(57)【要約】【課題】使用者に触覚フィードバックを提供することによって、使用者の動作を計算に入れるように設計された、特に自動車用の触覚フィードバック付き制御インターフェース（１）であって、磁性流体モジュール（５）を含み、このモジュールは、モジュール（５）の軸線（Ｚ）を中心として回転する、磁性流体と接触した、グリップエレメント（３）に連結されるように設計されたエレメント（７）と、磁性流体に磁界を印加するための、磁界の強度を変化するように設計されたユニット（９）とを含む、制御インターフェース（１）に関する。【解決手段】インターフェース（１）は、固定接触感知面（３３）がグリップエレメント（３）の中央に配置された制御ユニット（３１）を含む。
2016539481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者に触覚フィードバックを提供することによって、使用者の動作を計算に入れるように設計された、特に自動車用の触覚フィードバック付き制御インターフェース（１）であって、磁性流体モジュール（５）を含み、前記モジュールは、
前記モジュール（５）の軸線（Ｚ）を中心として回転する、前記磁性流体と接触した、グリップエレメント（３）に連結されるように設計されたエレメント（７）と、
前記磁性流体に磁界を印加するための、前記磁界の強度を変化するように設計されたユニット（９）とを含む、制御インターフェース（１）において、
前記インターフェース（１）は、前記グリップエレメント（３）の中央に配置された固定接触感知面（３３）をもち、前記ユニット（９）を制御する制御ユニット（３１）を含む、ことを特徴とする制御インターフェース（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の制御インターフェース（１）において、
前記制御インターフェース（１）は、前記接触感知面（３３）の使用時に、前記磁界印加ユニット（９）によって前記回転エレメント（７）が回転しないように形成されている、制御インターフェース（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制御インターフェース（１）において、
前記磁界印加ユニット（９）は、前記モジュール（５）の前記軸線（Ｚ）を中心とした前記回転エレメント（７）の回転に従って、印加される磁界の強度を変化するように形成されている、制御インターフェース（１）。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の制御インターフェース（１）において、
前記制御ユニット（３１）は、更に、前記接触感知面（３３）に接続されたディスプレー手段（３５）を含む、制御インターフェース（１）。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の制御インターフェース（１）において、
前記接触感知面（３３）は、容量性表面である、制御インターフェース（１）。
【請求項６】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の制御インターフェース（１）において、
前記接触感知面（３３）は、抵抗性表面である、制御インターフェース（１）。
【請求項７】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の制御インターフェース（１）において、
前記接触感知面（３３）は、ジェスチャー検出デバイスである、制御インターフェース（１）。
【請求項８】
請求項３乃至７のうちのいずれか一項に記載の制御インターフェース（１）において、
前記磁性流体モジュールは、端部の一方が閉鎖した全体に円筒形の構造を有し、前記接触感知面（３３）が取り付けられた固定中央アクシス（６）を含み、前記回転エレメント（７）は、前記中央アクシス（６）を中心として枢動自在に取り付けられており、前記回転エレメント（７）は、磁性流体が入った前記モジュール（５）のキャビティ（２３）に挿入されており、前記磁界印加ユニット（９）は、磁性流体を収容した前記モジュール（５）の前記キャビティ（２３）を取り囲むコイルを含む、制御インターフェース（１）。
【請求項９】
請求項８に記載の制御インターフェース（１）において、
前記回転エレメント（７）は、ベアリング又はボールベアリングによって回転に関して案内されている、制御インターフェース（１）。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の制御インターフェース（１）において、
前記グリップエレメント（３）は、前記接触感知面（３３）の周囲に回転リングを形成する、制御インターフェース（１）。
【請求項１１】
請求項８、９、又は１０に記載の制御インターフェース（１）において、
前記制御ユニット（３１）は、更に、前記接触感知面（３３）に電力を提供し、これを制御するように形成された電子基板（３７）を含み、前記電子基板（３７）には、前記中央アクシス（６）を通って延びる電気接続部（４０）を介して電力が提供される、制御インターフェース（１）。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の制御インターフェース（１）において、
前記回転エレメント（７）は、前記回転エレメント（７）の角度位置を表す信号を供給するように形成された位置エンコーダ（２１）に接続されている、制御インターフェース（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御インターフェースに関し、可変の抵抗力等の触覚フィードバックを使用者に伝達できる、特に自動車用の回転式制御インターフェース即ちノブに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばノブに作用する触覚フィードバックは、様々な値の抵抗力を含み、本明細書中に説明するインターフェースで制御されるデバイスに対する様々なコマンドと対応するハードポイント及びレベル（hard points and levels）を発生する。触覚フィードバックは、運転を行う上で有利である。これは、運転者の注意をほとんど必要としないため、特に運転者が道路から目を離す必要がないためである。
【０００３】
しかしながら、所定の触覚フィードバックパターンを持つ制御インターフェースは、限られた数の機能を制御することにしか適していない。これらの機能は、例えばグリップエレメントの全範囲に設けられたハードポイントの数と等しい、同数の可能な制御装置を持っていなければならない。
【０００４】
更に、このような制御インターフェースは、全体に大きく、コンパクトな空間内で他の制御装置に連結するのが困難である。
【０００５】
更に、メニューにわたってナビゲートするため、及び／又は選択された機能を確認するため、ノブは、多くの場合、他の種類の制御装置に連結されていなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かくして、一組の機能を制御するため、従来技術の制御インターフェースは、扱い難く、様々な制御エレメントのため、新たな接続部を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
小さな空間内で、簡単な取り付けで、複数の制御装置の選択及び確認を行うことができる制御インターフェースを得るため、本発明の要旨は、使用者に触覚フィードバックを提供することによって、使用者の動作を計算に入れるように設計された、特に自動車用の触覚フィードバック制御インターフェースであって、磁性流体モジュールを含み、モジュールは、
モジュール（５）の軸線（Ｚ）を中心として回転する、磁性流体と接触した、グリップエレメントに連結されるように設計されたエレメントと、
磁性流体に磁界を印加するための、磁界の強度を変化するように設計されたユニットとを含む、制御インターフェースにおいて、
前記インターフェースは、更に、グリップエレメントの中央に配置された固定接触感知面をもち、前記ユニットを制御する制御ユニットを備えている。
【０００８】
このようなインターフェースにより、再構成可能な触覚フィードバックが接触感知面に伝えられる回転制御を行うことができる。これらは全て、小さな空間内に配置される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、制御インターフェースは、接触感知面の使用時に、磁界を印加するためのユニットによって、回転エレメントが回転しないように形成されている。
【００１０】
使用者は、接触感知面の使用時に、グリップ面をハンドレスト又はフィンガガイドとして使用してもよい。
【００１１】
本発明の更に別の態様によれば、磁性流体に磁界を印加するためのユニットは、モジュール（５）の軸線（Ｚ）を中心とした回転エレメントの回転に従って、印加される磁界の強度を変化するように形成されている。
【００１２】
このようなインターフェースにより、取り付けを簡単にでき、指標をもった触覚フィードバックを提供できる。
【００１３】
本発明の追加の態様によれば、制御ユニットは、更に、接触感知面に連結されたディスプレー手段を含む。
【００１４】
このようなインターフェースにより、制御インターフェースに対する情報を表示できる。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、接触感知面は、容量性表面である。
【００１６】
本発明の更に別の態様によれば、接触感知面は、抵抗性表面である。
【００１７】
本発明の追加の態様によれば、接触感知面は、ジェスチャー検出デバイスに接続されている。
【００１８】
こうしたインターフェースは、所定のジェスチャーに従ってコマンドを形成するのに使用される。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、磁性流体モジュールは、端部の一方が閉鎖した全体に円筒形の構造を有し、接触感知面が取り付けられた固定中央アクシスを含み、回転エレメントは、中央アクシスを中心として枢動自在に取り付けられており、回転エレメントは、磁性流体が入ったモジュールのキャビティに挿入されている。更に、磁界を印加するためのユニットは、磁性流体を収容したモジュールの前記キャビティを取り囲むコイルを含む。
【００２０】
本発明の更に別の態様によれば、回転エレメントは、ベアリング又はボールベアリングによって回転に関して案内されている。
【００２１】
本発明の追加の態様によれば、グリップエレメントは、接触感知面の周囲に回転リングを形成する。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、制御ユニットは、更に、接触感知面に電力を提供し、これを制御するように形成された電子基板を含み、前記電子基板には、中央アクシスを通る電気接続部を介して電力が提供される。
【００２３】
本発明の更に別の態様によれば、回転エレメントは、回転エレメントの角度位置を表す信号を供給するように形成された位置エンコーダに接続されている。
【００２４】
本発明のこの他の特徴及び利点は、例として与えられた以下の非限定的説明を、添付図面を参照して読むことにより更に明瞭になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明による接触感知面を備えた磁性流体モジュールを含む制御インターフェースを示す図である。
【図２】図２は、本発明による磁性流体モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
全ての図面において、同じエレメントに同じ参照番号が付してある。
【００２７】
本発明は、図１に示す、例えば自動車のダッシュボード又はセンタコンソール用の、自動車の車内のシステムを制御するための触覚フィードバック付き制御インターフェース１に関する。制御インターフェース１は、グリップエレメント３に加えられた抵抗力の形態の触覚フィードバックを使用者に伝達できる、磁性流体モジュール５を含む。更に、このモジュール５は、接触感知面３３を備えた制御ユニット３１を含む。
【００２８】
図２は、磁性流体モジュール５の断面図を示す。モジュール５は、全体に円筒形の構造を有し、固定中央アクシス６を含むその端部の一方が閉鎖している。固定中央アクシス６には、回転可能なエレメント７が取り付けられており、磁性流体を受け入れるように設計されたキャビティ２３が、一方では、固定中央アクシス６と、他方では、回転エレメント７の一端との間に形成される。回転エレメント７は、かくして、磁性流体に部分的に浸漬している。モジュール５の構造は、更に、キャビティ２３を少なくとも部分的に取り囲む円形の凹所８を含む。円形の凹所８は、一つ又は幾つかのコイルを受け入れる。コイルは、電源（図示せず）とともに、磁性流体に磁界を印加するためのユニット９を形成する。
【００２９】
コイルが発生した磁界は、コイルを流れる電流と比例し、コイルへの電流の供給を変化することによって、磁性流体に印加される磁界の強度を変化でき、これにより流体の粘性を変化できる。
【００３０】
更に、磁性流体によって回転エレメント７に加えられる摩擦力は、回転エレメント即ち可動エレメント７と接触する磁性流体の表面積に従って変化する。かくして、回転エレメント７は、キャビティ２３の壁と向き合った複数の壁１６を含んでいてもよい。キャビティ２３は、特に、回転エレメント７の壁１６間に配置された中央壁１８を含んでいてもよい。これは、回転エレメント７の壁１６とキャビティ２３の中央壁１８と間の向き合った表面積を増大するため、及びかくして所与の電力供給によって回転エレメント７に及ぼすことができる偶力を増大するためである。
【００３１】
他方では、図２の実施例において、キャビティ２３は、カバー２０によって閉鎖されている。カバー２０は、シール２２を圧縮し、磁性流体が漏洩しないようにする気密シールを形成する。カバー２０は、更に、ベアリング即ちボールベアリング２４を収容するハウジングを含む。ボールベアリング２４により、回転エレメント７に回転移動するように連結されている。
【００３２】
更に、図２に示す例では、グリップエレメント３は回転エレメント７と一体であり、即ち回転エレメント７にしっかりと連結されている。回転エレメント７の出力シャフト４１が、モジュール５をグリップエレメント３に連結する。グリップエレメント３は、例えば、回転エレメント７と一体であるか或いは、回転エレメント７にクリップ止めされており、又はピン又は当該技術分野で周知の任意のファスニング手段によって固定されている。別の態様では、グリップエレメント３は、回転エレメント７に、ギヤ、チェーン、ベルト、又はこれらの間を回転に関して確実に連結する任意の他の機械的手段を介して連結できる。ギヤを含むシステムは、回転制御を更に正確に行うことができるようにするため、グリップエレメント３の回転と回転エレメント７との間で歯車減速を行うのに特に役立つ。
【００３３】
更に、回転エレメント７は、例えば、ピン等の保持エレメント３８によって並進するように保持されている。保持エレメント３８は、当業者に公知の任意の他の保持手段であってもよい。
【００３４】
モジュール５は、更に、接触感知面３３が電子基板即ちプリント回路基板３７に接続された制御ユニット３１を含む。接触感知面３３及び電子基板３７は、モジュール５の固定中央アクシス６に取り付けられている。接触感知面３３は、例えば、容量性表面又は抵抗性表面によって形成されており、又は使用者の触覚位置を光学的に検出することによって、即ちジェスチャーを光学的に検出することによって形成されている。抵抗性又は容量性の接触感知面により、接触感知面３３の接触位置又は接近位置（容量性）を検出できる。これには費用があまりかからない。ジェスチャー検出により、所定のジェスチャーと関連したコマンドの数を増やすことができる。
【００３５】
随意であるが、制御ユニット３１は、更に、接触感知面３３と向き合ってその下に位置決めされたディスプレースクリーン３５を含む。この場合、接触感知面３３は透明である。好ましくは、ディスプレースクリーン３５は、接触感知面３３にできるだけ近付けて配置される。ディスプレースクリーン３５は、図１に示すように矩形形状であってもよいが、円形であってもよく、グリップエレメント３の形状と対応する。更に、塵埃や液体に対する気密シールを形成するように、接触感知面３３及びグリップエレメント３の縁部間にシールやフォーム（図示せず）が挿入されていてもよい。
【００３６】
かくして、接触感知面３３及び随意であるがディスプレースクリーン３５は、電子基板３７によって電力供給及び制御が行われる。電子基板３７には、例えば電気接続部４０によって、例えば中央アクシス６を通って延びる可撓性接続部によって電力が加えられる。
【００３７】
磁性流体モジュール５は、更に、センサ、即ち回転エレメント７の位置エンコーダ２１を含む。位置エンコーダ２１により、Ｚ軸を中心とした回転エレメント７の角度位置を知ることができ、回転エレメント７の角度位置に従って、磁界印加ユニット９で触覚フィードバックを加えることができる。位置エンコーダ２１は、例えば、一組の接点と、一つのブラシを含んでいてもよい。ブラシは、エレメント７の回転時に、前記接点のうちの幾つかと連続的に接触する。別の態様では、位置エンコーダ２１は、一つ又はそれ以上の光学式フォーク（optical folks）を含む光学式エンコーダ、又は圧電デバイス、又は当業者に周知の任意の他の位置センサであってもよい。位置エンコーダ２１は、回転エレメント７の近くの様々な場所に配置でき、特にグリップエレメント３と隣接して配置できる。
【００３８】
更に、別の態様では、位置エンコーダ２１は、基準点に関するグリップエレメント３の絶対角度位置を決定するように形成されていてもよい。
【００３９】
モジュール５に電力を供給するには、制御ユニット３１、磁界印加ユニット９、及び位置エンコーダ２１に電力を供給する必要がある。電力供給は、例えば、三つのコネクタ３９によって行われる。かくして、モジュールの設置時にこれらの三つのコネクタ３９を接続しさえすればよい。
【００４０】
かくして、磁性流体に磁界を印加するためのユニット９は、位置エンコーダ２１に接続されており、位置エンコーダ２１が提供する信号に従って所望の触覚フィードバックを発生するように形成されている。この磁界印加ユニット９は、位置エンコーダ２１から信号を受信し、受信した信号に従って、例えば指標位置の特定の番号に従ってグリップエレメント３の所定の位置を判定し、所定の指標位置に達したとき、磁界の強度を変化するように形成されている。
【００４１】
磁界印加ユニット９の形態に応じて、様々な触覚フィードバック形状を得ることができる。例えば、磁界の強度は、方形形状であってもよい。この場合、磁界の強度は、磁界強度が強く、指標点の通過時に大きな摩擦力を発生する指標位置を除いてゼロである。磁性流体の粘度は、可変の磁界の作用で変化し、磁界が印加されていない場合には磁性流体が発生する摩擦力が小さく、磁界の強度が増大するにつれて徐々に強くなる。かくして、強度が方形形状で変化する態様で印加することにより、強度が高い指標点にハードポイントを形成できる。
【００４２】
位置によっては、例えば指標位置の周囲に分布する三角形分布又は鋸歯状分布等の他の抵抗力分布又はパターンもまた可能である。このような分布又はパターンは、到達する際及び遠ざかる際、又は単に到達する際に乗り越えられるべき漸次ハードポイント（progressive hard point）と知覚される。
【００４３】
これにより、特に、ハードスポット（hard spots）の位置及び／又は数を変えることができる異なる触覚フィードバック分布を印加することによって、磁界印加ユニット９をほぼ瞬間的に再構成できる。かくして、指標位置の数が異なり、触覚フィードバックの分布が異なる幾つかの異なる機能についてモジュール５を使用できる。
【００４４】
更に、グリップエレメント３の変位の精度を向上するために抵抗力を使用できる。例えば、所定範囲の位置の中で正確な位置に達しなければならない場合には、グリップエレメント３の回転速度に応じて抵抗力を減少でき、又は増大できる。例えば、所定のリストにわたってスクロールする場合、グリップエレメント３の回転が速い場合には抵抗を減少することによって、及びリストの終わりに近付いたときには抵抗を増大することによって、抵抗力を変化できる。例えばリストの開始時又は終了時に停止をシミュレートするため、コイルに強い電流を供給することによって非常に強い力を発生することもできる。使用者が幾分はっきりとした触覚フィードバックを望む場合には、例えば設定メニューで抵抗パラメータを調節することによって、使用者が触覚フィードバックの抵抗を調節することもできる。
【００４５】
グリップエレメント３及び接触感知面３３が同じモジュールに取り付けられているため、これらの間で相互作用を発生できる。かくして、接触感知面３３がディスプレースクリーン３５に接続されている場合、使用者がグリップエレメント３を回転するときにもディスプレーを使用できる。例えば、回転コマンドの指標点をスクリーン上に表示でき、又はグリップエレメントの位置に従ってディスプレーを変化できる。
【００４６】
更に、接触感知面３３が使用されている場合にグリップエレメント３の回転をブロックできる。指令を加えるために使用者が接触感知面３３を使用しているとき、使用者は、接触感知面３３の周囲の表面をハンドレスト即ちフィンガガイドとして使用してもよい。こうした表面は、グリップエレメント３が回転しないようになっている場合には、グリップエレメント３によって提供されてもよい。回転は、磁界印加ユニット９によって磁性流体に十分に強い磁界を印加することによってブロックされてもよい。かくして、制御ユニット３１が接触感知面３３のところで使用者の存在を検出した場合には、制御ユニット３１から磁界印加ユニット９にブロック信号が送出され、回転エレメント７及び従ってグリップエレメント３が回転しないようにする。
【００４７】
かくして、本発明により、再構成可能な触覚フィードバック付きの回転制御装置を含む、コンパクトな制御モジュールを提供できる。回転制御装置には、コマンド又は追加の検証及び情報の表示を行うことができる接触感知面が連結されている。かくして、接続部の数が少ないために設置が容易な単一のモジュールで、自動車の複数の機器を制御できる。
【符号の説明】
【００４８】
１    制御インターフェース
３    グリップエレメント
５    磁性流体モジュール
６    固定中央アクシス
７    回転エレメント
８    円形の凹所
９    磁界印加ユニット
１６    壁
１８    中央壁
２０    カバー
２２    シール
２３    キャビティ
２４    ボールベアリング
３１    制御ユニット
３３    接触感知面
３５  ディスプレースクリーン
３８    保持エレメント
３７    電子基板
４１    出力シャフト
【図１】
2016539481.tif 000003
【図２】
2016539481.tif 000004
【国際調査報告】
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2016539481.tif 000006
2016539481.tif 000007
2016539481.tif 000008
2016539481.tif 000009
2016539481.tif 000010