[发明专利]用于产生主动触觉反馈的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于产生主动触觉反馈的设备（1），所述设备具有：至少一个压电致动器（4），所述压电致动器具有多个压电层和布置在所述多个压电层之间的内部电极；第一放大元件（5）和第二放大元件（6），其中所述压电致动器（4）布置在放大元件（5、6）之间，其中所述压电致动器（4）被构造和布置为在施加电压时改变所述压电致动器沿第一方向（R1）的伸展，而且其中所述放大元件（5、6）被构造和布置为由于所述压电致动器（4）的伸展的变化而变形为使得相应的放大元件（5、6）的部分区域（5b、6b）相对于所述压电致动器（4）沿与所述第一方向（R1）垂直的第二方向（R2）移动；和驱动电路（10），所述驱动电路被设计为向所述压电致动器（4）施加电压，使得所述放大元件（5、6）被变形为使得相对于按压所述设备（1）的对象产生模仿力跳变的触觉反馈。

技术领域

本发明涉及一种用于产生主动触觉反馈的设备以及一种用于产生主动触觉反馈的方法。

背景技术

用于对仪器进行操作的机械按键和开关越来越多地被纯电子变型方案、例如触摸屏所替代。在使用传统的机械开关时，通过力跳变对切换点的克服用信号通知按键已成功被按压。

图1示出了机械按键的力-位移图。在此，在横轴上绘制机械按键被按压的位移。在纵轴上绘制被施加到按键上的力。

首先，几乎在不费力的情况下按压按键。机械按键可以通过弹簧来预紧。当要克服弹簧应力时，所要花费的力才增加。在此，首先发生其中力保持恒定的空程，然后力线性增加。如果到达切换点SP，则力以力跳变的形式减小。在图1中，切换点SP通过附图标记SP来表征。

力跳变被用户感知到并且用信号通知用户对按键的操纵成功。在克服切换点SP之后并且在力跳变之后，所要施加的力重新增加。就在到达按键的机械末端挡块之前不久，所要施加的力越来越强烈地增加。

对于操纵体验来说关键的是在克服切换点时出现的力跳变。用户感觉到按键的机械阻力减小并且意识到按键已成功被操纵。即使在可能不会感知到声音反馈的非常嘈杂的环境下，通过该触觉印象也向用户可靠地确认按键已被按压。

在纯电子人机接口的情况下，缺少力跳变形式的触觉反馈。因而，为了识别这种接口是被正确操作的，经常迫使用户主动地看显示器。由此，可能使用户分散注意力。例如，在车辆中也越来越多地使用触摸屏。在这种情况下，如果迫使用户看屏幕，则可能会损害安全性。为了避开该缺点，常见的是：给触摸屏配备触觉反馈。

从EP 246233 B1和WO 2016/075131 A1公知用于产生触觉反馈的设备的示例。然而，在这些设备的情况下，可实现的偏移十分有限。由于只是小的可实现的偏移，这些偏移只能在比如150Hz与250Hz之间的窄频带内良好地被感觉到，因为这里人类触觉最敏感。

发明内容

现在，本发明的任务是：说明一种用于产生触觉反馈的经改善的设备和经改善的方法，其中例如上文提到的设备的缺点被克服。该任务通过独立权利要求的主题来解决。

提出了一种设备，该设备具有至少一个压电致动器、第一放大元件、第二放大元件和驱动电路。压电致动器具有多个压电层和布置在其间的内部电极。压电致动器布置在这些放大元件之间，其中压电致动器被构造和布置为在施加电压时改变该压电致动器沿第一方向的伸展，而且其中这些放大元件被构造和布置为由于压电致动器的伸展的变化而变形为使得相应的放大元件的部分区域相对于压电致动器沿与第一方向垂直的第二方向移动。驱动电路被设计为：向压电致动器施加电压，使得这些放大元件被变形为使得相对于按压该设备的对象产生模仿力跳变的触觉反馈。

压电致动器相对于用于产生触觉反馈的其它装置、例如不平衡电机或线性谐振器提供了响应时间短得多的优点。短的响应时间可能引起：在操纵按键与开始触觉反馈之间没有花过多时间并且因此不发生用户的误解。只有通过短的响应时间才可以尽可能准确地模仿机械按键的触觉特性，而且用户可以体验到他直观上所预期的感觉。由此，可以普遍改善用户的使用体验。