振动模组及电子装置
技术领域
本实用新型涉及触控反馈领域,特别是涉及一种振动模组及电子装置。
背景技术
在一般设置有触控板的电子装置中(如笔记本电脑),为了降低装置的整体厚度,从而逐步取消了触控板上的实体按键,取而代之的是利用线性马达或压电马达作用触控板来达到与按压实体按键类似的振动反馈功能,使用户体验到按压振动的感觉。但是当触控板在振动时遇到较大的外界阻力时,触控板与驱动马达之间的连接容易发生断裂,从而导致振动结构的损坏。
实用新型内容
基于此,有必要针对如何保护振动结构的问题,提供一种振动模组及电子装置。
一种振动模组,包括:
基座;
触控元件,包括触控板,所述触控板设于所述基座的一侧,所述触控板远离所述基座的一侧为触控面;
弹性元件,连接所述基座与所述触控元件,所述弹性元件能够为所述触控板提供于平行所述触控面的方向的弹性力;以及
压电元件,设置于所述基座远离所述触控板的一侧,所述压电元件连接所述基座与所述触控板,所述压电元件能够驱动所述触控板于至少平行于所述触控面的方向振动。
对于沿所述触控板的厚度方向振动的方式而言,触控板一般只在与驱动件(如线性马达或压电马达)接触的区域存在较强的纵向(沿所述触控板的厚度方向)振动,而越远离接触区域的位置则振动越弱,从而导致触控板的振动不均匀,导致无法在所述触控板的各区域均体现与按压实体按键类似的效果。而在上述振动模组中,所述压电元件分别连接所述触控板和所述基座,且所述压电元件能够驱动所述触控板横向振动。特别地,在横向振动的模式下,所述触控板整体振动均匀,避免所述触控板于各区域的振动强度不一致的问题,从而在所述触控板的各区域均能良好地体现与按压实体按键类似的效果。通过将所述触控板和所述压电元件设置于所述基座的相背两侧,可以防止压电元件因设于所述基座与所述触控板之间而导致同时与两者发生摩擦。另外,上述振动模组通过设置所述弹性元件为所述触控板提供横向上的弹性力,不仅能够使所述触控板复位,且当所述触控板在横向振动时遇到较大的阻力时,所述弹性元件也能够通过自身形变以起到缓冲的作用,避免所述触控板与所述压电元件的连接处发生断裂,从而可以起到保护所述触控板和所述压电元件的作用,进而保护所述振动模组,提升所述振动模组的稳定性。
在其中一个实施例中,所述触控元件包括外框,所述外框围绕所述基座,且于平行所述触控面的方向上与所述基座间隔设置,在垂直于所述触控面的方向上,所述外框的一侧连接所述触控板,相背的另一侧连接所述压电元件。所述外框为所述触控板在垂直于所述触控面的方向上提供相应的过渡结构,以使设置于所述基座另一侧的所述压电元件能够通过所述外框连接所述触控板,从而无需将所述触控板或所述压电元件做成异形结构以在垂直于所述触控面的方向延伸。
在其中一个实施例中,所述压电元件具有第一轴线,所述压电元件的所述第一轴线平行于所述触控面,所述压电元件于所述第一轴线的一端连接所述基座,所述压电元件于所述第一轴线的另一端连接所述外框,在垂直于所述第一轴线的方向的电场作用下,所述压电元件能够沿所述第一轴线伸缩。所述压电元件在受到相应的电场作用后,能够沿平行于所述第一轴线的方向伸缩,通过控制电场的大小便可驱动所述触控板于横向(平行于所述触控面的方向)振动。
在其中一个实施例中,所述振动模组包括第一正电极和第一负电极,在垂直于所述第一轴线的方向上,所述压电元件于一侧设置所述第一正电极,于相背的另一侧设置所述第一负电极,所述第一正电极与所述第一负电极之间能够形成电场以驱动所述压电元件沿所述第一轴线伸缩。通过以上述方式设置所述第一正电极和所述第一负电极,所述第一正电极和所述第一负电极之间能够形成垂直于所述第一轴线的方向的电场,进而能够使所述压电元件实现k31模式的伸缩(即长度伸缩),且有利于使所述第一正电极与所述第一负电极之间的间隔距离不会过大,以确保所述第一正电极与所述第一负电极之间能够形成较强的电场。
在其中一个实施例中,所述振动模组包括至少两个所述压电元件,所述振动模组中各所述压电元件的所述第一轴线相互平行。上述设计能够更有效地驱动所述触控板,另外能够使驱动所述触控板振动的驱动力分担至每个所述压电元件,从而有利于使每个所述压电元件的尺寸不会过大。
在其中一个实施例,所述振动模组包括至少两个所述压电元件,每一所述压电元件与所述基座和所述外框中的至少一个弹性连接,至少两个所述压电元件的所述第一轴线相互垂直或相互倾斜。
在其中一个实施例中,所述弹性元件呈条状结构,所述弹性元件的一端连接于所述基座,另一端连接所述外框。呈条状结构的所述弹性元件能够更有效地在所述触控板与所述基座之间施加弹性力,且不会占用过大的空间。
在其中一个实施例中,所述弹性元件包括第一连接部、中间部及第二连接部,所述第一连接部的一端垂直连接于所述中间部的一端,另一端连接所述基座;所述第二连接部的一端垂直连接于所述中间部远离所述第一连接部的一端,另一端连接所述外框。具有上述结构的所述弹性元件能够更有效地在所述触控板与所述基座之间施加弹性力,且不会占用过大的空间。
在其中一个实施例中,所述基座包括顶面、底面以及连接所述顶面与所述底面的四个侧面,所述顶面朝向所述触控板,四个所述侧面朝向所述外框,每一所述侧面与所述外框之间设置有至少一个所述弹性元件。在上述设计中,所述基座在四个所述侧面均与所述触控板存在弹性连接,从而能够在多方位对所述触控板起到弹性复位及缓冲的效果。
在其中一个实施例中,所述基座靠近所述触控板的一侧与所述触控板抵接。上述设计通过所述基座抵接所述触控板,从而能够支撑所述触控板,有利于防止所述触控板在被按压时出现形变。
一种电子装置,包括壳体及上述任意一个实施例所述的振动模组,所述基座设置于所述壳体。由于上述振动模组中的所述触控板能够在横向上均匀振动,从而当用户在使用设置有上述振动模组的所述电子装置时,用户在所述触控板的各区域均能得到均匀的振动反馈。另外,所述振动模组的结构稳定,从而能够提高所述电子装置中触控反馈功能的使用寿命。
附图说明
图1为本申请一实施例中的振动模组的侧视结构图;
图2为本申请一实施例中的振动模组的仰视结构图;
图3为本申请另一实施例中的振动模组的仰视结构图;
图4为本申请一实施例中采用振动模组的电子装置的示意图;
图5为本申请一实施例中电子装置的壳体与振动模组的位置示意图。
振动模组10、连接件101、基座110、顶面111、底面112、侧面113、触控板120、触控面121、压电元件130、第一轴线1301、外框140、弹性元件150、第一连接部151、中间部152、第二连接部153、第一正电极161、第一负电极162、电子装置20、外壳210、壳体220。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个原件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个原件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反,当元件被称作“直接在”另一原件“上”时,不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/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。
在一般设置有触控板的电子装置中(如笔记本电脑),为了降低装置的整体厚度,从而逐步取消了触控板上的实体按键,取而代之的是利用线性马达或压电马达作用触控板来达到与按压实体按键类似的振动反馈功能,使用户体验到按压振动的感觉。但是当触控板在振动时遇到较大的外界阻力时,触控板与驱动马达之间的连接容易发生断裂,从而导致振动结构的损坏。为此,本申请提供一种振动模组以解决上述问题。
参考图1,在本申请的一个实施例中,振动模组10包括基座110、触控板120、压电元件130、外框140及弹性元件150。触控板120和外框140属于振动模组10的触控元件的一部分。触控板120设置于基座110的一侧,触控板120远离基座110的一侧为触控面121,触控面121为平面。一般地,一些实施例的触控板120中设置有触控传感器,以此感应用户于触控面121上的操作(如手指划动及按压)。平行于触控面121的方向为横向,外框140在横向上围绕基座110并形成闭合结构,且外框140在横向上与基座110间隔设置。在垂直于触控面121的方向上,外框140的一侧通过连接件101与触控板120固定。压电元件130为压电陶瓷,压电元件130呈条状结构(具体可以为长方体、圆柱体等),以长方体为例,条状结构的长度分别大于宽度的三倍且大于厚度的三倍。
压电元件130在长度方向上具有第一轴线1301,压电元件130能够在垂直于第一轴线1301方向的电场作用下做k31模式伸缩,即沿平行于第一轴线1301的方向伸缩。压电元件130设置于基座110远离触控板120的一侧,且压电元件130的于第一轴线1301的一端通过连接件101固定基座110远离触控板120的一侧(即固定于基座110的底部),于第一轴线1301的另一端通过连接件101固定于外框140远离触控板120的一侧,上述连接件101可以为胶水、泡棉等具有粘性的材料。除了粘接外,压电元件130也可通过焊接、卡接等方式连接基座110和外框140。需注意的是,压电元件130的第一轴线1301为最长的中心轴,例如,当压电元件130呈矩形结构时,压电元件130拥有三条相互垂直的中心轴,其中最长的中心轴即为第一轴线1301。
压电元件130的第一轴线1301平行于触控面121,因此当压电元件130沿第一轴线1301方向伸缩时,压电元件130能够带动外框140和触控板120相对基座110在横向上发生位移,通过调节电场的频率便可控制压电元件130的伸缩频率,以驱动触控板120和外框140在横向上振动。以上,由于压电元件130的两端分别连接基座110和外框140,因此当压电元件130在逆压电效应下沿第一轴线1301的方向做伸缩形变时,触控板120的横向位移量即相当于压电元件130在电场作用下的最大伸缩量,以此有利于增大触控板120的振动幅度。
另一方面,外框140能够为触控板120在垂直于触控面121的方向上提供相应的过渡结构,以使设置于基座110另一侧的压电元件130能够通过外框140连接触控板120,从而无需将触控板120或压电元件130做成异形结构以在垂直于触控面121的方向延伸来实现两者的连接。当然,在一些实施例中,外框140也可与触控板120一体设计,例如可作为触控板120的一部分。
另外,在上述实施例中,弹性元件150连接基座110与触控板120,当触控板120相对基座110偏离平衡位置时,弹性元件150能够为触控板120提供于横向上的弹性力,以驱使触控板120复位至平衡位置。且弹性元件150同样呈条状结构,呈条状结构的弹性元件150能够更有效地在触控板120与基座110之间施加弹性力,且不会占用过大的空间。具体地,条状结构并不限于直条状结构,也可以是呈一定弧度弯曲或呈一定角度弯折的条状结构。
对于一般的沿触控板120的厚度方向振动的方式而言,触控板120一般只在与驱动件(如线性马达或压电马达)接触的区域存在较强的纵向(沿触控板120的厚度方向)振动,而越远离接触区域的位置则振动越弱,从而导致触控板120的振动不均匀,导致无法在触控板120的各区域均体现与按压实体按键类似的效果。而在上述振动模组10中,压电元件130分别连接触控板120和基座110,且压电元件130能够驱动触控板120横向振动。特别地,在横向振动的模式下,触控板120整体振动均匀,避免触控板120于各区域的振动强度不一致的问题,从而在触控板120的各区域均能良好地体现与按压实体按键类似的效果。通过将触控板120和压电元件130设置于基座110的相背两侧,可以防止压电元件130因设于基座110与触控板120之间而导致同时与两者发生摩擦。另外,上述振动模组10通过设置弹性元件150为触控板120提供横向上的弹性力,不仅能够起到支撑触控板120的作用并使触控板120复位,且当触控板120在横向振动时遇到较大的阻力时,弹性元件150也能够通过自身形变以起到缓冲的作用,避免触控板120与压电元件130的连接处发生断裂,从而可以起到保护触控板120和压电元件130的作用,进而保护振动模组10,提升振动模组10的稳定性。
继续参考图1,在一些实施例,基座110靠近触控板120的一侧与触控板120抵接。当描述基座110抵接触控板120时,意味着基座110与触控板120存在接触,但并非固定连接,此时触控板120依然能够相对基座110运动。上述设计通过基座110抵接触控板120,从而能够通过基座110支撑触控板120,有利于防止触控板120在被按压时出现较大的形变。需注意的是,除了抵接设置外,一些实施例中的基座110与触控板120之间存在细微的间隔(如距离小于1mm的间隔),从而可以减少触控板120在振动时与基座110的摩擦,同时由能够起到防止触控板120在被按压时出现较大形变的效果。
参考图1,在一些实施例中,振动模组10包括第一正电极161和第一负电极162。在垂直于第一轴线1301的方向上,第一正电极161和第一负电极162分别设置于压电元件130的相背两侧。具体地,在图1所示的实施例中,第一正电极161设置于压电元件130靠近基座110的一侧,第一负电极162设置于压电元件130远离基座110的一侧。第一正电极161和第一负电极162能够为通过化学镀膜、真空镀膜等方式设于压电元件130上的镀层。当然,除了可以为镀层外,第一正电极161和第一负电极162可以为能够产生电场的其他元件。在这些实施例中,第一正电极161与第一负电极162之间能够形成电场,通过调节施加在各电极上的电压,以控制电极之间形成的电场强度、频率等参数,从而控制压电元件130在第一轴线1301方向上的伸缩量,进而控制触控板120在横向上振动。除了可设置在压电元件130于靠近及远离基座110的相背两侧外(即设于压电元件130于垂直触控面121的方向的相背两侧),第一正电极161和第一负电极162也可设于压电元件130于垂直第一轴线1301且平行于第一触控面121的相背两侧。
另外,当压电元件130具有上述条状结构时,设于垂直第一轴线1301方向的第一正电极161和第二负电极之间的距离不会过远,从而有利于形成强度较大的电场。除了可以为条状结构外,压电元件130的结构也可以为板状结构,此时第一正电极161和第一负电极162优选设于板状结构的厚度方向的相背两侧。
一些实施例中的振动模组10可设置一个、两个、三个或更多个压电元件130,每一压电元件130均连接基座110及触控元件(如直接连接至触控板120或外壳140)。参考图2,在一些实施例中,振动模组10包括两个压电元件130,两个压电元件130的第一轴线1301处于同一直线,两个压电元件130的一端连接基座110的底部,另一端连接外框140远离设有触控板120的一侧。当存在两个或以上的压电元件130时,除了共线设置外,也可使各振动模组10的第一轴线1301相互保持平行即可,并非一定要共线设置,从而使各压电元件130能够沿同一方向伸缩。上述设计能够更有效地驱动触控板120,另外能够使驱动触控板120振动的驱动力分担至每个压电元件130,从而有利于使每个压电元件130的尺寸不会过大。
另外,可参考图3,压电元件130的设置位置也不限于图2所示实施例中的位置,压电元件130的第一轴线1301能够沿振动模组10的横向中的任意方向设计,第一轴线1301的方向具体根据实际产品需求而定,此处不加以赘述。需要注意的是,在本申请的实施例中,平行于触控面121的方向均可称为横向,图2和图3中的标记仅代表了横向中的其中两个相互垂直的方向。
对于连接件101的材质而言,在一些实施例中,通过胶水固化、焊接等固定连接的方式,能够使压电元件130固定连接于基座110与外框140,但此时的各压电元件130的第一轴线1301应平行设计,防止压电元件130由于伸缩方向不同而导致连接处发生断裂。但在另一些实施例中,当连接件101为泡棉等具有弹性的材料时,压电元件130能够通过连接件101与外框140弹性连接,此时压电元件130能够相对触控板120转动细微的角度,而不会轻易破坏连接件101,在这种连接方式下,当存在至少两个压电元件130时,各压电元件130的第一轴线1301能够相互倾斜甚至相互垂直设计,从而使触控板120能够在平行于触控面121的更多方向上存在振动,以此提高横向振动的灵活性。相邻两条第一轴线1301之间的倾斜夹角能够在0至90°之间,例如20°、30°、45°或60°。
参考图3,在一些实施例中,弹性元件150呈条状结构,弹性元件150的一端连接于基座110靠近外框140的一侧,或连接于基座110远离触控板120的一侧,另一端连接外框140。呈条状结构的弹性元件150能够更有效地在触控板120与基座110之间施加弹性力,且不会占用过大的空间。对于弹性元件150而言,条状结构并不限于直条状结构,条状结构可存在多处弯折。具体地,在一些实施例中,弹性元件150包括第一连接部151、中间部152及第二连接部153,第一连接部151的一端垂直连接于中间部152的一端,第一连接部151的另一端连接基座110;第二连接部153的一端垂直连接于中间部152远离第一连接部151的一端,且另一端连接外框140。与压电元件130的连接方式类似,在一些实施例中,弹性元件150的第一连接部151连接于基座110的底部,第二连接部153连接于外框140远离设有触控板120的一侧。弹性元件150可以通过粘接、焊接、卡接等方式与基座110和外框140连接。具有上述结构的弹性元件150能够更有效地在触控板120与基座110之间施加弹性力,且不会占用过大的空间。进一步地,在一些实施例中,弹性元件150可以为平面弹簧,其中第一连接部151、中间部152及第二连接部153的中心轴均处于同一平面。除了平面弹簧外,弹性元件150也可以为其他类型的弹簧,或其他能够提供弹性力的元件。另外,弹性元件150的数量可以为两个、三个或更多个,多个弹性元件150能够分别在不同的方向连接基座110和外框140,从而为触控板120和外框140提供多方位的弹性力及支撑力。
具体地,继续参考图3,在一些实施例中,基座110具有长方体结构,此时基座110包括顶面111(图3中未示出,可参考图1的实施例)、底面112以及连接顶面111与底面112的四个侧面113,顶面111朝向触控板120,四个侧面113朝向外框140。在一些实施例中,每一侧面113与外框140之间设置有至少一个弹性元件150。具体地,在一个实施例中,振动模组10包括四个弹性元件150,四个侧面113与外框140之间分别设置有一个弹性元件150。即在每个侧面113与对应的外框140之间,弹性元件150连接该侧面113,以及连接外框140朝向该侧面113的表面。在上述设计中,基座110在四个侧面113均与触控板120存在弹性连接,从而能够在多方位对触控板120起到支撑、弹性复位及缓冲的效果。
需要注意的是,在一些实施例中也可不设置外框140,此时压电元件130连接基座110的底部与触控板120,弹性元件150同样连接基座110的底部与触控板120。具体地,可通过使压电元件130的一端朝垂直触控面121的方向延伸,以此通过延伸端连接触控板120;或者在触控板120靠近基座110的一侧设置延伸部,从而通过延伸部与压电元件130连接。弹性元件150与触控板120的连接方式可参考上述压电元件130与触控板120的连接方式。
另外,以上各实施例中的第一轴线1301为平行于触控面121的示例。但在另一些实施例中,第一轴线1301也能够倾斜于触控面121设计,即与触控面121形成一倾斜夹角,例如倾斜夹角在20°以内。此时当压电元件130沿第一轴线1301方向伸缩时,便能够驱动触控板120于横向(平行于触控面121)及纵向(垂直于触控面121)上均产生振动。即第一轴线1301倾斜于触控面121设计能够使触控板120在横向和纵向的方向均有振动分量,从而丰富模组的振动方式,使振动反馈更为明显。
参考图4和图5,本申请的一些实施例还提供了一种电子装置20,电子装置20包括外壳210、壳体220及振动模组10,振动模组10中的基座110与壳体220相对固定。壳体220可以为电子装置20的内部支架。电子装置20可以为但不限于笔记本电脑、便携式外接触控板120等带有触控面121板的电子装置20。
需要注意的是,电子装置20的外壳210在横向上应与触控板120保持错位(如图5所示的结构)或存在间隙,以防止外壳210阻碍触控板120的横向振动。
由于上述振动模组10中的触控板120能够在横向上均匀振动,从而当用户在使用设置有上述振动模组10的电子装置20时,用户在触控板120的各区域均能得到均匀的振动反馈。另外,振动模组10的结构稳定,从而能够提高电子装置20中触控反馈功能的使用寿命。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。