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TECHNISCHES GEBIET
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Hierin offenbarte Aspekte betreffen im Allgemeinen einen taktilen Wandler mit zwei Spulen und Differentialantrieb.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Das
US-Patent mit der Nr. 8,325,943 von Button et al. stellt einen elektromagnetischen Wandler mit zwei Spulen und zwei Magnetspalten bereit, wobei jede Schwingspule aufgewickelt ist, sodass sie getrennte Leitungen beinhaltet, sodass jede einzelne Schwingspule von einem getrennten Verstärker oder von einem getrennten überbrückten Verstärker angetrieben werden kann. Die Signalverarbeitung kann ferner verwendet werden, um die Ausgabe des Lautsprechers zu erhöhen. Dieser Aspekt kann eine extreme Auslenkung ohne extreme Verzerrung erreichen und alternative Designs der Schwingspule vorsehen, um häufige Probleme bei Wandlern mit zwei Spulen und zwei Magenspalten anzugehen, einschließlich unter anderem einer Wärmeerzeugung.
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KURZDARSTELLUNG
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In mindestens einer Ausführungsform wird ein taktiler Wandler, der ein Gehäuse, eine erste Schwingspule und eine magnetische Baugruppe beinhaltet, bereitgestellt. Die erste Schwingspule beinhaltet einen elektrisch leitfähigen Draht, der in eine erste Wickelrichtung ausgerichtet ist, um ein erstes Magnetfeld zu erzeugen. Die magnetische Baugruppe ist innerhalb des Gehäuses positioniert. Die magnetische Baugruppe ist dazu konfiguriert, sich innerhalb des Gehäuses zu bewegen, um eine taktile Ausgabe zu erzeugen, und sich basierend auf einer Polarität des ersten Magnetfelds von der ersten Schwingspule abzustoßen, wenn sich die magnetische Baugruppe zu der ersten Schwingspule bewegt, um den Kontakt eines ersten Teils der magnetischen Baugruppe mit einer ersten Seite des Gehäuses zu verhindern.
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In mindestens einer anderen Ausführungsform wird ein taktiler Wandler, der ein Gehäuse, eine erste Schwingspule und eine magnetische Baugruppe beinhaltet, bereitgestellt. Die erste Schwingspule beinhaltet eine erste Wickelrichtung, um ein erstes Magnetfeld zu erzeugen. Die magnetische Baugruppe ist innerhalb des Gehäuses positioniert. Die magnetische Baugruppe ist dazu konfiguriert, sich innerhalb des Gehäuses zu bewegen, um eine taktile Ausgabe zu erzeugen, und sich basierend auf einer Polarität des ersten Magnetfelds von der ersten Schwingspule abzustoßen, wenn sich die magnetische Baugruppe zu der ersten Schwingspule bewegt, um den Kontakt eines ersten Teils der magnetischen Baugruppe mit einer ersten Seite des Gehäuses zu verhindern.
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In mindestens einer anderen Ausführungsform wird ein taktiler Wandler, der ein Gehäuse, eine erste Schwingspule und eine magnetische Baugruppe beinhaltet, bereitgestellt. Die erste Schwingspule beinhaltet eine erste Wickelrichtung, um ein erstes Magnetfeld zu erzeugen. Die magnetische Baugruppe ist innerhalb des Gehäuses positioniert. Die magnetische Baugruppe ist dazu konfiguriert, sich innerhalb des Gehäuses zu bewegen, um eine taktile Ausgabe zu erzeugen, und sich basierend auf einer Polarität des ersten Magnetfelds von der ersten Schwingspule abzustoßen, wenn sich die magnetische Baugruppe zu der ersten Schwingspule bewegt, um den Kontakt eines ersten Teils der magnetischen Baugruppe mit einer ersten Seite des Gehäuses zu verhindern.
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Figurenliste
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden besonders in den beigefügten Patentansprüchen hervorgehoben. Andere Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen werden jedoch durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher und am besten verstanden, in welchen Folgendes gilt:
- 1 veranschaulicht im Allgemeinen eine Querschnittsansicht eines taktilen Basswandlers gemäß einer Ausführungsform;
- 2 stellt im Allgemeinen eine weitere Querschnittsansicht des Wandlers gemäß einer Ausführungsform dar;
- 3 stellt im Allgemeinen eine weitere Querschnittsansicht des Wandlers gemäß einer Ausführungsform dar; und
- 4 stellt im Allgemeinen eine detaillierte Ansicht der ersten Schwingspule und der zweiten Schwingspule, die an einem Mittelpfosten des Wandlers positioniert sind, gemäß einer Ausführungsform dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nach Bedarf sind in der vorliegenden Schrift detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hier offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielseitige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
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Das US-Patent mit der Seriennr. 15/864,401 („die Anmeldung ’401“) von Trestain stellt eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer taktilen Ausgabe, die mit einer Audioausgabe assoziiert ist, bereit. Die Vorrichtung beinhaltet eine Kopfeinheit, die an eine Vielzahl von taktilen Wandlern gekoppelt ist, wobei jeder taktiler Wandler in einem Sitz eines Fahrzeugs positioniert ist. Die Kopfeinheit ist ferner dazu konfiguriert, einen Befehl zu empfangen, der eine gewünschte taktile Rückmeldung für einen Sitz des Fahrzeugs anzeigt, wobei die gewünschte taktile Rückmeldung mit einer Audioausgabe assoziiert ist, die von einem oder mehreren Lautsprechern im Fahrzeug wiedergegeben wird. Die Kopfeinheit ist ferner dazu konfiguriert, ein Steuersignal zu übertragen, das die gewünschte taktile Rückmeldung anzeigt, die von einem taktilen Wandler im Sitz des Fahrzeugs bereitgestellt wird, sodass der taktile Wandler die gewünschte taktile Rückmeldung am Sitz erzeugt, während der eine oder die mehreren Lautsprecher im Fahrzeug die Audioausgabe wiedergeben.
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Die Anmeldung '401 stellt dem Benutzer die Möglichkeit bereit, eine entsprechende taktile Bassrückmeldung auszuwählen, die mit einem Audioausgabesignal in einer Fahrzeug-Hörumgebung assoziiert ist. Dies schafft ein besseres Benutzererlebnis für den Benutzer. Zusätzlich zum Audiobasserlebnis kann jeder Sitz im Fahrzeug sein taktiles Basserlebnis individuell gestalten. Daher kann ein Benutzer, der es mag, wenn sein Sitz sehr stark vibriert, den taktilen Basspegel entsprechend einstellen. Im Gegensatz dazu kann ein Benutzer, der ein geringeres physisches Erlebnis wünscht, seinen taktilen Basspegel entsprechend einstellen.
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Insbesondere kann an jedem Sitzplatz im Fahrzeug ein taktiler Wandler (oder Schüttler) installiert werden. Der taktile Wandler kann entweder in der Rückenlehne oder unter dem Sitz oder in einer Kombination aus beidem installiert werden. Es kann vorteilhaft sein, den taktilen Wandler am Sitzrahmen anzubringen, sodass das taktile Gefühl (oder die Schwingung) gleichmäßig auf dem Rahmen verteilt wird. Die Montageplätze an den Sitzen können räumlich voneinander getrennt sein, um Störungen für andere Benutzer (oder Fahrgäste) im Fahrzeug zu vermeiden. Ein Beispiel dafür kann eine Sitzbank beinhalten. Der taktile Wandler kann wenig bis keine hörbare Ausgabe bereitstellen. Insbesondere kann der taktile Wandler dem Fahrgast das Gefühl vermitteln, dass aufgrund des Vorhandenseins der taktilen Ausgabe mehr Bass (oder weniger Frequenz) in der Audioausgabe vorhanden ist.
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Die taktile Ausgabe des taktilen Wandlers kann abgestimmt werden, um das Audiosystem zu ergänzen. Während des Abstimmvorgangs kann ein Benutzer im Fahrzeug sitzen, während das Audiosystem Töne mit verschiedenen Bassfrequenzen (z. B. 20-70 Hz) ausgibt, sodass die Frequenzen das gleiche Maß an Schwingung bereitstellen. Der Abstimmvorgang kann mit einem Beschleunigungsmesser durchgeführt werden.
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Der Benutzer kann das Maß an Schwingung (oder der taktilen Rückmeldung) steuern, das der taktile Wandler für ein niederfrequentes Signal im Bereich von 20-70 Hz bereitstellt. Der taktile Wandler kann es dem Benutzer ermöglichen, die taktile Rückmeldung für höhere oder niedrigere Frequenzen als den angegebenen Bereich basierend auf der gesamten Abstimmung des Systems zu steuern. Die Vorrichtung bietet eine abstimmbare taktile Steuerung für jeden taktilen Wandler, der sich an einem entsprechenden Sitz befindet, bereit (z. B. Personalisierung). Für jeden taktilen Wandler kann ein Verstärker bereitgestellt werden, um eine Verstärkungssteuerung für die taktile Ausgabe, die von dem taktilen Wandler bereitgestellt wird, bereitzustellen. Bei der Verstärkungssteuerung entspricht dieser Aspekt einer Korrelation zwischen Lautstärkesteuerung und der taktilen Rückmeldung. Wenn mehr Verstärkung angewandt wird (d. h. eine höhere Lautstärke angewandt wird), stellt der taktile Wandler mehr Schwingungen bereit. Wenn weniger Verstärkung angewandt wird (d. h. eine niedrigere Lautstärke angewandt wird), stellt der taktile Wandler weniger Schwingungen bereit. Verschiedene Schaltvorrichtungen, wie beispielsweise physische Knöpfe, die in der Nähe eines Sitzes positioniert sind, mobile Vorrichtungen, individualisierte Touchscreens oder eine Benutzeroberfläche an einer Kopfeinheit, können es dem Benutzer ermöglichen, das Ausmaß der taktilen Rückmeldung, das von dem taktilen Wandler bereitgestellt wird, zu steuern.
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Es ist bekannt, dass solche taktilen Wandler übermäßige Auslenkungen und starkes Abflachen aufweisen können. Beispielsweise können sich verschiedene Magnete oder andere Komponenten, die innerhalb des taktilen Wandlers positioniert sind, vertikal bewegen (d. h. auf und ab) (d. h., wenn beide Schwingspulen aktiviert sind) und einen unteren Teil eines Gehäuses, in dem die Magneten untergebracht sind, physisch berühren. In diesem Fall weisen die magnetischen Komponenten einen hohen Auslenkungsgrad auf. Ein solches Auslenken und starkes Abflachen wirkt sich nicht nur auf die Lebensdauer des taktilen Wandlers aus, sondern erzeugt auch eine unangenehme hörbare Ausgabe, die mit den Audiodaten interferiert, die der Benutzer zur Unterhaltung anhören möchte. Um den hohen Grad der Auslenkung und des Abflachens zu mildern, stellen die hierin offenbarten Ausführungsformen unter anderem entgegengesetzte Schwingspulen bereit, die unterschiedlich voneinander gewickelt sind, um mit polarisierten Magneten eine Schnittstelle zu bilden, sodass sich die Magnete, wenn eine Schwingspule aktiviert wird, in eine Richtung entlang einer vertikalen Achse bewegen, bis sich die Magnete der anderen Schwingspule annähern, die die Bewegung des Magneten in eine entgegengesetzte Richtung auf der vertikalen Achse als Reaktion auf das Aktivieren der anderen Schwingspule abstößt. Diese Aspekte und andere werden hierin ausführlicher erörtert.
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1 veranschaulicht im Allgemeinen eine Querschnittsansicht eines taktilen Basswandlers (oder Schüttlers) 10 gemäß einer Ausführungsform. Der Wandler 10 beinhaltet im Allgemeinen ein Gehäuse 12, das in Form eines Zylinders geformt sein kann. Es ist bekannt, dass die Form des Gehäuses 12 oder des Wandlers 10 je nach gewünschter Umsetzung variieren kann. Das Gehäuse 12 beinhaltet im Allgemeinen eine erste Abdeckplatte 14a und eine zweite Abdeckplatte 14b. Ein Verbindungsring 16 koppelt die erste Abdeckplatte 14a an die zweite Abdeckplatte 14b. Wie gezeigt, ist der Verbindungsring 16 an einem äußeren Umfang des Wandlers 10 positioniert. Die Geometrie des Verbindungsrings 16 kann je nach gewünschter Umsetzung variieren. Der Verbindungsring 16 kann aus Kunststoff, Stahl oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Der Verbindungsring 16 kann den Wandler 10 an eine geeignete Stelle in einem Fahrzeug, wie etwa einer Rückenlehne oder einer Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes (nicht gezeigt), koppeln. Der Fahrzeugsitz kann verschiedene Befestigungsmerkmale beinhalten, um eine Kopplung mit dem Wandler 10 zu ermöglichen, wie Schrauben, Durchgangsbohrungen, Befestigungsöse(n), Befestigungsfüße usw.
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Der Wandler 10 beinhaltet ferner eine erste Schwingspule 18a, eine zweite Schwingspule 18b und eine magnetische Baugruppe 20. Jede der ersten Schwingspule 18a und der zweiten Schwingspule 18b ist um einen Mittelpfosten 19 gewickelt. Im Allgemeinen beinhaltet die erste Schwingspule 18a eine erste Wicklung (oder einen ersten elektrisch leitfähigen Draht), die in einer ersten Richtung angeordnet oder gewickelt ist. Die zweite Schwingspule 18b beinhaltet eine zweite Wicklung (oder einen zweiten elektrisch leitfähigen Draht), die in einer zweiten Richtung angeordnet oder gewickelt ist. Es ist bekannt, dass die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b jeweils den gleichen Draht aufweisen können, aber in verschiedene Richtungen gewickelt sind. Alternativ können die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b jeweils einen separaten Draht voneinander aufweisen. Die erste Richtung der ersten Wicklung der ersten Schwingspule 18a unterscheidet sich von der zweiten Richtung der zweiten Wicklung der zweiten Schwingspule 18b. Dieser Aspekt bewirkt, dass die erste Schwingspule 18a eine andere Polarität aufweist als die zweite Schwingspule 18b, wenn der Draht/die Drähte der ersten Schwingspule 18a und der zweiten Schwingspule 18b aktiviert sind. Somit ist die erste Schwingspule 18a von der zweiten Schwingspule 18b phasenverschoben, wenn der Draht/die Drähte der ersten Schwingspule 18a und der zweiten Schwingspule 18b aktiviert sind.
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Die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b werden als Reaktion auf das Aufnehmen eines Wechselstrom(AC)-signals aktiviert. Als Reaktion auf das Wechselstromsignal erzeugt die erste Schwingspule 18a ein erstes magnetisches Wechselfeld und die zweite Schwingspule 18b erzeugt ein zweites magnetisches Wechselfeld. Es ist bekannt, dass das ankommende Wechselstromsignal bewirkt, dass das erste und zweite magnetische Wechselfeld die Polarität wechseln, die sich entsprechend der wechselnden Wellenform (z. B. positive und negative Wellenform) des ankommenden Wechselstromsignals ändert. Da die erste Wicklung der ersten Schwingspule 18a von der zweiten Wicklung der zweiten Schwingspule 18b phasenverschoben (oder entgegengesetzt) ist, ist die Polarität der ersten Schwingspule 18a entgegengesetzt zur Polarität der zweiten Schwingspule 18b, wenn die erste und die zweite Schwingspule 18a und 18b unabhängig vom Wechseln zwischen der positiven und negativen Wellenform des ankommenden Wechselstromsignals aktiviert werden.
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Die magnetische Baugruppe 20 ist um die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b positioniert. Die erste vordere Platte 22a und die erste Schwingspule 18a sind in einem ersten Luftspalt 26a positioniert. Die zweite vordere Platte 22b und die zweite Schwingspule 18b sind in einem zweiten Luftspalt 26b positioniert. Der Mittelpfosten 19 kann aus massivem Stahl bestehen. Die magnetische Baugruppe 20 beinhaltet eine erste vordere Platte 22a, eine zweite vordere Platte 22b und einen Ringmagneten 24. Der Ringmagnet 24 ist zwischen der ersten vorderen Platte 22a und der zweiten vorderen Platte 22b positioniert. Die Form der ersten vorderen Platte 22a kann ähnlich wie die der zweiten vorderen Platte 22b sein. Während die erste vordere Platte 22a und die zweite vordere Platte 22b möglicherweise nicht magnetisch sind, bestehen die erste vordere Platte 22a und die zweite vordere Platte 22b aus massivem Stahl und dienen als Leiter für das Magnetfeld des Ringmagneten 24 (einmal mit einer bestimmten Polarität aktiviert).
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Der Ringmagnet 24 kann aus Keramik oder Neodym bestehen und beinhaltet einen positiven Pol (z. B. Südpol) und einen negativen Pol (z. B. Nordpol). Im Allgemeinen ist ein Verstärker 28 im Allgemeinen dazu konfiguriert, einen elektrischen Strom (oder das Wechselstromsignal) an den Draht/die Drähte der ersten und zweiten Schwingspule 18a, 18b zu liefern. Wie vorstehend erwähnt, erzeugen die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b jeweils ein magnetisches Wechselfeld als Reaktion auf das Wechselstromsignal und die Richtung des magnetischen Flusses basiert auf der Wickelrichtung des Drahtes/der Drähte um die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b. Im aktivierten Zustand stellt die zweite Schwingspule 18b das zweite magnetische Wechselfeld bereit, das den Luftspalt 26b überquert und mit einem ortsfesten Magnetfeld interagiert, das durch die zweite vordere Platte 22b, den Ringmagneten 24 und die erste vordere Platte 22a erzeugt wird. Von der magnetischen Baugruppe 20 aus fließt das ortsfeste Magnetfeld über den Luftspalt 26a und interagiert mit dem ersten magnetischen Wechselfeld, das von der ersten Schwingspule 18a erzeugt wird. Der Mittelpfosten 19 wird als Rückflusspfad des Gleichstrom-Magnetfeldes verwendet.
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Wie zu sehen ist, bilden die erste Schwingspule 18a, die zweite Schwingspule 18b, die erste vordere Platte 22a, die zweite vordere Platte 22b und der Mittelpfosten 19 einen Magnetkreis. Der Weg der Magnetfelder innerhalb des Wandlers 10 bewirkt, dass die magnetische Baugruppe 20 entlang einer ersten Achse 30 linear, vertikal auf- und abschwingt. Die Schwingung der magnetischen Baugruppe 20 stellt die taktile Rückmeldung bereit und basiert auf der Strommenge, die der Verstärker 28 der ersten und zweiten Schwingspule 18a, 18b über das Wechselstromsignal zuführt. Diese vertikale Bewegung oder Oszillation/Schwingung bewirkt, dass der Wandler 10 ein niederfrequentes Signal erzeugt, das im Bereich von 20-70 Hz liegt. Ein solches Signal ist für den Zuhörer im Allgemeinen nicht hörbar, wenn der Wandler 10 in einen Fahrzeugsitz eingebettet ist.
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Der Wandler 10 beinhaltet eine Aufhängungsbaugruppe 32, die an die magnetischen Baugruppe 20 gekoppelt ist. Die Aufhängungsbaugruppe 32 minimiert das Schaukeln (oder Neigen) der magnetischen Baugruppe 20 um den Mittelpfosten 19, während sich die magnetische Baugruppe 20 um die erste Achse 30 bewegt. Die Aufhängungsbaugruppe 32 beinhaltet eine erste Spinne 34a und optional eine zweite Spinne 34b. Die erste Spinne 34a ist an einer Oberseite des Ringmagneten 24 und am Verbindungsring 16 angebracht. Es ist bekannt, dass die erste Spinne 34a an der ersten vorderen Platte 22 anstelle des Ringmagneten 24 angebracht sein kann. Wie vorstehend erwähnt, kann die zweite Spinne 34b optional sein und innerhalb des Wandlers 10 im Allgemeinen basierend auf der Größe und dem Gewicht der gesamten magnetischen Baugruppe 20 (z. B. der ersten vorderen Platte 22a, der zweiten vorderen Platte 22b und des Ringmagneten 24) verwendet werden.
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Die zweite Spinne 34b ist an einer Unterseite des Ringmagneten 24 und am Verbindungsring 16 angebracht. Es ist bekannt, dass die zweite Spinne 34b direkt an der zweiten vorderen Platte 22b angebracht sein kann. Die erste Spinne 34a und die zweite Spinne 34b können sich gegenüberstehen. Anders formuliert, sind die Formen der ersten Spinne 34a und der zweiten Spinne 34b symmetrisch einander gegenüber (oder sind ein Spiegelbild voneinander). Die erste Spinne 34a und die zweite Spinne 34b helfen dabei, das Schaukeln der magnetischen Baugruppe 20 zu mildern. Wie bereits erwähnt, ist die Verwendung von zwei Spinnen (oder der ersten und zweiten Spinne 34a, 34b) optional und basiert auf der Masse der magnetischen Baugruppe 20. Die erste Spinne 34a und die zweite Spinne 34b helfen dabei, ein Schaukeln zu verhindern und stellen eine verbesserte Unterstützung bereit, insbesondere, wenn die Masse der magnetischen Baugruppe 20 groß ist. Wenn die Masse der magnetischen Baugruppe 20 im Allgemeinen gering ist, verhindert die erste Spinne 34a auch das Schaukeln der magnetischen Baugruppe 20 und trägt die magnetische Baugruppe 20 innerhalb des Wandlers 10. Jedes von der ersten Abdeckplatte 14a, der zweiten Abdeckplatte 14b und dem Verbindungsring 16 kann aus Aluminium bestehen, um die Wärmeabfuhr von der ersten und zweiten Schwingspule 18a und 18b zu unterstützen, wenn die erste und zweite Schwingspule 18a und 18b elektrischen Strom vom Verstärker 28 aufnehmen.
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Eine erste Staubkappe 33a und eine zweite Staubkappe 33b sind bereitgestellt und bedecken einen inneren Hohlraum 35 des Mittelpfostens 19. Die erste Staubkappe 33a und die zweite Staubkappe 33b verhindern, dass magnetisches Material oder Partikel in den inneren Hohlraum 35 des Mittelpfostens 19 gelangen. Jedes magnetische Material, das in den inneren Hohlraum 35 des Mittelpfostens 19 eintritt, kann dazu führen, dass der Wandler 10 zusätzliches (oder unerwünschtes) Rauschen erzeugt. Die erste und zweite Staubkappe 33a und 33b können als Tuch, Kunststoff, Metall usw. oder jedes beliebige andere Material umgesetzt sein, das verhindert, dass kleine Schmutzstücke in den inneren Hohlraum 35 des Mittelpfostens 19 gelangen. Die erste Staubkappe 33a ist im Allgemeinen auf einer Oberseite des Wandlers 10 positioniert. Die zweite Staubkappe 33b ist im Allgemeinen auf der Unterseite des Wandlers 10 positioniert und bedeckt den inneren Hohlraum 35 des Mittelpfostens 19. Die erste Staubkappe 33a kann auf die erste Abdeckplatte 14a über dem inneren Hohlraum 35 des Mittelpfostens 19 geklebt sein. Die zweite Staubkappe 33b kann auf die zweite Abdeckplatte 14b geklebt sein, um den inneren Hohlraum 35 des Mittelpfostens 19 abzudecken. Im Allgemeinen können beim Einbau des Wandlers 10 in das Fahrzeug Metallspäne vorhanden sein und von dem im Wandler 10 erzeugten Gleichstrom-Magnetfeld angezogen werden.
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Wie bereits erwähnt, können taktile Wandler unter Auslenkungen und Abflachungen leiden. Der Wandler 10 mildert diese Probleme jedoch, wie im Folgenden im Zusammenhang mit den 2 und 3 beschrieben wird. 2 stellt eine weitere Querschnittsansicht des Wandlers 10 bereit. Wie bereits erwähnt, erzeugen die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b als Reaktion auf das Wechselstromsignal das erste Wechselmagnetfeld bzw. das zweite Wechselmagnetfeld. Beispielsweise stellt der Verstärker 28 der ersten Schwingspule 18a und der zweiten Schwingspule 18b das Wechselstromsignal bereit, um den Fluss des ersten bzw. zweiten magnetischen Wechselfeldes in der magnetischen Baugruppe 20 einzuleiten. Die erste Schwingspule 18a beinhaltet einen Draht, der in eine erste Wickelrichtung ausgerichtet ist, um zu bewirken, dass das erste magnetische Wechselfeld in eine Richtung 52 (z. B. gegen den Uhrzeigersinn) um den Mittelpfosten 19 fließt oder sich bewegt. Die zweite Schwingspule 18b beinhaltet einen Draht, der in eine zweite Wickelrichtung ausgerichtet ist, um zu bewirken, dass das zweite magnetische Wechselfeld in eine Richtung 54 (z. B. im Uhrzeigersinn) um den Mittelpfosten 19 fließt oder sich bewegt. 2 veranschaulicht, dass die erste Wickelrichtung der ersten Schwingspule 18a entgegen der zweiten Wickelrichtung der zweiten Schwingspule 18b ist.
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Zusätzlich veranschaulicht 2 die Polarisierung des Ringmagneten 24. Beispielsweise wird der Ringmagnet 24 (bei dem es sich um Ferrit oder Neodym handeln kann) magnetisiert (d. h. Nord-Süd oder Süd-Nord). Der Ringmagnet 24 erzeugt ein ortsfestes Gleichstrom(„DC“)-magnetfeld, das basierend auf der Art und Weise, wie der Ringmagnet 24 magnetisiert wird, eine Polarität erzeugt. Der Ringmagnet 24, wie in 2 dargestellt, stellt eine Nord-Süd-Magnetisierung bereit (d. h. Nord wird auf der Oberseite des Ringmagneten 24 positioniert und Süd wird auf der Unterseite des Ringmagneten 24 positioniert). Die magnetische Baugruppe 20, die aufgehängt ist, bewegt sich entlang der ersten Achse 30 auf und ab, wenn ein ortsfestes Gleichstrom-Magnetfeld (oder ein ortsfester Gleichstrom-Magnetfluss) mit dem von der ersten Schwingspule 18a erzeugten ersten magnetischen Wechselfeld interagiert und wenn das ortsfeste Gleichstrom-Magnetfeld mit dem von der zweiten Schwingspule 18b erzeugten zweiten magnetischen Wechselfeld interagiert. Die magnetische Baugruppe 20 (z. B. die erste vordere Platte 22a, die zweite vordere Platte 22b und der Ringmagnet 24) bewegt sich im Allgemeinen entlang einer ersten Achse 30 auf und ab, wenn die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b als Reaktion auf das Wechselstromsignal des Verstärkers 28 aktiviert werden.
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3 stellt im Allgemeinen eine weitere Querschnittsansicht des Wandlers 10 gemäß einer Ausführungsform dar. Wie bereits erwähnt, erzeugt die magnetische Baugruppe 20 das ortsfeste Gleichstrom-Magnetfeld (das nun als Element 60 in 3 veranschaulicht ist). Das ortsfeste Gleichstrom-Magnetfeld 60 ist polarisiert und bewegt sich von einer Süd-Nord-Ausrichtung durch die magnetische Baugruppe 20. Das ortsfeste Gleichstrom-Magnetfeld 60 bewegt sich im Uhrzeigersinn und interagiert mit dem ersten magnetischen Wechselfeld (das nun als Element 62a in 3 veranschaulicht ist), das von der ersten Schwingspule 18a erzeugt wird. Der Strom fließt in einer Flussrichtung 64 durch den Mittelpfosten 19 und die zweite Schwingspule 18b erzeugt das zweite magnetische Wechselfeld (das nun als Element 62b veranschaulicht ist). Somit bewirkt der magnetische Fluss innerhalb des Wandlers 10 (z. B. die Wechselwirkung des ortsfesten Gleichstrom-Flussfeldes 60 mit dem ersten magnetischen Wechselfeld 62a und dem zweiten magnetischen Wechselfeld 62b), dass sich die magnetische Baugruppe 20 in einer Abwärtsrichtung (siehe Bewegungsrichtung der magnetischen Baugruppe, wie als Element 66 veranschaulicht) um die erste Achse 30 bewegt.
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Wenn sich die erste vordere Platte 22a von der ersten Schwingspule 18a wegbewegt und sich näher zur zweiten Schwingspule 18b bewegt (z. B. durch übermäßige Auslenkung, die auf eine große Amplitude des ankommenden Wechselstromsignals von dem Verstärker 28 zurückzuführen ist), wirkt das von der ersten vorderen Platte 22a geleitete ortsfeste Gleichstrom-Magnetfeld 60 mit dem zweiten magnetischen Wechselfeld 62b zusammen. Die Polarität des ortsfesten Gleichstrom-Magnetfeldes 60 ist ähnlich der Polarität des zweiten magnetischen Wechselfeldes 62b (d. h., wenn die zweite Schwingspule 18b durch das Gleichstromsignal aktiviert wird). Da die Polarität des ortsfesten Gleichstrom-Magnetfeldes 60 der Polarität des zweiten magnetischen Wechselfeldes 62b ähnlich ist, stößt sich die erste vordere Platte 22a deshalb von der zweiten Schwingspule 18b und der ersten vorderen Platte 22a (zusätzlich zum Ringmagneten 24 und der zweiten vorderen Platte 22b) ab und bewegt sich in einer Aufwärtsrichtung entlang der ersten Achse 30 weg von der zweiten Schwingspule 18b. Diese Bedingung erzeugt eine magnetische Bremswirkung, die verhindert, dass die magnetische Baugruppe 20 zur zweiten Abdeckplatte 14b abflacht.
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Wenn die Polarität des ankommenden Wechselstromsignals zu der ersten und zweiten Schwingspule 18a und 18b in eine entgegengesetzte Polarität umkehrt, die zum Aktivieren der ersten und zweiten Schwingspule 18a und 18b verwendet wird, ist die Richtung der magnetischen Baugruppe 20 entlang der ersten Achse 30 nach oben gerichtet. Wenn sich die zweite vordere Platte 22b von der zweiten Schwingspule 18b wegbewegt und sich näher zur ersten Schwingspule 18a bewegt (z. B. durch übermäßige Ablenkung, die auf eine großen Amplitude des ankommenden Wechselstromsignals von dem Verstärker 28 zurückzuführen ist), wirkt das von der zweiten vorderen Platte 22b geleitete ortsfeste Gleichstrom-Magnetfeld 60 mit dem ersten magnetischen Wechselfeld 62a der ersten Schwingspule 18a zusammen. In diesem Fall ist die Polarität des ortsfesten Gleichstrom-Magnetfeldes 60 ähnlich der Polarität des ersten magnetischen Wechselfeldes 62a. Da die Polarität des ortsfesten Gleichstrom-Magnetfeldes 60 der Polarität des ersten magnetischen Wechselfeldes 62a ähnlich ist, stößt sich die zweite vordere Platte 22b deshalb von der ersten Schwingspule 18a und der zweiten vorderen Platte 22b (zusätzlich zum Ringmagneten 24 und der ersten vorderen Platte 22a) ab und bewegt sich in einer Abwärtsrichtung entlang der ersten Achse 30 weg von der ersten Schwingspule 18a. Dadurch wird verhindert, dass die magnetische Baugruppe 20 die erste Abdeckplatte 14a berührt.
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4 stellt im Allgemeinen eine detaillierte Ansicht der ersten Schwingspule 18a und der zweiten Schwingspule 18b, die an einem Mittelpfosten 19 des Wandlers 10 positioniert sind, gemäß einer Ausführungsform dar. Es ist bekannt, dass der Mittelpfosten 19 ein massiver Zylinder oder ein Hohlzylinder sein kann. Ein erster Draht 40 bildet die erste Schwingspule 18a und ist um den Mittelpfosten 19 in einer ersten Wickelrichtung 42 gewickelt. Wie gezeigt, kann die erste Wickelrichtung 42 gegen den Uhrzeigersinn erfolgen. Ein zweiter Draht bildet die zweite Schwingspule 18b und ist um den Mittelpfosten 19 in einer zweiten Wickelrichtung 44 gewickelt. Wie gezeigt, kann die zweite Wicklungsrichtung 44 im Uhrzeigersinn sein. Es ist bekannt, dass die erste Wickelrichtung 42 im Uhrzeigersinn (siehe z. B. Element 50) sein kann und dass die zweite Wickelrichtung 44 gegen den Uhrzeigersinn (siehe z. B. Element 52) sein kann. Wie hierin erwähnt, weist die erste Wickelrichtung 42 eine umgekehrte Ausrichtung gegenüber der zweiten Wickelrichtung 44 auf, um eine magnetische Bremsung mit der magnetischen Baugruppe 20 bereitzustellen, um eine übermäßige Auslenkung zu verhindern.
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Im Allgemeinen stellt der taktile Wandler 10 aufgrund der unterschiedlichen Wickelrichtungen der ersten Schwingspule 18a und der zweiten Schwingspule 18b eine magnetische Bremswirkung in Bezug auf die magnetische Baugruppe 20 bereit. Diese Umsetzung kann das Potenzial für die magnetische Baugruppe 20, sich übermäßig zu bewegen oder „abzuflachen“, reduzieren, und zwar mit der ersten Abdeckplatte 14a und der zweiten Abdeckplatte 14b. Der hierin dargelegte Wandler 10 kann auf einen einzelnen Verstärkerkanal angewandt werden, der Schwingspulen mit entgegengesetzten Wickelrichtungen beinhaltet. Es ist bekannt, dass die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b mit einem Draht aneinander gekoppelt sein können. Alternativ können die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b voneinander isoliert oder getrennt voneinander gewickelt sein und die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b können getrennt von zwei verschiedenen Verstärkern 28 (oder Verstärkerkanälen) betrieben werden können. In diesem Fall können die erste Schwingspule 18a und die zweite Schwingspule 18b eine ähnliche Wickelrichtung miteinander aufweisen, aber die Phase der Wechselstromsignale, die jeder Schwingspule 18a und 18b bereitgestellt wird, kann um 180 Grad voneinander phasenverschoben sein. Die Richtung, in der sich die magnetische Baugruppe 20 im Allgemeinen bewegt, hängt von Folgendem ab: (i) der Phase des Signals (oder der Polarität des ankommenden Wechselstromsignals), das den Schwingspulen 18a, 18b (z. B. vom Verstärker 28 oder einer Signalerzeugungsvorrichtung) zugeführt wird, (ii) der Polarität des Ringmagneten 24 nach dem Magnetisieren und (iii) der Wickelrichtung der ersten Schwingspule 18a und der zweiten Schwingspule 18b.
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Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind beschreibende und keine einschränkenden Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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