触觉反馈装置
阅读：939发布：2020-05-11
专利汇可以提供触觉反馈装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开提供一种 触觉反馈 装置。所述触觉反馈装置包括：振动构件；振动元件，形成在振动构件上，以使振动构件振动； 质量 构件，形成在振动构件上，以调节振动构件的震荡 频率 ，其中，质量构件的面对振动构件的一个表面形成为具有弯曲的形状。，下面是触觉反馈装置专利的具体信息内容。
1.一种触觉反馈装置，所述触觉反馈装置包括：
振动构件；
振动元件，形成在振动构件上，以使振动构件振动；
质量构件，形成在振动构件上，以调节振动构件的振动频率，
其中，质量构件的面对振动构件的一个表面形成为具有弯曲形状。
2.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其中，质量构件的所述一个表面形成为具有曲率半径比当振动构件由于振动元件的振动而变形时形成的曲率半径小的弯曲形状。
3.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其中，振动构件包括：
第一板构件，振动元件固定地附着到第一板构件；
第二板构件，从第一板构件延伸并且容纳质量构件。
4.如权利要求3所述的触觉反馈装置，其中，第二板构件从第一板构件的侧表面延伸，并且被形成为沿垂直于第一板构件的方向弯曲。
5.如权利要求3所述的触觉反馈装置，其中，第一板构件和第二板构件通过压力加工一体地形成。
6.如权利要求1所述的触觉反馈装置，所述触觉反馈装置还包括形成在振动构件和质量构件之间的震动吸收构件，以防止振动构件和质量构件之间接触。
7.如权利要求6所述的触觉反馈装置，其中，震动吸收构件形成在振动构件的一个表面上。
8.如权利要求6所述的触觉反馈装置，其中，震动吸收构件与质量构件一起形成。
9.如权利要求6所述的触觉反馈装置，其中，震动吸收构件的一个表面形成为具有弯曲的形状。
触觉反馈装置
技术领域
背景技术
[0003] 为了增加用户方便性，已经开始普遍使用选择按钮显示在屏幕上的触摸输入/输出装置(例如，触觉反馈装置)。
[0005] 触觉反馈装置可以实现空间节省、提高可操作性和简易性并且使用户能够容易地与装置交互。另外，触觉反馈装置可以提供与IT装置的良好的互补关系。因此，触觉反馈装置已经被广泛地用作用于在公共场所(例如，地铁站、医院、学校等)为用户提供信息的引导装置的输入/输出单元。
[0006] 同时，触觉反馈装置用于提供关于输入信号是否已经被接收或者输出信号是否已经被输出的通知。
[0007] 触觉反馈装置包括振动元件(例如，压电元件)和通过所述振动元件振动的振动构件。
[0008] 然而，设置在触觉反馈装置中的振动构件可以是薄板构件，以提高振动特性，因此，在冲击被施加到触觉反馈装置的情况下(例如，如果用户将触觉反馈装置跌落)，触觉反馈装置会容易变形或损坏。
发明内容
[0009] 本发明的一方面提供一种触觉反馈装置，所述触觉反馈装置可以防止振动特性由于外部震动(具体地说，跌落冲击)而劣化。
[0010] 根据本发明的一方面，提供了一种触觉反馈装置，所述触觉反馈装置包括：振动构件；振动元件，形成在振动构件上，以使振动构件振动；质量构件，形成在振动构件上，以调节振动构件的震荡频率，其中，质量构件的面对振动构件的一个表面形成为具有弯曲形状。
[0012] 振动构件可以包括：第一板构件，振动元件固定地附着到第一板构件；第二板构件，从第一板构件延伸并且容纳质量构件。
[0013] 第二板构件可以从第一板构件的侧表面延伸，并且可以被形成为沿垂直于第一板构件的方向弯曲。
[0014] 第一板构件和第二板构件可以通过压力加工一体地形成。
[0015] 触觉反馈装置还可以包括形成在振动构件和质量构件之间的震动吸收构件，以防止振动构件和质量构件之间接触。
[0016] 震动吸收构件可以形成在振动构件的一个表面上。
[0017] 震动吸收构件可以与质量构件一起形成。
[0019] 通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他方面、特点和其他优点将被更加清晰的理解，在附图中：
[0020] 图1是示出了根据本发明第一实施例的触觉反馈装置的截面图；
[0021] 图2是示出了图1的触觉反馈装置在操作状态下的截面图；
[0022] 图3和图4是示出了根据本发明第二实施例的触觉反馈装置的截面图；
[0023] 图5是示出了根据本发明第三实施例的触觉反馈装置的截面图；
[0024] 图6是示出了图5的触觉反馈装置的振动构件的透视图。
具体实施方式
[0025] 下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。
[0026] 然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可能会夸大元件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号指示相同或相似的元件。
[0027] 图1是示出了根据本发明第一实施例的触觉反馈装置的截面图，图2是示出了图1的触觉反馈装置在操作状态下的截面图，图3和图4是示出了根据本发明第二实施例的触觉反馈装置的截面图，图5是示出了根据本发明第三实施例的触觉反馈装置的截面图，图6是示出了图5的触觉反馈装置的振动构件的透视图。
[0028] 将参照图1和图2描述根据本发明第一实施例的触觉反馈装置100。
[0029] 根据本发明第一实施例的触觉反馈装置100可以包括：壳体102和104、振动构件10、振动元件20以及质量构件40。具有上述构造的触觉反馈装置100可以安装在其他便携式电子设备(诸如便携式电话、便携式电子词典等)中。
[0030] 此外，触觉反馈装置100连接到相应的电子设备的输入/输出装置，从而向用户传递振动信号。然而，根据本发明实施例的触觉反馈装置100不限制于安装在上述便携式电子设备中，并且可以安装在包括触摸屏的自动提款机(ATM)、地铁站中的地铁线路引导系统等中。此外，触觉反馈装置100可以在需要输出振动的其他电子设备中安装并使用。
[0031] 壳体102和104可以包括上壳体102和下壳体104。壳体102和104可以保护触觉反馈装置100免受外部震动。为此，壳体102和104可以利用耐冲击的金属制造。然而，为了减轻触觉反馈装置100的重量，壳体102和104可以利用塑料制造。在这种情况下，所述塑料可以包括能够使耐冲击性增加的材料。
[0032] 壳体102和104可以安装在安装有触觉反馈装置100的电子设备中，以与电子设备分开和连接到电子设备。可选择地，壳体102和104的至少一部分(例如，上壳体102或者下壳体104)可以与安装有触觉反馈装置100的便携式电子设备(例如，便携式电话)一体地形成。此外，上壳体102或下壳体104，或者上壳体102和下壳体104可以是便携式电子装置的一部分。
[0034] 同时，上壳体102和下壳体104两个都可以是可连接的和可分开的。例如，上壳体102和下壳体104可以通过螺母和螺栓连接。可选地，上壳体102和下壳体104可以通过单独的安装结构(例如，突起和槽)连接。
[0035] 振动构件10可以被制造成横截面基本上呈矩形的薄板。然而，振动构件10可以被制造为具有除了矩形形状外的形状，只要振动构件10能够沿竖直方向振动即可。
[0036] 振动构件10可以利用具有预定大小的弹性的材料制造。例如，振动构件10可以由金属、塑料等形成。此外，在振动构件10中，可以将弹簧常量K确定为使触觉反馈装置100具有预定范围的振动频率(100Hz到300Hz)。例如，可以调整振动构件10的长度和厚度，从而触觉反馈装置100具有100Hz到300Hz的振动频率。
[0037] 振动构件10可以固定到壳体102和104。具体地说，振动构件10的两端可以连接到壳体102和104。更具体地说，振动构件10的两端可以固定到上壳体102或下壳体104，或者可以同时地固定到上壳体102和下壳体104。
[0038] 这里，振动构件10的两端可以通过焊接方法或者螺栓紧固方法连接到壳体102和104。然而，振动构件10与壳体102和104之间的连接方法不限于上述方法，并且可以在能够由本领域普通技术人员所认识的范围内改变。
[0039] 由于安装在壳体102和104中的振动构件10具有如上所述的预定大小的弹性，因此振动构件10可以通过外力沿竖直方向(基于图1的Z轴方向)振动。作为参考，振动构件10可以为了平稳地沿竖直方向振动而被压缩和伸展。然而，振动构件的伸缩范围不能超过构成振动构件10的材料的弹性形变的范围。
[0040] 振动元件20可以固定到振动构件10。具体地说，振动元件20可以通过粘合剂粘附到振动构件10。这里，粘合剂可以是能够通过紫外(UV)光固化的环氧树脂或者树脂。此外，振动元件20可以以机械结构的方式固定到振动构件10。为此，安装振动元件20的槽可以形成在振动构件10中。此外，用于固定振动元件20的位置的突起可以形成在振动构件10上。
[0041] 振动元件20可以是能够根据电信号自由地伸缩的压电元件。例如，振动元件20可以利用PZT(锆钛酸铅陶瓷)制造。如上所述地构造的振动元件20可以根据电信号伸缩，从而在振动构件10中产生振动。
[0042] 振动元件20可以形成为沿振动构件10的长度方向延伸。具体地说，振动元件20可以设置在振动构件10的中央，以不阻碍振动构件10的竖直振动。此外，振动元件20可以比振动构件10短。
[0043] 质量构件40可以连接到振动构件10。具体地说，质量构件40可以在与用于将振动构件10在X轴方向上分成相等的两部分的线段C-C重合的点处连接到振动构件10。可以通过诸如螺栓等紧固构件或者通过粘合剂来实施质量构件40和振动元件10之间的连接。可选地，质量构件40和振动构件10可以通过诸如夹具、钳具等辅助工具被连接。
[0044] 质量构件40可以具有预定的质量，并且可以使振动产生装置的振动频率降低。作为参考，质量构件40可以利用单一材料(诸如钨、镍或者铜)制造，或者可以利用包含钨、镍和铜中的至少一种的混合材料制造。
[0045] 同时，根据本实施例，质量构件40的表面可以具有弯曲的形状。具体地说，质量构件40的面对振动构件10的第一表面42可以具有弯曲的形状。即，相对于X-Z面，质量构件40的第一表面42可以具有半径为R1的弯曲的形状。这里，如图2所示，半径R1可以比当振动构件10由于振动而弯曲时形成的曲率半径(R2)小。
[0046] 以此方式，当振动构件10振动时(即，当振动构件10弯曲或变形时)，具有弯曲形状的质量构件40不会接触振动构件10或者与振动构件10碰撞。
[0047] 因此，根据本实施例，当振动构件10通过振动元件20或者外部震动沿竖直方向(基于图1的Z轴方向)振动时，振动构件10不会与质量构件40碰撞。
[0048] 此外，由于质量构件40的第一表面42具有弯曲的形状，所以即使当振动构件10与质量构件40碰撞时，也不会发生振动构件10由于与质量构件40的一部分(例如，拐角)接触而变形的现象。即，在本实施例中，振动构件10可以均匀地接触质量构件40的第一表面42，因此在接触时产生的冲击能量不会集中在振动构件10的一部分上。
[0049] 因此，即使在振动构件10和质量构件40之间接触时振动构件10也不会发生变形。
[0050] 以此方式，由于振动构件10几乎不会由于外力引起的冲击而变形，因此根据本实施例的触觉反馈装置100可以提供恒定的振动频率。
[0051] 接下来，将参照图3和图4描述根据本发明第二实施例的触觉反馈装置。
[0052] 根据本实施例的触觉反馈装置100与根据第一实施例的触觉反馈装置的不同之处在于：根据第二实施例的触觉反馈装置100还包括震动吸收构件30。
[0053] 震动吸收构件30可以如图3和图4地与质量构件40一起形成或者与振动构件10一起形成，并且具有弯曲的形状。例如，震动吸收构件30可以形成在质量构件40的一个表面(面对振动构件10的表面)上，且面对振动构件10的表面32可以具有弯曲的形状。这里，表面32的曲率半径(R3)可以小于或者等于振动构件10变形时形成的曲率半径(R2，见图2)。
[0054] 此外，震动吸收构件30可以形成在振动构件10的一个表面(面对质量构件40的表面)上，且面对质量构件40的表面34可以具有弯曲的形状。然而，相应的表面34具有弯曲的形状并不是必须的。即，震动吸收构件30具有倾斜角基于振动构件10和质量构件40之间的连接点朝着振动构件10的两端逐渐减小的倾斜的表面。
[0055] 在如上构造的本实施例中，硬度相对高的质量构件40不需具有弯曲的表面，从而可以有效地应用于小的触觉反馈装置的生产。
[0056] 接下来，将参照图5和图6描述根据本发明第三实施例的触觉反馈装置。
[0057] 根据本实施例的触觉反馈装置100与根据上述实施例的触觉反馈装置的不同之处在于振动构件10的形状。
[0058] 根据本实施例的振动构件10可以包括第一板构件12和第二板构件14。
[0059] 第一板构件12可以形成为薄板，并且是可以基本上沿竖直方向振动的振动构件。第一板构件12的两端可以固定到壳体102和104。第一板构件12可以由金属、塑料等材料形成。此外，第一板构件12可以具有预定的弹簧常量K。这里，第一板构件12的弹簧常量K可以确定为位于使触觉反馈装置100具有100Hz到300Hz的振动频率的范围内。
[0060] 用于紧固第一板构件12与壳体102和104的紧固孔可以形成在第一板构件12中。即，第一板构件12可以通过紧固构件(螺栓、销等)固定到壳体102和104。
[0061] 此外，第一板构件12可以包括连接到第二板构件14的连接部分16。连接部分16可以从第一板构件12的两侧表面延伸，并且可以形成得靠近第一板构件12在长度方向(基于图6的X轴方向)上被分成两个相等部分的点处。此外，连接部分16的侧表面可以是具有半径R4的弯曲的表面。具有上述形状的连接部分16可以使质量构件40集中在第一板构件12的一部分上的载荷最小化。
[0062] 第二板构件14可以连接到第一板构件12。具体地说，第二板构件14可以通过连接部分16一体地连接到第一板构件12。更具体地说，第二板构件14可以通过压力加工与第一板构件12一体地形成。第二板构件14可以沿垂直与第二板构件12的方向弯曲。
[0063] 第二板构件14可以具有预定的质量，从而触摸反馈装置100具有相对低的振动频率。可选地，第二板构件14可以具有能够容纳具有预定质量的质量构件40的形状。例如，第二板构件14可以以第二板构件14的两端沿相同的方向弯曲的方式稳固地连接到质量构件40，如图6所示。
[0064] 此外，第二板构件14的一个表面15(面对第一板构件12的表面)可以具有弯曲的形状，所述弯曲表面的曲率半径可以比当振动构件10变形时形成的曲率半径(R2，见图2)小。
[0065] 此外，多个孔18可以形成在第二板构件14中。孔18可以沿第二板构件14的长度方向(基于图6的X轴方向)以规则的间隔形成，诸如螺栓等的紧固构件可以安装到孔18。即，孔18可以用于将质量构件40固定到第二板构件14。
[0066] 质量构件40可以连接到第二板构件14。具体地说，质量构件40可以被强制地安装到第二板构件14，可以通过粘合剂附着到第二板构件14或者可以利用诸如螺栓的紧固构件连接到第二板构件14。根据本实施例的质量构件40可以具有能够完全被容纳在由第二板构件14形成的空间中的尺寸。即，质量构件40可以具有不会突出到第二板构件14的表面15的尺寸。
[0067] 因此，根据本实施例，当振动构件10振动时，第一板构件12和质量构件40不会直接相互碰撞。
[0068] 同时，虽然未示出，但是用于减小或者阻挡第一板构件12和第二板构件14之间的直接接触或者第一板构件12和质量构件40之间的直接接触的震动吸收构件还可以形成在由第二板构件14形成的空间中。
[0069] 在如上所述地构造的本实施例中，振动构件10和质量构件40可以容易地彼此连接，并且可以阻止振动构件10和质量构件40之间的接触而不用在质量构件40上形成弯曲表面。
[0070] 如上所述，根据本发明的实施例，质量构件的会碰撞振动构件的一个表面具有弯曲的形状，因此，可以显著减少振动构件由于振动构件和质量构件之间的接触而变形的现象的发生。
[0071] 因此，根据本发明的实施例，触觉反馈装置的振动频率可以维持恒定。
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