CN103064511B - 触觉反馈设备和便携式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明在此提供一种触觉反馈设备。该触觉反馈设备可以包括壳体；振动件，该振动件安装在所述壳体内用于振动；振动元件，该振动元件形成在所述振动件内以产生振动；和第一冲击吸收件，该第一冲击吸收件能够防止所述振动件和所述壳体之间的碰撞。

Description

触觉反馈设备和便携式电子设备

相关申请的交叉引用

本申请要求向韩国知识产权局递交的申请号为No.10-2011-0106319、申请日为2011年10月18日的韩国专利申请的优先权。该申请的公布内容通过引用的方式结合于此。

技术领域

本申请涉及一种触觉反馈设备和一种便携式电子设备，并且更具体地，涉及一种可以防止因外部冲击而导致板件(plate member)变形和遭致损坏的触觉反馈设备和一种包括该触觉反馈设备的便携式电子设备。

背景技术

用于触摸输入方式的输入/输出振动反馈机构(例如触觉反馈设备)已经被广泛应用。在所述触摸输入方式中，屏幕上展示有选择按钮(selection icon)，以方便用户。

所述触觉反馈设备是一种当用户利用手指等直接向屏幕输入信号时提供振动反馈的机构。

在使用触觉反馈设备时，可以节省空间，实现设备简化和可操作性，并且用户可以容易地识别成功的输入信号。此外，所述触摸式反馈设备具有与IT设备的良好交互性(interfunctionality property)。因此，所述触觉反馈设备被广泛用作引导设备以告知用户在公共场合(例如，火车站、医院、学校等)的位置。

同时，触觉反馈设备所述触觉反馈设备用作告知输入信号是否被接收或输出信号是否被输出的工具。所述触觉反馈设备包括振动件(例如，压电元件)和因此而振动的振动板。

然而，为了提高振动性能，所述触觉反馈设备中包括的振动板形成为薄板件，因而在冲击传递至所述触觉反馈设备时(例如，当用户将包括所述触觉反馈设备的设备跌落时)，该触觉反馈设备容易变形或损坏。

发明内容

本发明的一个方面，提供一种能够显著降低由于外部冲击(例如，设备跌落)而造成的损坏或变形的便携式电子设备和一种触觉反馈设备。

根据本发明的一个方面，提供一种触觉反馈设备，该触觉反馈设备包括：壳体；振动件，该振动件安装在所述壳体内，用于振动；振动元件，该振动元件形成在所述振动件内以产生振动；和第一冲击吸收件，该第一冲击吸收件能够防止所述振动件和所述壳体之间的碰撞。

所述第一冲击吸收件可以形成在所述振动件中。

所述第一冲击吸收件可以形成在所述壳体中。

所述第一冲击吸收件可以形成在与所述振动元件相对应的位置。

所述第一冲击吸收件可以分别形成在所述振动件和所述壳体中。

所述第一冲击吸收件可以形成为包括硅胶组分(silicon rubber component)的复合材料(compound)。

所述第一冲击吸收件可由单一组分例如硅胶组分的物质形成。

所述触觉反馈设备还可以包括质量件，该质量件与所述振动件相连。

所述触觉反馈设备还可以包括第二冲击吸收件，该第二冲击吸收件与所述质量件相连，以防止所述质量件和所述壳体之间的碰撞。

所述第二冲击吸收件可以形成为包括硅胶组分的复合材料。

所述振动元件可以包括第一板件和第二板件，所述第一板件的两端均固定在所述振动元件所连接和固定的所述壳体中，所述第二板件从所述第一板件延伸，并接收所述质量件。

所述第二板件可以从所述第一板件的侧表面延伸，并沿垂直于所述第一板件所在的平面的方向弯曲。

所述第一板件和所述第二板件可以通过冲压工艺(pressing process)形成为一体。

根据本发明的另一个方面，提供一种包括上述触觉反馈设备的便携式电子设备。

附图说明

通过以下结合附图的描述将更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优势，其中：

图1是展示根据本发明第一实施方式的触觉反馈设备的示意图；

图2是展示冲击传递至图1中的触觉反馈设备时的状态示意图；

图3是展示根据本发明第二实施方式的触觉反馈设备的示意图；

图4是展示根据本发明第三实施方式的触觉反馈设备的示意图；

图5是展示根据本发明第四实施方式的触觉反馈设备的示意图；

图6是展示根据本发明第五实施方式的触觉反馈设备的示意图；和

图7是展示用于说明图6中振动件具体结构的振动件的立体图。

具体实施方式

现在将参考附图对本发明的实施方式进行详细的描述。

在本发明的下述描述中，将考虑到元件的功能来使用标识本发明的相应元件的术语，因而所述术语不应被理解为对本发明的技术元件的限制。

图1是展示根据本发明第一实施方式的触觉反馈设备的示意图，图2是展示冲击传递至图1中的触觉反馈设备时的状态示意图，图3是展示根据本发明第二实施方式的触觉反馈设备的示意图，图4是展示根据本发明第三实施方式的触觉反馈设备的示意图，图5是展示根据本发明第四实施方式的触觉反馈设备的示意图，图6是展示根据本发明第五实施方式的触觉反馈设备的示意图，和图7是展示用于解释图6中振动件具体结构的振动件的立体图。

根据本发明第一实施方式的触觉反馈设备100可以包括壳体(即上壳体102和下壳体104)、振动件10、振动元件20和第一冲击吸收件30。如上述构成的触觉反馈设备100可以安装在便携式电子设备中，例如移动电话、便携式电子词典等。

同样地，触觉反馈设备100可以与相应电子设备的输入/输出设备相连，以向用户传递振动信号。然而，本发明的触觉反馈设备并不限于使用在便携式电子设备中，而可以安装在包括触屏的自动取款机(ATM)上，设置在地铁站中的路径导引系统中等。此外，触觉反馈设备100可以安装在其他需要输出振动信号的电子设备中。

壳体102、104可以是上壳体102和下壳体104。壳体102、104可以保护触觉反馈设备100不受外部冲击。因此，壳体102、104可由抗冲击金属材料形成。

然而，为了降低触觉反馈设备100的重量，壳体102、104可由塑料材料形成。在这种情况下，所述塑料材料可包括抗冲击组分。

壳体102、104可安装为能够与安装触觉反馈设备100的电子设备连接，或可从安装触觉反馈设备100的电子设备上拆下。另外，壳体102、104中的至少一个(即上壳体102或下壳体104)可以与安装触觉反馈设备100的便携式电子设备(例如便携式电话)一体形成。另外，上壳体102或下壳体104，或者上壳体102和下壳体104可以是便携式电子设备的一部分。

此外，壳体102、104可包括用于接收来自便携式电子设备的信号的电极。该电极可以形成在壳体102、104的外部，并且可以向安装在壳体102、104内部的振动元件20提供电流。

同时，上壳体102和下壳体104可以互相分离或互相连接。例如上壳体102和下壳体104可以通过螺栓螺母互相连接。可选择地，上壳体102和下壳体104可以通过独立的装配结构(例如凸起和凹槽)相连。

振动件10可制造为具有大致矩形截面的薄板形状。然而，振动件10可制造为除矩形之外的形状，只要该形状能够允许竖直振动(vertical vibration)即可。

振动件10可以由具有预定的弹性水平的材料形成。例如，振动件10可以由诸如金属、塑料等材料制成。此外，在振动件10中，弹簧常数(spring constant)K可以确定为使得触觉反馈设备100具有预定范围内的振动频率(100至300Hz)。例如，可以调节振动件10的长度和厚度，以使得触觉反馈设备100具有100Hz至300Hz的振动频率。

振动件10可以固定至壳体102、104。具体地，振动件10的两端都可以与壳体102、104相连。更具体地，振动件10的两端可固定到上壳体102或者下壳体104，以及同时固定到上壳体102和下壳体104。

此处，振动件10的两端可以通过焊接方式或螺栓紧固方式与壳体102、104相连。然而，振动件10和壳体102、104之间的连接方式并不限于上述方式，并且可以在本领域技术人员能够认知的范围内做出改动。

由于安装在上述壳体102、104中的振动件10具有如上所述的预定的弹性水平，因而振动件10可以通过外力沿竖直方向振动(沿图1中所示的Z轴方向)。

此处，振动件10可以沿竖直方向收缩或伸长，以平稳地振动。然而，收缩或伸长的幅度不可以超出振动件10的材料的弹性变形范围。

振动元件20可以固定在振动件10上。具体地，振动元件20可以通过粘结剂与振动件10连接。此处，所述粘结剂可以是环氧树脂材料，或者紫外光固化树脂材料(UV curableresin material)。此外，振动元件20可以通过机械结构固定在振动件10上。为此，振动件10中可以形成用于插入振动元件20的接收槽。同样，振动件10中可以形成有用于固定振动元件20的位置的凸起。

振动元件20可以为压电元件，该压电元件可根据电信号任意收缩和伸长。例如，振动元件20可以形成为压电陶瓷(PZT)(锆钛酸铅陶瓷(Lead Zirconium TitaniteCeramic))。

上述振动元件20可以根据电信号收缩和伸长，从而在振动件10上产生振动。

振动元件20可以沿振动件10的长度方向形成。具体地，振动元件20可以设置在振动件10的中部，从而不影响振动件10的垂直振动。此外，振动元件20的长度可以比振动件10的长度短。

第一冲击吸收件30可以与振动件10相连。然而，第一冲击吸收件30的连接位置可以不限于图1中所示位置，而是可以如图3所示的与下壳体104相连(第二实施方式)。此外，第一冲击吸收件30可以如图4所示的既与上壳体102相连，也与下壳体104相连(第三实施方式)。

同时，第一冲击吸收件30可以位于振动件10的两端。第一冲击吸收件30的位置可以有效地减小传递给触觉反馈设备100的冲击。

也就是当外力施加至触觉反馈设备100时，所示外力可以通过振动件10和壳体102、104的连接点传递。因此，用来固定振动件10的部分易受冲击。在本实施方式中，考虑到这一点，第一冲击吸收件30可以形成在振动件10的两端(即振动件10与壳体102、104之间的连接点)。

然而，第一冲击吸收件30的位置并不限于图1中所示的位置。例如，第一冲击吸收件30可以位于振动件10的中部。

第一冲击吸收件30可由在外力作用下能够变形的材料形成。例如，第一冲击吸收件30可以由泡沫树脂(foam resin)或橡胶材料或薄 形成。具体地，第一冲击吸收件30可以由包括硅胶组分的复合材料形成，或由单一组分材料(例如硅胶)形成。

第一冲击吸收件30可以降低通过壳体102、104传递的外力。此外，第一冲击吸收件30可以防止当振动件10由于跌落冲击而过度振动时振动件10和壳体102、104之间的碰撞(见图2)。

特别地，冲击传递至触觉反馈设备100后，第一冲击吸收件30可以显著降低该触觉反馈设备100的振动频率的改变量。

即，典型的触觉反馈设备100可具有100Hz至300Hz的振动频率。更具体地，当触觉反馈设备100具有200Hz至230Hz的振动频率时，该触觉反馈设备100可以将振动信号有效地传递给用户。

然而，当较大冲击传递至触觉反馈设备100时(例如，当用户将安装有触觉反馈设备100的电子设备跌落时)，触觉反馈设备100的振动件10可以在与壳体102、104碰撞的同时产生变形。然而，振动件10的变形改变了触觉反馈设备100的振动频率，从而降低该触觉反馈设备100的传递能力。

但是，根据本实施方式的触觉反馈设备100包括第一冲击吸收件30，因此可以有效地防止振动件10的变形，并有效地防止触觉反馈设备100因振动件10的变形而导致的振动频率的改变。

表1表示在触觉反馈设备100上进行冲击试验之前和之后的振动频率(即，共振频率)的对比结果。作为参考，在试验性实施例中，硅胶用作第一冲击吸收件30。

表1

标记	跌落前共振频率(Hz)	跌落后共振频率(Hz)
			试验性实施例1	221	225.5
试验性实施例2	219	221.5
			试验性实施例3	223	229
试验性实施例4	215	217

如表1所示，跌落前，触觉反馈设备100的振动频率为215Hz至223Hz，跌落后，触觉反馈设备100的振动频率为217Hz至229Hz。

即，与跌落前的振动频率相比，跌落后触觉反馈设备100的振动频率轻微升高。然而，在根据本实施方式的触觉反馈设备100中，第一冲击吸收件30显著降低了振动件10的变形，因此，与不具有第一冲击吸收件30的触觉反馈设备相比，振动频率的提高幅度并不大。

作为参考，跌落后，不包括第一冲击吸收件30的触觉反馈设备100的振动频率偏离建议的振动频率范围(200Hz至300Hz)甚多。

同时，在本实施方式中，第一冲击吸收件30与振动件10相连，从而可以降低振动件10的振动频率。即，由于第一冲击吸收件30质量小，公式1中所示的M实际增加。

因此，在本实施方式中，第一冲击吸收件30与振动件10相连，因此，可以降低传递至振动件10的冲击，并且同时，可以降低触觉反馈设备的振动频率。

公式1

$f=2\mathrm{\π}\sqrt{\frac{k}{M}}$

此处，K表示振动件的弹簧常量，并且M表示振动目标(包括振动件和振动元件)的质量。

作为参考，第一冲击吸收件30的长度(h)可以等于或小于从下壳体104的底部表面到振动件10的下表面的距离(L)。此外，第一冲击吸收件30的长度可以根据振动件的振动范围(vibration breadth)而不同。

在下文中，将描述本发明的其他实施方式。

将参照图3和图4描述本发明的第二实施方式和第三实施方式。

根据第二实施方式的触觉反馈设备100与根据第一实施方式的触摸反馈装置100的区别可以在于第一冲击吸收件30与下壳体104相连。

在如上设置的触觉反馈设备100中，可以实现第一冲击吸收件30的连接和固定。

即，在本实施方式中，下壳体104和第一冲击吸收件30可以通过镶嵌注射成型方法(an insert injection molding method)成型，因此，可以增强下壳体104和第一冲击吸收件30之间的结合力。

作为结果地，根据本实施方式，可显著减少第一冲击吸收件30因振动件10与第一冲击吸收件30之间的频繁撞击而与下壳体104分离的现象。

在根据第三实施方式的触觉反馈设备100中，第一冲击吸收件30可以形成在上壳体102和下壳体104中的每一个上。此外，第一冲击吸收件30可以从上壳体102和下壳体104朝向振动件10纵向延伸，以促使与振动件10接触。

在如上设置的触觉反馈设备100中，第一冲击吸收件30形成在上壳体102和下壳体104中，从而可以有效地抑制振动件10的过度振动。

同样地，在本实施方式中，第一冲击吸收件30设置为处于与壳体102、104以及振动件10接触的状态，从而可以有效地吸收传递给振动件10的冲击，并且冲击能可以传递给壳体102、104，从而抵消所述冲击能。

因此，本发明可以有用地施加在对冲击敏感的触觉反馈设备100上。

在下文中，将参照图5描述本发明的第四实施方式。

根据第四实施方式的触觉反馈设备100还可以包括第二冲击吸收件32。

典型地，振动件10可以相对于与壳体102、104相连的两个连接点沿竖直方向(图1中的Z轴方向)振动，从而振动件10可以容易地在中部(振动件10沿纵向方向的二等分点)与壳体102、104接触。

在本实施方式中，考虑到这一点，第二冲击吸收件32还可以形成在壳体102、104内。此处，第二冲击吸收件32可以形成在与振动件10的中部相对应的位置或者形成在振动元件20的中部。

作为参考，第二冲击吸收件32可以与第一冲击吸收件30的情况类似地通过粘结剂与壳体102、104相连，或者可以通过镶嵌注射成型的方法与壳体102、104形成为一体。

在下文中，将参照图6和图7描述根据本发明的第五实施方式。

根据本发明的第五实施方式的触觉反馈设备100与上述实施方式的不同可以为振动件10的形状，以及还包括质量件40。

在本实施方式中，振动件10还可以包括第一板件12和第二板件14。

第一板件12可以形成为薄板形，并且可以为大致沿竖直方向振动的振动单元。

第一板件12的两端可以固定在壳体102、104上。第一板件12可以由金属、塑料等形成。同样地，第一板件12可以具有预定的弹簧常量k。此处，可以根据使触觉反馈设备100具有100Hz至300Hz的振动频率，来确定第一板件12的弹簧常量k的范围。

在第一板件12中，可以形成用于紧固壳体102、104的紧固孔。即，第一板件12可以通过紧固单元(螺栓、销等)固定在壳体102、104上。

此外，第一板件12可以包括连接部16，该连接部16与第二板件14相连。连接部16可以从第一板件12的两侧面延伸，并且可以形成在第一板件12的长度方向的二等分点附近。

第二板件14可以与第一板件12相连。具体地，第二板件14可以通过连接部16与第一板件12形成为一体。更具体地，第二板件14可以通过冲压工艺与第一板件12形成为一体。如上述方式形成的第二板件14可以沿垂直于第一板件12的平面的方向弯曲。

第二板件14可以具有预定的质量，因此，触觉反馈设备100具有相对低的振动频率。同样地，第二板件14可以形成为具有能够接收质量件40的形状，该质量件40具有预定的质量。例如，第二板件14可以以该第二板件14的两端沿相同方向弯曲的方式与质量件40牢固地连接，如图7所示。

质量件40可以与第二板件14相连。具体地，质量件40可以通过插入配合的方式固定在第二板件14上，或者可以通过粘结剂与第二板件14连接。质量件40可以具有预定质量，并且降低触觉反馈设备100的振动频率，该触觉反馈设备为振动发生器。

根据如上设置的本实施方式，由于还可以通过第二板件14以包括质量件40，从而可以通过改变该质量件40的质量来轻易地调节振动反馈设备100的振动频率。

如上所述，根据本发明的实施方式，所述冲击吸收件设置在所述振动件和所述壳体之间，使得所述振动件可以有效地防止因冲击而过度振动。

虽然结合实施方式展示和描述了本发明，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离由附带的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行变化和更改。

Claims (12)

1.一种触觉反馈设备，该触觉反馈设备包括：

壳体；

振动件，该振动件安装在所述壳体内，用于振动；

振动元件，该振动元件形成在所述振动件内以产生振动；

质量件，该质量件连接于所述振动件；以及

第一冲击吸收件，在所述振动件受外力作用下过度振动时，该第一冲击吸收件能够防止所述振动件和所述壳体之间的碰撞；

其中，所述振动件的两端固定于所述壳体，所述振动件将所述振动传递至所述壳体，所述振动元件形成在所述振动件的第一表面上，并且所述质量件形成在所述振动件的第二表面上，

其中所述振动件包括第一板件和第二板件，所述第一板件的两端均固定在所述振动元件所连接和固定的所述壳体中，所述第二板件从所述第一板件的侧表面延伸，并接收所述质量件，并且沿垂直于所述第一板件的平面的方向弯曲。

2.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，所述第一冲击吸收件形成在所述振动件中。

3.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，所述第一冲击吸收件形成在所述壳体中。

4.根据权利要求3所述的触觉反馈设备，其中，所述第一冲击吸收件形成在与所述振动元件相对应的位置。

5.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，所述第一冲击吸收件分别形成在所述振动件和所述壳体中。

6.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，所述第一冲击吸收件由包括硅胶组分的复合材料形成。

7.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，所述第一冲击吸收件由单一组分的物质形成。

8.根据权利要求7所述的触觉反馈设备，其中，所述单一组分的物质为硅胶组分。

9.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，该触觉反馈设备还包括：

第二冲击吸收件，该第二冲击吸收件与所述质量件相连，以防止所述质量件和所述壳体之间的碰撞。

10.根据权利要求9所述的触觉反馈设备，其中，所述第二冲击吸收件由包括硅胶组分的复合材料形成。

11.根据权利要求1所述的触觉反馈设备，其中，所述第一板件和所述第二板件通过冲压工艺形成为一体。

12.一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括根据权利要求1至11中任意一项所述的触觉反馈设备。