(57)【要約】  本発明の操作ユニットは、操作素子（１４）を機械的に励振させる駆動装置（２４）を備える。駆動装置（２４）は弾性体により作られた支持板（３２）を有する。圧電素子（３４、３６）は耐剪断性のある方法で支持板（３２）に接続され、支持板（３２）の両方の外面（４２、４６）に配置される。圧電素子（３４、３６）を交互に配列した結果として、支持板（３２）は、その非作動状態から移動した際、波状形態（５６）をとる。支持板（３２）の一方の面は操作素子（１４）に機械的に接続され、他方の面は平衡錘（３０）に機械的に接続される。支持体（３２）そのものは筐体（１２）に機械的に固定される。非作動状態で操作素子（１４）と平衡錘（３０）とは波状に作動した状態とは異なる長さで互いに離間しており、反対方向に動いて筐体（１２）に作用する動的な力を補償する。【選択図】図８
2020507849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーン、タッチパッド、ディスプレイ又はタッチスクリーンやディスプレイのカバープレート等の操作領域（１６）を有する操作素子（１４）を有し、特に車両のダッシュボードや車両のセンターコンソールといったデバイス内及び／又はデバイスに締結されることを企図された筐体（１２）と、
操作素子（１４）の動作を認識するセンサ（２０）と、
操作素子（１４）の動作が認識された場合に操作素子（１４）を機械的に励振させる駆動装置（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｄ）と、
筐体（１２）内又はその上に移動可能に装着された平衡錘（３０、３０ａ）と
を備え、
操作素子（１４）が筐体（１２）に弾性的に装着されており、
平衡錘（３０、３０ａ）が、操作素子（１４）の動作が認識された場合に駆動装置（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｄ）又は他の駆動装置により機械的に励振可能であり、
平衡錘（３０、３０ａ）が、駆動装置（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｄ）が作動した時に発生する操作素子（１４）の移動の結果、筐体（１２）に作用する力を実体的補償及び／又は抑止及び／又は減衰するように移動可能であり、
駆動装置（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｄ）が、
弾性体、特にバネ鋼を含み、第１外面（４２）と第２外面（４４）とを有する支持板（３２、３２ａ）と、
耐剪断性のある方法で支持板（３２、３２ａ）に接続され、支持板（３２、３２ａ）の長手方向の範囲で、電気的に作動していない時に想定される第１の長さと、電気的に作動した時に想定され、第１の長さとは異なる第２の長さを有し、電気的に制御可能な第１及び第２の圧電素子（３４、３６）と、
支持板（３２、３２ａ）のどちらか一方の側に第１の距離を持って配置された操作素子（１４）及び平衡錘（３０）を反対方向へ転置することで、支持板（３２、３２ａ）を非作動状態からたわませつつ作動状態へ移動させ、また支持板（３２、３２ａ）を作動状態から非作動状態に戻すために、圧電素子（３４，３６）を作動させることができる制御ユニット（７４）と
を有し、
支持板（３２、３２ａ）が第１取付部（４０）と、第２取付部（４４）と、この２つの取付部（４０、４４）の間に配置される第１中間部（４８）とで形成され、第１取付部（４０）、第１中間部（４８）及び第２取付部（４４）が支持板（３２，３２ａ）の長手方向の範囲に連続して配置される少なくとも１つの分割された群（３８）を有し、
その長手方向の範囲に隣接する複数の群（３８）を有する場合については、支持板（３２、３２ａ）が１の群（３８）の第２取付部（４４）及びこれと隣接する群（３８）の第１取付部（４０）の間に第２中間部（５０）を有し、
少なくとも１つの第１圧電素子（３４）が支持板（３２、３２ａ）の第１外面（４２）の第１取付部（４０）に配置され、少なくとも１つの第２圧電素子（３６）が支持板（３２、３２ａ）の第２外面（４６）の第２取付部（４４）に配置されており、
支持板（３２、３２ａ）の第１中間部（４８）及び、存在するなら第２中間部（５０）が支持板（３２、３２ａ）を固定するため機械的に筐体（１２）に連結しており、
支持板（３２、３２ａ）が第１取付部（４０）で操作素子（１４）と機械的に連結し、第２取付部（４４）で平行錘（３０）と機械的に連結している、
例えば車載部品、特にヒューマンインターフェイス（ＭＭＩ又はＨＭＩ）であるデバイスの操作ユニット。
【請求項２】
支持板（３２、３２ａ）が非作動状態で基準線に沿って延び、支持板（３２、３２ａ）の波状形態（５６）が上記支持板の作動状態で基準線の片側にある第１半波（５８）と、基準線の反対側にある第２半波（６０）とを有し、支持板（３２、３２ａ）の各第１取付部（４０）が、第１圧電素子（３４）を基準線に面するように、又は代わりに面しないようにしつつ、かつ第２外面（４６）を基準線に面しないように、又は代わりに面するようにしつつ、第１半波（５８）を有し、支持板（３２、３２ａ）の各第２取付部（４４）が、第２圧電素子（３６）を基準線に面するように、又は代わりに面しないようにしつつ、かつ第２外面（４６）を基準線に面しないように、又は代わりに面するようにしつつ、第２半波（６０）を形成する請求項１に記載の操作ユニット。
【請求項３】
支持板（３２、３２ａ）が、第１又は第２中間部（４８、５０）により隣接する第２取付部（４４）から順に離間している第１取付部（４０）がその隣に配置されている第２中間部（５０）を長手方向の範囲において両端部（７０、７２、７２ａ）のそれぞれに有する請求項１又は請求項２に記載の操作ユニット。
【請求項４】
支持板（３２、３２ａ）が、その側縁のそれぞれに、筐体（１２）に締結するための第１装着フランジ（６２）を有し、装着フランジ（６２）がブリッジ（７０）によって第１の及び、存在するなら第２中間部（４８、５０）に接続され、ブリッジ（７０）と隣接する支持板（３２、３２ａ）の側縁との間に配置された凹部（６６，６８）が、支持板（３２、３２ａ）及び／又は装着フランジ（６２）に形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項５】
第１装着フランジ（６２）が、支持板（３２、３２ａ）に対してその側面と角度をつけられて、特に直角の角度をつけられて延びる請求項４に記載の操作ユニット。
【請求項６】
支持板（３２、３２ａ）が、長手方向の範囲における両端部（７２）のそれぞれに、筐体（１２）に固定するための第２装着フランジ（６４、６４ａ）を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項７】
第２装着フランジ（６４、６４ａ）が、支持板（３２、３２ａ）に対してその側面と角度をつけられて、特に直角の角度をつけられて延びる請求項６に記載の操作ユニット。
【請求項８】
筐体（１２）内又は筐体（１２）上に支持板（３２、３２ａ）を固定するための接続素子（６２ａ）が、第１の及び、存在するなら第２の中間部（４８、５０）に設けられ、支持板（３２、３２ａ）から突出している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項９】
平衡錘（３０ａ）が、凹部（８０）を有し、これを通って接続素子（６２）が遊びを有して延びている材料板本体として形成されている請求項８に記載の操作ユニット。
【請求項１０】
支持板（３２、３２ａ）の作動状態で、第１半波（５８）の振幅（７６）の第２半波（６０）の振幅（７８）に対する比が、操作素子（１４）の重量の平衡錘（３０、３０ａ）の重量に対する比の逆数である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項１１】
平衡錘（３０、３０ａ）が材料板として形成されている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項１２】
駆動装置（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｄ）が操作素子１４の第１縁部（２６）に沿って配置されている請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項１３】
タッチスクリーン、タッチパッド、ディスプレイ又はタッチスクリーンやディスプレイのカバープレート等の操作領域（１６）を有する操作素子（１４）を有し、特に車両のダッシュボードや車両のセンターコンソールといったデバイス内及び／又はデバイスに締結されることを企図された筐体（１２）と、
操作素子（１４）の動作を認識するセンサ（２０）と、
操作素子（１４）の動作が認識された場合に操作素子（１４）を機械的に励振させる駆動装置（２４ｃ）と、
筐体（１２）内又はその上に移動可能に装着された平衡錘（３０）と、
２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）及び接続素子（８２）により形成された配列のどちらか一方の側に操作素子（１４）及び平衡錘（３０ｃ）が互いに第１の距離を持って配置された非作動状態から、操作素子（１４）及び平衡錘（３０ｃ）を反対方向へ転置することで、操作素子（１４）及び平衡錘（３０ｃ）が互いに第１の距離とは異なる第２の距離を持って配置された波状の作動状態に移動させるため、また支持板（３２ｃ、３２’ｃ）をその作動状態から非作動状態に戻すために、圧電素子（３４，３６）を作動させることができる制御ユニット（７４）と
を備え、
操作素子（１４）が筐体（１２）に弾性的に装着されており、
平衡錘（３０）が、操作素子（１４）の動作が認識された場合に駆動装置（２４ｃ）又は他の駆動装置により機械的に励振可能であり、
平衡錘（３０）が、駆動装置（２４ｃ）が作動した時に発生する操作素子（１４）の移動の結果、筐体（１２）に作用する力を実体的補償及び／又は抑止及び／又は減衰するように移動可能であり、
駆動装置（２４ｃ）が、
弾性体、特にバネ鋼を含み、第１外面（４２ｃ）と第２外面（４４ｃ）とを有する第１支持板（３２ｃ）と、
弾性体、特にバネ鋼を含み、第１支持板（３２ｃ）と平行に延び、第１支持板（３２ｃ）の第１外面（４２ｃ）に面する第１外面（３２ｃ）と、第１支持板（３２ｃ）の第１外面（４２ｃ）に面しない第２外面（４６ｃ）とを有する第２支持板（３２’ｃ）と、
２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）が互いに接続され、２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）を固定するために筐体（１２）に接続される接続素子（８２）と、
耐剪断性のある方法で２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）に接続され、支持板（３２ｃ、３２’ｃ）の長手方向の範囲で、電気的に作動していない時に想定される第１の長さと、電気的に作動した時に想定され、第１の長さとは異なる第２の長さを有し、電気的に作動可能な第１及び第２の圧電素子（３４ｃ、３６ｃ）と
を有し、
第１支持板（３２ｃ）が２つの第１取付部（４０ｃ）と、それらの間に配置される第２取付部（４４ｃ）とを有し、取付部（４０ｃ、４４ｃ）が第１支持板（３２ｃ）の長手方向の範囲に連続して配置される少なくとも１つの分割された群（３８ｃ）を有し、
第２支持板（３２’ｃ）が２つの第１取付部（４０ｃ）と、それらの間に配置される第２取付部（４４ｃ）とを有し、取付部（４０ｃ、４４ｃ）が第２支持板（３２’ｃ）の長手方向の範囲に連続して配置される少なくとも１つの分割された群（３８ｃ）を有し、
接続素子（８２）が、第１外面（３２ｃ）で第１支持板（３２ｃ）の第１取付部（４０ｃ）を、第１外面（４２ｃ）で第２支持板（３２’ｃ）の第１取付部（４０ｃ）に接続し、
少なくとも１つの第１圧電素子（３４ｃ）が第２外面（４６ｃ）で第１支持板（３２ｃ）の各第１取付部（４０ｃ）に配置され、少なくとも１つの第２圧電素子（３６ｃ）が第１外面（４２ｃ）で第１支持板（３２ｃ）の各第２取付部（４４ｃ）に配置され、少なくとも１つの第１圧電素子（３４ｃ）が第２外面（４６ｃ）で第２支持板（３２’ｃ）の各第１取付部（４０ｃ）に配置され、少なくとも１つの第２圧電素子（３６ｃ）が第１外面（４２ｃ）で第２支持板（３２’ｃ）の第２取付部（４４ｃ）に配置されており、
第１支持板（３２ｃ）が操作素子（１４）に各第２取付部（４４ｃ）で機械的に連結され、第２支持体（３２’ｃ）が平衡錘（３０）に各第２取付部（４４ｃ）で機械的に連結されている、
例えば車載部品、特にヒューマンインターフェイス（ＭＭＩ又はＨＭＩ）であるデバイスの操作ユニット。
【請求項１４】
２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）が非作動状態で基準線に沿って延び、２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）の波状形態（５６）がその作動状態で対応する基準線の片側にある第１半波（５８）と、対応する基準線の反対側にある第２半波（６０）とを有し、第１支持板（３２ｃ）の各第１取付部（４０ｃ）が、第１圧電素子（３４ｃ）を第１支持板（３２ｃ）の基準線に面するように、又は代わりに面しないようにしつつ、かつ第１外面（４２ｃ）を第１支持板（３２ｃ）の基準線に面しないように、又は代わりに面するようにしつつ、第１半波（５８）を有し、第１支持板（３２ｃ）の各第２取付部（４４ｃ）が、第２圧電素子（３６ｃ）を第１支持板（３２ｃ）の基準線に面するように、又は代わりに面しないようにしつつ、かつ第１外面（４２ｃ）を第１支持板（３２ｃ）の基準線に面しないように、又は代わりに面するようにしつつ、第２半波（６０）を有し、第２支持板（３２’ｃ）の各第１取付部（４０ｃ）が、第１圧電素子（３４ｃ）を第２支持板（３２’ｃ）の基準線に面するように、又は代わりに面しないようにしつつ、かつ第１外面（４２ｃ）を第２支持板（３２’ｃ）の基準線に面しないように、又は代わりに面するようにしつつ、第１半波（５８）を有し、第２支持板（３２’ｃ）の各第２取付部（４４ｃ）が、第２圧電素子（３６ｃ）を第２支持板（３２’ｃ）の基準線に面するように、又は代わりに面しないようにしつつ、かつ第２外面（４６ｃ）を第２支持板（３２’ｃ）の基準線に面しないように、又は代わりに面するようにしつつ、第２半波（６０）を形成する請求項１３に記載の操作ユニット。
【請求項１５】
接続素子（８２）が２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）の間の隙間に配置され、支持板（３２ｃ、３２’ｃ）によって占められる領域の外側で筐体（１２）に接続されている請求項１３又は請求項１４に記載の操作ユニット。
【請求項１６】
両方の支持板（３２ｃ、３２’ｃ）の作動状態で、第１支持板（３２ｃ）の第１及び第２半波（５８、６０）の振幅（７６、７８）の和の第２支持板（３２’ｃ）の第１及び第２半波（５８、６０）の振幅（７６、７８）の和に対する比が、操作素子（１４）の重量の平衡錘（３０、３０ａ）の重量に対する比の逆数である請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項１７】
駆動装置（２４ｃ）が操作素子１４の第１縁部（２６）に沿って配置されている請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項１８】
各支持板（３２ｃ、３２’ｃ）が、第１取付部（４０ｃ）と隣接する群（３８’ｃ）の第１取付部（４０ｃ）の隣に配置される第２取付部（４４ｃ）とを含む少なくともさらに１つの分割された群（３８ｃ）を有し、
接続素子（８２）が２つの支持板（３２ｃ、３２’ｃ）を、それぞれのさらなる群（３８ｃ）の第１取付部（４０ｃ）で接続し、
操作素子（１４）がそれぞれのさらなる群（３８’ｃ）の第２取付部（４４ｃ）の第２外面（４６ｃ）で第１支持板（３２ｃ）と機械的に連結され、平衡錘（３０ｃ）がそれぞれのさらなる群（３８’ｃ）の第１取付部（４０ｃ）の第２外面（４６ｃ）で第２支持板（３２’ｃ）と機械的に連結され、
第１圧電素子（３４ｃ）が耐剪断性を有する方法で、それぞれのさらなる群（３８’ｃ）の第１取付部（４０ｃ）の各支持板（３２ｃ、３２’ｃ）の第２外面（４６ｃ）で対応する支持板（３２ｃ、３２’ｃ）と接続され、第２圧電素子（３６ｃ）が耐剪断性を有する方法で、それぞれのさらなる群（３８’ｃ）の第２取付部（４４ｃ）の各支持板（３２ｃ、３２’ｃ）の第１外面（４２ｃ）で対応する支持板（３２ｃ、３２’ｃ）と接続されている請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【請求項１９】
駆動装置（２４）が圧電素子付駆動装置として形成され、電気的に励振可能な圧電セラミック素子と、上記圧電セラミック素子の線形伸長（その後の長さの減少）を操作素子（１４）の移動に変換する機械的ギア機構とを有し、上記機械的ギア機構が、平衡錘（３０）及び／又は平衡錘（３０）及び／又は操作素子（１４）の弾性的な装着の一部を形成する少なくとも１つのギア機構素子と、操作素子（１４）の弾性的な装着を形成する少なくとも１つのさらなるギア機構素子とを有する請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の操作ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、２０１７年２月１日出願の１０  ２０１７  ２０１  ６２４．８及び２０１７年５月１６日出願の１０  ２０１７  ２０８  ２３８．０の独特許出願に基づく優先権を主張し、その内容は、参照により本明細書の内容の一部を構成するものである。
【０００２】
本発明は、デバイス、特に車載用部品の操作ユニットに関する。最も一般的な形態として、本発明は、能動的触覚フィードバックの結果として発生する操作ユニットの振動が（例えば音響学や力学の点で）有害な影響を操作ユニットの動作環境に与えないように、外へ向かって働きかける力を抑止しつつ、能動的触覚フィードバックを有するヒューマンインターフェイス（ＭＭＩ又はＨＭＩ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両に搭載される表示モジュールには、しばしば能動的触覚フィードバックが搭載されている。少なからぬ大きさで操作領域に供給されるフィードバックをきっかけに、車両に対して許容できない力の伝達を発生させるべきではない。なぜならこれはその取り付けられた状態に依存して車両に寄生ノイズや振動を誘発し得るためである。
【０００４】
さらに、この触覚フィードバックは、操作ユニットの周囲の環境（例えばダッシュボードやセンターコンソール）への接続部分の弾力から十分に独立していなければならない。
【０００５】
能動的触覚フィードバックが搭載されたデバイスは、多くの場合、バネ構造によってデバイス筐体に弾力的に締結されたタッチパッドやタッチスクリーンといった操作領域を有する操作素子と、操作領域を偏らせるための駆動装置と、例えば車両に固定して取り付けられた筐体とから構成される。図１にこの種のデバイス設計において働く力を示す。
【０００６】
触覚フィードバックを生成するためには、ディスプレイは、その非作動位置からあるパスｘ１（ｔ）に沿って動かされる。上記ディスプレイの加速度ａ１（ｔ）は、３０ｍ／ｓ２より大きいと想定され得る。動かされるディスプレイの０．５ｋｇを超える質量ｍ１と一般に小型の筐体の質量ｍ２とにより、上記車両のデバイス締結具には、少なからぬ動的な力Ｆ２（ｔ）が加わることとなる。
【０００７】
デバイスが強固に装着されていたり、（強いバネ構造ｃ２、ｄ２により）締結されていたりする場合、この力は時間と共に素早く変化し、上記車両に許容できないノイズや振動を生じさせ得る。
【０００８】
これに対し、（緩いバネ構造ｃ２、ｄ２により）緩やかに締結されている場合、上記車両に上記デバイスの取付交差を守ることが困難であることが証明されている。さらに、特に筐体の動きｘ２（ｔ）の自由度の増加と、それに加えてシステムの固有周波数とによって、駆動装置に必要な連続した力ＦＡＣＴ（ｔ）を適切に設定することができないおそれがある。
【０００９】
上記筐体に働く力は、上記操作素子が機械的に励振されたことにより上記筐体に働くが、上記操作素子と逆方向に励振可能な平衡錘で補償し得る。これに対応する機器（駆動装置、平衡錘やバネ構造）のため、上記筐体内に取付空間が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、能動的触覚フィードバックを有する操作ユニットの構想を造り出すことにあり、駆動装置、平衡錘やバネ構造に必要な空間を可能な限り低減しつつ、寄生ノイズや振動の発生を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため、本発明では、デバイス、特に車載用部品の操作ユニット、いわゆるヒューマンインターフェイス（ＭＭＩ又はＨＭＩ）が提案されている。つまり、本発明の操作ユニットは、タッチスクリーン、タッチパッド、ディスプレイ又はタッチスクリーンやディスプレイのカバープレート等の操作領域を有する操作素子を有し、特に車両のダッシュボードや車両のセンターコンソールといったデバイス内及び／又はデバイスに締結されることを企図された筐体と、上記操作素子の動作を認識するセンサと、上記操作素子の動作が認識された場合に上記操作素子を機械的に励振させる駆動装置と、上記筐体内又はその上に移動可能に装着された平衡錘とを備え、上記操作素子が上記筐体に弾性的に装着されており、上記平衡錘が、上記操作素子の動作が認識された場合に上記駆動装置又は他の駆動装置により機械的に励振可能であり、上記平衡錘が、上記駆動装置が作動した時に発生する上記操作素子の移動の結果、上記筐体に作用する力を実体的補償及び／又は抑止及び／又は減衰するように移動可能であり、上記駆動装置が、弾性体、特にバネ鋼を含み、第１外面と第２外面とを有する支持板と、耐剪断性のある方法で上記支持板に接続され、上記支持板の長手方向の範囲で、電気的に作動していない時に想定される第１の長さと、電気的に作動した時に想定され、第１の長さとは異なる第２の長さを有し、電気的に制御可能な第１及び第２の圧電素子と、上記支持板のどちらか一方の側に第１の距離を持って配置された上記操作素子及び上記平衡錘を反対方向へ転置することで、上記支持板を非作動状態からたわませつつ作動状態へ移動させ、また上記支持板を作動状態から非作動状態に戻すために、上記圧電素子を作動させることができる制御ユニットとを有し、上記支持板が第１取付部と、第２取付部と、この２つの取付部の間に配置される第１中間部とで形成され、上記第１取付部、第１中間部及び第２取付部が上記支持板の長手方向の範囲に連続して配置される少なくとも１つの分割された群を有し、その長手方向の範囲に隣接する複数の群を有する場合については、上記支持板が１の群の上記第２取付部及びこれと隣接する群の上記第１取付部の間に第２中間部を有し、少なくとも１つの第１圧電素子が上記支持板の上記第１外面の第１取付部に配置され、少なくとも１つの第２圧電素子が上記支持板の上記第２外面の第２取付部に配置されており、上記支持板の上記第１中間部及び、存在するなら上記第２中間部が上記支持板を固定するため機械的に上記筐体に連結しており、上記支持板が（例えばその第２外面の）第１取付部で上記操作素子と機械的に連結し、（例えばその第１外面の）第２取付部で上記平行錘と機械的に連結している。
【００１２】
本発明の操作ユニットは、操作領域を有する操作素子を有する筐体を有している。上記操作素子は例えばタッチスクリーン、タッチパッド、ディスプレイ又はタッチスクリーンやディスプレイのカバープレートである（これらの操作素子の上面に操作領域が形成されている）。上記筐体は、上記デバイスに、又は上記デバイス内に締結され得る。例えば上記制御ユニットの筐体は車両のダッシュボードやセンターコンソールに組み込まれる。上記操作素子は、上記筐体に弾性的に装着されている。上記操作素子の手動操作、つまり上記操作素子の操作領域上での手による操作は、作動センサ（例えばタッチパネル）によって識別される。ここで、上記操作素子はほとんど目立たない程度に移動することが好ましく、上記操作素子上のカバーされた経路や作用する力はセンサ（いわゆる力覚）によって識別される。
【００１３】
能動的触覚フィードバック（力のフィードバック）による機械的励振は、駆動装置によって達成される。平行錘は、上記筐体内又は筐体上に同様に取り付けられている平衡錘が機械的に励振する際に、上記操作素子の移動に対して反対方向に（１８０度位相をずらして）動くことが好ましい。上記平衡錘も同様に上記筐体に弾性的に装着されている。
【００１４】
本発明によれば、上述のような圧電素子を備える駆動装置（以下、簡単化のため「圧電素子付駆動装置」ともいう）は上記操作素子を機械的に励振させるための駆動装置として用いられる。本発明による圧電素子付駆動装置は互いに反対方向を向いた２つの外面（第１外面及び第２外面）を有する弾性体から形成された支持板を備える。電気的に作動可能な圧電セラミック素子（以下、簡単化のため「圧電素子」ともいう）は、例えば１つ以上の層に形成され、両方の外面に配置される。つまり、上記圧電素子は圧電セラミックから形成された１以上の層を備えてもよい。上記圧電素子は剪断耐力を有する、つまり耐剪断性のある方法で上記支持板に接続され、長さ方向で、すなわち電気的励振が発生した場合に上記支持板の長手方向軸に相当する範囲で変化を生じさせる。上記圧電素子の交互配置によって、好ましくはバネ鋼を含む上記支持板は、非作動状態から脱する際、波状の形態が想定される。上記非作動状態は、波状の推移ではない例えば直線的な推移又は曲線的な推移により特徴付けることも可能である。上記圧電素子により占められていない２つの外面の自由領域で、上記支持板は上記操作素子に一方側が機械的に接続され、上記平衡錘に他方側が機械的に接続されている。上記支持板自体は上記筐体に機械的に固定されており、上記筐体に固定されているにも関わらず、圧電素子が設けられた領域内で、半波形状で可逆的に変形し得る。上記支持板は、第１取付部、第２取付部、及び上記２つの取付部間に配置された第１中間部を含む少なくとも１つの分割された群を有する。この種の複数の群が備えられてもよい。各群で（上記支持板の長手方向の範囲に相当する方向で）第１取付部は第１中間部に隣接し、第１中間部は第２取付部に隣接する。この種の複数の群を備える場合、第２中間部が隣接する群間に配置される。上記支持板は例えば上記筐体内の第１中間部及び、存在するなら第２中間部の領域に固定することができる。
【００１５】
上記圧電素子は、上記支持板の２つの外面に交互に配置される。つまり、第１圧電素子は上記支持板の第１取付部の第１外面に配置され、第２圧電素子は上記支持板の第２取付部の第２外面に配置される。上記支持板の各取付部の任意の外面で、上記支持板は上記操作素子及び上記平衡錘に両面で機械的に連結されている。つまり、例えば上記支持板の上記第１取付部は、上記操作素子に第２外面で機械的に連結され、上記第２取付部は上記平衡錘に第１外面で機械的に連結される。
【００１６】
他の方法として、上記支持板は、上記取付部内で上記圧電素子が配置されている外面上でも上記操作素子又は上記平衡錘に接続することができる。この場合、上記支持板と上記操作素子又は上記平衡錘との間の上記支持板側の接続点は露出し、取付部ごとに例えば２つの離間した圧電素子を上記支持板に耐剪断性のある方法で接続することで実現でき、操作素子又は平衡錘への上記支持板の機械的連結が上記圧電素子間に提供される。
【００１７】
上記圧電素子の励振と上記支持板に対する耐剪断性のある上記連結とにより、上記支持板は波状の形態を有する。上記支持板が波状の形態を有しているとき、この形状によって上記支持板が非作動状態での上記操作素子と平衡錘との間の距離を変化させ得る。上記支持板がその非作動状態から波状の作動状態に移行するとき、上記操作素子と支持板とは互いに反対方向に相対移動、より具体的には互いに近づいたり離れたりする。正確には、本発明では当該操作ユニットの外向きに作用するモーメントを回避（パルス回避）するため、この操作素子及び平衡錘の反対方向への移動が用いられる。ここでは、上記操作素子のストローク運動の上記平衡錘のストローク運動に対する比は、上記操作素子の重量の上記平衡錘の重量に対する比の逆数とされる。別のストローク運動、例えば上記支持板の（典型的にはそれぞれで長さの等しい）上記第１取付部の長さを（同様に典型的には長さの等しい）上記第２取付部の長さと異なるものとすることで実現してもよい。いずれのやり方でも、代替又は追加として、様々な範囲で拡張及び収縮する圧電素子も上記第１及び第２取付部に配置し得る。
【００１８】
本発明による駆動装置は、比較的小型のフラットデザインに好適である。上記平衡錘に機械的に連結される上記取付部に相当する上記支持部の質量の一部が上記平衡錘に寄与し、これにより上記駆動装置に内在する平衡錘が形成される。上記支持板は弾性体で構成されているので、操作素子及び平衡錘は、上記駆動装置の不可欠部分にすでに弾性的に取付けられている。上記圧電素子は、上記支持板の回復機能も補助する。本発明の駆動装置は、好適なことに、操作素子と例えば操作素子の筐体のフレームとの間の狭い隙間に収容することができる。この取付空間は一般に寸法が小さく、本発明の“支持板駆動装置”の形態にも助けられ、最適に利用することができる。
【００１９】
本発明によれば、１つの駆動装置を互いに並列する上記操作素子の２つの端部のそれぞれに用いることもできる。しかし、この場合、第２駆動装置は平衡錘を有さず、触覚フィードバックを生じる駆動装置の一方が上記操作素子に反発する方法で第１駆動装置と同期して配置され、同時に他方の駆動装置が上記操作素子を引き付ける。２つの駆動装置のうちの一方はなお上記平衡錘に作用し、上記平衡錘は上記駆動装置上で上記操作領域に反発し、同様に反発されるように配置されるか、上記駆動装置上で上記操作素子を引き付け、同様に上記駆動装置に引き付けられるように配置されるか、いずれかとされている。いずれの場合も、上記平衡錘は上記２つの駆動装置により開始される上記操作素子の移動とは反対の方向に動く。
【００２０】
適切な設計措置（例えば、直接的又は間接的に、任意にギア機構を介した機械接続）により、一方では上記操作素子に向かって、他方では上記平衡錘に向かって上記支持板のたわみが伝わることがあるが、全体としてパルス回避に用いられる。ここで上記平衡錘に連結されたたわみ部分では、上記支持板の質量は、それ自体すでにパルス回避に要求される平衡錘（の一部）と解釈できる。上記構成により、回復可能な上記支持板は、戻りバネとして機能し、付加的なバネが省略できるか、少なくとも弱くなるように設定できる。いったん駆動装置の作動が完了すると、自動的に非作動状態に戻るように変形するので、上記圧電素子自体もバネとして機能する。上記圧電素子が厚いほど、上記回復効果は強くなる。
【００２１】
個々の、特に多層の圧電セラミックが上記支持板上に圧電素子として配置されている個数に応じて、上記支持板の力−経路比率が異なる。一般に次の関係が成立する。（より短く）個々の圧電素子を多く使用するほど、たわみストロークが減少する分、力が大きくなる。より長い（かつ、少数の）圧電素子は、より大きなたわみストロークを生むが、力は小さくなる。
【００２２】
本発明によれば、上記筐体内又は筐体上への上記駆動装置の上記支持板の機械的固定は、上記支持板の両側縁から突出し、上記支持板に対して斜め方向、特に直角に延びる第１装着フランジによって好適に達成できる。この種の駆動装置の実施形態では、上記支持板の側縁及び装着フランジ上の一方又は両方に凹部が設けられ、第１及び第２装着部に沿って延びている。上記支持板は上記装着フランジに第１中間部の領域で、もし存在するなら第２中間部の領域でも、ブリッジによって接続されている。斜めに取り付けられた上記装着フランジにより、上記支持板は、その中間部の領域で安定性を有しており、上記圧電素子が作動すると、上記装着フランジ間の凹部によって曲がり得る。波状の作動状態となるため上記支持板は上記中間部でねじれている。これについて、非作動状態での上記支持板の波状の形態は上記支持板が弾性的につまり可逆的に変化するようなものであることに留意されたい。
【００２３】
本発明の上記駆動装置の上記支持板を上記筐体でさらに安定させ固定するために、上記支持板の（長手方向の範囲に相当する方向の）両端に配置され、上記支持板の側面に対して斜め方向、特に直角に延びるように配置される第２装着フランジを設けることができる。両端の第２装着フランジは、上記支持板の共通する側面に対して、又は上記支持板の対向する側面に対して角度をつけることができる。
【００２４】
本発明のさらに好ましい実施形態では、接続素子が、上記支持板の片側、好ましくは上記平衡錘とは反対側から突出し、上記支持板を上記筐体内又は筐体上に固定するために用いられることである。これらの接続素子は例えば補強板、すなわち平面状に形成され、好ましくは上記支持板の幅全体に渡って延びている。例えば材料板本体として形成され、釣り合いを取る錘は、この場合好適には凹部を有し、この凹部を通って上記接続素子が遊びを有して延びる。ただし、上記平衡錘は、隣接する接続素子間の個々の（特に固体の）物体として配置される部分質量で構成することもできる。このように上記支持板は例えば上記筐体が上記操作素子の縁部に平行に延びる上記筐体の領域で上記接続素子により固定され、上記平衡錘が支持板と筐体との間に配置されている。そして、上記操作素子は、上記平衡錘と反対側の面で上記支持板の側面に配置されている。
【００２５】
本発明のさらに好適な実施形態が、従属請求項に記載されている。
【００２６】
本発明の一変形例は、上述の説明によるデバイス用の操作ユニットに取り付けられ得る駆動装置であって、弾性体、特にバネ鋼を含み、第１外面と第２外面とを有する第１支持板と、弾性体、特にバネ鋼を含み、上記第１支持板と平行に延び、上記第１支持板の第１外面に面する第１外面と、上記第１支持板の第１外面に面しない第２外面とを有する第２支持板と、この２つの支持板が互いに接続され、上記２つの支持板を固定するために上記筐体に接続される接続素子と、耐剪断性のある方法で上記２つの支持板に接続され、上記２つの支持板の長手方向の範囲で、電気的に作動していない時に想定される第１の長さと、電気的に作動した時に想定され、第１の長さとは異なる第２の長さを有し、電気的に作動可能な第１及び第２の圧電素子とを備え、上記第１支持板が、２つの第１取付部と、それらの間に配置される１つの第２取付部とを有し、これらの取付部が上記第１支持板の長手方向の範囲に連続して配置される少なくとも１つの分割された群を有し、上記第２支持板が２つの第１取付部とそれらの間に配置される１つの第２取付部とを有し、これらの取付部が上記第２支持板の長手方向の範囲に連続して配置される少なくとも１つの分割された群を有し、上記接続素子が、上記第１支持板の第１外面で上記第１支持板の第１取付部を、上記第２支持板の第２外面で上記第２支持板の第１取付部に接続するものであり、少なくとも１つの第１圧電素子が上記第１支持板の第２外面で上記第１支持板の各第１取付部に配置され、少なくとも１つの第２圧電素子が上記第１支持板の第２外面で上記第１支持板の各第２取付部に配置され、少なくとも１つの第１圧電素子が上記第２支持板の第２外面で上記第２支持板の各第１取付部に配置され、少なくとも１つの第２圧電素子が上記第２支持板の第１外面で記第２支持板の各第２取付部に配置されており、上記第１支持板が（例えばその第２外面の）各第２取付部で上記操作素子と機械的に連結され、上記第２支持板が（例えばその第１外面の）各第２取付部で上記平行錘と機械的に連結されており、また、制御ユニットが提供され、この制御ユニットが、２つの支持板及び接続素子により形成された配列のどちらか一方の側に互いに第１の距離を持って配置された上記操作素子及び上記平衡錘を反対方向へ転置することで、上記両方の支持板を非作動状態から波状の作動状態へ移動させ、また上記支持板を作動状態から非作動状態に戻すために、上記圧電素子を作動させることができる。
【００２７】
上述した最初の変形例における駆動装置が１つの支持板を有するのに対し、上述の第２の変形例における駆動装置は、２つの支持板を有し、接続素子によって互いに接続されている。個々の支持板駆動装置に関連して上述のようにそれぞれの支持板は両側に交互に第１及び第２圧電素子を備える。上記２つの支持板は互いに平行に配置され、例えば両方の支持板の間を通る接続素子の長手方向の軸に対して対称に配置し得る。両方の支持板は上記圧電素子の作動により非作動状態から波状の作動状態に移行し得る。２つの支持板及び接続素子で形成される構成は、操作素子と平衡錘との間に位置し、上記圧電素子が作動した際、操作素子と平衡錘との距離が変化する（さらに詳細には、大きくなったり小さくなったりする）。その結果、操作素子と平衡錘との反対方向への変位運動が生じる。この種の２つの支持板の圧電素子付駆動装置は、二重に設置し得る。ここで、２つの駆動装置のうちの１つは平衡錘を有さない点も事実である。この点、平行で対向する縁にある単一支持板の圧電素子付駆動装置の重複配置についての上述の説明と同様である。
【００２８】
好適には、各支持板が、第１取付部と、隣接する群の第１取付部の隣に配置される第２取付部とを含む少なくともさらに１つの分割された群を有し、上記接続素子が、それぞれのさらなる群の上記２つの支持板の各第１取付部の第１外面で上記２つの支持板を接続し、上記操作素子が、それぞれのさらなる群の上記第２取付部の第２外面で上記第１支持板と機械的に連結され、上記平衡錘が、それぞれのさらなる群の上記第１取付部の第２外面で上記第２支持板と機械的に連結され、第１圧電素子が、それぞれのさらなる群の上記第１取付部の各支持板の上記第２外面で対応する上記支持板と耐剪断性を有する方法で接続され、第２圧電素子が、それぞれのさらなる群の上記第２取付部の各支持板の上記第１外面で対応する上記支持板と耐剪断性を有する方法で接続される。
【００２９】
本発明の駆動装置の第２変形例では、上記操作素子への一方の支持板の機械的接続及び上記平衡錘への他方の支持板の機械的接続、また、上記接続素子への両方の支持板の機械的接続は、上記２つの支持板の外面にあり、圧電素子を有さない又は圧電素子で占められているいずれかの個々の取付部により実現され得るのも事実である。上記駆動装置の機械的連結の別の可能な実施形態について、単一支持板の圧電素子付駆動装置についての詳細と同様である。
【００３０】
本発明によれば、上記支持板の波状の形態は、交互に連続して上記支持板の両外面に耐剪断性を有する方法、例えば接着により配置された上記圧電素子により実現される。上記支持板には、作動時に上記圧電素子の線形伸長によって波状の形態が与えられる。そうすることで、上記圧電素子及び上記支持板の両方が弾性変形し、従って波状の形態がわずかな伸びのみで提供されるが、上記操作素子は、触覚フィードバックについて１／１０ｍｍの領域でしか励振しないので、これで十分である。
【００３１】
上記圧電素子は、上記支持板の２つの外面のうちの１つに全て配置することもできる。このときは、上記支持板に作動時の波状の形態を与えるため、各第２圧電素子はその長さが増加しなければならず、他の圧電素子はその長さを減少させなければならない。
【００３２】
本発明のさらなる変形例としては、上記駆動機構が圧電素子付駆動装置として設計されており、上記駆動装置が電気的に励振可能な圧電セラミック素子と、上記圧電セラミック素子の線形伸長（その後の長さの減少）を上記操作領域の移動に変換する機械的ギア機構とを有し、上記機械的ギア機構が、釣り合いを取る錘、及び／又は釣り合いを取る錘及び／又は上記操作領域の弾性的な装着の一部を形成する少なくとも１つのギア機構素子と、上記操作領域の弾性的な装着を形成する少なくとも１つのさらなるギア機構素子とを有する。
【００３３】
本発明は、様々な例示的な実施形態に基づき、図面を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、能動的触覚フィードバックを有する操作ユニットに発生する力の概略図である。
【図２】図２は、釣り合いを取る錘として平衡錘を本発明で使用する際に発生する力の概略図である。
【図３】図３は、モーメントの釣り合いを説明するため、操作ユニットにおける反力補償された触覚フィードバックの構成の概略図であるが、駆動装置はその構造についてより詳細には特定されていない。
【図４】図４は、本発明を説明するためのさらなる概略図である。
【図５】図５は、本発明を説明するためのさらなる概略図である。
【図６】図６は、筐体及び筐体フレームを有する操作ユニットを示す平面図であり、本発明の駆動装置が上記フレームと操作素子との間の筐体フレームの縁部に沿って配置されている。
【図７】図７は、図６及び図９のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図８は、駆動装置の構造及び操作素子と筐体フレームとの間のその配置を示す分解斜視図である。
【図９】図９は、図７のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図であり、図８と同様に、駆動装置は非作動状態で示されている。
【図１０】図１０は、図９示す断面図に類似しているが、駆動装置が作動状態で示されている断面図である。
【図１１】図１１は、図８に示す分解斜視図と同様の分解斜視図であり、第２の例示的な実施形態である駆動装置が示されている。
【図１２】図１２は、図９に示す断面図と同様の断面図であり、図１１と同様に、駆動装置は非作動状態で示されている。
【図１３】図１３は、図１０に示す断面図と同様の断面図であり、図１１と同様に、より具体的に作動状態の駆動装置を伴う。
【図１４】図１４は、図８及び図１１に示す分解斜視図と同様の分解斜視図であり、本発明のさらなる例示的な実施形態である駆動装置を示す。
【図１５】図１５は、図９及び図１２に示す断面図と同様の断面図であり、より具体的には、図１４と同様に、駆動装置は非作動状態で示されている。
【図１６】図１６は、図１０及び１３の断面図と同様の断面図であり、図１４に示される駆動装置は、作動状態にある。
【図１７】図１７は、本発明のさらなる例示的な実施形態である駆動装置を示す断面図であり、より具体的には非作動状態における駆動装置を示す。
【図１８】図１８は、本発明のさらなる例示的な実施形態である駆動装置を示す断面図であり、より具体的には作動状態における駆動装置を示す。
【図１９】図１９は、本発明のさらなる例示的な実施形態である駆動装置を使用した操作ユニットの縁部領域を示す断面図であり、より具体的には非作動状態における駆動装置を示す。
【図２０】図２０は、本発明のさらなる例示的な実施形態である駆動装置を使用した操作ユニットの縁部領域を示す断面図であり、より具体的には作動状態における駆動装置を示す。
【００３５】
作動状態にある駆動装置及び駆動装置の支持板の図でのイラストに関し、波状の形態の図は、本発明をさらに鮮明としその原理を強調するため、非常に誇張して示されている。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明によれば、筐体１０’に作用する力の均衡をとるため、駆動装置１６’と筐体１０’との間に弾性的に装着された（バネ質量減衰システム２２’参照）可動式の平衡錘２０’の使用が提案されている（図２）。操作素子１２’の作動は作動センサ１９’によって認識される。そして、その信号は作動センサ１９’によって受け取られ、評価及び制御ユニット２１’を経由して、制御信号が駆動装置１６’に送られ、駆動装置１６’が作動する。
【００３７】
付加的なバネ質量減衰システム２２’の適切な設計、つまりｃ３、ｄ３、ｍ３により、車両に作用する合力Ｆ２（ｔ）は除去することができる（重力により生成される静的な力はノイズや振動又はその両方の生成には何ら役割を果たさない）。
【００３８】
予め任意に定義されたディスプレイのたわみｘ１（ｔ）に対して、デバイス筐体のたわみｘ２（ｔ）／移動量と、デバイス締結具の力Ｆ２（ｔ）とは、以下の条件のもとで除去することができる。
2020507849.tif 000003
【００３９】
これにより、平衡錘２０’に以下のたわみが与えられる。
2020507849.tif 000004
【００４０】
これらの条件下では、デバイス締結具１８’の弾性も触覚フィードバックに影響を与えない。平衡錘２０’つまりｍ３は通常設置スペースの仕様によって制限され、ディスプレイ質量ｍ１よりも小さい。理想的にはそれは駆動装置１６‘の一部として実現できる。
【００４１】
本発明は以下を可能とする。
−周囲の環境に対する動的なパルス効果を用いることなく重量のある表面での触覚フィードバックを生成すること。
−デバイス締結具の弾性とは独立した操作デバイスで触覚フィードバックを生成すること。
【００４２】
能動的触覚フィードバックを有する当該操作ユニットでパルス回避するために取られた対策を説明するため、図３に反力補償された触覚フィードバックを有するデバイスを示す。
【００４３】
示されている例では駆動装置１６’は、電機子を有する電磁石として形成され、駆動コイルを有する筐体１０’に弾性的に装着した固定子積層コア、すなわち固定子２６’と、操作素子１２’に固定して接続された電機子積層コア、すなわち電機子２８’とを有する。固定子２６’は可動式の平衡錘２０’を形成するか、又はそれを含む。電機子を有する電磁石で３０’で示される空気の隙間を調整する際、操作素子１２’と平衡錘２０’との相対的な最大たわみが考慮されなければならない。固定子２６’は筐体１０’で弾性的に（バネ質量減衰システム２２’に）装着されているが、代わりに操作素子１２’に弾性的に接続することもできる。操作素子ガイドは３２’で示されている。筐体１０’は車両２４’（例えばそのダッシュボード）に締結されている。
【００４４】
上述から明らかなように、実際に動かされるディスプレイユニットに加え、すなわち実際に動かされる操作領域に加え、当該操作ユニットの堅くて曲がらない筐体に対して移動可能に（バネによる方法で）装着されている平衡錘も、触覚フィードバックのパルス回避のために動かされる。この平衡錘の経路、質量、減衰及びバネ定数の適切な選択によって、システム全体のパルスが車体本体に伝達されることを防げる。
【００４５】
能動的触覚フィードバックを有する操作素子の重量が小さいほど、上記操作素子と比較して上記平衡錘がパルス回避のために反対方向に動かねばならない範囲は少なくなる。例えばタッチスクリーンのタッチパネルやそのカバープレート（カバーガラス）は、ディスプレイに対して移動可能に配置されなければならないという目的のため、潜在的に軽い重量の操作素子である。
【００４６】
たわみの原因となる駆動装置が、圧電素子付駆動装置（具体的には機械式伝動装置）として実現される場合、平衡錘、バネ及びダンパーで構成される追加で必要となる部品を上記駆動装置や予備の付加部品に組み入れることが可能となる。
【００４７】
本発明の利点は、特に外向きのパルスのない触覚フィードバックに関する圧電セラミック材料の機械的特性の巧妙な利用にある。その結果、コストと取付空間とが節約できる。
【００４８】
触覚フィードバック用の圧電素子付駆動装置の場合に、顕著なたわみと力とを得るため、これらの駆動装置は、電極で互いに分離された多数のセラミック層で構成される。しかし、上記たわみは一般に小さすぎるため、触覚フィードバックに容易には利用することができない。
【００４９】
伝達比によって特徴付けられる機械的なレバーを用いることができる。これにより駆動装置の力の影響は、小さなたわみの負担でも増加するであろうし、また逆も成立する。これらのレバーは、多くの場合、柔軟性のある材料（例えば金属）で作られ、実際の圧電セラミックに装着される。
【００５０】
圧電セラミックは、通常たわみが大きくなると戻る力も大きくなるように設計される。従って、伝動装置としての機能は別として、機械的な見地から、それらもまたバネで構成され、そのバネ剛性ｃはその構造の影響を受ける可能性がある。それらの質量ｍも、例えば体積の増加や適切な材料の選択によって変化させることができる。減衰ｄは使用された材料と選択された形状から決まる。
【００５１】
図２と比較して、構成要素ｃ３、ｄ３及びｍ３は上記駆動装置の一部と解釈できる。パルスを避けるためのパラメータは、なお以下の式を満たす必要がある。
2020507849.tif 000005
【００５２】
ここで、上記式を満たす場合、経路ｘ＿３及びｘ＿１には以下の関係があることに注意すべきである。
2020507849.tif 000006
また、力Ｆａｃｔは圧電素子の力−経路グラフから直接決定することはできなくなる。代わりに、圧電素子での変数（Ｐで示される）から、機械的な伝達比ｎを考慮して直接決定する必要がある（図５参照）。
【００５３】
これにより以下の式が得られる。
2020507849.tif 000007
【００５４】
図２から始めて、図４のレバーによって、図５の機械的構成要素ｍ３、ｃ３及びｄ３と、ｎとが実現される。
【００５５】
機械式伝動装置は、付加的に力の向きを変えることに用いることができる。設置空間に起因して（積み重ねた）圧電セラミックを、そのたわみの主方向が触覚フィードバックの所望する方向と一致しないような配置をする必要がある場合もある。かなり一般的と考えられているが、この欠点は、レバーの概念を適切に選択することで対処できる。
【００５６】
本発明の圧電素子付駆動装置の第１の例示的な実施形態を有する操作ユニットが、図６〜図１０を参照して以下に説明される。
【００５７】
図６は筐体１２と、操作素子１４とを有する操作ユニット１０の平面図であり、図７は部分断面図である。操作素子１４は、操作面１６を有し、その周囲に筐体のフレーム１８が通っている。この例示的実施形態における操作ユニット１０は、例えば作動センサ２０（例えば図７及び図８参照）として静電タッチパネルを有するタッチスクリーンであり、また作動センサシステムは、変位センサ若しくは力学センサによって又は上記タッチパネルに加えて備えることができるこの種の変位センサ又は力センサによって実現できることに留意する必要がある。従って、操作素子１４の有効な作動は、操作素子１４のわずかな押下げ運動を前提とすることができる。これは、本発明、特に能動的触覚フィードバック用の駆動装置の設計に対して付随して重要な点である。
【００５８】
図６に示すように、駆動装置２４は、フレーム部分２２内に位置し、フレーム１８と、このフレームに平行に延びる操作素子１４の縁部２６との間に配置されている。駆動装置２４の詳細は、図７から図１０に示す。
【００５９】
図８によれば、駆動装置２４は上記筐体に固定された支持体２８と、この例示的実施形態では板材本体として形成されている平衡錘３０とを有する。駆動装置の一部としての支持体２８は、柔軟性のある材料、例えばバネ鋼で作られた支持板３２を有し、その両側面で支持板３２の長手方向の範囲に沿う方向に、第１及び第２圧電素子３４、３６が交互に配置されている。概念的には、この例示的実施形態では、支持板３２は３つの連続する群３８に分けられ、それぞれの群は、第１取付部４０と第２取付部４４とを含み、第１取付部４０では、支持板３２の第１外面４２側に第１圧電素子３４が配置され、第２取付部４４では、支持板３２の第２外面４４側に第２圧電素子３６が配置される。第１中間部４８は、２つの接続部４０、４４の間に配置されている。支持板３２の第２中間部５０は隣接する分割された群３８の間に位置する。第１取付部４０の領域で支持板３２の第２外面４６が機械的に操作素子１４に連結されており（図９の操作素子接続素子４２参照、これは図８にも示されている）、支持板３２の第１外面４２が第２取付部４４の領域で平衡錘３０に平衡錘接続素子５４を介して機械的に連結されている。
【００６０】
既に上述したように、支持板３２は弾性体であり、すなわち曲げることができる。この支持板３２の曲がりは、圧電素子３４、３６の作動によってもたらされる。これらの圧電素子３６、３６は、作動時に、それらの長さ、つまり支持板３２の長手方向の延びが変わり得る。これによって支持板３２は、図８及び図９に示す非作動状態から作動状態に移行する際、図１０に示すように、波状形態５６をとる。波状形態５６は第１半波５８と、反対側を向いた第２半波６０とから作られる。
【００６１】
支持体２８は、第１フランジ６２及び第２フランジ６４により固定されている。第１フランジ６２は支持板３２の側縁に沿って配置され、第１外面４２から角度、特に直角の角度がつけられている。凹部６６、６８は、第１装着フランジ６２の側縁に沿って、又は（場合によって追加的に）支持板３２の側縁に沿って、より具体的には第１取付部４０及び第２取付部４５の領域内で延びている。また、ブリッジ７０が、隣接する凹部６６、６８の間の第１及び第２中間部４８、５０に形成され、このブリッジを介して第１装着フランジ６２が支持板３２に接続されている。第２装着フランジ６４は、長手方向の範囲に対向して配置される支持板３２の端部７２に配置され、第１装着フランジと同様に、より具体的にはこの例示的実施例では第２外面４６に対して、直角の角度を付けられていることが好ましい。支持体２８は、装着フランジ６２、６４によってフレーム１８の内側に固定されている。凹部６６、６８は、支持板３２の波状の変形を可能とし、中間部４８、５０のブリッジ７０によって装着フランジ６２に可動式に接続されている。
【００６２】
図８は、さらに、圧電素子３４、３６を作動させるように作動センサシステム２０からの信号を受信する制御ユニット７４も示している。操作素子１４と平衡錘３０とは、支持板３２が非作動位置（図９参照）から作動位置（図１０参照）へ移動した際、反対方向に同期して動く。
【００６３】
図１０は、作動状態で、支持板３２の波状形態５６の第１半波５８の振幅７６が、第２半波６０の振幅７８より小さいことを示している。このため、操作素子１４が受けるストローク運動は平衡錘３０のストローク運動より小さい。パルス回避のためには、操作素子１４で費やされる運動エネルギーは、平衡錘３０に加えられる運動エネルギーと等しくなければならないことは事実である。両者は反対方向に移動するが、これは平衡錘のストローク運動７８が大きいほど、平衡錘３０は操作素子１４より小さい重量となることを意味する。
【００６４】
図９及び図１０から、操作素子１４及び平衡錘３０の運動概念が「反発の原理」に基づくものであることが分かる。支持板３２がその作動状態に移行するとき及び支持板３２がその作動状態から非作動状態に戻るとき、操作素子１４及び平衡錘３０はパルス補償のため、互いに離れる。いずれの場合でも操作素子１４の移動のために外向きに作用する力は補償される（パルス回避）。
【００６５】
図１７及び図１８は、駆動装置２４ｂの逆の運動原理を示す。この目的のため、圧電素子３４、３６の交互配置と、操作素子１４及び平衡錘３０の支持板３２への機械的連結とが入れ替わり、支持板３２外面上の上述の素子配置に影響を及ぼす。これにより、操作素子１４と平衡錘３０は、支持板３２がその作動状態に移行するとき、今度は互いに向かって移動し、上記支持板が作動状態から非作動状態へ戻るとき、それに従って互いに離れる。
【００６６】
図１１から図１３は、第２の例示的実施形態による駆動装置２４ａを示す。駆動装置２４ａの素子が図８及び図１０の駆動装置２４と、構成若しくは機能又はその両方の点で等しい限り、それらは図１１から図１３において図８及び図１０と同じ参照符号で示されているか、文字ａを付した同じ参照符号で示されている。
【００６７】
駆動装置２４ａは、横方向に延びる端部７２ａで装着フランジ６４ａを介してフレーム部分２２に固定された支持板３２ａを含む。支持板３２ａの個々の分割された群３８への分割、つまり個々の取付部４０、４４及び中間部４８、５０は図８と同様に選択される。
【００６８】
図８から図１０の駆動装置２４とは対照的に、駆動装置２４ａは、特に平面である接続素子５４ａを介してフレーム部分２２に支持されている。これらの接続素子６２ａは中間部４８、５０に配置され、支持板３２ａからその第１外面４２の横方向に突出する。それらは平衡錘３０ａの凹部８０を通って延びている。平衡錘３０ａ及び操作素子１４の各場合の支持板３２ａへの接続は、図８から図１０と合わせてさらに上述したようにして実現される。
【００６９】
駆動装置２４ａの支持板３２ａの非作動状態及び作動状態での状況は、図１２及び図１３の断面図に示されている。
【００７０】
図１４から図１６は、同様に板状に形成された駆動装置２４ｃのさらに別の例示的実施形態を示す。図８から図１３の操作ユニット及び駆動装置の素子と機能若しくは構成又はその両方の点で等しいか又は対応する駆動装置２４ｃ及び操作ユニットの素子は、図１４から図１６で同一の参照符号又は文字ｃを付した同じ参照符号で示されている。
【００７１】
駆動装置２４ｃは、二重支持板付駆動装置として設計されており、第１支持板３２ｃと第２支持板３２’ｃとを備える。両方の支持板３２ｃ、３２’ｃには、第１及び第２圧電素子３４ｃ、３６ｃが交互に設けられている。これらの圧電素子は、対応する支持板３２ｃ、３２’ｃの第１及び第２外面４２ｃ、４６ｃに交互に配置されている。両方の支持板は、それぞれ第１の分割された１つの群３８ｃと、第２の分割されたさらに２つの群３８’ｃとに分割されている。第１群３８ｃは、２つの第１取付部４０ｃと、第１群３８ｃの２つの第１取付部４０ｃの間に位置する１つの第２取付部４４ｃとを有する。さらにそれぞれの第２群３８’ｃは、１つの第２取付部４４ｃと、１つの第１取付部４０ｃとを含む。
【００７２】
接続素子８２は、２つの支持板３２ｃ、３２’ｃの間に延び、同様に板状に形成され、支持板３２ｃ、３２’ｃへの接続ブリッジ８４を含む。接続ブリッジ８４は、２つの支持板３２ｃ、３２’ｃを、より具体的には、上記支持板の第１取付部４０ｃにおいて上記支持板の第１外面４２ｃで互いに接続する。接続素子８２は、長手方向の範囲に対向して配置された両端部で筐体１２のフレーム１８に接続されている。これは、接続素子８６により図１４から図１６に示されている。
【００７３】
第１支持板３２ｃは、その第２外面４６ｃで接続素子８８によって各第２取付部４４ｃ内で操作素子１４に機械的に接続され、第２支持板３２’ｃは、上記支持板の第２外面４６ｃで各第２接続部４４ｃ内に配置される接続素子９０によって平衡錘３０に接続されている。
【００７４】
図１４及び図１５では、駆動装置２４ｃは非作動状態で示されており、支持板３２ｃ、３２’ｃは、この例示的実施形態では直線状である。圧電素子３４ｃ、３６ｃが制御ユニット７４により作動した場合、支持板３２ｃ、３２’ｃは、図１６に示すように、波状の形態に変形する。上記接続素子に基づいて、操作素子１４及び平衡錘３０は、反対方向に反発し、つまり互いに離れるように移動する。ここで、支持板３２’ｃの圧電素子３４ｃ、３６ｃの適切な厚さ及び大きさの選択により、上記支持板のストローク運動７８は、第１支持板３２ｃにより実現されるストローク運動７６よりも大きくなるように選択すべきである。これによって、平衡錘３０の重量は、操作素子１４の重量に比べて小さくなるように選択でき、なおパルス回避される。
【００７５】
完全を期すために、この時点で図１４から図１６に示す駆動装置２４ｃの操作素子１４及び平衡錘３０の反発作用の概念も、逆の選択が可能であることを述べておかねばならない。（２つの支持板３２ｃ、３２’ｃの外面を基準に）上記圧電素子を逆配列することで、駆動装置２４ｃが作動した際、平衡錘３０及び操作素子１４で構成される２つの素子が互いに近づくようにすることが可能である。そして同様にパルス補償がある。
【００７６】
本発明による駆動装置２４ｄのさらなる例示的実施形態を図１９及び図２０に基づいて説明するが、この駆動装置は図８から図１０に示す駆動装置２４の変形である。機能若しくは構造又はその両方の点で駆動装置２４と類似又は同様の駆動装置２４ｄの素子は、図１９及び図２０で、図８から図１０と同じ参照符号で示されている。
【００７７】
駆動装置２４ｄが駆動装置２４と異なる点は、２つの第１及び第２圧電素子３４、３６がそれぞれ個々の取付部４０、４４内に配列されていることであり、これら対の圧電素子の間に、機械的に操作素子１４と接続するための接続素子５２及び支持板３２を平衡錘３０と接続するための接続素子５４とが配置されている。圧電素子３４、３６（及び接続素子５２、５４）は、それぞれ支持板３２の半波の弧の外側に配置されている。
【００７８】
本発明は、上述のように、圧電素子が上記支持板の両外面に交互に配置され、電気的に作動する際、（また）全てが上記支持板の長手方向に拡張又は収縮する例示的実施形態により既に説明されている。ただし、上記圧電素子は上記支持板の両外面に配置することもできる。波状の形態を得るため、上記圧電素子は、作動時に、各第２圧電素子が拡張し、その間に配置された上記圧電素子が収縮し、上記支持板の他方の外面上の対向する圧電素子が逆の振る舞いをするように、一方の外面に配置しなければならない。上記支持板の単に１つの共通の外面に圧電素子を配置することもできる。ここでも同様に上記圧電素子の作動は、各第２圧電素子が拡張し、その間に配置された圧電素子が収縮するようにしなければならない。さらに上記支持板は、複数の分離された部分支持板素子から構成されてもよい。各部分支持板素子は、少なくとも一方の外面に少なくとも１つの圧電素子を含む。上述の変形例及び詳細に説明した例示的実施形態の変形例は、個々の圧電素子に変えて、同一動作をする圧電素子の複数の群を有するように拡張することもできる。圧電素子の複数の群は、異なる面、一方の面又は両方の面に交互に配置される。
【符号の説明】
【００７９】
１０’  筐体
１２’  操作素子
１４’  筐体への操作素子の弾性的取付のバネ減衰システム
１６’  駆動装置
１８  車体への筐体の（弾性的）取付のバネ減衰システム
１９’  作動センサ
２０’  平衡錘
２１’  評価及び制御ユニット
２２’  筐体若しくは操作素子又はその両方への平衡錘の弾性的取付のバネ減衰システム
２４’  車両又は車両のダッシュボード
２６’  駆動装置として具体化された電機子を備えた電磁石の固定子
２８’  電機子を備えた電磁石の電機子
３０’  電機子を備えた電磁石の空気の隙間
３２’  触覚フィードバック時の移動の操作領域ガイダンス
ｍ１  操作領域の質量
ｘ１（ｔ）  操作領域のたわみ
ＦＡｃｔ（ｔ）  駆動装置の力の進行
Ｆ１（ｔ）  筐体１０’作動時に筐体１０’に作用する操作領域の力（Ｆ１（ｔ）＝ＦＡｃｔ−ｍ１×ａ１）
ｃ１  筐体への操作領域の弾性的取付のバネ定数
ｄ１  筐体への操作領域の弾性的取付の減衰
ｍ２  筐体の質量
ｘ２（ｔ）  機械的に励振した操作領域によって加えられる力の結果としての筐体のたわみ
Ｆ２（ｔ）  筐体締結具に作用する力
ｍ３  平衡錘の質量
ｘ３（ｔ）  平衡錘のたわみ
Ｆ３  平衡錘によって筐体に作用する力
ｃ３  平衡錘の筐体への弾性的取付のバネ定数
ｄ３  平衡錘の筐体への弾性的取付の減衰
１０  操作ユニット
１２  筐体
１４  操作素子
１６  操作面
１８  筐体のフレーム
２０  作動センサ
２２  フレーム部分
２４  駆動装置
２４ａ  駆動装置
２４ｂ  駆動装置
２４ｃ  駆動装置
２４ｄ  駆動装置
２６  縁部
２８  支持体
３０  平衡錘
３０ａ  平衡錘
３２  支持板
３２ａ  支持板
３２ｃ  第１支持板
３２’ｃ  第２支持板
３４  第１圧電素子
３４ｃ  第１圧電素子
３６  第２圧電素子
３６ｃ  第２圧電素子
３８  分割された群
３８ｃ  第１群
３８’ｃ  さらなる群
４０  第１取付部
４０ｃ  第１取付部
４２  第１外面
４２ｃ  第１外面
４４  第２取付部
４４ｃ  第２取付部
４６  第２外面
４６ｃ  第２外面
４８  第１中間部
５０  第２中間部
５２  操作素子接続素子
５４  平衡錘接続素子
５４ａ  平面接続素子
５６  波状形態
５８  第１半波
６０  第２半波
６２  第１装着フランジ
６２ａ  接続素子
６４  第２装着フランジ
６４ａ  第２装着フランジ
６６  凹部
６８  凹部
７０  ブリッジ
７２  支持板の反対側の端部
７２ａ  支持板の端部
７４  制御ユニット
７６  振幅
７８  振幅
８０  凹部
８２  接続素子
８４  接続ブリッジ
８６  接続素子
８８  接続素子
９０  接続素子
【図１】
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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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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2020507849.tif 000029
2020507849.tif 000030
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