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STAND DER TECHNIK
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät und insbesondere einen Linearvibrator für ein elektronisches Gerät.
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KURZE BESCHREIBUNG BISHERIGER ENTWICKLUNGEN
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Die Verwendung von Vibrationsmodulen in Mobiltelefonprodukten und -geräten ist zur Bereitstellung von Ausgabefunktionalität (wie ein Alarm) als Reaktion auf eingehende Anrufe oder Nachrichten weit verbreitet. Vibrationsmodule wandeln allgemein Elektrizität in Vibrationskraft um, um die Aufmerksamkeit eines Benutzers zu erwecken (oder zu erhalten), wenn er zum Beispiel Anrufe in einer lauten Umgebung empfängt. Vibrationsmodule können auch verwendet werden, um einem Benutzer einen stillen Alarm bereitzustellen (wie zum Beispiel in Bedingungen, in denen Stille erforderlich ist, oder in Besprechungen, wo die Freisprechanlagen stumm gestellt werden) oder wo andere haptische Rückmeldungen verwendet werden. Als solches bildet die Vibrationsfunktionalität allgemein eines der von den Verbrauchern am meisten nachgefragten Merkmale zum Bereitstellen eines Hinweises auf einen eingehenden Anruf oder auf (eine) auf einem elektronischen Gerät empfangene Nachricht/en.
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Die JP H04- 114 776 A betrifft eine schwingungserzeugende Vorrichtung, die ein Gewicht und piezoelektrische Elemente umfasst. Als Reaktion auf das Anlegen einer elektrischen Spannung expandieren und/oder kontrahieren die piezoelektrischen Elemente, die an einem Ende mit dem Gewicht verbunden sind, und versetzen es in Schwingung. Dabei fixieren die piezoelektrischen Elemente jeweils mit einem Ende das Gewicht und mit dem anderen Ende den Auflagetisch, wobei die piezoelektrischen Elemente das Gewicht antreiben und so das angetriebene Gewicht befähigen, Schwingungen zu erzeugen.
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In der
WO 00/ 65 805 A1 ist ein einzelnes miniaturisiertes Piezokeramikelement derart in einem Funktelefon angeordnet, dass es ausgelenkt werden kann. Es kontaktiert eine Komponente des Funktelefons, die als Reaktion auf eine Bewegung des Piezo-Keramikelements das Funktelefon in Vibration versetzt.
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Durch die Nachfrage nach ständiger Miniaturisierung der Größe entstehen Herausforderungen bei der Ausführung verbesserter Vibratorfunktionalität für elektronische Geräte. Herkömmliche Vibratoren/Vibrationsmodule weisen allgemein eine begrenzte Funktionalität/Kapazität (wie zum Beispiel Ansprechzeiten) und Größenbeschränkungen (wie zum Beispiel die Bauteilhöhe) auf, die in dünnen Geräten schwer integrierbar sind. Dementsprechend besteht ein Bedarf an der Bereitstellung einer verbesserten Vibratorenausgestaltung für elektronische Geräte.
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KURZDARSTELLUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die oben genannten Nachteile zu überwinden. Insbesondere wäre es wünschenswert, wenn ein Vibrator linearen Typs möglichst effizient elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln und trotz einer geringen Bauhöhe des Vibrationsmoduls eine wirksame Vibrationskraft erzeugen könnte.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine erste seitliche Seite und eine zweite seitliche Seite umfasst, ein erstes Piezoelement, ein zweites Piezoelement und eine Masse. Das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement befinden sich innerhalb des Gehäuses. Die Masse ist beweglich innerhalb des Gehäuses gelagert. Die Masse ist ausgestaltet, um sich innerhalb des Gehäuses als Reaktion auf eine Verschiebung von mindestens einem des ersten Piezoelements und des zweiten Piezoelements zu bewegen und zwischen der ersten seitlichen Seite und der zweiten seitlichen Seite zu gleiten. Die Masse ist gleichzeitig in direkter Berührung mit dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement. Das erste und das zweite Piezoelement sind Piezoelemente mit dem Arbeitsprinzip, dass sie bei einer Resonanzfrequenz angetrieben werden.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein Gerätegehäuse, elektronische Schaltungen und ein Vibratormodul. Das Gerätegehäuse umfasst eine Vorderfläche und eine entgegengesetzte Rückfläche. Die elektronischen Schaltungen befinden sich im Gerätegehäuse. Das Vibratormodul ist ausgestaltet, um das Gerätegehäuse zu vibrieren. Das Vibratormodul umfasst ein Modulgehäuse, ein erstes Piezoelement, ein zweites Piezoelement und eine bewegliche Masse. Das erste Piezoelement erstreckt sich vom Modulgehäuse. Die Masse ist dem ersten Element benachbart. Das erste Piezoelement ist ausgestaltet, um in eine Richtung verschoben zu werden, die im Wesentlichen parallel zur Vorderfläche und/oder Rückfläche des Gerätegehäuses ist. Das erste und das zweite Piezoelement werden bei einer Resonanzfrequenz angetrieben.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren offenbart. Es wird ein Gerätegehäuse bereitgestellt, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist. Elektronische Schaltungen werden im Gerätegehäuse eingebaut. Es wird ein Vibratormodul bereitgestellt, das ausgestaltet ist, um das Gerätegehäuse zu vibrieren. Das Vibratormodul umfasst ein erstes Piezoelement, ein zweites Piezoelement, eine erste seitliche Seite, eine zweite seitliche Seite und eine bewegliche Masse. Die bewegliche Masse ist in Berührung mit dem ersten und dem zweiten Piezoelement und ausgestaltet, um als Reaktion auf die Bewegung der Piezoelemente zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite gleitend beweglich zu sein, wobei das erste und das zweite Piezoelement bei einer Resonanzfrequenz angetrieben werden.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren offenbart. In einem Vibratormodul eines Geräts wird eine erste Verschiebung von mindestens einem des ersten Piezoelements und des zweiten Piezoelements gesteuert. Eine Masse des Vibratormoduls wird als Reaktion auf die erste Verschiebung des mindestens einen Piezoteils in eine erste Richtung bewegt. Die erste Richtung ist im Wesentlichen parallel zu einer Vorderfläche und/oder Rückfläche des Geräts. Eine zweite Verschiebung des mindestens einen Piezoelements wird gesteuert. Die Masse wird als Reaktion auf die zweite Verschiebung des mindestens einen Piezoelements in eine zweite Richtung bewegt. Die zweite Richtung ist der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren offenbart. Eine erste Spannung wird an ein erstes Piezoelement angelegt. Das erste Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in eine erste Richtung zu biegen. Die erste Spannung wird an ein zweites Piezoelement angelegt. Das zweite Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in die erste Richtung zu biegen. Eine Masse zwischen dem ersten und dem zweiten Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die Biegung von mindestens einem des ersten und des zweiten Piezoelements auf im Wesentlichen lineare Weise innerhalb eines Gehäuses zu bewegen und zwischen einer ersten Seite und einer zweiten Seite des Gehäuses zu gleiten, wobei die Masse in direkter Berührung mit dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement ist, und wobei das erste und zweite Piezoelement Piezoelemente mit dem Arbeitsprinzip sind, dass sie bei einer Resonanzfrequenz angetrieben werden.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein maschinenlesbares Programmspeichergerät offenbart, das greifbar ein Programm von Befehlen enthält, die durch die Maschine zum Durchführen von Arbeitsabläufen zum Vibrieren eines Gehäuses eines Geräts ausgeführt werden können. Eine erste Spannung wird an ein erstes Piezoelement angelegt. Das erste Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in eine erste Richtung zu biegen. Die erste Spannung wird an ein zweites Piezoelement angelegt. Das zweite Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in die erste Richtung zu biegen. Eine Masse zwischen dem ersten und dem zweiten Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die Biegung von mindestens einem des ersten und des zweiten Piezoelements auf im Wesentlichen lineare Weise innerhalb des Gehäuses zu bewegen und zwischen einer ersten Seite und einer zweiten Seite des Gehäuses zu gleiten, wobei die Masse in direkter Berührung mit dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement ist, und wobei das erste und zweite Piezoelement Piezoelemente mit dem Arbeitsprinzip sind, dass sie bei einer Resonanzfrequenz angetrieben werden.
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Figurenliste
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Die vorhergehenden Gesichtspunkte und andere Merkmale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erklärt; es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Geräts, das Merkmale der Erfindung aufnimmt;
- 2 eine Draufsicht eines Vibratormoduls, das im in 1 gezeigten Gerät verwendet wird;
- 3 eine Ansicht eines Querschnitts des in 1 gezeigten Geräts entlang der Schnittlinie 3-3;
- 4 eine Draufsicht des in 2 gezeigten Vibratormoduls in einem ersten Antriebszustand;
- 5 eine Draufsicht des in 2 gezeigten Vibratormoduls in einem zweiten Antriebszustand;
- 6 eine Ansicht eines Querschnitts des in 5 gezeigten Vibratormoduls entlang der Schnittlinie 6-6;
- 7 eine Draufsicht eines anderen Vibratormoduls, das in dem in 1 gezeigten Gerät verwendet wird;
- 8 eine Draufsicht des in 7 gezeigten Vibratormoduls in einem ersten Antriebszustand;
- 9 eine Draufsicht des in 7 gezeigten Vibratormoduls in einem zweiten Antriebszustand;
- 10 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens des in 1 gezeigten Geräts;
- 11 ein Blockdiagramm eines anderen beispielhaften Verfahrens des in 1 gezeigten Geräts;
- 12 ein Blockdiagramm eines anderen beispielhaften Verfahrens des in 1 gezeigten Geräts; und
- 13 eine schematische Zeichnung, die Bauteile des in 1 gezeigten elektronischen Geräts veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf 1 wird eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Geräts 10 gezeigt, das Merkmale der Erfindung aufnimmt. Obgleich die Erfindung mit Bezug auf die in den Zeichnungen gezeigten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung in vielen alternativen Ausführungsformen enthalten sein kann. Zusätzlich könnten jede geeignete Größe, Form oder Art von Elementen oder Materialien verwendet werden.
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Gemäß einem Beispiel der in 1 gezeigten Erfindung ist das Gerät 10 ein tragbares elektronisches Multifunktionsgerät. In alternativen Ausführungsformen könnten Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung indes in jedem geeigneten Typ von tragbarem elektronischem Gerät, wie zum Beispiel einem Mobiltelefon, einem Spielgerät, einem Musikspieler, einem Notebook-Computer oder einem PDA verwendet werden.
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Zusätzlich kann das Gerät 10, wie auf dem Fachgebiet bekannt, mehrere Merkmale oder Anwendungen, wie zum Beispiel eine Kamera, einen Musikspieler, eine Spielkonsole oder einen Internet-Browser umfassen. Das Gerät 10 umfasst allgemein ein Gehäuse 12, eine Sende-/Empfangseinrichtung 14, die mit einer Antenne 16 verbunden ist, elektronische Schaltungen 18, wie zum Beispiel ein Steuergerät und einen Speicher, innerhalb des Gehäuses 12, einen Benutzereingabebereich 20 und eine Anzeige 22. Die Anzeige 22 könnte auch einen Benutzereingabeabschnitt, wie zum Beispiel einen berührungsempfindlichen Bildschirm, bilden. Es sei erwähnt, dass das Gerät 10 in alternativen Ausführungsformen irgendeinen geeigneten Typ von Merkmalen aufweisen kann, wie auf dem Fachgebiet bekannt.
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Das elektronische Gerät 10 umfasst ferner ein Vibratormodul 24 (siehe auch 2 bis 6). Das Vibratormodul 24 kann (als ein Hardware-Bauteil (HW)) im Gerät 10 verwendet werden, um Elektrizität in Vibrationskraft (Antriebselement) umzuwandeln, um die Aufmerksamkeit eines Benutzers zu erwecken (oder zu erhalten), wenn er in einer lauten Umgebung Anrufe empfängt, eine/n stille/n Alarm/Funktion bereitzustellen, oder eine Vibration für irgendeinen anderen geeigneten Modus bereitzustellen, wo haptische Rückmeldung verwendet wird. Es sei indes erwähnt, dass verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in irgendeinem geeigneten Gerätemodus bereitgestellt werden können, der Vibrationsmerkmale verwendet. Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird eine neuartige Antriebselementkonstruktion bereitgestellt, die eine starke Vibrationskraft mit schnellen Ansprechzeiten erzeugt, während sie die Integration in dünne Produkte/Geräte ermöglicht.
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Das Vibratormodul 24 umfasst ein Bauteilgehäuse 26, eine bewegliche Masse 28, ein erstes Piezoelement 30 und ein zweites Piezoelement 32. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sorgen für eine lineare Bewegung der Masse 28 mit den Piezoelementen 30, 32.
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Das Bauteilgehäuse (oder Modulgehäuse) 26 ist innerhalb des Gerätegehäuses 12 befestigt. Gemäß einer Ausführungsform kann das Bauteilgehäuse 26 direkt an einer Leiterplatte (PWB) des Geräts 10 befestigt werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Modulgehäuse 26 indes an irgendeinem geeigneten, dem Gerätegehäuse 12 benachbarten Ort bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann sich ein Abschnitt des Modulgehäuses an einem äußeren Abschnitt des Gerätegehäuses befinden. Zusätzlich sei erwähnt, dass das Baueilgehäuse 26 (und das Vibratormodul 24) gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise wie herkömmliche Vibratormodule auf der Leiterplatte integriert oder befestigt werden kann (können). Das Modulgehäuse 26 umfasst eine obere Fläche 34, eine untere Fläche 36, eine erste Seite 38, eine zweite Seite 40, eine dritte Seite 42 und eine vierte Seite 44. Das Modulgerät 26 umfasst eine allgemein rechteckige Kastenform, wobei die untere Fläche 36 der oberen Fläche 34 entgegengesetzt ist und wobei die Seiten 38, 40, 42, 44 sich zwischen der oberen Fläche 34 und der unteren Fläche 36 erstrecken. Es versteht sich indes, dass in alternativen Ausführungsformen irgendeine geeignete Form bereitgestellt werden kann.
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Wie in 3 gezeigt, kann das Modulgehäuse 26 derart innerhalb des Gerätegehäuses 12 angeordnet sein, dass die obere Fläche 34 und die untere Fläche 36 im Wesentlichen parallel zu einer Vorderfläche 46 und einer Rückfläche 48 des Gerätegehäuses 12 sind. Es sei indes erwähnt, dass in alternativen Ausführungsformen irgendeine geeignete Ausrichtung bereitgestellt werden kann.
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Die bewegliche Masse 28 ist beweglich innerhalb des Modulgehäuses 26 gelagert. Die Masse 28 umfasst auch eine obere Fläche 50, eine untere Fläche 52, eine erste Seite 54, eine zweite Seite 56, eine dritte Seite 58 und eine vierte Seite 60. Die Masse 28 kann eine allgemeine Form eines Rennbahnprofils umfassen. In anderen Ausführungsformen kann indes irgendeine geeignete Form bereitgestellt werden. Das Modulgehäuse 26 und die Masse 28 ist geeignet bemessen und geformt, um für eine gleitende Berührung dazwischen zu sorgen. Das Modulgehäuse 26 umfasst einen Empfangsbereich 62, der eine innere obere Fläche 64, eine innere untere Fläche 66, eine innere dritte Seite 68 und eine innere vierte Seite 70 aufweist. Die gleitend gelagerte Ausgestaltung (der Masse 28) kann zwischen der oberen Fläche 50 der Masse und der inneren oberen Fläche 64, der unteren Fläche 52 der Masse und der inneren unteren Fläche 66, der dritten Seite 58 der Masse und der inneren dritten Seite 68 und der vierten Seite 60 der Masse und der inneren vierten Seite 70 bereitgestellt werden. Diese Ausgestaltung der gleitenden Berührung ermöglicht, dass die Masse linear entlang einer Mittelachse 72 des Modulgehäuses 26 (die sich im Wesentlichen parallel zu den Seiten 38, 40, 42, 44 und den Flächen 34, 36 erstreckt) verschoben wird. Diese im Wesentlichen geradlinige (oder translatorische) Bewegung kann ferner als lineare Bewegung in eine Richtung bereitgestellt werden, die im Wesentlichen parallel zur Vorderfläche 46 und/oder der Rückfläche 48 des Gerätegehäuses 12 ist.
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Die Piezoelemente 30, 32 erstrecken sich zwischen der dritten Seite 68 und der vierten Seite 70 des Modulgehäuses 26. Das erste Piezoelement 30 ist der ersten Seite 38 des Modulgehäuses mit einem Raum (oder einer Lücke) 74 dazwischen benachbart. In ähnlicher Weise ist das zweite Piezoelement 32 der zweiten Seite 40 des Modulgehäuses 26 mit einem Raum (oder einer Lücke) 76 dazwischen benachbart. Die Piezoelemente 30, 32 können im Gehäuse 26 in irgendeiner geeigneten Weise befestigt werden, die den oben erwähnten Raum (oder die Lücke) 74, 76 ermöglicht. Der Raum (oder die Lücke) 74, 76 ist geeignet bemessen und geformt, um die Verschiebung/Biegung des Piezoelements 30, 32 zu ermöglichen.
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Die Piezoelemente 30, 32 können Vielschicht-Piezos sein. In alternativen Ausführungsformen kann indes irgendein geeigneter Typ von Piezoelement/en bereitgestellt werden. Die Piezoelemente können zum Beispiel balkenartige Piezostrukturen sein. Zusätzlich können, wie in den Figuren gezeigt, Lötanschlüsse 78 in der Nähe von Enden der Piezoelemente 30, 32 verbunden werden.
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Obgleich 2 und 4 bis 6 ein erstes Ende des Piezoelements 30, 32, das mit der inneren dritten Seite 68 verbunden ist, und ein zweites Ende des Piezoelements 30, 32 veranschaulichen, das mit der inneren vierten Seite 70 verbunden ist, ist diese Ausgestaltung nicht erforderlich. Zum Beispiel wird, nun auch mit Bezug auf 6 bis 8, ein Vibratormodul 124 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Vibratormodul 124 ist dem Vibratormodul 24 ähnlich und gleichartige Merkmale sind gleichartig nummeriert. Das Vibratormodul 124 umfasst das Bauteilgehäuse 26, die bewegliche Masse 28, ein erstes Piezoelement 130 und ein zweites Piezoelement 132. Ein Unterschied zwischen dem Vibratormodul 124 und dem Vibratormodul 24 ist, dass das erste und das zweite Piezoelement 130, 132 sich nur von einer einzigen Innenseite 68 des Modulgehäuses 26 erstrecken. Wie in 6 bis 8 gezeigt, erstrecken sich die ersten Enden 80, 82 der Piezoelemente 130, 132 von der dritten Seite 68 des Gehäuses 26, während die zweiten Enden 84, 86 der Piezoelemente freie Enden sind, die nicht mit der vierten Innenseite 70 des Gehäuses 26 verbunden sind.
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Ausführungsformen der Erfindung sorgen durch die Verwendung von Piezoelementen für ein schnelles (Vibrations-)Ansprechen, durch das Bereitstellen einer Ausgestaltung mit einer beweglichen Masse für stärkere Alarme (oder Vibrationskraft) und das ohne (unerwünschtes) Nachschwingen aufgrund des Tragens in zwei Richtungen durch die Piezos.
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Die Masse 28 ist derart zwischen dem ersten Piezoelement 30, 130 und dem zweiten Piezoelement 32, 132 angeordnet, dass zumindest ein Abschnitt der ersten Seite 54 und der zweiten Seite 56 in direkter Berührung mit den Piezoelementen 30, 32, 130, 132 sein kann. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind das erste und das zweite Piezoelement ständig und gleichzeitig in direkter Berührung mit der Masse 28 (wobei an den Berührungspunkten zwischen den Piezoelementen und der Masse keine „offene Lücke“ besteht). Es sei indes erwähnt, dass in alternativen Ausführungsformen irgendeine geeignete Ausgestaltung bereitgestellt werden kann. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen eines oder beide der Piezoelemente nicht in ständiger und gleichzeitiger direkter Berührung mit der Masse sein.
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Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung können die zwei Antriebselemente (oder Piezoelemente) für eine Verringerung der Entzerrung eines Masse-Feder-Systems sorgen. Zusätzlich sorgen Ausführungsformen der Erfindung für eine schnelle Beschleunigung der Masse (mit einem sehr kurzen Weg).
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2 und 7 zeigen das Vibratormodul 24, 124 in einem stabilen Zustand. In diesem stabilen Zustand ist die Masse 28 im Wesentlichen zwischen der ersten Seite 38 und der zweiten Seite 40 des Gehäuses 26 zentriert. Das Anlegen einer Spannung an die Piezoelemente 30, 32, 130, 132 sorgt für die Verschiebung (oder Biegung) der Piezoelemente 30, 32, 130, 132. Die Masse 28 ist ausgestaltet, um als Reaktion auf die Bewegung der Piezoteile 30, 32, 130, 132 zwischen der ersten Seite 38 und der zweiten Seite 40 gleitend beweglich zu sein. Da die Masse 28 sich zwischen den Piezoelementen befindet und mit ihnen in Berührung ist, ergibt die Bewegung der Piezoelemente 30, 32, 130, 132 eine Kraft, die auf die Masse 28 angewandt wird. Diese angewandte Kraft ergibt eine geradlinige Bewegung der Masse 28 zwischen den Seiten des Gehäuses 26. Zum Beispiel veranschaulichen 4 und 8 eine negative Gleichstromspannung (VDC-), die an die Piezoelemente 30, 32, 130, 132 angelegt wird, wodurch die Masse 28 zur ersten Seite 38 des Gehäuses 26 bewegt wird. 5 und 9 veranschaulichen eine positive Gleichspannung (VDC+), die an die Piezoelemente 30, 32, 130, 132 angelegt wird, wodurch die Masse 28 zur zweiten Seite 40 des Gehäuses 26 bewegt wird. Das Wechseln zwischen positiver und negativer Spannung ergibt eine Zurück- und Vorbewegung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Gehäuses. Diese Zurück- und Vorbewegung sorgt für einen Vibrationseffekt auf dem Modulgehäuse 26. Es sei erwähnt, dass, obgleich das vorhergehende Beispiel beschreibt, dass die Masse sich zur ersten Seite bewegt, wenn eine negative Spannung angelegt wird, und die Masse sich zur zweiten Seite bewegt, wenn eine positive Spannung angelegt wird, diese Ausgestaltung nicht erforderlich ist. Zum Beispiel kann die Masse sich in alternativen Ausführungsformen zur zweiten Seite bewegen, wenn eine negative Spannung angelegt wird, und die Masse kann sich zur ersten Seite bewegen, wenn eine positive Spannung angelegt wird. Es kann indes jede geeignete Ausgestaltung bereitgestellt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung stellt das Vibratormodul 24, 124 einen Vibrator des linearen Typs (mit Piezoelementen) bereit, der zum Bereitstellen einer starken Vibrationskraft mit schnellen Ansprechzeiten ausgestaltet ist, während auch eine dünne Ausgestaltung der Bauteilkonstruktion ermöglicht wird.
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Wie in den Figuren gezeigt, kann das Gewicht der beweglichen Masse 28 innerhalb des Gehäuses 26 von einem Berührungspunkt durch die zwei Piezoelemente getragen werden. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist das Arbeitsprinzip der Piezoelemente, dass sie bei einer Resonanzfrequenz angetrieben werden. Das Vibratormodul 24, 124 kann auch seine eigene Resonanzfrequenz aufweisen (und, in Abhängigkeit von den Ladungen an den Piezoelementen können mehrere vorhanden sein) und es kann als ein erzwungener Oszillator eingestuft werden. Gemäß einigen Beispielen der Erfindung können einige Resonanzfrequenzen vermieden werden, derart, dass die haptische Reaktion mit der besten Qualität erreicht wird, während jede Art von Nachschwingphänomen und Probleme mit langen „Unterbrechungen“ minimiert werden.
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Gemäß mehreren beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung könnte ein (an die Piezoelemente angelegtes) Steuersignal ein Audiosignal mit 3 bis 7,5 Vrms mit einem haptikoptimierten Frequenzfenster, zum Beispiel von etwa 100 Hz bis 500 Hz (nicht hörbar), sein. Es sei erwähnt, dass, obgleich zwei Piezoelemente vorhanden sind, einige Beispiele der Erfindung dafür sorgen können, dass beide Piezoelemente dasselbe Signal und dieselbe Polarität aufweisen, um eine optimierte Leistung zu erreichen, um das Gewicht genau ohne Verzögerungen und lange Umschaltzeiten zu bewegen. Aber es versteht sich selbstverständlich, dass in alternativen Ausführungsformen jedes der Piezoelemente getrennt angetrieben werden kann.
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Es kann irgendein geeigneter Antrieb für das Vibratormodul bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Antrieb in einigen Ausführungsformen der Erfindung eine Ladepumpe mit hohem Wirkungsgrad (keramische Piezoantriebsschaltungen) sein, wobei die Speisespannungs- und Ausgangsbandbreite die Bereiche innerhalb geeigneter Spezifikationen umfasst. Die Ausgangsspannung kann überspannungsgeschützt sein (da Piezoelemente Spannung erzeugen können, wenn sie gebogen/verschoben werden) und der Gleichstromausgang gesperrt sein, um die Piezoelemente zu schützen. Zusätzlich können auch Umweltgesichtspunkte wie Geräusch- und Signalpegel in Betracht gezogen werden.
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Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Vibratormodul 24, 124 des linearen Typs als Teil von Spiele- und/oder Musikwiedergabefunktionen verwendet werden, wenn ein geeigneter Antrieb im Wiedergabesystem untergebracht wird. Zum Beispiel kann das Modul 24, 124 schnellere Ansprechzeiten bereitstellen, wo die Wiedergabe des Vibrationstyps mit Musik oder einem Klingelton synchronisiert werden könnte. Zum Beispiel können Klingeltöne, Musik oder hörbare Anzeigen des Geräts stumm geschaltet werden (und somit nicht abgespielt werden), wenn das Gerät 10 sich in einem „stillen“ oder „Besprechungs-“Modus befindet. Das System könnte indes konfiguriert sein, um den Frequenzgang der Musikdatei (adaptiv) durch Techniken wie zum Beispiel Oktavbandanalyse, in Segmente gefenstertes Frequenzspektrum und/oder Fenstertechnik durch Anwenden von Fourier-Analyse zu analysieren. Es versteht sich, dass dies lediglich nicht beschränkende Beispiele sind und irgendeine geeignete Analysetechnik bereitgestellt werden kann. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sei mit Bezug auf das Oktavband erwähnt, dass die Anzahl Oktaven innerhalb eines spezifischen Frequenzbereichs, der vordefiniert werden kann, zum Beispiel zwischen etwa 100 Hz und etwa 10000 Hz, unterschiedlich sein kann, und dass jede Oktave eine dedizierte Mittenfrequenz aufweisen kann. Dies würde es dem Vibratormodul 24, 124 erlauben, derart funktional betriebsfähig zu sein, dass das Modul 24, 124 Vibrationen bereitstellt, die der analysierten Frequenz entsprechen. Zum Beispiel kann das Modul 24, 124 in einer Ausführungsform in einem spezifischen Muster vibrieren, das vom Inhalt der Musik/Klingeltondatei abhängig ist. Dies würde es einem Benutzer erlauben, auf der Grundlage von individualisierter Vibration (die dem Klingelton entspricht), die für (einen) bestimmte/n Anrufer spezifisch ist, zu erkennen, wer anruft. Dies sorgt dafür, dass ein Benutzer des Geräts 10 durch Spüren unterschiedlicher Vibrationsmuster zwischen unterschiedlichen Anrufern unterscheiden kann (da Benutzer Klingeltöne für ihre erwünschten Kontakte individuell einstellen können). Zusätzlich sei erwähnt, dass, obgleich die vorherigen Beispiele die Vibrationsmuster mit Bezug auf Klingeltöne und Musikdateien beschreiben, alternative Ausführungsformen die Vibrationsmuster auf irgendeine geeignete Weise verwenden können.
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10 veranschaulicht ein Verfahren 200. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte. Bereitstellen eines Gerätegehäuses, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist (Schritt 202). Einbauen elektronischer Schaltungen im Gerätegehäuse (Schritt 204). Bereitstellen eines Vibratormoduls, das ausgestaltet ist, um das Gerätegehäuse zu vibrieren, wobei das Vibratormodul ein erstes Piezoelement, ein zweites Piezoelement und eine bewegliche Masse umfasst und wobei die bewegliche Masse mit dem ersten und dem zweiten Piezoelement in Berührung ist (Schritt 206). Es sei erwähnt, dass irgendeiner der vorhergehenden Schritte allein oder in Verbindung mit einem oder mehreren der Schritte durchgeführt werden kann.
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11 veranschaulicht ein Verfahren 300. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte. Steuern einer ersten Verschiebung von mindestens einem Piezoelement in einem Vibratormodul eines Geräts (Schritt 302). Bewegen einer Masse des Vibratormoduls in eine erste Richtung als Reaktion auf die erste Verschiebung des mindestens einen Piezoteils, wobei die erste Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Vorderfläche und/oder einer Rückfläche des Geräts ist (Schritt 304). Steuern einer zweiten Verschiebung des mindestens einen Piezoelements (Schritt 306). Bewegen der Masse in eine zweite Richtung als Reaktion auf die zweite Verschiebung des mindestens einen Piezoteils, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist (Schritt 308). Es sei erwähnt, dass irgendeiner der vorhergehenden Schritte alleine oder in Verbindung mit einem oder mehreren der Schritte durchgeführt werden kann.
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12 veranschaulicht ein Verfahren 400. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte. Anlegen einer ersten Spannung an ein erstes Piezoelement, wobei das erste Piezoelement ausgestaltet ist, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in eine erste Richtung zu biegen (Schritt 402). Anlegen der ersten Spannung an ein zweites Piezoelement, wobei das zweite Piezoelement ausgestaltet ist, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in die erste Richtung zu biegen, und wobei eine Masse zwischen dem ersten und dem zweiten Piezoelement ausgestaltet ist, um sich als Reaktion auf die Biegung von mindestens einem des ersten und zweiten Piezoelements in einer im Wesentlichen linearen Weise innerhalb eines Gehäuses zu bewegen (Schritt 404).
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Nun mit Bezug auf 13 umfasst das Gerät 10 allgemein ein Steuergerät 500, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor. Die elektronischen Schaltungen umfassen einen Speicher 502, der an das Steuergerät 500 gekoppelt ist, wie zum Beispiel eine Leiterplatte. Der Speicher 502 könnte mehrere Speicher einschließlich zum Beispiel Wechselspeichermodule umfassen. Das Gerät 10 weist Anwendungen 504 auf, wie zum Beispiel Software, die der Benutzer benutzen kann. Die Anwendungen können zum Beispiel eine Telefonanwendung, eine Internetbrowser-Anwendung, eine Spielanwendung, eine Digitalkameraanwendung, usw. umfassen. Dies sind nur einige Beispiele und sie sollten nicht als beschränkend betrachtet werden. Eine oder mehrere Benutzereingaben 20 sind an das Steuergerät 500 gekoppelt und eine oder mehrere Anzeigen 22 sind an das Steuergerät 500 gekoppelt. Das Vibratormodul 24, 124 ist auch an das Steuergerät 500 gekoppelt. Das Gerät 10 ist vorzugsweise programmiert, um das Vibratormodul 24, 124 automatisch zu steuern. Dies kann indes in einer alternativen Ausführungsform nicht automatisch erfolgen. Es könnte erforderlich sein, dass der Benutzer in der/im verwendeten/ausgeführten Anwendung/Modus aktiv ein Vibrationsmerkmal auswählt.
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Technische Wirkungen von einer oder mehreren der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung stellen einen Vibrator des linearen Typs (mit Piezoelementen) bereit, der für dünne Mobiltelefonprodukte im Vergleich zu herkömmlichen Ausgestaltungen mit einem schnellen Ansprechen und einer wirksameren Vibrationskraft ausgestaltet ist. Herkömmliche Vibratormodul-(Antriebselement)-Ausgestaltungen können gleichstrommotor angetriebene Bauteile umfassen, die keine genügenden Ansprechzeiten (zum Beispiel von der Softwaresteuerung zur Bewegung) für Gerätevibrationsmodi, wie einen stillen Alarmmodus oder irgendeinen anderen Modus, der Haptikmerkmale verwendet, bereitstellen.
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Die herkömmlichen Vibratormodule, die auf Gleichstrommotor- oder Drehspulentechnologien (wie zum Beispiel spulen/magnetangetriebene Schubantriebe, Vielschicht-Piezoantriebe, Gleichstrommotorantriebe, Schrittmotorantriebe) können im Hinblick auf die mechanische Größe und Funktionalität nicht wirksam sein und können aus diesem Grund für unterschiedliche Kategorien/Anwendungen konstruiert werden. Sie werden allgemein für spezifische Bedürfnisse quer durch die Mobiltelefonprodukte konstruiert und in Abhängigkeit von Mobiltelefonproduktgröße (wie zum Beispiel Bauteilhöhe), Gewicht und Anwendungskategorie (wie zum Beispiel Spielanwendungen, allgemeine Kommunikation) beschränkt sein. Zusätzlich werden Beschränkungen hinsichtlich der Größeneinschränkungen offensichtlich, da herkömmliche Vibratormodulausgestaltungen (aufgrund ihrer Größe und Spezifikationen) schwer in die heutigen dünnen und kleinen Produkte integriert werden können. Einige herkömmliche Vibratormodulausgestaltungen können auch Probleme mit unerwünschtem Nachschwingen (oder Vibrieren) verursachen (zum Beispiel Nachschwingen des Masse-Feder-Systems).
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Technische Wirkungen von einer oder mehreren der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung können für eine im Vergleich zu herkömmlichen Modulen verringerte Produkt/Gerätegröße (insbesondere in der Höhe) und eine stärkere Antriebselementkraft sorgen. Zum Beispiel können verschiedene Ausführungsformen der Erfindung für eine Vibratormoduldicke sorgen, die relativ gering ist (wie etwa 2,0 mm). Zusätzlich können gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung unerwünschte Nachschwing- und Unterbrechungsprobleme gemindert werden. Weitere technische Wirkungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung sorgen für bessere elektromagnetische Beeinflussungsbedingungen (EMB), da herkömmliche Magneten und Drehspulen (oder Gleichstrommotor-Bauteile) sich allgemein gegenseitig beeinflussen und EMB-Probleme mit anderen Bauteilen in Mobiltelefonprodukten verursachen.
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Gemäß einem Beispiel der Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine erste seitliche Seite und eine zweite seitliche Seite umfasst, ein erstes Piezoelement, ein zweites Piezoelement und eine Masse. Das erste Piezoelement und das zweite Piezoelement befinden sich innerhalb des Gehäuses. Die Masse ist innerhalb des Gehäuses beweglich gelagert. Die Masse ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf eine Verschiebung von mindestens einem des ersten Piezoelements und des zweiten Piezoelements innerhalb des Gehäuses zu bewegen und zwischen der ersten seitlichen Seite und der zweiten seitlichen Seite zu gleiten. Die Masse ist gleichzeitig in direkter Berührung mit dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement. Das erste und das zweite Piezoelement sind Piezoelemente mit dem Arbeitsprinzip, dass sie bei einer Resonanzfrequenz angetrieben werden.
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Gemäß einem Beispiel der Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein Gerätegehäuse, elektronische Schaltungen und ein Vibratormodul. Das Gerätegehäuse umfasst eine Vorderfläche und eine entgegengesetzte Rückfläche. Die elektronischen Schaltungen befinden sich innerhalb des Gerätegehäuses. Das Vibratormodul ist ausgestaltet, um das Gerätegehäuse zu vibrieren. Das Vibratormodul umfasst ein Modulgehäuse, ein erstes Piezoelement, ein zweites Piezoelement und eine bewegliche Masse. Das erste Piezoelement erstreckt sich vom Modulgehäuse. Die Masse ist dem ersten Element benachbart. Das erste Piezoelement ist ausgestaltet, um in eine Richtung verschoben zu werden, die im Wesentlichen parallel zur Vorderfläche und/oder zur Rückfläche des Gerätegehäuses ist. Das erste und das zweite Piezoelement werden bei einer Resonanzfrequenz angetrieben.
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Gemäß einem Beispiel der Erfindung wird ein maschinenlesbares Programmspeichergerät offenbart, das greifbar ein Programm von Befehlen enthält, die durch die Maschine zum Durchführen von Arbeitsabläufen zum Vibrieren eines Gehäuses eines Geräts ausführbar sind. Eine erste Spannung wird an ein erstes Piezoelement angelegt. Das erste Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in eine erste Richtung zu biegen. Die erste Spannung wird an ein zweites Piezoelement angelegt. Das zweite Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die erste Spannung in die erste Richtung zu biegen. Eine Masse zwischen dem ersten und dem zweiten Piezoelement ist ausgestaltet, um sich als Reaktion auf die Biegung von mindestens einem des ersten und des zweiten Piezoelements auf im Wesentlichen lineare Weise innerhalb des Gehäuses zu bewegen und zwischen einer ersten seitlichen Seite und einer zweiten seitlichen Seite des Gehäuses zu gleiten, wobei die Masse in direkter Berührung mit dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement ist, und wobei das erste und das zweite Piezoelement Piezoelemente mit dem Arbeitsprinzip sind, dass sie bei einer Resonanzfrequenz angetrieben werden.
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Es versteht sich, dass Bauteile der Erfindung betriebsfähig gekoppelt oder verbunden werden können und dass irgendeine Anzahl oder Kombination von eingreifenden Elementen (einschließlich keiner eingreifenden Elemente) bestehen kann. Die Verbindungen können direkt oder indirekt sein und zusätzlich kann lediglich ein funktionales Verhältnis zwischen Bauteilen bestehen.
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Es versteht sich, dass die vorhergehende Beschreibung die Erfindung nur veranschaulicht. Fachleute können verschiedene Alternativen und Abwandlungen ersinnen, ohne von der Erfindung abzuweichen.
