[发明专利]重悬浮触屏触觉组件以及被动制动系统的使能方法和装置

说明书

相关申请的叉引用

本申请要求根据35 U.S.C.§119(e)于2016年2月26日提交的美国临时申请62/300,722的优先权，其全部内容通过引用并入至本文中。

技术领域

本文实施例一般针对的是悬浮触屏组件，更具体地，针对的是使能或改进重悬浮触屏组件的触觉效果的部件。

背景技术

触觉学是触觉与力反馈技术，其通过将触觉反馈效果(即“触觉效果”)，例如力、震动以及运动施加给用户，从而利用用户的触感。例如移动设备、触屏设备、触摸板设备以及个人电脑等设备，可设置为产生触觉效果。一般，对能够产生触觉效果的嵌入式硬件(例如致动器)的呼叫可在设备操作系统(“OS”)内进行编程。这些呼叫指定执行哪些触觉效果。例如，当用户例如使用按键、触屏、触摸板、控制杆、操纵轮、或其他控件与设备交互时，设备OS可通过控制电路向嵌入式硬件发送执行命令。然后，嵌入式硬件产生合适的触觉效果。

在汽车环境中，触觉可提供触感反馈，以协助在汽车环境中创建更为确信、更安全的用户体验。触觉的汽车应用已囊括旋钮、操纵杆、触摸板以及触屏。汽车环境中的触屏应用正在增长。触屏是导航系统的天然界面，而触觉反馈提升了触屏的整体可用性、以及导航系统人机界面的具体特性。用户体验到更多的直觉交互、更少的扫视时间从而提升安全性、以及节省空间的设计。触屏按键发送用户能够通过触屏确切感觉到的触觉脉冲，因为触屏安装在允许触屏运动的悬浮件上，使得用户能够快速扫视和触摸，即可选择触屏的图标。此外，通过使用近距感知，当手接近触屏时能够检测到手。当图标被按压，触屏脉冲以确认命令，使得个人能够安全地继续注视路面。由此，触觉触屏或触摸板的物理反馈使得司机能够操作系统，无需注视触屏或平板。凯迪拉克CUE和讴歌RLX的On-Demand Multi-Use Display^TM(请求式多用途显示器)是两种汽车触觉触屏的应用。雷克萨斯NX使用了触觉触摸板应用。

汽车环境中所用的触屏为大显示屏，并且比其他触觉触屏更重。例如，可能需要10英寸的显示屏，并且其重量可达到约500g，因为为了更佳的可见性，系统包括通过光学贴合固定至触摸面板的LCD。触屏或面板可称为悬浮屏，因为它安装在悬浮系统上，以允许触屏随着触觉效果产生而运动。为了向悬浮系统设备提供触觉，需要小行程或运动以及用于加速的高的力。随着可移动的块件(例如触屏及其组件)变得更大和/或更重，所需的力也提升至超过了具有成本效益的电磁阀或推拉式致动器所能提供的力。结果是，需要多种电磁阀或推拉式致动器来产生这种所需的力，而这是不具有成本效益的，且占用太多实际财产。由此，存在对致动器增幅机构的需要，其能够以更大的力移动可移动的块件，以产生所需的位移和加速度需要。

当前致动器技术的另一议题是对于更高效、更具成本效益的制动机构的需要。当前，制动可通过主动制动工序来完成。这是通过向用于初始移动块件的同一致动器发送反向信号来完成的。然而，这种方法的问题是，由于发送精确的反向信号所需的测量要求，该方法非常难以实施。不仅仅是非常难以实现测量和计算，还有所产生的制动力受限于致动器的强度及其性能。结果是，这样仅仅生成了一种有限的制动力，在进入完全静止态之前，这将使得可移动的块件持续移动或振动。

其他人也尝试过通过被动摩擦制动来解决这一问题。这是通过将附着至固定块件的材料压在附着至可移动块件上，由此当可移动块件相对静止块件移动时，产生与行程反向的摩擦力来完成的。一旦撤除致动力，这使得可移动块件减速。这两种材料之间的摩擦由正交施加于摩擦表面的力以及彼此相互摩擦的两种材料之间的静/动摩擦系数来控制。然而，这也是非常难以实施的，因为摩擦必须施加至可移动块件，以及这种摩擦力随着正交施加于表面的力大幅度地变化。进一步地，这种方案难以实施，因为其需要使用更强力的致动器，因为在贯穿触觉效果持续期间，摩擦力总是反向运动。由此，也存在对于能够提供更有效制动的制动机构的需要，其中这种制动机构不存在这样的限制。

发明内容