CN115686188A - 一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置 - Google Patents

一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置 Download PDF

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Abstract

一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，包括：基板、振动马达、框架、以及多个缓冲垫；所述振动马达固定于所述基板且位置偏离中心，所述振动马达能依第一方向往复振动；所述框架形成多个黏固区及至少一对悬臂支架，所述悬臂支架位于沿所述第一方向的两侧且平行于第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述悬臂支架局部固定于所述基板；多个所述缓冲垫固定于所述基板及多个所述黏固区之间；从而让接触于所述基板各个操作位置皆能获得均匀振动的触觉回馈。

Description

一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置
技术领域
本申请属于触觉回馈装置的技术领域，尤其涉及应用于触摸板、平面键盘、平板计算机板等各种电子装置，以期获得均匀的振动回馈的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置。
背景技术
触觉回馈是现今电子产品通常具有的功能，普遍应用于触摸板、平面键盘、平板计算机等各种电子装置中。触觉回馈的概念为仿真传统机械式键盘与鼠标，在进行触摸操作的过程中对应产生回馈。理想的触觉回馈效果是不管触摸的操作位置在哪一处，所产生的振动回馈皆相同或类似。如图1所示，为此类触觉回馈装置较佳结构的平面示意图，基板11的中央位置设置振动马达14，图中该振动马达14设置于背面以虚线表示。该基板11可为触摸板、平面键盘、平板计算机的触控屏幕等。因此不管手指或接触接口(如笔)触摸于基板11上的任何操作位置，因振动源位于中央，产生振动的触觉回馈皆相近。
如图2及图3所示，为现有触觉回馈装置的另一种实施例的平面图及分解图。此类触觉回馈装置包括基板11；框架12，承载该基板11；多个缓冲垫13，结合于该框架12与基板11之间，以及振动马达14，结合于该基板11，该振动马达14能产生X轴向的往复振动。在本实施例的触觉回馈装置中，该基板11中心底面须设置相关线路或下方空间另须安装其他构件，例如电子零件与电池等，因此该振动马达14只能设置偏离基板11中心，当该振动马达14通电，除了原本的X轴向振动外，因偏离中心也会产生Z轴向转动惯量，例如角加速度α，因此在基板11上的不同操作位置就会产生振动不均的情形。模拟实际运作状态，该振动马达14提供X方向的往复振动，频率：250Hz，该基板11质量约45g，于电压20V条件下启动该振动马达14，于该基板11依九宫格划分后实测各位置的振感数值，可得下列表1及表2：
表1为该基板11划分九宫格后各位置的振感量测表。
Figure BDA0003387240360000021
表1
由此可知，各操作位置的振动感受并不相同。距该振动马达14越远，所感受振动的触觉回馈越小。
表2为该基板11的自然频率表。其中X：X轴向。Y：Y轴向。Z：Z轴向。ROTX：绕X轴旋转。ROTY：绕Y轴旋转。ROTZ：绕Z轴旋转。
自然模态 频率(Hz)
X 250
Y 250
Z 406
ROTX 657
ROTY 716
ROTZ 397
表2
分析上述数据可知，此装置的6个自由度刚性皆小于1KHz(刚性越强，自然频率越高)，其中该振动马达14偏置后产生转矩的ROTZ仅400HZ左右，代表ROTZ刚性较差，因此Z轴向转动惯量会依接触操作位置的不同产生增减的效果，如表1所示进而于不同操作位置产生振动不均的情形。如欲解决上述现象，必须加强结构的ROTZ的刚性，从而克服该基板11受转矩产生的振动不均问题。
发明内容
为了解决上述问题，本申请主要目的是提供一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，在振动源虽偏离中心位置的情形下，让各操作位置仍能获得均匀振动的触觉回馈。
为实现前述目的，本申请采用了如下技术方案：
本申请实施例提供一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，包括：基板、振动马达、框架以及多个缓冲垫；所述振动马达固定于所述基板且位置偏离中心，所述振动马达能依第一方向往复振动；所述框架形成多个黏固区及至少一对悬臂支架，所述悬臂支架位于沿所述第一方向的两侧且平行于第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述悬臂支架局部固定于所述基板；多个所述缓冲垫固定于所述基板及多个所述黏固区之间。
作为较佳优选实施方案之一，所述基板为触摸板、平面键盘、平板计算机的触控屏幕中的一种。
作为较佳优选实施方案之一，所述悬臂支架远离连接所述框架的一端为末端区，并由所述末端区黏固于所述基板。
作为较佳优选实施方案之一，所述悬臂支架还形成寛度较窄的至少一个颈区段。
作为较佳优选实施方案之一，两个所述悬臂支架连接于所述框架位置相对的两边，呈反向对称配置。
作为较佳优选实施方案之一，两个所述悬臂支架连接于所述框架的同一边，呈对称配置。
作为较佳优选实施方案之一，两对所述悬臂支架分别连接于所述框架且位于沿所述第一方向的两侧，呈对称配置。
作为较佳优选实施方案之一，所述黏固区平均对称分布于所述框架的内缘。
综上所述，本申请实施例的一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，是在垂直所述振动马达的振动方向，由所述悬臂支架增加了刚性，扺消Z轴向旋转惯量，且又能维持原本振动方向所需的频率共振效果，因此在振动源虽偏离中心位置的情况下，各操作位置仍能获得均匀振动的触觉回馈，且因不须增设额外的构件或其他复杂的结构，能维持原本轻薄化的要求，在制造及生产成本不增加的情形，就达到所需均匀振动的目的。
附图说明
图1为触觉回馈装置较佳结构的平面示意图。
图2为现有触觉回馈装置的另一实施例的平面图。
图3为现有触觉回馈装置的另一实施例的分解图。
图4为本申请的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置的第一实施例的立体图。
图5为本申请的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置的第一实施例的分解图。
图6为本申请的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置的第一实施例的底视图。
图7为本申请的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置的第二实施例的底视图。
图8为本申请的使有效面积产生均匀振动的触觉回馈装置的第三实施例的底视图。
附图标记说明：
11-基板，12-框架，13-缓冲垫，14-振动马达，α-角加速度，21-基板，22-框架，220-结合孔，221-黏固区，222-悬臂支架，223-末端区，224-颈区段，23-缓冲垫，24-振动马达，31-第一方向，32-第二方向。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，当组件被称为“安装于或固定于”另一个组件，意指它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，意指它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。在所示出的实施例中，方向表示上、下、左、右、前和后等是相对的，用于解释本案中不同部件的结构和运动是相对的。当部件处于图中所示的位置时，这些表示是恰当的。但是，如果组件位置的说明发生变化，那么认为这些表示也将相应地发生变化。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图4、图5及图6所示，为本申请实施例的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置第一实施例的立体图、分解图及底视图。本申请的触觉回馈装置，包括：基板21、框架22、多个缓冲垫23以及振动马达24。所述振动马达24固定于所述基板21且位置偏离中心，所述振动马达24能依第一方向31往复振动。所述框架22形成多个黏固区221及至少一对悬臂支架222，两个所述悬臂支架222平行于第二方向32且位于沿所述第一方向的两侧，所述第二方向32垂直于所述第一方向31，所述悬臂支架222局部固定于所述基板21；多个所述缓冲垫23固定于所述基板21及多个所述黏固区221之间，从而在所述振动马达24振动时，所述缓冲垫23让所述基板21与振动马达24达到共振效果，满足所须的振动回馈效果，所述悬臂支架222增加Y轴向的刚性，抵抗来自于所述振动马达24因偏离中心振动所产生的Z轴转动惯量，从而让所述基板21在各个操作位置皆能维持均匀的振动回馈。
接着就各构件的结构作一详细的说明：
所述基板21是可提供触控感应的电子装置，例如触摸板、平面键盘、平板计算机的触控屏幕等，利用手指、触控笔或其他接触接口与之接触时，产生相对的电子信号，并能同步驱动所述振动马达24产生振动，使接触点的操作位置感受振动的触觉回馈效果。
所述框架22负责承载所述基板21，本实施中所述框架22是对应所述基板21的形状呈尺寸略大的长方形框。所述框架22周围四角隅具有多个结合孔220，以供螺丝将其锁固于机座或其他载台上。所述框架22具有多个黏固区221及至少一对悬臂支架222。所述黏固区221数目及位置采用平均对称分布于所述框架22内缘，用以供所述缓冲垫23设置。所述悬臂支架222连接于所述框架22并延伸至框内中空区域，两个悬臂支架222平行所述第二方向32且位于沿所述第一方向31的两侧，此方向垂直所述振动马达24的振动方向。在本实施例中两个所述悬臂支架222分别连接于所述框架22位置相对的两边，呈反向对称配置。所述悬臂支架222局部黏固于所述基板21，在本实施例中是在所述悬臂支架222远离连接所述框架22的一端为末端区223，并由末端区223与所述基板21黏固。另外所述悬臂支架222还形成宽度较窄的至少一个颈区段224，本实施例中具有两个所述颈区段224。所述颈区段224可调整所述悬臂支架222在第一方向31的刚性，使其不影响结构运作时的X轴向振动频率。
所述缓冲垫23由上、下两端面分别黏固于所述黏固区221及所述基板21，作为所述框架22与所述基板21连接的介质，所述缓冲垫23材质必须有助于所述基板21与所述振动马达24产生共振频率，从而以很小的周期驱动力便可产生巨大的振动，以获得良好的振动回馈。所述缓冲垫23材质可为硅胶、泡棉等。
所述振动马达24固定于所述基板21，经通电后振动马达24能提供依所述第一方向31的往复振动，所述第一方向31与所述第二方向32相互垂直。
为了证明本发明触觉回馈装置各操作位置确实能产生均匀的振动回馈，作了下列的相关实验，在本实施例中，所述振动马达24运动方向为第一方向，所述第一方向31为X轴向，频率：250Hz，所述基板21质量约45g，于电压20V条件下启动所述振动马达24。将所述基板21划分为九宫后实测各位置的振感数值，可得下列表3及表4：
表3为所述基板21划分为九宫格后各位置的振感量测表。
Figure BDA0003387240360000061
表3
表4为所述基板21的自然频率表。X：X轴向。Y：Y轴向。Z：Z轴向。ROTX：绕X轴旋转。ROTY：绕Y轴旋转。ROTZ：绕Z轴旋转。
自然模态 频率(Hz)
X 264
Y 2274
Z 408
ROTX 658
ROTY 719
ROTZ 3080
表4
从上述分析结果来看，本申请的触觉回馈装置，由于所述悬臂支架222的关系，增加了Y轴向与ROTZ的刚性，例如ROTZ的自然频率调整至3000Hz左右，为原始ROTZ自然频率的7.6倍多，抵消了所述振动马达24振动时所产生的Z轴旋转惯量。X轴向的自然模态仍维持适当频率，如此能与所述振动马达24进行匹配产生共振，获得所需强度的振动回馈，结果如表3所示，所述基板21划分的九宫格测量各位置的振感量，各区振感分布均匀，有效改善所述振动马达24偏置后造成的振度不均问题，满足此类产品的设计需求。
如图7所示，为本申请第二实施例图。在本实施例中是改良所述悬臂支架222连接于所述框架22的位置。如图所示，两个所述悬臂支架222连接于所述框架22的相同一边，呈对称配置。由此可知，本申请的所述悬臂支架222的型体、尺寸及位置并不限单一种实施方式。
如图8所示，为本申请第三实施例图。在本实施例中是增加所述悬臂支架222的数量及连接于所述框架22的位置。如图所示，在本实施例中具有两对所述悬臂支架222，且每对所述悬臂支架222分别连接于所述框架22且位于沿所述第一方向31的两侧，呈对称配置。由此可知，本申请的所述悬臂支架222数量也不限单一种实施方式。
综合以上所述，本申请为一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，在垂直于所述振动马达24振动方向，以所述悬臂支架222增加了刚性，以扺消Z轴向的旋转惯量，又能维持原本频率共振效果，进而在各操作位置皆能获得振动匀均的触觉回馈，整体的设计并不增设额外的构件或其他复杂的结构，仅须在所述框架22冲压成型中一并形成所述悬臂支架222即可，不须增加成本，且能达到预期均匀振动的目的。
以上所述，仅为本申请较佳实施例而已，并非用来限定本申请实施例的范围。即凡依本申请专利范围所作的均等变化及修饰，皆为本申请的专利范围所涵盖。

Claims (8)

1.一种使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，包括：
基板；
振动马达，固定于所述基板且位置偏离中心，所述振动马达能依第一方向往复振动；
框架，形成多个黏固区及至少一对悬臂支架，所述悬臂支架位于沿所述第一方向的两侧并平行于第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述悬臂支架局部固定于所述基板；以及
多个缓冲垫，固定于所述基板及多个所述黏固区之间。
2.根据权利要求1所述的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，所述基板为触摸板、平面键盘、平板计算机的触控屏幕中的一种。
3.根据权利要求1所述的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，所述悬臂支架远离连接所述框架的一端为末端区，并由所述末端区黏固于所述基板。
4.根据权利要求1所述的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，所述悬臂支架还形成寛度较窄的至少一个颈区段。
5.根据权利要求1所述的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，两个所述悬臂支架连接于所述框架位置相对的两边，呈反向对称配置。
6.根据权利要求1所述的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，两个所述悬臂支架连接于所述框架的同一边，呈对称配置。
7.根据权利要求1所述的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，两对所述悬臂支架分别连接于所述框架且位于沿所述第一方向的两侧，呈对称配置。
8.根据权利要求1所述的使有效面积内产生均匀振动的触觉回馈装置，其特征在于，所述黏固区平均对称分布于所述框架的内缘。
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