドの斜視図である。
【図６】図５に示すタッチスクリーンと組み合わせて装着された新規な触覚型ソレノイドを別の角度から見た斜視図である。
【図７】図５に示すタッチスクリーンと組み合わせて装着された新規な触覚型ソレノイドの側面図である。
【図８】図５に示すタッチスクリーンと組み合わせて装着された新規な触覚型ソレノイドを後方から見た斜視図である。
【図９】図５に示すタッチスクリーンと組み合わせて装着された新規な触覚型ソレノイドの上面図である。
【図１０】図５に示すタッチスクリーンと組み合わせて装着された新規な触覚型ソレノイドの、図９のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１１】新規なギザギザ付きピンの側面図である。
【図１２】図１１に示す新規なギザギザ付きピンの端面図である。
【図１３】新規な触覚型ソレノイドのためのノイズ抑制に使用される切欠部を有する改良されたスカートバンパーを見上げる斜視図である。
【図１４】図１３の改良されたスカートバンパーを見下ろす斜視図である。
【図１５】触覚型ソレノイドに結合されるスクリーンフレームの斜視図である。
【図１６】新規な触覚型ソレノイドが装着される支持プレートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
新規な触覚型ソレノイド装置は、ソレノイドの原理で機能するが、１つが固定子で１つが電機子（プランジャー）である同一の極片を装着するための新規なフレームを使用するという点で独特なものである。ユニットをパワーオン及びオフすると、２つの極片間のエアギャップが交互に閉じそして開く。この限定運動は、各電力サイクルと共に振動パルスを発生し、即ち異なる周波数で電力を循環させることで異なる振動が発生される。これらの振動は、オペレータが例えばタッチスクリーンを押したときにオペレータにより感じられる。ソレノイドの下部は、ほとんど移動せず、システムの電子装置を保持するシートメタルケースにしっかり装着される。ソレノイドの上部は移動し、動作中に、移動する極をその元の位置に戻すバネ作用を与え、タッチスクリーンフレームを、そのフレームの一体的部分としての新規なスクリーン装着部を経て移動又は駆動する。ソレノイドは、その前部が装着面を向くかその後部が装着面を向くように装着することができる。この触覚型ソレノイドは、関連媒体電子装置のシートメタルケースのフレームに設置されるように特に設計される。
【００２９】
本発明の目的は、装置が、触感で観察できる振動エネルギー／運動の短いバーストを与えることである。潜在的な用途は、乗物の物理的セレクタボタンに代わるタッチスクリーンの触感フィードバック操作、警告／安全性を改善するためのシート又はチェアにおける触感操作を含む。
【００３０】
添付図面を参照すれば、図１及び２は、新規な触覚型ソレノイドの第１の実施形態を示す。このソレノイドは、長手断面が長方形の四辺形プラスチックフレーム１０より成り、これは、中空であるか、或いは中央貫通開口又は開放エリア１０ａを有する。極１４及び１６並びに他の全てのコンポーネントがフレーム１０に固定され、これは、振動の感覚を生成するための戻り撓みを与える。フレーム１０は、以下に詳細に述べるように、支持プレートに装着され、固定の配向に保たれ、そしてその上部が撓み、これも、以下に詳細に述べる。
【００３１】
図１Ａから１Ｄを参照して、フレーム１０を詳細に説明する。図１Ａは、フレーム１０を前部正面において示している。「前部」、「後部」、「上部」、「下部」、「左」、「右」、等の使用は、フレーム１０を説明する上で、単に参照及び便宜上のものに過ぎず、何ら限定するものではない。フレーム１０は、その支持ベース又はプレート及びタッチスクリーンにどのように装着されるかに基づき、その接触構造体に対する向きを仮定することができる。上述したように、フレーム１０は、四辺形の形状で、中央貫通開口又は開放エリア１０ａを伴う。フレーム１０は、長手断面が長方形である。
【００３２】
フレーム１０は、横断面がバンド状で、厚みより実質的に巾が広い。フレーム１０は、対向する上部長脚１００及び下部長脚１０２と、対向する左右の短側脚１０４及び１０６とで構成される。フレーム１０の裏側で、開放エリア１０ａへの侵入が最小の状態で、長脚１００及び１０２から突出するのは、フレームの裏側で上方又は下方に片持ち梁支持されたタブ１０８、１１０、１１２及び１１４である。各タブ１０８−１１４の自由端には極支持ボス１１６があって、フレームの前方を向いている。
【００３３】
フレーム１０の開放エリア１０ａに極１４及び１６を装着する仕方は２つある。第１の仕方は、図１及び２に示すように、フレームの前方に向けて片持ち梁支持された一体的ポスト１２をボス１１６に成形又は形成することである。第２の仕方で、好ましい仕方は、図３、４、５及び６に示すように、中央貫通穴２８をもつボス１１６を成形又は形成し、そして図１１及び１２に示すように、特殊なピン５０を使用して、極１４及び１６を装着することである。極１４及び１６を装着する２つの仕方に関する詳細な説明は、図１及び２、図３ないし６に関して行う。
【００３４】
フレーム１０は、その上部長脚１００において、一対の離間された横方向に延びるボックス状要素１２０より成るスーパー構造体と一体的に成形又は形成され、各要素１２０は、ホール３４と、各要素１２０の外側を上部脚１００又はフレーム１０に相互接続する一対の強化フランジ１２２とを有する。各フランジ１２２は、開口１２４を画成する。要素１２０間に延びるのは、一体的に形成されたスクリーン装着部１３０で、これは、要素１２０及び上部脚１００に固定された一対の対向壁１３２より成り、それらの間には細長いスロット２６が画成されて、フレーム１０の中間平面内を開放エリア１０ａに向かって延びている。スロット２６は、２つの離間されたリブ１３４が一方の壁にあり、そして他方の壁のリブ１３６がこれらリブ１３４間に位置されるように形成される。リブ１３４及び１３６は、垂直に延び、そして各々スロット２６の長手方向中心線に対してスロット２６へと突出する。
【００３５】
フレーム１０は、その下部脚１０２において、スーパー構造体１３８が設けられ、これは、（１）横に延びるボックス状要素１４０であって、脚１０２の前部及び後部の横方向外方に延びる要素１４０、及び図１Ａで見て左側に長手方向に延びるテーパー付きスロット１４４を有する第１の装着部分１４２と、（２）入口リブ又はディンプル１４９をもつ横方向に延びるテーパー付きスロット１４８を有する第２の装着部１４６、及びコネクタ２０を支持するための長手方向外方に（図１Ａで見て右に）開いたプラットホーム部分１５０と、（３）一対のホール１５４を有し、（１）と（２）との間に延びる強化フランジ又はウェブ１５２とで構成される。
【００３６】
フレーム１０は、モノリシックで、上述した部品及び部分を有する単一の一体化構造体として形成又は成形される。
【００３７】
図１及び図２の分解図には、第１の実施形態が示されている。この実施形態では、フレーム１０は、ボス１１６から開放エリア１０ａへと直角に延びる４つの支持体（ポスト）１２と一体的に成形される。ポスト１２は、開放エリア１０ａに位置され且つ逆に並置されるソレノイドの２つの同一のＬ字型極又は極片１４及び１６のための装着部として働く。各極は、ラミネーションのスタックより成り、２つのポスト１２に極を装着するための２つのホール１５を有する。ポスト１２は、ホール１５と直径が同様であり、装着取付具は、極１４及び１６を保持し且つそれらを互いに調整して正しい並置を得、極間の適当なギャップ２２を所定の選択された値にセットすることができる。
【００３８】
上部極１６は、上部ポスト１２に装着され、下部極１４は、下部ポスト１２に装着される。取付具は、極を調整して保持し、次いで、図１に示す適切な固定並置状態に極を保持するように極が熱固定され、それらの間に作用ギャップ２２を画成する。熱固定の間に、ポスト１２の溶融プラスチック材料がホール１５へ流れ込み、余計なスペースを埋めて、極を希望の位置に固定する。
【００３９】
両極１４及び１６は、長脚１７及び短脚１９をもつＬ字型である。「ピグテール」ワイヤハーネスの必要性を排除するために一体型コネクタ２０をもつプラスチック固定子又はボビン１８は、固定極である極１４に受け入れられ、フレーム１０により画成された開放エリア１０ａの下部スペース部分に嵌合される。コネクタ３０は、コネクタ２０に装着され、ソレノイドへ電力を接続できるように外方に延びる。
【００４０】
極１６は、可動又は移動極で、２つの各ポスト１２に装着されたときには、（１）固定極１４の長脚１７と他方の極１６の短極１９の並置隣接内面との間、及び（２）極１４の短脚１９と極１６の長脚１７の端面との間に、作用ギャップ２２を画成する。装着容易なバンパー２４が極片１４及び１６の切欠ノッチ１１に組み立てられる。このバンパー２４は、狭い環状の簡単な方形断面のバンドバンパーで、極クリックノイズを減衰する適当な弾力性材料で構成される。ノッチ１１は、バンパー２４の位置を維持すると共に、極間のギャップが最適なギャップから増加又は減少して、磁束経路及び加速度に悪影響するのを防止するという目的を果たす。
【００４１】
２つの極１４及び１６は、各々、複数の、好ましくは９個の、プレス処理ラミネーションより成り、各ラミネーションは、約０．５ｍｍ厚みである。磁気ワイヤがボビン１８に巻かれ、そしてテープ４５がボビン１８のワイヤに巻かれて、それを保護する。
【００４２】
フレーム１０は、図１及び２に示すプロフィールにされる。ここに述べるように、フレームの頂部には、頂部開口、テーパー付け、リブ付けされたスロット、又はポケット２６が画成又は形成される。ホール３４をもつ２つの装着位置１２０がスロット２６の両側に配置される。スロット２６及びホール３４の目的は、タッチスクリーンフレームをソレノイドに接続して、ソレノイドの動作のためにフレーム１０に発生した振動が、接続されたタッチスクリーンフレームに直接伝達されるようにすることであり、これについては、図５ないし１０を参照して以下に詳細に述べる。フレーム１０の頂部は、一対の位置合わせホール７３（図１５を参照）が設けられたタッチスクリーンフレームを取り付ける目的で２つの取り付けホール３４を有することに注意されたい。このため、プラスチックのパインツリー(pine-tree)プッシュイン固定具３８を使用して、簡単且つ素早く接続を行う（図５に示す）。この形式の従順な固定具は、自動車の組み立てに通常に使用されており、スクリューを使用する必要性を排除する。
【００４３】
フレーム１０の底部は、互いに直角に開く配向装着スロット１４４（図５に示す）及び１４８を画成し、これは、以下に詳細に述べるように、スクリューのような取り付け要素を使用する必要なく、新規な触覚型ソレノイド装置を支持プレート６０に確実に組み立て及び固定するという目的を果たす。
【００４４】
以上のことから、フレーム１０は、全てのコンポーネントを固定すると共に、振動の感覚を生じさせるための戻り撓みを与える。２つの極１４及び１６は、必要な磁気回路を完成させる。磁石ワイヤを収容するボビン１８は、発生磁束を与え、それが通過する極１４に装着される。巻かれた磁気ワイヤは、それが付勢されると、磁界を形成する磁束を発生し、極１４、１６間のギャップ２２を横切って極１４に対して極１６を引っ張り、第１の振動パルスを生じさせる。ソレノイドが消勢されると、フレームは、その元の状態へバネで戻り、第２の振動パルスを与える。間隙ギャップ２２の４０から７０％を占有するバンパー２４は、ノイズ抑制の機能を果たす。バンパー２４を使用する新規な触覚型ソレノイドの設計は、例えば、８ｇｓの付与される触覚振動に対してコンパクトなサイズを与える。バンパーの設計は、その形状が極の形状に合致し、極の動きを早期に阻止しないように最小の圧縮作用しかもたないという点で独特である。従って、この装置は、可聴ノイズが低いことを特徴とする。
【００４５】
新規な触覚型ソレノイド装置は、ソレノイドの原理で機能するが、１つが固定子で１つが電機子（プランジャー）としての同一の極片を装着するための新規なモノリシックプラスチックフレームを使用するという点で独特である。ユニットをパワーオン及びオフすると、２つの極片１４と１６との間のエアギャップ２２が交互に閉じそして開く。この限定運動は、各電力サイクルと共に振動パルスを発生し、即ち異なる周波数で電力を循環させることで異なる振動が発生される。これらの振動は、オペレータがソレノイドに装着されたタッチスクリーンを押したときにオペレータにより感じられる。ソレノイドの下部は、固定されるか、又はシステムの電子装置を保持するシートメタルケースにしっかり装着される。これについては以下で詳細に述べる。ソレノイドの上部は移動し、動作中に、移動する極１６（プランジャー）をその元の位置又は休止位置に戻すバネ作用を与え、そして信号運動を、装着スロット２６を経てタッチスクリーンフレームに与える。ソレノイドは、その前部が装着面を向くかその後部が装着面を向くように装着することができる。本発明のこの触覚型ソレノイドは、媒体電子装置のシートメタルケースのフレームに設置されるように特に設計される。しかしながら、他の装着構成も考えられる。
【００４６】
触覚型ソレノイドシステムは、触感で観察又は感知できる振動エネルギー／運動の短いバーストを与えることができる。潜在的な用途は、乗物の物理的セレクタボタンに代わるタッチスクリーンの触感フィードバック操作、警告／安全性を改善するためのシート又はチェアにおける触感操作、及び他の適用を含む。
【００４７】
本発明の顕著な特徴の１つは、振動伝達ポケット又はスロット２６を使用することである。タッチスクリーンをソレノイド装置に固定するスクリューをもつのではなく、タッチスクリーンフレームは、以下に詳細に述べるように、タッチスクリーンフレームから突出してソレノイドフレーム１０の頂部のリセプタクルポケット（スロット２６）へ直接プレスフィットされるシートメタルタブを使用して振動伝達経路が形成される間に、ソレノイドへトルク（半径方向の力ベクトル）を与えないプッシュイン固定具を使用してソレノイドに取り付けられる。
【００４８】
第１の実施形態では、フレーム１０での極保持は、図１及び２を参照して述べたように、熱固定されるプラスチックポスト１２の使用による。或いは、ポスト１２に代わって、好ましい第２の実施形態（図３から７）では、フレーム１０での極保持は、タブ１０８−１１４のボス１１６におけるホール２８及びピン５０を使用して行われる。ホール２８は、ピン５０のギザギザ又はスプライン５２より直径が大きく、固定具が極１４及び１６を充分な遊びをもって位置設定できるようにする。ギザギザ又はスプライン５２は、ホール１５より直径が若干大きく、ホール１５に強制的に入れられて極をしっかり保持する。極が所定の選択された並置状態にあって最適なギャップ２２を与えるときには、ピン５０のヘッド５４がタブ１０８−１１４のプラスチックへ押し込まれて、歯５６を固定し、ひいては、極１４及び１６を正しい位置に固定する。
【００４９】
この好ましい実施形態では、極の保持は、好ましいギザギザ付きピン５０の設計詳細を示す図１１及び１２に示されたように、半径方向及び軸方向保持のギザギザ付きピン５０を使用する。この好ましい実施形態では、４つのポスト１２が４つの保持ギザギザ付きピン５０と置き換えられるだけである。極１４と１６との間のエアギャップ２２は重要である。第１の実施形態では、これらエアギャップの設定は、熱固定ポスト１２により克服される挑戦である。第２の実施形態は、特殊保持ギザギザ付きピン５０を使用して優れた結果を生み出す。ピン５０のギザギザ５２は、ホール１５を通る極のＩＤに対するギザギザの機械的な干渉により半径方向又は向きに極を保持し、そしてピン５０のヘッド５４は、特殊なとげ５６を使用して軸方向の力を加え、プラスチックフレーム１０（極支持体）にかみついて、極１４及び１６を位置固定すると共に、磁気回路を適切に機能させるのに必要な極１４と１６との間のギャップ２２をしっかり維持する。
【００５０】
以上のことから明らかなように、本発明の装置により一体的なバネが得られる。ソレノイドの振動出力は、磁気回路（極）と、触覚型ソレノイドフレーム１０の頂部と該フレームの底部との相互作用による一体化スプリングのスプリングバック作用とにより生じる。選択された材料と、スプリング／フレームの形状とが相まって、ソレノイドの適切な機能を確保すると共に、望ましい振動作用が感じられるよう確保する。
【００５１】
図３及び４を更に参照すれば、スカートバンパー２５を伴う触覚型ソレノイドが示されている。同じ部分は、同じ参照番号で示されている。直ちに明らかなように、この触覚型ソレノイドの構造は、バンパーと、ポスト１２に代わってピン５０が使用されたこととを除いて、同じである。図３及び４のアッセンブリに使用されるバンパー２５は、図４の分解図に最も明確に示されている。バンパー２５は、環状で、方形断面で、適当な弾力性材料で形成され、そして両側が外方に延びるフラットな頂部２５ａと、これに一体的な垂下するスカート２５ｂとで構成される。バンパー２５は、極１４及び１６に適合するために断面が方形であり、各々のフラットな頂部２５ａは、極１４と１６との間の関連ギャップ２２の外側にある関連ノッチ１１において関連極１４又は１６の短脚１９に位置され、それ故、ノッチ１１は、バンパーを相対的固定位置に保持し、バンパーの位置がスライド又はシフトしないようにすると共に、バンパーがソレノイドのアクションを妨げないようにする。各ギャップ２２に配置される垂下するスカート２５ｂの少なくとも一部分は、予め選択された厚み、より正確には、薄さであり、従って、重要なギャップ２２に不当な影響を及ぼすことなくその機能を果たす。垂下するスカート２５ｂをもつバンパー２５は、極において、極片１４及び１６の切欠ノッチ１１へ組み立てられる。切欠ノッチ１１は、ここで、ギャップ２２の外側に配置される。スカート２５ｂをもつバンパー２５は、その形状が極１４及び１６の形状に合致し、そして極の動きを早期に阻止しないように最小の圧縮作用しかもたないという点で独特である。従って、この装置は、可聴ノイズが低いことを特徴とする。スカート２５ｂは、対向する側部を有し、その一方が関連ギャップ２２に挿入される。これらの対向する側部は、他の一対の対向する側部より薄い。これは、スカート２５ｂを極１４と１６との間のギャップ２２に位置させることができる一方、極１４と１６との間のギャップ２２の最適な間隔を得、ひいては、極１４と１６との間のギャップ２２を横切る磁束流を最大にすることができる。バンパー２５のフラットな頂部２５ａは、ここで、極１４と１６との間の関連ギャップ２２の外側でノッチ１１に、且つ並置された極１４と１６との間の磁束路の邪魔にならないように位置されるので、極ノッチ１１に嵌合するために厚くされ、従って、スカート２５ｂを極１４と１６との間にしっかりと位置保持する。スカート２５ｂをもつバンパー２５の効果は、上述したように、スカート２５ｂが簡単なバンパー２４よりも広い表面積をカバーし、従って、ノイズの減衰を改善することである。
【００５２】
図５から１０を参照すれば、触覚型ソレノイドを装着プレート６０及びタッチスクリーンフレーム７０に装着することについて説明する。図５において、触覚型ソレノイド装置（図３及び４の）は、２つのプッシュアウトタブ６２及び６４（図１６を参照）によって下部シート６０に装着されて示されている。タブ６２は、フレーム１０の長手方向テーパー付けスロット１４４に受け入れられ、そしてタブ６４は、フレーム１０の横方向テーパー付けスロット１４８に受け入れられる。これら装着スロット１４４及び１４８は、互いに直角に延び、両スロットは、プレスフィットとしてタブ６２及び６４と相互作用する。このため、リブ又はディンプル１４９がタブ６４をよりしっかりと押す。シート６０は、媒体電子装置のケーシングの一部分である。タッチスクリーンフレーム７０は、曲がった縁エリア７２を有し、これは、スクリーンフレーム７０が自由に移動できるようにこの縁エリア７２とシート６０との間にある程度の間隙をもって触覚型ソレノイドとシート６０との間に嵌合する。タッチスクリーンフレーム７０は、上述したように、タッチスクリーンフレームのホール７３を通るパインツリー固定具３８により触覚型ソレノイドに取り付けられる。タッチスクリーンフレーム７０は、フレーム１０の頂部に形成された長手方向テーパー付けポケット又はスロット２６へプレスフィットされるプッシュアウトタブ７４（図１５を参照）を有している。リブ１３４及び１３６は、しっかりしたプレスフィットを保証する。これは、触覚型ソレノイド及びタッチスクリーンフレーム７０を通る断面を含めて、協働作用を詳細に示す図８から１０を参照することにより最良に示される。従って、振動経路は、可動極１６からフレーム１０及びタブ７４を経てタッチスクリーンフレーム７０へと進む。
【００５３】
本発明の第３の実施形態、及び本発明者により意図された発明を実施する最良の態様は、バンパー２５に代わって、図１３及び１４に示す２つのバンパー８０を使用する。バンパー８０は、本質的に、バンパー２５と同様であり、即ち環状で、方形断面で且つ弾力性があり、第１の対向側部に外方に延びるフラットな頂部８２と、垂下する一体的なスカート８４とを有し、このスカートは、フラットな頂部８２の真下で側部の一部分を除去することにより生成された切欠部８６を第２の対向する側部に有し、これは、組立中にギャップを制御できるようにする。１つの第２の対向側部がギャップ２２に配置される。又、このスカートは、スカート８４の第１の対向する下縁８８ａに半球状の切欠部８８を有し、これは、組立中に、相対する極フラット面の助けとなる。従って、第１の対向側部の切欠部８８は、第２の対向側部の側部切欠部８６から９０°変位される。その他、触覚型ソレノイドのコンポーネントは、最初の２つの実施形態と同じである。
【００５４】
自動車の用途、及びノイズを抑制する必要がある他の用途では、バンパーを伴う本発明の触覚型ソレノイドを使用することが重要である。バンパーがないと、触覚型ソレノイドは、それが付勢されるときに大きなノイズ又はカチリ音と共に機能する。バンパーは、ノイズ減衰器（音響減衰）として働く。本発明により達成される目的は、耳障りなカチリ音ノイズを発することなく望ましい加速度を発生する触覚型ソレノイドの設計である。ここに述べる３つの実施形態のうちで、ここに述べる各バンパーを使用する触覚型ソレノイドの特徴を以下に概説する。バンパーについては、６０±１０のデュロメータが好ましい。バンパーは、ギャップ２２の約５０％±１０％を占有することができる。
【００５５】
第１の実施形態では、バンパー２４は、極のカチリ音ノイズを減衰する簡単な方形断面バンドバンパーである。１００グラム荷重がソレノイドの頂部に取り付けられた状態での加速度の範囲は、６ｇｓ−８ｇｓであった。バンパー２４の位置のために、加速度が減少される。又、減衰及び加速度は、バンパーの厚み及びデュロメータにより影響を受ける。簡単な幾何学形状の他の変更も考えられ、同様の特性を示す。
【００５６】
薄い壁厚みの垂下するスカートと一体的なダンパー２５は、極カチリ音ノイズを第１の実施形態のバンパー２４より低い程度まで減衰し、そして１００グラムの荷重をソレノイドの頂部に取り付けた状態で測定して、約９−１６ｇｓの加速度を得ることで一貫している。厚い壁のスカートを使用すると、極カチリ音ノイズを更に減衰するが、加速度を低下させる。従って、この設計では、減衰及び加速度は、バンパーの壁厚及びデュロメータによって著しく影響を受ける。同様の幾何学形状をもつ他の変更も考えられ、同様の特性を示す。
【００５７】
切欠スカート８４をもつバンパー８０は、極カチリ音ノイズを減衰し、１００グラムの荷重をソレノイドの頂部に取り付けた状態で測定して、最小８ｇｓの加速度を得ることで一貫しており、本発明を実施するための最良の態様である。このバンパー８０の構成も、事象の間に触覚型フレーム１０がねじれたときに極カチリ音を減衰するためのより最適な位置にバンパーを位置させることができる。他の構成と同様に、減衰及び加速度は、バンパーの厚み及びデュロメータによって影響を受ける。同様の幾何学形状をもつ他の変更も考えられ、同様の特性を示す。
【００５８】
接着型バンパーに勝るこれらバンパー形式の利益は、弾力作用に悪影響を及ぼしたり又は弾力作用を失ったりせずに、バンパーを確実に機械的に保持することである。この種の保持方法は、バンパーが、温度、湿度、振動、熱的衝撃及び機械的衝撃のためにその位置から移動、シフト、又はスライドしないよう保証する。
【００５９】
新規な触覚型ソレノイド装置の機能に対する幾つかの重要な特徴は、次の通りである。ソレノイドのベース（フレーム１０の下部）は、移動せず、それ故、堅牢でなければならず、システムの電子装置を保持するシートメタルケースに装着することができる。ソレノイドの頂部（極１６及びフレーム１０の頂部）は、移動し、極１６を動作中に元の位置へ戻すためのバネ作用（１４０００Ｎ／ｍ公称±１０００Ｎ／ｍのバネ定数）を与え、そしてその移動をタッチスクリーンフレーム７０へ伝達する。
【００６０】
典型的な自動車用途の一例として、極間の最適な固定ギャップ２２は、（０．４から０．６５±０．０５ｍｍ）であり、「移動極」（又は上部極１６）は、０．２５から０．３５±０．０６ｍｍ進行しなければならず、早く阻止されてはならず、そしてバンパーは、ギャップ間隙の約４０から６０％を占有することができる。
【００６１】
ソレノイドは、その前部が装着面を向くかその後部が装着面を向くように装着することができる。有望な装着面（シート６０）は、ソレノイドを支持するためには、約０．７５から１ｍｍ厚みのシートメタルでなければならない。動作中の極の衝撃ノイズを防止するために１又は２個のバンパーを使用することができる。バンパーの厚み及び材料は、最良の結果を得るためにここに述べる教示に基づいて選択することができる。
【００６２】
充分な機能に必要な磁束を発生するためには、適切な巻線（アンペアターン）が必要とされ、乗物の電気的ワイヤは、電子装置のコンポーネント及びソレノイドに電圧及び電流を供給するように接続される。
【００６３】
上述した極設計／材料は、優れた機能を発揮するが、当業者であれば、ここでの教示から変更が明らかであろう。
【００６４】
本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、そこに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。
【００６５】
本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。
【符号の説明】
【００６６】
１０：フレーム
１０ａ：開放エリア
１２：ポスト
１４、１６：極
１８：ボビン
２２：ギャップ
２４：バンパー
２５：バンパー
２５ｂ：スカート
２６：スロット又はポケット
２８：ホール
３０：コネクタ
３４：ホール
３８：固定具
４５：テープ
５０：ピン
５２：ギザギザ又はスプライン
５４：ヘッド
５６：歯
６０：支持プレート
７０：タッチスクリーンフレーム
８０：バンパー
８４：スカート
１００：上部長脚
１０２：下部長脚
１０４：左短側脚
１０６：右短側脚
１０８、１１０、１１２、１１４：タブ
１１６：ボス
１２２：フランジ
１２４：開口
１３０：スクリーン装着部
１３２：壁
１３４、１３６：リブ
１４０：ボックス状要素
１４２：第１の装着部分
１４４：長手方向に延びるテーパー付きスロット
１４６：第２の装着部分
１４８：横方向に延びるテーパー付きスロット
１４９：リブ又はディンプル
１５０：プラットホーム部分
１５２：強化フランジ又はウェブ
１５４：ホール
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010027613.tif 000021
【図１６】
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【外国語明細書】
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2010027613.tif 000024
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