一种触摸屏和触觉反馈装置的制作方法

1.本技术涉及操作面板领域，尤其涉及一种触觉反馈装置。还涉及一种触摸屏，包括前述触觉反馈装置。


背景技术：

2.目前，作为汽车内饰的大尺寸触摸屏幕、显示面板的操作交互体验感不佳，例如，驾驶员在行车过程中按压大尺寸触摸屏幕、显示面板时，容易因按压位置不准确、按压力度不足、按压角度不合理等种种原因导致并未启动汽车的特定功能或者意外启动汽车的其他功能，由此导致驾驶员难以有效操纵大尺寸触摸屏幕、显示面板。
3.为了应对上述问题，当下部分大尺寸触摸屏幕、显示面板内会增加多个传感元件、显示元件、动力元件等等，这不单单会造成大尺寸触摸屏幕、显示面板的结构更为复杂，控制更为庞杂，而且对驾驶员与大尺寸触摸屏幕、显示面板的操作交互体验感的改善效果并不突出。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种触觉反馈装置，以简单的结构及其连接关系可实现大尺寸触摸屏幕、显示面板等按压装置的触觉反馈，有利于操作人员及时有效地操纵前述按压装置，对各类人群具有良好的适用性。本技术的另一目的是提供一种触摸屏，包括前述触觉反馈装置。
5.为实现上述目的，本技术提供一种触觉反馈装置，包括用于设置在按压装置内的片弹簧；片弹簧包括相连的第一弹簧部和第二弹簧部；第一弹簧部呈面状，第一弹簧部用于平行且紧邻按压装置的按压面；第二弹簧部呈条状，第二弹簧部的长度方向用于与按压装置的按压方向锐角相交。
6.在一些实施例中，片弹簧的数量为多个；全部片弹簧用于在按压装置的前操作面板和后基准面板之间分散分布。
7.在一些实施例中，至少部分片弹簧的第二弹簧部的长度方向相交。
8.在一些实施例中，全部片弹簧的第二弹簧部与按压方向的夹角相等。
9.在一些实施例中，任一第二弹簧部包括用于朝向前操作面板的前弹簧端和用于朝向后基准面板的后弹簧端；全部前弹簧端和全部后弹簧端均环列分布，全部前弹簧端的环列范围大于全部后弹簧端的环列范围。
10.在一些实施例中，任一片弹簧还包括第三弹簧部；任一片弹簧一体成型；第一弹簧部连接于前弹簧端，第三弹簧部连接于后弹簧端，第一弹簧部和第三弹簧部二者分别朝相反方向相背延伸。
11.在一些实施例中，还包括紧邻第一弹簧部的压力传感器、用于固定连接前操作面板的衔铁和用于固定连接后基准面板的电磁铁；压力传感器和前操作面板分别处于第一弹簧部的两对侧；电磁铁与压力传感器均接入同一电路。
12.在一些实施例中，第一弹簧部为变截面板体；压力传感器与第一弹簧部的自由端紧邻。
13.本技术还提供一种触摸屏，包括按压装置和设于按压装置内的上述触觉反馈装置；按压装置包括前操作面板和后基准面板，前操作面板和后基准面板二者相互平行且沿任意一者的法线方向滑动安装；触觉反馈装置位于前操作面板和后基准面板二者之间；前操作面板为按压装置的按压面。
14.在一些实施例中，前操作面板包括触摸屏板、上壳体和刚性板；后基准面板包括电路板和下壳体；触摸屏板、上壳体、刚性板、电路板和下壳体沿前操作面板的法线方向依次装配；衔铁固定于刚性板，电磁铁与电路板相对固定且电性连接。
15.相对于上述背景技术，本技术所提供的触觉反馈装置包括具有第一弹簧部和第二弹簧部的片弹簧；片弹簧用于设置在按压装置内，片弹簧的第一弹簧部和第二弹簧部相连；其中，第一弹簧部呈面状，其平行且紧邻按压装置的按压面，操作人员接触并按压前述按压装置的按压面时，操作人员的作用力可通过按压装置传递至第一弹簧部，进而由第一弹簧部传递至第二弹簧部；第二弹簧部呈条状，其长度方向与按压装置的按压方向锐角相交，因此，第二弹簧部因受力而伸缩时会带动第一弹簧部和按压面振动，此振动可分解到两个相互垂直的方向，例如分解到按压方向和垂直于按压方向的另一方向，由于按压方向往往垂直于按压面，因此前述振动可以看作是分解到按压方向和平行于按压面的方向。
16.上述触觉反馈装置可以应用于作为汽车内饰的大尺寸触摸屏幕、显示面板内，当然也可以应用于其他各类按压装置内。
17.在该触觉反馈装置中，第二弹簧部为产生反馈信号的主要零部件。将该触觉反馈装置设于按压装置内时，片弹簧及其第二弹簧部的形状构造和安装方式可以令按压装置产生明显有别于操作人员自身的按压动作的反馈，既辅助操作人员判断自身是否按压或者是否有效按压前述按压装置，又有利于操作人员准确分辨自身的按压动作和前述反馈，而且能够基于不同方向的振动效果对不同人群产生良好的适用性，消除不同人群因对各个方向的振动的敏感性差异而带来的误差。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例所提供的片弹簧的结构示意图；
20.图2为本技术实施例所提供的片弹簧、压力传感器和压力传感器支架的装配示意图；
21.图3为本技术实施例所提供的触摸屏的结构示意图。
22.其中，01-前操作面板、011-触摸屏板、012-上壳体、013-刚性板、02-后基准面板、021-电路板、022-下壳体、1-片弹簧、11-第一弹簧部、12-第二弹簧部、13-第三弹簧部、2-压力传感器、3-衔铁、4-电磁铁、5-压力传感器支架。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
25.请参考图1至图3，图1为本技术实施例所提供的片弹簧的结构示意图；图2为本技术实施例所提供的片弹簧、压力传感器和压力传感器支架的装配示意图；图3为本技术实施例所提供的触摸屏的结构示意图。
26.本技术提供一种触觉反馈装置，请参考图1，包括用以设于按压装置内的片弹簧1，此片弹簧1包括呈面状的第一弹簧部11和呈条状的第二弹簧部12，第一弹簧部11和第二弹簧部12二者相连。
27.可参考图1至图3，在该触觉反馈装置中，第一弹簧部11呈面状，其平行于按压装置的按压面且紧邻前述按压面；操作人员向按压装置的按压面施加压力时，此压力经按压装置的按压面传递至第一弹簧部11，进而传递至第二弹簧部12。第二弹簧部12呈条状，其长度方向与按压装置的按压方向相交，而且前述长度方向和前述按压方向的夹角为锐角；操作人员施加于按压装置的压力通过第一弹簧部11传递至第二弹簧部12时，第二弹簧部12受压变形，待操作人员撤销前述压力后，第二弹簧部12在复位过程中产生的位移可以分解至平行于按压面的第一方向和垂直于按压面的第二方向，换言之，第二弹簧部12在复位过程中产生的振动可以分解到两个相互垂直的方向，前述振动即为操作人员操纵按压装置时的反馈信号。
28.第二弹簧部12的振动可以分解到两个相互垂直的方向，例如可分解到作为第一方向的水平方向和作为第二方向的竖直方向，因此，无论是对水平方向的振动更为敏感的人群，还是对竖直方向的振动更为敏感的人群，均可以通过该触觉反馈装置灵敏有效地判断按压装置的实际动作状态。
29.至于该触觉反馈装置的应用对象也就是按压装置，其可以是按键类产品、触摸屏类产品。当然，无论是按键类产品还是触摸屏类产品，均具有一个朝向操作人员的前侧面和一个背向操作人员的后侧面，显然，前述前侧面作为上文提及的按压面。
30.操作人员接触上述按压装置的前侧面并向前侧面施加压力，实现对按压装置的按压操作，同时实现挤压第二弹簧部12，此时，第二弹簧部12相当于获取到输入信号。当操作人员不再持续施加前述压力时，第二弹簧部12基于前述输入信号产生振动，此振动可传递至肢体尚未脱离前侧面的操作人员，由此，操作人员可以直观得到自己已经操纵按压装置的反馈信息。反过来说，如果操作人员没有按压前侧面，则按压装置不会产生与按压动作相关联的功能，而且第二弹簧部12也不会产生反馈信号。
31.可见，本技术所提供的触觉反馈装置可以应用于各类按压装置内，为操纵前述按压装置的操作人员提供反馈，辅助于操作人员判断自身是否按压或者是否有效按压前述按压装置。本技术所提供的触觉反馈装置产生的反馈信号既明显有别于操作人员自身的按压动作，有利于操作人员准确分辨前述反馈信号，而且对不同人群具有良好的适用性，消除不
同人群因对各个方向的振动的敏感性差异而带来的误差，确保不同人员均可以通过该触觉反馈装置判断按压装置的操作状态。
32.下面结合附图和实施方式，对本技术所提供的触觉反馈装置做更进一步的说明。
33.将本技术所提供的触觉反馈装置应用于按压装置时，一个按压装置内往往设置多个片弹簧1。例如，可参考图3，某按压装置包括前操作面板01和后基准面板02，此前操作面板01相当于前文提及的前侧面，此后基准面板02相当于前文提及的后侧面，因此，将触觉反馈装置安装于该按压装置的内部时，触觉反馈装置的多个片弹簧1可以分散分布于按压装置的前操作面板01和后基准面板02之间。
34.在按压装置的前操作面板01和后基准面板02之间设置多个片弹簧1时，多个片弹簧1相对于按压装置的分布角度可以相同，例如，多个片弹簧1的第二弹簧部12相互平行。当然，多个片弹簧1相对于按压装置的分布角度也可以不同，例如，可参考图2和图3，多个片弹簧1的第二弹簧部12相交。其中，第二弹簧部12呈条状，因此，多个片弹簧1的第二弹簧部12相交指的是前述若干第二弹簧部12的长度方向彼此相交。
35.相较于同一触觉反馈装置内的全部片弹簧1的第二弹簧部12均平行分布，若同一触觉反馈装置内的至少部分片弹簧1的第二弹簧部12相交，则操作人员在前操作面板01的多个位置所感受到的振动的方向各异，可避免操作人员因连续按压前操作面板01而对触觉反馈装置的反馈信号产生疲劳。
36.按压装置的前操作面板01和后基准面板02大多平行间隔分布，而且前操作面板01和后基准面板02具有特定的装配关系，为了在长时间内维持包括前操作面板01和后基准面板02在内的多个零部件的装配关系，无论触觉反馈装置的全部片弹簧1是否平行，全部片弹簧1的第二弹簧部12的长度方向与按压装置的按压方向此二者的夹角均相等。
37.举例来说，触觉反馈装置具有多个片弹簧1；任意一个片弹簧1的第二弹簧部12包括位于其长度方向的两端的前弹簧端和后弹簧端，前弹簧端用于朝向前操作面板01，后弹簧端朝向后基准面板02；对于全部片弹簧1而言，全部前弹簧端环列分布，全部后弹簧端同样环列分布，全部前弹簧端的环列中心轴和全部后弹簧端的环列中心轴均为前操作面板01的法线，全部前弹簧端的环列范围大于全部后弹簧端的环列范围。其中，全部前弹簧端的环列中心轴和全部后弹簧端的环列中心轴可共线。
38.在上述示例中，一方面，不同片弹簧1产生的振动方向各异，可缓解操作人员对反馈信号的疲劳感，另一方面，不同片弹簧1振动时对按压装置的部分零部件造成的微小偏移量可以相互抵消，降低按压装置因个别零部件偏移而导致的故障率。
39.在上述实施例的基础上，该触觉反馈装置的片弹簧1还包括第三弹簧部13；同一片弹簧1的第一弹簧部11、第二弹簧部12和第三弹簧部13一体成型；对于任意一个片弹簧1而言，第二弹簧部12位于第一弹簧部11和第三弹簧部13之间，第一弹簧部11连接于第二弹簧部12的前弹簧端，第三弹簧部13连接于第二弹簧部12的后弹簧端，与此同时，前述第一弹簧部11和前述第三弹簧部13分别朝相反方向相背延伸。根据前文可知，第一弹簧部11平行且紧邻按压装置的按压面例如前操作面板01，相应地，第三弹簧部13平行且紧邻按压装置的后基准面板02，基于第一弹簧部11和第三弹簧部13在按压装置内的装配关系，操作人员在按压前操作面板01时可以准确有效地压缩第二弹簧部12，为第二弹簧部12以振动的形式输出反馈信号做好准备。
40.在本技术所提供的部分实施例中，除了片弹簧1，该触觉反馈装置还设有压力传感器2、衔铁3和电磁铁4。
41.此实施例中，压力传感器2紧邻片弹簧1的第一弹簧部11，例如，压力传感器2可通过如图2所示的压力传感器支架5定位于第一弹簧部11的一侧；衔铁3和电磁铁4分别固定于按压装置的前操作面板01和后基准面板02，例如，衔铁3固定于前操作面板01，电磁铁4固定于后基准面板02；前述压力传感器2和按压装置的前操作面板01分别处于第一弹簧部11的两对侧，前述压力传感器2和前述电磁铁4连接于同一电路。
42.操作人员使用具有上述触觉反馈装置的按压装置时，若操作人员施加于该按压装置的压力不小于预设压力值，则前述压力先后通过前操作面板01、第一弹簧部11传递至压力传感器2，继而由压力传感器2和相关控制器启动与按压装置的按压状态相关联的动作零件或者电路；反之，若操作人员未按压该按压装置或者施加于该按压装置的压力小于预设压力值，则前述压力无法传递至压力传感器2，也就无法通过压力传感器2和相关控制器启动与按压装置的按压状态相关联的动作零件或者电路。
43.在上述过程时，若操作人员施加于该按压装置的压力不小于预设压力值，不仅可以通过压力传感器2和相关控制器启动与按压装置的按压状态相关联的动作零件或者电路，还能够在压力传感器2接收信号时接通电磁铁4，使得电磁铁4吸引衔铁3以实现二者相互靠近，进而使得作面板和后基准面板02相互靠近，由此实现前操作面板01和后基准面板02挤压片弹簧1及其第二弹簧部12，为第二弹簧部12以振动实现反馈做好准备。相反，若操作人员未按压该按压装置或者施加于该按压装置的压力小于预设压力值，不仅压力传感器2不会开启与按压装置的按压状态相关联的动作零件或者电路，而且也不会接通电磁铁4，则处于前操作面板01和后基准面板02之间的片弹簧1及其第二弹簧部12几乎不受外力作用，第二弹簧部12也就不会以振动形式向外输出反馈信号。
44.可见，按压装置通过压力传感器2可以准确区分操作人员施加于前操作面板01的作用力大小，从而区分操作人员的动作属于有效的按压动作还是无效的误触动作，结合电磁铁4和衔铁3就可以实现只在操作人员的有效按压动作下启动触觉反馈装置的反馈功能。
45.在本技术所提供的部分实施例中，第一弹簧部11可设置为变截面板体，例如第一弹簧部11的板面呈梭形、锥形、椭圆形等形状，又例如第一弹簧部11的局部位置设有凹槽或者孔。采用变截面板体作为第一弹簧部11时，压力传感器2与第一弹簧部11的自由端紧邻，根据前文的记载可知，第一弹簧部11的其中一端与第二弹簧部12的前弹簧端连接，因此，第一弹簧部11的另一端即为第一弹簧部11的自由端，而第一弹簧部11的自由端远离第二弹簧部12。简而言之，压力传感器2和第二弹簧部12分别处于第一弹簧部11的两端。若操作人员误触到与第一弹簧部11邻近的前操作板面，则此变截面板体可以吸收操作人员的误触动作的运动势能，避免第一弹簧部11向压力传感器2输入信号。
46.根据上文各个实施例所提供的触觉反馈装置，本技术还提供一种具有此触觉反馈装置的触摸屏，该触摸屏还包括按压装置。在该触摸屏中，按压装置具有前操作面板01和后基准面板02，前操作面板01和后基准面板02二者相互平行且沿任意一者的法线方向滑动安装，前操作面板01为按压装置的按压面；触觉反馈装置安装于前操作面板01和后基准面板02二者之间。
47.此触摸屏可作为汽车的配件之一，例如，此触摸屏具体为安装于汽车内的大尺寸
触摸屏幕或者智能面板。
48.触摸屏的前操作面板01可包括触摸屏板011、上壳体012和刚性板013，触摸屏板011、上壳体012和刚性板013此三者沿前操作面板01的法线依次分布；后基准面板02可包括电路板021和下壳体022；采用前操作面板01和后基准面板02安装触觉反馈装置时，前操作面板01的刚性板013朝向后基准面板02的电路板021，触觉反馈装置处于前述刚性板013和电路板021之间。
49.由此可见，在该实施例中，触摸屏板011、上壳体012、刚性板013、电路板021和下壳体022沿前操作面板01的法线方向依次装配；触觉反馈装置的衔铁3可固定于刚性板013，触觉反馈装置的电磁铁4可固定于电路板021并与电路板021电性连接。其中，电磁铁4可按照图3所示的角度横向放置于前操作面板01和后基准面板02之间，减小触摸屏沿前操作面板01的法线方向的尺寸。
50.采用片弹簧1、电磁铁4、衔铁3和压力传感器2这些零部件的组合结构实现该触摸屏的触摸功能和触摸动作下的反馈功能时，可以优化触摸屏与不同操作人员的交互体验感，也可以简化产品结构，有利于改进产品形态，降低成本。
51.以上对本技术所提供的触摸屏和触觉反馈装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。