CN112004612B - 触感发生装置和触感发生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要能够消除大的击打音的产生。本发明涉及在振动部件(3)的背面(3a)侧设置了振动发生设备(4)的触感发生装置(1)。振动发生设备(4)被实现为具有可动铁芯(21)和线圈(22)的螺线管(23),可动铁芯(21)相对于振动部件(3)能够进行靠近/远离动作,线圈(22)使可动铁芯(21)对振动部件(3)进行按压,通过通电使可动铁芯(21)向振动部件(3)侧移位而使振动部件(3)发生按压变形,而通过停止通电使可动铁芯(21)进行从振动部件(3)远离的动作,从而使振动部件(3)在振动部件(3)的弹性恢复力的作用下振动。

Description

触感发生装置和触感发生方法
技术领域
本发明涉以及触感发生装置和感发生方法。
背景技术
例如,电子设备等中,存在在输入部具备触感发生装置的电子设备。触感发生装置是在振动部件的背面侧设置有振动发生设备的装置,当接触到振动部件等的表面时,使用设置在振动部件的背面侧的振动发生设备而使振动部件上产生振动(触觉(haptic)振动),由此能够将振动作为触感而感受。由此,通过在开关等的输入部设置触感发生装置,能够针对输入部的操作提供真实感(操作感)(例如,参照专利文献1)。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:日本特开2015-215830号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
然而,由于触感发生装置是利用振动发生设备而直接击打振动部件,以此来产生振动,因此存在会产生大的击打音等的问题。
(解决问题所采用的措施)
为了解决上述问题,本发明的触感发生装置的特征在于,
在振动部件的背面侧设置振动发生设备,
所述振动发生设备为具有可动铁芯和线圈的螺线管,所述可动铁芯相对于所述振动部件能够进行靠近/远离动作,所述线圈通过通电而使可动铁芯向所述振动部件侧移位来使所述振动部件发生按压变形,并且,通过停止通电而使所述可动铁芯进行从所述振动部件远离的动作,从而使所述振动部件在所述振动部件的弹性恢复力的作用下振动。
(发明的效果)
根据本发明,通过上述技术方案,能够消除产生大的击打音的情况。
附图说明
图1为应用了实施例的触感发生装置的车辆的内部设备的整体立体图。
图2为图1的局部放大图。
图2A为具备有按压传感器和多个触摸传感器开关的传感器片的整体结构图。
图3为触感发生装置的纵剖面图(未通电:待机状态)。
图4为触感发生装置的纵剖面图(通电:工作状态)。
图5为触感发生装置的纵剖面图(未通电:工作状态)。
图6为示出取下振动部件的状态的触感发生装置的纵剖面图。
图7为触感发生装置的变形例的纵剖面图。
图8A为示出振动发生设备与触摸传感器开关之间的距离近的情况的图。
图8B为示出振动发生设备与触摸传感器开关之间的距离远的情况的图。
具体实施方式
以下,结合附图来详细地说明本实施方式。
图1~图8B用于说明本实施方式。
实施例1
<结构>以下,对本实施例的结构进行说明。
例如,本实施例的触感发生装置1可以如图1、图2所示的状态应用于车辆的内部设备2等。
如图3(~图5)所示,触感发生装置1为在振动部件3的背面3a侧设置有振动发生设备4的装置。
在此,触感发生装置1是人工地产生触感的装置。触感发生装置1为在手指接触振动部件3的表面3b时将振动部件3的振动(触觉振动)作为触感来使手指感受的装置。
振动部件3是为了产生基于振动的触感而设置的部件。优选地,振动部件3具有所需的面形状的部件(面状部件),以使存在要接触的面(表面3b)。振动部件3其自身可构成一个物品,也可以例如安装于物品的表面侧而构成物品的一部分。优选地,振动部件3的背面3a设置成以从外部无法直接观察到振动发生设备4的方式而被掩蔽的面。
优选地,振动部件3由容易振动的部件构成。此外,优选地,振动部件3以容易振动的状态设置。优选地,针对振动部件3的容易振动的部位设置振动发生设备4。例如,在振动部件3中,对于物品、外部的部件的固定点及其周边设置成不易振动的部位,而远离固定点的位置设置成容易振动的部位。据此,针对振动发生设备4的作用下使振动部件3容易产生振动的方面,将振动发生设备4设置于从振动部件3的上述固定点远离的位置的情况是优选的。因此,例如,振动发生设备4可设置在多个上述固定点间的中间部位等。
振动发生设备4是为了在振动部件3中产生振动而形成的致动器。针对振动部件3中想要产生振动的部位设置单个或者多个振动发生设备4。振动部件3中产生振动的部位是一处或多处均可。振动发生设备4可以直接固定于振动部件3的背面3a,或者,也可以通过固定于安装振动部件3的物品、外部部件而设置成以与振动部件3的背面3a对置的方式。
在将振动发生设备4直接固定在振动部件3的背面3a的情况下,振动部件3的、固定了振动发生设备4的部位成为固定点而变得难以振动,因此振动范围被限定得狭窄,而且,所得到的振动的振幅也会变小。与之相对地,在将振动发生设备4不直接固定于振动部件3的背面3a,而固定在安装振动部件3的物品、外部部件上的情况下,振动部件3的、振动发生设备4的周边部位的振动不受妨碍,因此与上述情况相比振动范围变宽,而且,所得到的振动的振幅也会变大。因此,与触感发生装置1的设置目的相符合而选择振动发生设备4的设置方式,据此能够最佳地设定、调整振动部件3的振动的范围、振动的方式。在本实施例中,设置成将振动发生设备4固定于振动部件3所要安装的物品、外部部件上,从而能够在宽的范围内产生大的振动。
针对如上的结构,进一步具备如下的结构。
(1)振动发生设备4由具有可动铁芯21和线圈22的螺线管(solenoid)23构成,所述可动铁芯21能够相对于振动部件3进行靠近/远离动作,所述线圈22在通电时使可动铁芯21向振动部件3侧移位而使振动部件3发生按压变形,并且,在停止通电时使可动铁芯21进行从振动部件3远离的动作而在振动部件3的弹性恢复力的作用下使振动部件3振动。
此时,还可以具备抵接装置24,其在振动产生前的未通电状态时能够使可动铁芯21抵接配置于振动部件3的背面3a。
在此,振动部件3也可以是在使用螺线管23而产生振动时不发生弹性变形的部件(例如,诸如施有张力的布状体、绳状体等),但是为了容易产生振动,并且,为了减小螺线管23的负担,振动部件3优选由能够弹性变形的部件构成。只要能够获得用手指触碰而确实感受到的程度的振动,因螺线管23的按压而产生的振动部件3的变形量即使很小也可。在振动部件3中,至少在设置了螺线管23的部位产生振动即可。
因此,优选地,振动部件3具有其自身能够保持形状的形状保持性。此外,优选地,振动部件3具有在螺线管23的按压力的作用下弹性变形并且随着按压力的解除能够恢复形状的程度的可挠性、柔软性、韧性。优选地,振动部件3中使用硬质材质且较薄的材料。优选地,振动部件3是例如硬质树脂制、金属制、木材制等的薄板材或者面板材。
靠近/远离动作为朝向靠近振动部件3的方向的运动和朝向远离振动部件3的方向的运动。
螺线管23为具备棒状的可动铁芯21以及卷成筒状而在内部能够收容可动铁芯21的线圈22的电磁致动器。在螺线管23中,对线圈22通电而产生电磁力,强制地使可动铁芯21相对于线圈22向轴线方向(或者长度方向)的一侧(振动部件3侧)移位(突出动作)。由此,振动部件3被按压而变形。在螺线管23中,对线圈22停止通电而电磁力消失,使可动铁芯21返回到另一侧(与振动部件3相反的一侧)(收回动作)。由此,振动部件3在自身的弹性恢复力的作用下恢复形状。在可动铁芯21的移位中,可动铁芯21的自重等也可被利用。可动铁芯21沿轴线方向延伸而比线圈22更长,以便能够从线圈22的两端部伸出,在对线圈22进行通电时,可动铁芯21的一侧(突出侧)比另一侧(收回侧)更多地从线圈22突出。
螺线管23具备在筒状的壳体25的内部收容有线圈22的结构,线圈22配置成与壳体25同心。可动铁芯21至少能够从壳体25的一侧突出至外部。在螺线管23中,在使可动铁芯21朝向与振动部件3相交叉的方向、特别是与振动部件3的面大致垂直的方向的状态下,将壳体25的一侧朝向振动部件3的背面3a侧而设置。在螺线管23中,可根据对线圈22通电的电力来调节可动铁芯21的突出量。
壳体25在与振动部件3相反的一侧(壳体25的另一侧)是有底的。线圈22的另一端部与壳体25的底面25a之间可形成第一空间26。第一空间26在轴线方向上比可动铁芯21的另一侧的端部(另一端部)的可动范围长,可动铁芯21的另一端部在被收容于第一空间26的内部的状态下可在轴线方向上移位。
壳体25的振动部件3一侧(壳体25的一侧)被与底面25a大致平行的间隔部25b隔开。线圈22收容于壳体25的间隔部25b与底面25a之间的空间,线圈22的一端部固定于间隔部25b的另一面侧。线圈22的另一端部区划形成上述第一空间26。
壳体25的与间隔部25b相比在靠近振动部件3一侧的部分成为延伸至振动部件3的大致背面3a的位置的延长部25c。在延长部25c的端部可设置法兰部25d。法兰部25d可以抵接于振动部件3的背面3a,或者也可以具有间隔而相分隔。
在法兰部25d抵接于振动部件3的背面3a的情况下,法兰部25d可以固定于振动部件3的背面3a,或者不固定也可。在法兰部25d未固定于振动部件3的背面3a的情况下、或者法兰部25d与振动部件3的背面3a相分隔的情况下,壳体25可安装于振动部件3以外的部件。可以在法兰部25d的与振动部件3的对置面设置缓冲材料,以缓和法兰部25d与振动部件3的碰撞。
在间隔部25b与振动部件3的背面3a之间的、成为延长部25c(或者法兰部25d)的内侧的部分可形成第二空间27。第二空间27的轴线方向的尺寸设置成,可动铁芯21的一侧的端部(前端部)在最大突出时突出至法兰部25d的外侧,而在最大收回时收容于法兰部25d的内侧的长度。
对触感发生装置1的可动铁芯21的状况进行说明的话,可动铁芯21的一侧的端部(前端部)以不与振动部件3的背面3a结合、固定的方式而可从振动部件3的背面3a分离。
若没有抵接装置24,可动铁芯21的前端部(在未通电状态时)收回而成为远离振动部件3的背面3a的状态。如图6所示,通过设置抵接装置24,可动铁芯21的前端部可由抵接装置24赋能而从壳体25的一端侧向外部突出至最大突出位置。如图3所示,可动铁芯21的前端部被振动部件3的背面3a压住,据此收回至最大突出位置与最大收回位置之间的中间位置,而在抵接于振动部件3的背面3a的状态下成为待机的状态(待机状态)。
如图4所示,通过在待机状态下对线圈22通电,可动铁芯21的前端部越过通常时的振动部件3的背面3a的位置而强制地突出至最大突出位置。在这种基于通电的可动铁芯21的突出动作的作用下,振动部件3相对于处于待机状态时的形状被按压变形成向表面侧突出的形状。此外,此时的可动铁芯21的前端部的位置与图6的情况相同。
关于抵接装置24,只要在待机状态时能够使可动铁芯21抵接于振动部件3的背面3a的前提下,可以使用任意装置。优选的抵接装置24将于后文中叙述。
(2)抵接装置24可以是提供使可动铁芯21趋向振动部件3的背面3a的推力的弹性抵接部件31。
在此,对于抵接装置24(或者抵接部),可使用例如与螺线管23相同的额外的致动器(驱动装置)。然而,为了简化振动发生设备4的结构,优选地,设置成使用了弹性抵接部件31的结构。
弹性抵接部件31是利用弹力来使可动铁芯21抵接于振动部件3的背面3a的部件(弹性部件)。弹性抵接部件31可以被设置为,在可动铁芯21抵接在振动部件3的背面3a时赋能作用力可几乎被释放。此外,弹性抵接部件31也可以被设置为,以能够维持振动部件3的形状的弹力来将可动铁芯21朝向振动部件3的背面3a赋能。能够维持振动部件3的形状的弹力是指,在振动部件3在待机状态下在弹性抵接部件31的弹力作用下抵接时,振动部件3的变形被抑制为从外部观察不到的程度的弹力。
如上所述,在振动发生设备4未被振动部件3覆盖的情况下,可动铁芯21可被弹性抵接部件31按压而突出至以虚拟线所表示的非变形状态的振动部件3的背面3a的位置,或者,越过非变形状态的振动部件3的背面3a的位置而突出至最大突出位置(图6)。在该状态下,若在振动发生设备4之上设置振动部件3,则如图3所示那样,成为可动铁芯21被振动部件3按压而在可动范围的中间位置处与振动部件3的背面3a抵接的状态(待机状态)。此时,即使弹性抵接部件31的弹力经由可动铁芯21而作用于振动部件3,由于将弹性抵接部件31的弹力如上所述那样设定,振动部件3在该弹性抵接部件31的弹力的作用下几乎不会变形,因此能够保持与施加弹力之前大致相同的形状。因此,不会发生对振动部件3的形状造成不利的影响的情况。
对于弹性抵接部件31,可使用抵接用弹簧、抵接用弹性体。对于抵接用弹簧,可使用螺旋弹簧等的弹簧(压缩弹簧)。此外,对于抵接用弹性体,可使用橡胶等的弹性材料。在此情况下,优选地,弹性抵接部件31使用弹力比振动部件3的形状保持力小的弹性部件(弹性抵接部件31的弹力<振动部件3的形状保持力)。此外,弹性抵接部件31可以以不妨碍振动部件3的弹性恢复的方式使用。
然而,也可以将在待机状态下在弹性抵接部件31的弹力的作用下抵接而变形时的形状设定为振动部件3的初始形状。在此情况下,弹性抵接部件31可以使用弹力比振动部件3的形状保持力大的弹性部件。
弹性抵接部件31可设置在螺线管23的收回侧(第一空间26)、螺线管23的突出侧(第二空间27)。
在将弹性抵接部件31设置于螺线管23的收回侧的情况下,如图3所示,弹性抵接部件31夹装于壳体25的底部与设置在可动铁芯21的收回侧的端部(或者端部附近)的第一法兰部35之间。
在将弹性抵接部件31设置于螺线管23的突出侧的情况下,如图7的变形例所示,弹性抵接部件31夹装于间隔部25b与一体设置在可动铁芯21的突出侧的端部(或者端部附近)的第二法兰部36之间。
在弹性抵接部件31为抵接用弹簧(螺旋弹簧)的情况下,抵接用弹簧可套设于可动铁芯21。此外,在弹性抵接部件31为橡胶等的弹性材料的情况下,弹性材料可设置成环状而套设于可动铁芯21。
(3)还可以具备在停止了对线圈22的通电时加快可动铁芯21的相对于振动部件3的远离动作的返回辅助装置41。
在此,停止了对线圈22的通电时是指,为了在振动部件3中产生振动而去除了作用在可动铁芯21的电磁力的时候。远离动作可包含以下两种情况:即,可动铁芯21未从振动部件3离开的情况,以及如图5所示那样可动铁芯21从振动部件3离开的情况。在可动铁芯21未从振动部件3离开的情况下,例如,振动部件3可随可动铁芯21的动作而通过产生变形、移位来产生振动。在可动铁芯21从振动部件3离开的情况下,例如,振动部件3可不跟随可动铁芯21的动作,而可通过产生变形、位移来产生振动。
关于返回辅助装置41(或者返回辅助部),只要能够加快可动铁芯21的相对于振动部件3的远离动作的速度,可以是任何装置。优选的返回辅助装置41将于后文中叙述。
(4)返回辅助装置41可以是对可动铁芯21向远离振动部件3的方向赋能的弹性返回部件51。
在此,对于返回辅助装置41,可使用例如与螺线管23相同的额外的致动器(驱动装置)。然而,为了简化振动发生设备4的结构,优选地,针对返回辅助装置41使用弹性返回部件51。
弹性返回部件51可以以不妨碍振动部件3的弹性恢复的方式被使用。关于弹性返回部件51,在工作状态下,对线圈22通电而使可动铁芯21突出时在螺线管23的作用下变形,从而积蓄弹力。此外,弹性返回部件51还可以由弹力比弹性抵接部件31小的弹性部件构成,以便能够在待机状态时在弹性抵接部件31的弹力的作用下变形(弹性返回部件51的弹力<弹性抵接部件31的弹力)。或者,弹性返回部件51还可以设置成在待机状态时与弹性抵接部件31一同成为赋能作用力几乎被释放的状态。
弹性返回部件51可使用返回用弹簧、返回用弹性体。返回用弹簧可使用螺旋弹簧等的弹簧(压缩弹簧)。此外,返回用弹性体可使用橡胶等的弹性材料。
弹性返回部件51可设置在螺线管23的收回侧(第一空间26)、螺线管23的突出侧(第二空间27)。
在将弹性返回部件51设置于螺线管23的收回侧的情况下,如图3所示,弹性返回部件51夹装于线圈22的另一端部与设置在可动铁芯21的收回侧的端部的中途的第一法兰部35之间。
在将弹性返回部件51设置于螺线管23的突出侧的情况下,如图7的变形例所示,弹性返回部件51夹装于振动部件3的背面3a与一体设置在可动铁芯21的突出侧的端部(或者端部附近)的第二法兰部36之间。
在弹性返回部件51为返回用弹簧(螺旋弹簧)的情况下,返回用弹簧可套设于可动铁芯21。此外,在弹性返回部件51为橡胶等的弹性材料的情况下,弹性材料可被设置成环状而套设于可动铁芯21。
(5)如图1、图2所示,振动部件3可以设置于在车辆61上所设置的内部设备2。
在此,振动部件3还可设置于例如在建筑物的室内所设置的内部设备2等,但也可设置于在车辆61的车厢内所设置的内部设备2。内部设备2是设置于室内、车厢内的机器、物品、装饰品。振动部件3可以设置在构成内部设备2的表面外观的部件上,或者,只要是能够感受到触感的部件,也可以以从外部观察不到的方式设置在内部设备2的内部深处。
设置于车辆61(的车厢内)的内部设备2有,例如仪表盘、中控台等各种内部面板62(车辆用内部面板)。进而,在这些内部设备2上还可适当地安装辅助面板、装饰件(finisher)等的辅助性的内部设备2。仪表盘、中控台、辅助面板、装饰件等内部设备2在外观上具有复杂的三维形状。
在本实施例中,将仪表盘、中控台等的内部设备2、或者安装于这些内部设备2的辅助性的内部设备2作为振动部件3来使用。
(6)振动发生设备4可以设置于在内部设备2上所设置的触摸传感器开关65的周围。
通常,在车辆61中,在构成内部设备2的仪表盘、中控台的部分设置开关面板。在通常情况下,开关面板由与仪表盘、中控台等的内部设备2、辅助面板、装饰件等的辅助性的内部设备2不同的部件构成,在开关面板的表面配置有供手指实际按压的开关按钮(实体按钮)。
与之相对地,在本实施例中,在仪表盘、安装于仪表盘的装饰件等的内部设备2的背面3a侧设置基于触摸传感器的开关(触摸传感器开关65),由此将仪表盘、装饰件自身当作开关面板。触摸传感器是用于检测对振动部件3的表面3b的接触、靠近的传感器,能够作为开关来使用。例如,如图2A所示,触摸传感器开关65可在一个片材67上以排列的状态一次性形成。片材67可由具有绝缘性的树脂等构成。触摸传感器开关65可由例如自电容式的触摸传感器等形成,这种自电容式的触摸传感器可由一个电极构成。此外,在一个片材67的边缘部还可设置例如静电容量式的按压传感器68、IC 69等,所述静电容量式的按压传感器68在两个电极(振荡侧电极68a和接收侧电极68b)之间积蓄静电容量,所述IC 69用于检测触摸传感器开关65、静电容量式的按压传感器68的静电容量的变化。
静电容量式的按压传感器68可形成为,将安装有振荡侧电极68a和接收侧电极68b的片材67的突出片68c弯曲而使振荡侧电极68a和接收侧电极68b隔着间隔而对置。在振荡侧电极68a和接收侧电极68b之间还可设置用于使两者之间的间隔保持不变的间隔件等。间隔件可由例如能够积蓄静电容量的橡胶等的弹性体等形成。
静电容量式的按压传感器68的灵敏度比触摸传感器开关65的高。静电容量式的按压传感器68能够针对多个触摸传感器开关65以多对一的关系设置。在此情况下,静电容量式的按压传感器68能够根据振荡侧电极68a与接收侧电极68b之间的间隔的变化,来检测按压方向的位移。多个触摸传感器开关65能够检测触摸位置。对按压方向的位移和接触位置这两方面进行确认而判断按压操作,由此,可以实现消除误检的情况。
具有这种结构的一个片材67可配设于仪表盘等的内部设备2的背面侧。在一枚片材67可适当地设置用于电连接静电容量式的按压传感器68、触摸传感器开关65、IC 69等的导线67a。由此,可从仪表盘中取消由额外的部件构成的开关面板,也可取消供手指实际按压的开关按钮。在本实施例中,在仪表盘的车辆宽度方向64的大致中央部,作为空气调节装置(空调)的操作开关而设置有多个触摸传感器开关65。然而,触摸传感器开关65的配置并不限定于此。
在车辆61的内部设备2(例如,仪表盘、装饰件等)上与触摸传感器开关65一同设置触感发生装置1而在触摸传感器开关65反应时使触感发生装置1立即工作,由此可获得在对触摸传感器开关65进行输入时产生触感的开关面板。
在仪表盘、装饰件上可设置多个触摸传感器开关65。对每一个触摸传感器开关65以一对一的比例设置触感发生装置1,或者,对多个触摸传感器开关65以多对一的比例设置触感发生装置1。在此情况下,可在振动部件3上的触摸传感器开关65中的任意一个被接触时手指所能够感受到振动的范围内的位置适当地设置触感发生装置1。此时,如图8A、8B所示,触感发生装置1的振动发生设备4可设置成,使在触摸传感器开关65的作用下的、对振动部件3的按压变形量α、β不同(α<β)。通过使按压变形量α、β不同来对振动部件3的振动量发生变化。若按压变形量α小,则振动部件3的振动量变小,若按压变形量β大,则振动部件3的振动量变大。触感发生装置1的振动发生设备4还可设置成,根据距触摸传感器开关65的距离L1、L2,来使对振动部件3的按压变形量α、β不同。特别地,触感发生装置1的振动发生设备4可设置成,距触摸传感器开关65的距离L1、L2越近(L1<L2),对振动部件3的按压变形量α、β越小(距离L1时为按压变形量α、距离L2时为按压变形量β)。对振动部件3的按压变形量可根据可动铁芯21的突出量来调节。
此外,将设置了仪表盘、装饰件的触摸传感器开关65的部分当作表示部66。表示部66设定为用于理解触摸传感器开关65的操作内容的图案。表示部66可如下形成于仪表盘、装饰件:即,在具有不透光的厚壁的装饰件的一部分上设置可透过光的薄壁的部分、或者利用双色成型将透明树脂的部分埋设而形成于仪表盘、装饰件。由透明电极构成触摸传感器开关65,并在表示部66的背面3a侧直接或经由导光部而配置光源,由此使表示部66实现可透光照明。
但是,在车辆61中能够设置触感发生装置1的内部设备2并不限定于以上说明,例如,还可以为如方向盘、座位(车座)等的内部设备2。在将触感发生装置1设置在座位上的情况下,例如可将构成座位的框架的座位架当作振动部件3。座位架被缓冲材料、外套等覆盖而从外部观察不到。由触感发生装置1产生的振动可设定为经由缓冲材料、外套而能够传递到座位的表面的大小。
(7)以下,对使用了上述触感发生装置1的触感发生方法进行说明。
触感发生方法为使用设置在振动部件3的背面3a侧的振动发生设备4来在振动部件3中产生振动,从而感受到触感的方法。
对于振动发生设备4,使用具有可动铁芯21和线圈22的螺线管23,可动铁芯21可以相对于振动部件3进行靠近/远离动作,线圈22在通电时使可动铁芯21对振动部件3按压。
如图4所示,在通电而使可动铁芯21按住振动部件3而使振动部件3发生按压变形之后,如图5所示,停止通电而使可动铁芯21进行从振动部件3远离的动作,使振动部件3恢复形状,由此,在振动部件3中产生基于自身的弹性恢复力的振动。
此时,在振动发生前的未通电状态时,如图3所示,可以在使用抵接装置24(例如,弹性抵接部件31)而使可动铁芯21抵接在振动部件3的背面3a的状态下待机。
此外,还可以在停止对线圈22的通电时,在返回辅助装置41(例如,弹性返回部件51)的作用下加快可动铁芯21的相对于振动部件3的远离动作。
也可以针对设置于车辆61的内部设备2(例如,触摸传感器开关65的周围),利用振动部件3来产生振动(触感)。
<作用>以下,对本实施例的作用进行说明。
触感发生装置1是如下的装置:即,具备振动部件3和振动发生设备4,在接触振动部件3的表面3b时,利用设置在振动部件3的背面3a侧的振动发生设备4而在振动部件3中产生振动,由此将振动部件3的振动作为触感而感受、或者强调触感的装置。由此,能够对接触到振动部件3的表面3b的人员人工地提供真实感(诸如在实际上操作了哪个的操作感)。
此时,优选为,对于振动部件3,使用可弹性变形的部件。由此,基于振动发生设备4的振动部件3的振动变大而容易感受到触感。
例如,触感发生装置1可构成为,通过与触摸传感器开关65等的输入装置相组合,来在对触摸传感器开关65进行输入时获得触感(操作的真实感)。例如,在设置有多个触摸传感器开关65的情况下,接触到了多个触摸传感器开关65中的任意一个时,使用设置在振动部件3的背面3a侧的振动发生设备4,来在振动部件3中产生振动,由此,能够产生触感。此时,振动发生设备4能够根据距触摸传感器开关65的距离L1、L2,来使振动部件3的按压变形量α、β不同。此外,例如,通过单独设置触感发生装置1来能够将其用于利用振动而进行提醒注意的情形中。
(效果)根据本实施例,能够获得如下的效果。
(效果1)由具有可动铁芯21和线圈22的螺线管23来构成振动发生设备4。在螺线管23中,通过对线圈22通电,可动铁芯21在电磁力的作用下向振动部件3靠近的动作(突出动作),强制地使振动部件3从背面3a侧向表面3b发生按压变形。此外,在螺线管23中,通过停止对线圈22的通电,电磁力消失,可动铁芯21进行从振动部件3远离的动作(收回动作),瞬时解除对振动部件3的强制性按压变形。如此,基于可动铁芯21的按压力瞬时消失,因此被按压变形的振动部件3在振动部件3所具有的弹力的作用下要急剧恢复形状。因此,可在振动部件3中产生振动,并可因该振动部件3的振动而产生类似于真实的触感(伪触感)。
设置抵接装置24,在发生振动前使可动铁芯21在抵接于振动部件3的背面3a的状态下待机。通过设置为这种待机状态,可实现在不直接击打振动部件3的情况下在振动部件3中产生振动。此时,螺线管23在可动铁芯21不直接击打振动部件3的情况下工作,因此能够避免大的击打音的产生。此外,由于振动部件3的振动是在振动部件3的弹性恢复力的作用下产生的,因此与击打振动部件3而强制地产生振动的情况相比,可以获得更加自然的振动、触感。
如此,在利用基于振动部件3的按压变形、弹力的形状恢复而不直接击打振动部件3的情况下在振动部件3中产生振动的情况中,使用如螺线管23那样的较大型的振动发生设备4为好。
此外,在振动发生设备4设置于振动部件3的背面3a时,需要考虑(振动部件3、振动发生设备4的)尺寸偏差的影响,但是由于螺线管23为较大型的振动发生设备4,可动铁芯21的可动行程长,因此与使用振幅小的其他小型的振动发生设备的情况相比,不易受到尺寸偏差的影响,振动发生设备4的设置变得容易。此外,根据上述说明,将振动发生设备4设置于振动部件3的背面3a侧时不需要设置特别的尺寸偏差吸收装置。因此,由于通过使用螺线管23来消除尺寸偏差的影响,能够得到稳定的动作,因此在结构方面有利。
在待机状态时,可动铁芯21通过抵接装置24而以抵接于振动部件3的背面3a的方式安装,由此,可容易地吸收将振动发生设备4设置于振动部件3的背面3a时的尺寸偏差的影响。
(效果2)对于抵接装置24,可使用弹性抵接部件31。通过利用弹性抵接部件31的弹力,在待机状态时,能够容易且可靠地在使可动铁芯21的前端部突出至可动范围的中间位置的状态下使可动铁芯21的前端部轻轻地压在振动部件3的背面3a。此外,在螺线管23的作用下在振动部件3中产生振动时,弹性抵接部件31也不易妨碍振动。
此时,可通过对于抵接装置24使用抵接用弹簧、抵接用弹性体等弹性抵接部件31,与例如作为抵接装置24使用额外的致动器而电驱动额外的致动器的情况相比,能够简化抵接装置24的结构。
此外,在产生振动的动作状态的中途,停止通电而可动铁芯21收回时,可能会发生诸如可动铁芯21暂时与振动部件3的背面3a相分离,而后再次抵接于振动部件3的背面3a的现象。然而,该现象所造成的可动铁芯21与振动部件3相分离的距离很小,相分离后可动铁芯21再次抵接于振动部件3的背面3a时,也会成为基于弹性抵接部件31的弹力的抵接,而不是基于振动发生设备4(所产生的电磁力)的抵接。因此,可动铁芯21不会那么强烈地对振动部件3的背面3a碰撞,因此基于该抵接的撞击音很小,尤其是可抑制到不会引起注意的程度。
(效果3)还可以具备在产生振动的工作状态的中途停止对线圈22的通电时加快可动铁芯21的对振动部件3的远离动作的返回辅助装置41。如此,在停止对线圈22的通电而电磁力消失时,返回辅助装置41对可动铁芯21的向远离振动部件3的方向的动作进行助力,由此能够使在振动部件3中产生振动的时机(振动部件3的响应速度)变快。
(效果4)返回辅助装置41可以是弹性返回部件51。在可动铁芯21在螺线管23的电磁力的作用下突出至最大突出位置时,弹性返回部件51伴随可动铁芯21的动作而发生弯曲来积蓄弹力。此外,弹性返回部件51可以是比弹性抵接部件31弱的弹性部件(弹性返回部件51<弹性抵接部件31),以使在可动铁芯21在弹性抵接部件31的按压力的作用下突出至中间位置的待机状态时也只会略微弯曲。
此时,通过对于返回辅助装置41使用返回用弹簧、返回用弹性体等弹性返回部件51,与作为返回辅助装置41来使用额外的致动器作而电驱动额外的致动器的情况相比,能够简化返回辅助装置41的结构。
具体地,在待机状态下可动铁芯21在弹性抵接部件31的作用下预先轻轻地抵接于振动部件3的背面3a时,弹性返回部件51(返回辅助装置41)成为几乎未积蓄弹力、或者在弹性抵接部件31的作用下略微弯曲而积蓄有微弱的弹力的状态。此时,弹性抵接部件31(抵接装置24)成为通过使可动铁芯21向振动部件3抵接而使用了所积蓄的弹力的大部分的状态。
若通过对线圈22通电而使可动铁芯21强制发生突出动作,则弹性返回部件51发生挠曲而成为弹力积蓄到最大的状态。此时,弹性抵接部件31(抵接装置24)成为这样的状态:可动铁芯21突出至最大突出位置而伸长至近乎自然长度或其附近,从而几乎未残留所积蓄的弹力的状态(或者,也可以成为伸长至比自然长度长而积蓄了相反方向的弹力的状态)。
接着,在停止了对线圈22的通电时,在振动部件3中发生形状恢复,与此同时,弹性返回部件51中所积蓄的弹力一下子被释放而将可动铁芯21向从振动部件3远离的动作的方向赋能,由此,振动部件3的响应速度比在振动部件3自身的恢复力、可动铁芯21的自重的作用下所获得的振动部件3的响应速度高出加上弹性返回部件51的弹力的量(停止通电时弹性返回部件51的弹力与弹性抵接部件31的弹力之差)(没有弹性返回部件51时的响应速度<设置了弹性返回部件51时的响应速度)。此时,在弹性抵接部件31(抵接装置24)中积蓄用于再次使可动铁芯21向振动部件3的背面3a抵接的弹力。
之后,在积蓄在弹性抵接部件31中的弹力的作用下,可动铁芯21再次返回到待机状态(轻轻抵接在振动部件3的背面3a的状态)。
(效果5)振动部件3可以设置于车辆61中所设置的内部设备2。由此,车辆61的内部设备2成为一体地具有触感发生功能的设备,能够容易获得具备触感发生功能的内部设备2。
此外,例如,将触感发生装置1以单独的方式设置于车辆61的诸如方向盘、座位等的内部设备2,由此,将在驾驶中车辆61所检测到的警报信息(例如,针对行人的突然窜出、前方车辆的突然加塞、前方车辆的急刹车的警报信息)通过内部设备2而向驾驶员的身体快速传递而提醒注意。警报信息可使用例如对来自为了自动驾驶而设置在车辆61上的各种传感器、摄像机的信号进行信息处理而获得的信息。
(效果6)振动发生设备4可以设置于在内部设备2中所设置的触摸传感器开关65的周围。由此,能够与对触摸传感器开关65的输入组合而产生触感。在振动部件3的背面3a侧将触感发生装置1和触摸传感器开关65组合而设置,由此能够将内部设备2设置成在具备(由于设置在背面3a侧的触摸传感器开关65而)观察不到的开关的同时,观察不到的开关具有(因触感发生装置1而与能够用手指实际按压的开关按钮同样的)操作感的高性能的开关面板。
(效果7)作为使用了上述触感发生装置1的触感发生方法,在发生振动前,使用抵接装置24而使可动铁芯21在抵接在振动部件3的背面3a的状态下待机,可动铁芯21压住振动部件3而使振动部件3发生按压变形之后,使可动铁芯21进行从振动部件3远离的动作而使振动部件3恢复形状,由此,在振动部件3中产生振动。根据这种触感发生方法,能够获得与上述效果1相同的作用效果。
进而,本实施例具有如下的特征。
(效果8)可以在振动部件3的背面侧配置多个使振动发生设备4产生振动的触摸传感器开关65。本实施例的振动发生设备4并不是直接击打振动部件3的设备,而是使用螺线管23来在振动部件3中产生基于弹性恢复力的振动的设备,因此振动很容易传递至振动部件3的大的范围。由此,即使是一个振动发生设备4,也能够针对多个触摸传感器开关65的操作而同时产生振动(基于触觉振动的触感)。因此,能够减少振动发生设备4的数量而谋求振动发生设备4的设置空间的削减、成本的削减等。
此外,振动发生设备4可以根据触摸传感器开关65而使对振动部件3的按压变形量α、β不同(α<β)。由此,可以针对每个触摸传感器开关65,单独地改变振动部件3的振动的大小。因此,能够将振动设定、调整为与各触摸传感器开关65的操作内容相匹配的任意的大小。或者,可根据对振动部件3所赋予的振动的大小的不同,进行接触了哪一个触摸传感器开关65的关联等。
(效果9)振动发生设备4可以根据距触摸传感器开关65的距离L1、L2,使对振动部件3的按压变形量α、β不同。由此,能够以距触摸传感器开关65的距离L1、L2为基准而将对振动部件3的按压变形量α、β设定成不同。因此,能够容易地设定对振动部件3的按压变形量α、β。
(效果10)振动发生设备4可以设置成,距触摸传感器开关65的距离L1、L2越近(L1<L2),则对振动部件3的按压变形量α、β越小(距离L1时为按压变形量α、距离L2时为按压变形量β)。或者,可以设置成,距触摸传感器开关65的距离越远,则对振动部件3的按压变形量越大。由此,例如,与振动发生设备4的距离L1、L2无关地,不论接触哪一个触摸传感器开关65,都能够感受到恒定的振动部件3的振动。因此,能够获得稳定的触感。
(效果11)在这样的触感发生方法、即、在接触了设置在振动部件3的背面侧的多个触摸传感器开关65中的任意一个时,使用设置在振动部件3的背面侧的振动发生设备4而在振动部件3中产生振动,从而感受到触感的触感发生方法中,在振动发生设备4中使用具有相对于振动部件3能够进行靠近/远离动作的可动铁芯21和因通电而使可动铁芯21压向振动部件3的线圈22的螺线管23,并在通过通电而可动铁芯21压住振动部件3而使振动部件3发生按压变形之后,通过停止通电而使可动铁芯21进行从振动部件3远离的动作,从而使振动部件3恢复形状,由此,在振动部件3中产生基于自身的弹性恢复力的振动的同时,振动发生设备4可根据触摸传感器开关65来使对振动部件3的按压变形量α、β不同。根据这种触感发生方法,能够获得与上述效果8相同的作用效果。
在触感发生方法中,可以根据距触摸传感器开关65的距离L1、L2,来使对振动部件3的按压变形量α、β不同。由此,能够获得与上述效果9相同的作用效果。
此外,在触感发生方法中,可以设置成,距触摸传感器开关65的距离L1、L2越近(L1<L2),则对振动部件3的按压变形量α、β越小(距离L1时为按压变形量α、距离L2时为按压变形量β)。由此,能够获得与上述效果10相同的作用效果。
(附图标记的说明)
1 触感发生装置
2 内部设备
3 振动部件
3a 背面
4 振动发生设备
21 可动铁芯
22 线圈
23 螺线管
24 抵接装置
31 弹性抵接部件
41 返回辅助装置
51 弹性返回部件
61 车辆
66 触摸传感器开关
α、β 按压变形量
L1、L2 距离
相关申请的交叉引用
本专利申请主张基于2018年4月25日向日本特许厅提出的特愿2018-083836的优先权,并且该申请的全部内容以引用的方式并入本申请的说明书中。
此外,本专利申请主张基于2019年2月27日向日本特许厅提出的特愿2019-033414的优先权,并且该申请的全部内容以引用的方式并入本申请的说明书中。

Claims (12)

1.一种触感发生装置,其特征在于,
包括:振动部件,以及设置在所述振动部件的背面侧的振动发生设备,
所述振动发生设备被实现为具有可动铁芯和线圈的螺线管,
所述可动铁芯相对于所述振动部件能够进行靠近/远离动作,
所述线圈通过通电使所述可动铁芯向所述振动部件侧移位而使所述振动部件发生按压变形,而通过停止通电使所述可动铁芯进行从所述振动部件远离的动作,从而使所述振动部件在所述振动部件的弹性恢复力的作用下振动。
2.根据权利要求1所述的触感发生装置,其特征在于,
包括:多个触摸传感器开关,所述多个触摸传感器开关配置在所述振动部件的背面侧,
所述多个触摸传感器开关构成为通过所述振动发生设备使所述振动部件产生振动,
所述振动发生设备根据距所述触摸传感器开关的距离来使对所述振动部件的按压变形量不同。
3.根据权利要求2所述的触感发生装置,其特征在于,
所述振动发生设备距所述触摸传感器开关的距离越近,则对所述振动部件的按压变形量越小。
4.根据权利要求1所述的触感发生装置,其特征在于,包括:
抵接装置,其在所述线圈未通电状态时,使所述可动铁芯在抵接于所述振动部件的背面的状态下待机。
5.根据权利要求4所述的触感发生装置,其特征在于,
所述抵接装置为将所述可动铁芯朝向所述振动部件的背面赋能的弹性抵接部件。
6.根据权利要求1所述的触感发生装置,其特征在于,包括:
返回辅助装置,其用于在停止了对所述线圈的通电时加快所述可动铁芯的对于所述振动部件的远离动作。
7.根据权利要求6所述的触感发生装置,其特征在于,
所述返回辅助装置是将所述可动铁芯朝向远离所述振动部件的方向赋能的弹性返回部件。
8.根据权利要求1所述的触感发生装置,其特征在于,
所述振动部件设置于在车辆中所设置的内部设备。
9.根据权利要求1所述的触感发生装置,其特征在于,
所述振动发生设备设置于触摸传感器开关的周围,所述触摸传感器开关设置于在车辆中所设置的内部设备,
在对所述触摸传感器开关进行输入时,所述振动发生设备使所述振动部件产生振动。
10.一种触感发生方法,
使用设置在振动部件的背面侧的振动发生设备来在所述振动部件中产生振动而感受到触感,其特征在于,
对于振动发生设备使用具有可动铁芯和线圈的螺线管,所述可动铁芯相对于振动部件能够进行靠近/远离动作,所述线圈因通电而使所述可动铁芯压向振动部件,
在利用通电使所述可动铁芯压住所述振动部件而使所述振动部件发生按压变形之后,停止通电而使所述可动铁芯进行从所述振动部件远离的动作,使所述振动部件恢复形状,由此,在所述振动部件中产生基于弹性恢复力的振动。
11.根据权利要求10所述的触感发生方法,其特征在于,
在接触到了设置在所述振动部件的背面侧的多个触摸传感器开关中的任意一个时,使用设置在所述振动部件的背面侧的所述振动发生设备,在所述振动部件中产生振动,从而感受到触感,并且,
所述振动发生设备根据距触摸传感器开关的距离而使对所述振动部件的按压变形量不同。
12.根据权利要求10所述的触感发生方法,其特征在于,
在所述线圈未通电状态时,使用抵接装置来使所述可动铁芯在抵接于所述振动部件的背面的状态下待机。
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