[发明专利]摩擦力动态变化的阻力致动器

说明书

技术领域

本发明的一个实施例涉及触觉反馈。更具体地，本发明的一个实 施例涉及具有触觉反馈的旋钮。

背景技术

电子设备制造商力求生产丰富的用户界面。常规设备使用视觉和 音觉提示来向用户提供反馈。在一些界面设备中，动觉反馈(诸如主 动和阻力反馈)和/或触觉反馈(诸如振动、纹理和热度)也被提供给 用户，这些通常统称为已知的“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈可 以提供增强并且简化用户界面的提示。

触觉反馈已在旋钮或其它类型的电机械设备(诸如机械开关和编 码器)上实现以形成灵活的用户界面。大量可用的触觉反馈(包括掣 子、障碍和振动)给用户提供了可用性、设计和成本上的优点。

通常，触觉反馈形成在具有马达致动器系统或制动致动器系统的 旋钮上。马达致动器系统施加作用力来阻挡或增强用户的运动。然而， 由于马达总是使系统能量增大，因此它会变得不稳定。另外，马达致 动器系统需要相对大且贵的马达来形成所需大小的扭矩。

相反地，制动致动器系统采用制动致动器，其通过摩擦消散能量 和阻止用户运动。制动致动器系统通常比马达致动器系统小和便宜， 并且因为其将能量抽离系统，因此不会变得不稳定。

具有制动致动器系统的已知旋钮上的一个问题是必须在两刚性金 属设备之间维持磁气隙。该磁气隙通常必须保持在严格的公差内，由 此使得设备的制造昂贵且困难。另外，具有制动致动器的已知旋钮通 常只包括一级摩擦制动。然而，某些预期的触觉反馈如果包括多级摩 擦力则更有效。 基于上述内容，需要一种改进的摩擦制动致动器系统。

发明内容

一个实施例是用于在旋钮上产生触觉效果的系统。该系统包括电 线圈和芯体。在线圈上施加第一级电压以实现具有第一摩擦系数的第 一表面交界，并且通过改变电压产生第一触觉效果。在线圈上施加第 二级电压以实现具有比第一摩擦系数大的第二摩擦系数的第二表面交 界，并且通过改变电压产生第二触觉效果。

附图说明

图1是根据一个实施例的旋钮的透视图；

图2是根据一个实施例的旋钮的透视剖切图；

图3是根据一个实施例的控制器在产生触觉效果时的功能流程 图；

图4是根据另一实施例的旋钮的透视剖切图；

图5是根据又一实施例的旋钮的透视剖切图。

具体实施方式

一个实施例是具有阻力致动器的旋钮，所述阻力致动器通过改变 表面交界具有摩擦力的动态变化。

图1是根据一个实施例的旋钮10的透视图。旋钮10包括底部14、 旋转轴12和触觉控制器16。旋转轴12可以接合到旋钮或可由用户转 动的其它设备。控制器16可以包括处理器和储存由处理器执行的指令 的储存器。控制器16产生在用户转动旋转轴12时施加的触觉效果。 控制器16可以设置在底部14外部(如图1所示)或底部14内部。

图2是根据一个实施例的旋钮10的透视剖切图。旋钮10包括接 合到旋转圆盘26或任何其它类型旋转元件的轴12。在一个实施例中， 旋转圆盘26由镀镍钢或任何可受到磁力吸引的材料形成。当用户转动 轴12时，旋转圆盘26和轴12绕轴线A旋转。

磁芯24和电磁线圈20包围轴12。电磁线圈20连接到电源(未 示出)，并且在通电时使磁芯24以已知方式产生磁力。在一个实施例 中，电磁线圈20由铜线圈形成，磁芯24由铜筒管(copper bobbin) 形成。然而，电磁线圈20和磁芯24也可以由实现在通电时形成磁力 的任何其它材料形成。

垫圈32或其它类型的隔离元件沿垫圈32的内周环在部分33处接 合至旋转圆盘26。垫圈32的其余部分延伸跨过围绕旋转圆盘26底侧 形成的凹槽34。垫圈32具有柔性，因此当其外周在凹槽34内前后弯 曲时可借助悬臂效应起到弹簧的作用。在一个实施例中，垫圈32由青 铜形成，但是它也能由任何提供可接受水平的摩擦和柔软度的材料形 成。