DE112020006363T5

DE112020006363T5 - Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020006363T5
Application number: DE112020006363.1T
Authority: DE
Inventors: Kunio Sato; Hiroshi Wakuda; Shinichi Sagawai
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2022-10-27
Also published as: KR20220100978A; WO2021131361A1; JP7274609B2; JPWO2021131361A1; CN114902165A; US20220300078A1; US11886640B2

Abstract

Es wird eine Betätigungsvorrichtung bereitgestellt, die ein natürliches Betätigungsgefühl durch den Tastsinn und den Gehörsinn vermittelt.Die Betätigungsvorrichtung besitzt ein bewegliches Teil mit einer Betätigungsfläche, auf der eine Berührungsbetätigung durch einen lebenden Körper ausgeführt wird, einen Schwingungserreger, der an dem beweglichen Teil an einer anderen Position als der Betätigungsfläche angebracht ist und dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil in einer ersten Richtung entlang der Betätigungsfläche und in einer die Betätigungsfläche schneidenden, zweiten Richtung anzuregen, ein Basisteil und eine elastische Stütze, die zwischen dem beweglichen Teil und dem Basisteil angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil in Bezug auf das Basisteil elastisch abzustützen, wobei das bewegliche Teil dem lebenden Körper, der die Berührungsbetätigung ausführt, ein taktiles Gefühl vermittelt, wenn es durch den Schwingungserreger in der ersten Richtung anregt wird, und einen Ton von der Oberfläche erzeugt, wenn es durch den Schwingungserreger in der zweiten Richtung angeregt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Betätigungsvorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik gibt es eine Vorrichtung zur Präsentation bzw. Abgabe eines taktilen Gefühls und eines auditiven Gefühls, die einen Aktuator, der eine Betätigungsfläche, auf der eine Betätigung ausgeführt wird, in Schwingung versetzt, eine Tonausgabeeinheit, die Ton ausgibt, und eine Steuerung aufweist, die eine kreuzmodale Rückkopplung bietet durch Steuern des Aktuators, um die Schwingung auf die Betätigungsfläche aufzubringen, und durch Steuern der Tonausgabeeinheit, um den Ton zu einem Zeitpunkt auszugeben, wenn Schwingung vorhanden ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2018-097706
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Präsentation eines taktilen Gefühls und eines auditiven Gefühls sind der Aktuator, der die Schwingung zum Vermitteln eines Gefühls (eines taktilen Gefühls) an eine Bedienungsperson über den Tastsinn erzeugt, und die Tonausgabeeinheit, die den Ton zum Vermitteln eines Gefühls über den Gehörsinn ausgibt, separate Vorrichtungen. Aus diesem Grund wird, wenn der Ton, der die Schwingung von dem Aktuator darstellt, von der Tonausgabeeinheit ausgegeben wird, ein großer Unterschied zwischen dem Tastsinn und dem auditiven Gehörsinn in Bezug auf eine Betätigung eingebracht, und zwar aufgrund der Positionen des Aktuators und der Tonausgabeeinheit, die voneinander verschieden sind.
Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Betätigungsvorrichtung, die ein natürliches Betätigungsgefühl durch den Tastsinn und den Gehörsinn bereitstellen kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Eine Betätigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: ein bewegliches Teil mit einer Betätigungsfläche, auf der eine Kontaktbetätigung bzw. Berührungsbetätigung durch einen lebenden Körper ausgeführt wird; einen Schwingungserreger, der an dem beweglichen Teil an einer anderen Position als der Betätigungsfläche angebracht ist und dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil in einer ersten Richtung entlang der Betätigungsfläche und in einer die Betätigungsfläche schneidenden zweiten Richtung anzuregen; ein Basisteil; und eine elastische Stütze, die zwischen dem beweglichen Teil und dem Basisteil vorgesehen ist und dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil in Bezug auf das Basisteil elastisch abzustützen, wobei das bewegliche Teil dem lebenden Körper, der die Berührungsbetätigung ausführt, ein taktiles Gefühl vermittelt, wenn es durch den Schwingungserreger in der ersten Richtung angeregt wird, und einen Ton von der Betätigungsfläche erzeugt, wenn es durch den Schwingungserreger in der zweiten Richtung angeregt wird.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Es kann eine Betätigungsvorrichtung bereitgestellt werden, die ein natürliches Betätigungsgefühl durch den Tastsinn und den Gehörsinn vermittelt.
Figurenliste

1 zeigt eine Perspektivansicht, die eine Betätigungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1.
3 zeigt eine Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Touchpad 130 und ein Rahmen 150 weggelassen sind.
4 zeigt eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Aktuators 140 veranschaulicht.
5 zeigt eine Draufsicht ohne das bewegliche Joch und den Permanentmagneten aus 4.
6 zeigt eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration des Aktuators 140 veranschaulicht.
7A zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Stromrichtung und einer Bewegungsrichtung bei einer ersten Kombination veranschaulicht.
7B zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung bei einer zweiten Kombination veranschaulicht.
7C zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung bei einer dritten Kombination veranschaulicht.
7D zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung bei einer vierten Kombination veranschaulicht.
8 zeigt ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Steuerung 180 veranschaulicht.
9 zeigt ein Diagramm, das die zeitlichen Abläufe der Schwingungsausgabe und der Tonausgabe veranschaulicht.
10 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Frequenzcharakteristik einer Anregungskraft des Aktuators 140 zeigt.

ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen beschrieben, die bei der Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen.
<Ausführungsformen>
1 zeigt eine Perspektivansicht, die die Betätigungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform zeigt. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1. Im Folgenden wird ein XYZ-Koordinatensystem definiert und beschrieben. Der Einfachheit halber bezieht sich „Draufsicht“ in der nachfolgenden Beschreibung auf eine Ansicht in der XY-Ebenene, und eine negative Z-Achsenrichtung bezieht sich auf die Richtung nach unten oder unten, und eine positive Z-Achsenrichtung bezieht sich auf die Richtung nach oben oder oben, wobei diese Richtungen jedoch keine universelle vertikale Beziehung darstellen.
Die Betätigungsvorrichtung 100 besitzt eine Basis 110, einen Halter 120, ein Berührungsfeld bzw. Touchpad 130, einen Aktuator 140, einen Rahmen 150, einen Spaltsensor 160, Dämpfer 170A und 170B und eine Steuerung 180. Nachfolgend wird zusätzlich zu 1 und 2 eine Beschreibung anhand von 3 gegeben. 3 zeigt eine Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem das Touchpad 130 und der Rahmen 150 weggelassen sind.
Wenn eine Drückbetätigung auf einer Betätigungsfläche 130A des Touchpads 130 durch den Spaltsensor 160 erfasst wird, steuert die Betätigungsvorrichtung 100 den Aktuator 140 an, um den Halter 120 und das Touchpad 130 in einer X-Richtung und einer Z-Richtung anzuregen.
Die Betätigungsvorrichtung 100 steuert den Aktuator 140 an, um den Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung anzuregen, wenn einem lebenden Körper, der einen Berührungsvorgang auf der Betätigungsfläche 130A ausführt, ein taktiles Gefühl vermittelt wird, und steuert den Aktuator 140 an, um den Halter 120 und das Touchpad 130 in der Z-Richtung anzuregen, wenn ein Ton erzeugt wird, um dem lebenden Körper oder dergleichen einen Ton zu vermitteln. Der lebende Körper führt den Berührungsvorgang aus, während ein Betätigungskörper die Betätigungsfläche 130A berührt. Die Betätigungsvorrichtung 100 vermittelt dem lebenden Körper das taktile Gefühl, indem der Betätigungskörper die Betätigungsfläche 130A berührt. Der Betätigungskörper kann eine Hand oder ein Finger des lebenden Körpers sein, der den Berührungsvorgang auf der Betätigungsfläche 130A ausführt, um die Betätigung auszuführen, ein Handschuh, der an der Hand des lebenden Körpers getragen wird, ein Werkzeug wie ein Stift, der von der Hand des lebenden Körpers gehalten wird, oder dergleichen, und der Betätigungskörper ermöglicht dem Touchpad 130, die Berührung der Betätigungsfläche 130A zu detektieren. Der Berührungsvorgang bezieht sich auf einen Vorgang, der in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der Betätigungskörper die Betätigungsfläche 130A des Touchpads 130 berührt. Der lebende Körper ist typischerweise ein menschliches Wesen. Das taktile Gefühl bezieht sich auf ein Gefühl, das der lebende Körper durch den Tastsinn wahrnimmt.
Die Betätigungsvorrichtung 100 simuliert ein taktiles Gefühl und ein Geräusch bzw. einen Ton eines Drücktastenschalters, der betätigt wird, wenn der Drücktastenschalter eine Metallkuppel verwendet, die zum Beispiel aus Metallblech hergestellt ist, das in eine Kuppelform geformt ist. Wenn ein Drückvorgang an dem Touchpad 130 ausgeführt wird, wird der Aktuator 140 angesteuert, um den Halter 120 und das Touchpad 130 anzuregen, um ein taktiles Gefühl, das bei der Betätigung eines echten Drücktastenschalters empfunden wird, und einen dazu ähnlichen Ton bereitzustellen. Das taktile Gefühl und der Ton, die von der Betätigungsvorrichtung 100 simuliert werden, sind nicht auf den Gefühl und den Ton bei einem solchen Drücktastenschalter beschränkt, und es können ein taktiles Gefühl und ein Ton verschiedener Schalter dargestellt werden. Das taktile Gefühl und der Ton, die von der Betätigungsvorrichtung 100 bereitgestellt werden, sind nicht auf diejenigen beschränkt, die einen Drücktastenschalter oder dergleichen simulieren. Nachfolgend wird eine Konfiguration der einzelnen Teile der Betätigungsvorrichtung 100 beschrieben.
Die Basis 110 ist ein Beispiel für ein Basisteil und bildet zusammen mit dem Rahmen 150 ein Gehäuse der Betätigungsvorrichtung 100. Die Basis 110 hat in diesem Beispiel in der Draufsicht eine rechteckige Form und weist einen Aufnahmebereich 111 auf, der in einem zentralen Bereich einer oberen Oberfläche 110A nach unten vertieft ist. Der Aufnahmebereich 111 hat in diesem Beispiel in der Draufsicht eine rechteckige Form. Die Basis 110 besitzt eine Bodenfläche 111A und vier Innenflächen bzw. innere Oberflächen 111B an Bereichen, die dem Aufnahmebereich 111 zugewandt sind. Der Aufnahmebereich 111 ist ein Aussparungsbereich, der durch die Bodenfläche 111A und die vier inneren Oberflächen 111 B gebildet ist.
Der Halter 120, der Aktuator 140, der Spaltsensor 160, die Dämpfer 170A und 170B und die Steuerung 180 sind in dem Aufnahmebereich 111 untergebracht. Von den untergebrachten Elementen sind der Spaltsensor 160 und die Steuerung 180 an der Bodenfläche 111A befestigt. Die Basis 110 besteht beispielsweise aus einem Harzmaterial.
Der Halter 120 und das Touchpad 130 sind Beispiele für ein bewegliches Teil. Der Halter 120 kann einstückig mit dem Touchpad 130 ausgebildet sein, doch bei dem beschriebenen Beispiel ist der Halter 120 von dem Touchpad 130 getrennt.
Der Halter 120 hat einen Basisbereich 121 und einen Wandbereich 122. Der Basisbereich 121 ist ein plattenförmiges Element, und der Wandbereich 122 ist ein Element mit einer rechteckigen Ringform, das sich von einer unteren Oberfläche des Basisbereichs 121 nach unten erstreckt. Der Basisbereich 121 und der Wandbereich 122 haben in der Draufsicht die gleichen Außenabmessungen. Der Halter 120 besteht beispielsweise aus einem Harzmaterial.
Der Basisbereich 121 besitzt eine obere Oberfläche 121A und eine untere Oberfläche 121B. Das Touchpad 130 ist an der oberen Oberfläche 121A befestigt, und der Aktuator 140 ist an der unteren Oberfläche 121B befestigt. Der Wandbereich 122 umfasst eine untere Oberfläche 122A, eine äußere Oberfläche 122B und eine innere Oberfläche 122C. Die Form des Wandbereichs 122 ist nicht unbedingt auf eine rechteckige Ringform beschränkt. Der Wandbereich 122 kann beispielsweise zwei Wandbereiche aufweisen, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken, und zwar an den Enden auf der Seite in +X-Richtung sowie der Seite in -X-Richtung des Basisbereichs 121.
Der Halter 120 ist innerhalb des Aufnahmebereichs 111 der Basis 110 vorgesehen und ist in Bezug auf die Basis 110 durch die Dämpfer 170A und 170B elastisch gelagert bzw. abgestützt. Der Dämpfer 170A ist zwischen der unteren Oberfläche 122A des Wandbereichs 122 und der Bodenfläche 111A der Basis 110 angeordnet, und der Dämpfer 170B ist zwischen der äußeren Oberfläche 122B des Wandbereichs 122 und der inneren Oberfläche 111B der Basis 110 angeordnet.
Der Aufnahmebereich 111 ist ein Raum mit einer rechteckigen Form, der von der unteren Oberfläche 121B des Basisbereichs 121 und der inneren Oberfläche 122C des Wandbereichs 122 umgeben ist. Der Aktuator 140 ist innerhalb des Gehäuses 123 in einem Zustand untergebracht, in dem er an der unteren Oberfläche 121B des Basisbereichs 121 angebracht ist.
Das Touchpad 130 ist zum Beispiel ein elektrostatisches kapazitives Touchpad. Bei dem Touchpad 130 kann es sich auch um einen anderen Typ als den elektrostatischen kapazitiven Typ handeln. Das Touchpad 130 ist ein plattenförmiges Element, das in der Draufsicht eine rechteckige Form hat, und die Außenabmessungen des Touchpads 130 sind die gleichen wie die des Halters 120 in der Draufsicht. Das Touchpad 130 wird befestigt, indem eine untere Oberfläche desselben mit einer oberen Oberfläche des Halters 120 (d.h. der oberen Oberfläche 121A des Basisbereichs 121) durch Bonden verbunden wird. Eine obere Oberfläche des Touchpads 130 ist die Betätigungsfläche 130A, auf der der Berührungsvorgang durch den lebenden Körper ausgeführt wird. Eine Platte mit der Betätigungsfläche 130A ist aus Glas oder Acrylharz hergestellt.
Das Touchpad 130 hat vorzugsweise eine so hohe Steifigkeit, dass, wenn es durch den Aktuator 140 in der X-Richtung angeregt und in Schwingung versetzt wird, eine in der Z-Richtung angeregte Beschleunigung 1/4 einer in der X-Richtung angeregten Beschleunigung oder weniger beträgt. Da die Erzeugung unerwünschter Schwingungskomponenten in der Z-Richtung reduziert werden kann, wenn Schwingung in der X-Richtung erfolgt, um das taktile Gefühl zu erzeugen, ist es möglich, die Erzeugung unerwünschter Geräusche zu reduzieren und ein ausgezeichnetes taktiles Gefühl zu vermitteln.
Bei dem Aktuator 140 handelt es sich um ein Beispiel für einen Schwingungserreger, und dieser ist an der unteren Oberfläche 121B des Basisbereichs 121 des Halters 120 durch Bonden bzw. haftendes Verbinden, Schrauben oder dergleichen befestigt. Die Dicke des Aktuators 140 in der Z-Richtung ist geringer als die Summe aus der Dicke des Wandbereichs 122 des Halters 120 in der Z-Richtung und der Dicke des Dämpfers 170A in der Z-Richtung. Da der Dämpfer 170A ein elastisches Element ist, dehnt sich der Dämpfer 170A in der Dickenrichtung (Z-Richtung) aus und zieht sich zusammen, wenn der Aktuator 140 den Halter 120 anregt. Jedoch ist selbst in einem Zustand, in dem sich der Dämpfer 170A in einem am stärksten kontrahierten Zustand befindet, eine Beziehung vorhanden, bei der die Dicke des Aktuators 140 in der Z-Richtung geringer ist als die Summe aus der Dicke des Wandbereichs 122 des Halters 120 in der Z-Richtung und der Dicke des Dämpfers 170A in der Z-Richtung. Aus diesem Grund ist die untere Oberfläche des Aktuators 140 von der Bodenfläche 111A der Basis 110 in der Z-Richtung getrennt, so dass die Übertragung der Schwingung des Aktuators 140 auf die Basis 110 erschwert wird. Der Aktuator 140 kann derart ausgebildet sein, dass er sowohl mit der Bodenfläche 111 A der Basis 110 als auch mit der unteren Oberfläche 121 B des Halters 120 in Kontakt kommt, wenn sich die Schwingung auf die Basis 110 ausbreiten kann oder ausbreiten soll.
Der Aktuator 140 kann den Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung und der Z-Richtung anregen. Der Aktuator 140 kann an jeder beliebigen Stelle an den äußeren Oberflächen des Halters 120 und des Touchpads 130, die bewegliche Teile sind, angebracht sein, außer an der Betätigungsfläche 130A des Halters 120, vorausgesetzt, dass der Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung und der Z-Richtung angeregt werden können.
Die X-Richtung, in der der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 anregt, ist ein Beispiel für eine erste Richtung entlang der Betätigungsfläche 130A, und die Z-Richtung, in der der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 anregt, ist ein Beispiel für eine die Betätigungsfläche 130A schneidende zweite Richtung.
Vorliegend wird ein Beispiel beschrieben, bei dem der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung und der Z-Richtung anregt, um dadurch den Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung und der Z-Richtung in Schwingung zu versetzen. Eine Richtung (erste Richtung), in der der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 anregt, um dem lebenden Körper das taktile Gefühl zu vermitteln, ist jedoch nicht auf die X-Richtung beschränkt und kann jede Richtung entlang der Betätigungsfläche 130A sein. Mit anderen Worten, die Richtung (erste Richtung), in der der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 anregt, um dem lebenden Körper das taktile Gefühl zu vermitteln, kann entlang jeder Richtung sein, die in der die Betätigungsfläche 130A enthaltenden XY-Ebene enthalten ist, wobei sich die Ausdrucksweise entlang jeder Richtung, die in der XY-Ebene enthalten ist, auf Fälle bezieht, in denen ein geringfügiger Winkel in Bezug auf die X-Richtung aufgrund eines Herstellungsfehlers oder dergleichen vorhanden ist.
Darüber hinaus ist eine Richtung (zweite Richtung), in der der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 anregt, um dem lebenden Körper den Ton bzw. Schall zu präsentieren, nicht auf die Z-Richtung beschränkt und kann zum Beispiel jede Richtung sein, die die die Betätigungsfläche 130A beinhaltende XY-Ebene in einem Winkel von größer als oder gleich 45 Grad schneidet. In diesem Fall ist es umso einfacher, einen starken Schall zu erzeugen, je näher die zweite Richtung zu der Z-Richtung ist.
Der Rahmen 150 ist an der oberen Oberfläche 110A der Basis 110 durch Bonden oder dergleichen befestigt. Der Rahmen 150 besitzt einen Öffnungsrand 150A, der in der Draufsicht eine Öffnung im Inneren bildet. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Rahmen 150 ein Element, das in der Draufsicht die Form eines rechteckigen, ringförmigen Bilderrahmens hat und dessen Außenabmessungen mit denen der Basis 110 in der Draufsicht übereinstimmen. Der Rahmen 150 besteht z.B. aus einem Harzmaterial. Außerdem können Innenabmessungen des Öffnungsrandes 150A des Rahmens 150 in der Draufsicht kleiner sein als Innenabmessungen der inneren Oberfläche 111B der Basis 110. Mit anderen Worten, ein Spalt zwischen dem Öffnungsrand 150A des Rahmens 150 und dem Touchpad 130 kann kleiner sein als ein Spalt zwischen der inneren Oberfläche 111B der Basis 110 und der äußeren Oberfläche 122B des Halters 120. Dadurch ist es möglich, das äußere Erscheinungsbild zu verbessern, indem der Dämpfer 170B in der Draufsicht nicht leicht sichtbar wird.
Der Spaltsensor 160 ist ein Beispiel für einen Detektor, der die Drückbetätigung bzw. den Drückvorgang auf der Betätigungsfläche 130A erfasst und an der Bodenfläche 111 A der Basis 110 befestigt ist. Eine Position des Spaltsensors 160 in der Draufsicht befindet sich beispielsweise auf einer Innenseite der inneren Oberfläche 122C des Wandbereichs 122 des Halters 120 und überlappt den Aktuator 140 nicht.
Der Spaltsensor 160 ist ein optischer Sensor, der beispielsweise eine Lichtquelle und ein Lichtempfangselement aufweist und Licht empfängt, das auf die untere Oberfläche 121B des Basisbereichs 121 des Halters 120 abgestrahlt und von dieser reflektiert wird. Der Spaltsensor 160 erfasst eine Verschiebung des Basisbereichs 121 des Halters 120 in der -Z-Richtung auf der Basis einer Änderung der Position, an der das reflektierte Licht auf dem Lichtempfangselement abgebildet wird. Wenn der Basisbereich 121 des Halters 120 in der -Z-Richtung verschoben wird, wird das Touchpad 130 ebenfalls in der -Z-Richtung verschoben. Durch die Erfassung der Verschiebung des Basisbereichs 121 in -Z-Richtung ist es somit möglich, das Drücken des Touchpads 130 in der -Z-Richtung zu erfassen. Wenn das Touchpad 130 in der -Z-Richtung gedrückt wird, werden der Basisbereich 121 des Halters 120 und das Touchpad 130 um mehrere zehn µm in der -Z-Richtung verschoben.
Der Detektor, der den Drückvorgang auf der Betätigungsfläche 130A erfasst, ist nicht auf den Spaltsensor 160 beschränkt. Der Detektor kann ein berührungsloser Positionssensor sein, beispielsweise ein elektrostatischer Sensor oder dergleichen. Der Detektor kann ein Drucksensor sein, der einen auf die Betätigungsfläche 130A ausgeübten Druck erfasst.
Die Dämpfer 170A und 170B sind Beispiele für elastische Stützen und sind elastische Elemente. Die Dämpfer 170A und 170B bestehen z.B. aus Gummi und sind Gummimassen bzw. Gummistücke. Die Dämpfer 170A und 170B sind nicht auf Gummistücke beschränkt und können beispielsweise auch mit Federn ausgebildet sein. Da es jedoch nicht wünschenswert ist, dass der Dämpfer 170A oder der Dämpfer 170B Schall erzeugt, ist der Dämpfer bevorzugter aus Gummi hergestellt und nicht derart ausgebildet, dass er eine Metallfeder oder dergleichen enthält.
Der Dämpfer 170A ist ein Beispiel für einen zweiten elastischen Körper, der den Halter 120 entlang der Z-Richtung elastisch abstützt. Der Dämpfer 170A ist zwischen der unteren Oberfläche 122A des Wandbereichs 122 des Halters 120 und der Bodenfläche 111 A der Basis 110 angeordnet und ist durch Bonden, Verschrauben oder dergleichen befestigt. In dem in 3 dargestellten Beispiel sind vier Dämpfer 170A derart vorgesehen, dass sie in der Draufsicht an vier Ecken des Halters 120 angeordnet sind.
Die Dämpfer 170A stützen den Halter 120 in Bezug auf die Bodenfläche 111A der Basis 110 elastisch ab. Die Dämpfer 170A sind vorgesehen, um den Halter 120 und das Touchpad 130 in geeigneter Weise in der X-Richtung und der Z-Richtung in Schwingung zu versetzen, indem sie mit den Dämpfern 170B zusammenwirken.
Der Dämpfer 170B ist ein Beispiel für einen ersten elastischen Körper, der den Halter 120 entlang der X-Richtung elastisch abstützt. Der Dämpfer 170B ist zwischen der äußeren Oberfläche 122B des Wandbereichs 122 des Halters 120 und der inneren Oberfläche 111B der Basis 110 angeordnet und ist durch Bonden, Verschrauben oder dergleichen befestigt. In dem in 3 dargestellten Beispiel sind zwei Dämpfer 170B zwischen der äußeren Oberfläche 122B und der inneren Oberfläche 111B an in Y-Richtung getrennten Positionen auf der Seite des Halters 120 in der +X-Richtung vorgesehen, und zwei Dämpfer 170B sind zwischen der äußeren Oberfläche 122B und der inneren Oberfläche 111B an in Y-Richtung getrennten Positionen auf der Seite des Halters 120 in der -X-Richtung vorgesehen. Ein Dämpfer 170B oder drei oder mehr Dämpfer 170B können auf jeder Seite in der +X-Richtung und der -X-Richtung des Halters 120 vorgesehen sein, und die Anzahl der Dämpfer 170B, die auf der Seite des Halters 120 in der +X-Richtung vorhanden sind, und die Anzahl der Dämpfer 170B, die auf der Seite des Halters 120 in der -X-Richtung vorhanden sind, können unterschiedlich sein.
Der Dämpfer 170B ist zwischen der Basis 110 und dem Halter 120 vorgesehen, wie vorstehend beschrieben, um den Halter 120 in Bezug auf die Basis 110 elastisch abzustützen. Die Dämpfer 170B sind vorgesehen, um den Halter 120 und das Touchpad 130 in geeigneter Weise in der X-Richtung und der Z-Richtung in Schwingung zu versetzen, indem sie mit den Dämpfern 170A zusammenwirken.
Eine erste Eigenfrequenz und eine zweite Eigenfrequenz sind durch die Positionen der Dämpfer 170A und der Dämpfer 170B in Bezug auf den Halter 120, eine kombinierte Federkonstante in der Z-Richtung des Dämpfers 170A und des Dämpfers 170B und ein Gewicht, ein Elastizitätsmodul oder dergleichen des Halters 120, des Touchpads 130 bzw. des Aktuators 140 bestimmt.
Die Eigenfrequenz in der Z-Richtung des Halters 120 und des Touchpads 130 ist höher vorgegeben als die Eigenfrequenz in der X-Richtung. Mit anderen Worten, die Dämpfer 170A und die Dämpfer 170B als elastische Stützen stützen den Halter 120 elastisch ab, so dass eine Eigenfrequenz in der Y-Richtung (im Folgenden gegebenenfalls als „zweite Eigenfrequenz“ bezeichnet) des Halters 120 und des Touchpads 130 als bewegliche Teile größer ist als eine Eigenfrequenz in der X-Richtung (im Folgenden gegebenenfalls als „erste Eigenfrequenz“ bezeichnet). Darüber hinaus ist die Eigenfrequenz des Halters 120 und des Touchpads 130 proportional zu der kombinierten Federkonstante des Dämpfers 170A und des Dämpfers 170B als elastische Stützen in der Potenz von 1/2 in einem Fall, in dem angenommen wird, dass der Halter 120 und das Touchpad 130 starre Körper sind.
Aus diesem Grund kann, wenn die kombinierte Federkonstante in der Z-Richtung des Dämpfers 170A und des Dämpfers 170B größer vorgegeben ist als die kombinierte Federkonstante in der X-Richtung des Dämpfers 170A und des Dämpfers 170B, die zweite Eigenfrequenz leicht höher vorgegeben werden als die erste Eigenfrequenz.
Die kombinierte Federkonstante in der Z-Richtung des Dämpfers 170A und des Dämpfers 170B wird stark durch den Dämpfer 170A beeinflusst. Andererseits wird die kombinierte Federkonstante in der X-Richtung des Dämpfers 170A und des Dämpfers 170B stark durch den Dämpfer 170B beeinflusst. Wenn die Federkonstante in der Z-Richtung des Dämpfers 170A größer vorgegeben ist als die Federkonstante in der X-Richtung des Dämpfers 170B, kann die zweite Eigenfrequenz daher leicht höher vorgegeben werden als die erste Eigenfrequenz. Um die Federkonstanten des Dämpfers 170A und des Dämpfers 170B auf unterschiedliche Werte einzustellen, ist es möglich, (1) den Dämpfer 170A und den Dämpfer 170B mit voneinander verschiedenen Härten auszustatten, indem der Dämpfer 170A und der Dämpfer 170B aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden, (2) mit voneinander verschiedenen Formen auszubilden (z.B. weil die Federkonstante kleiner wird, wenn eine Fläche rechtwinkling zu einer Abstützrichtung des Halters 120 kleiner wird), Formen mit unterschiedlichen rechtwinkligen Flächen vorzusehen, oder Formen mit unterschiedlichen Dicken entlang der Abstützrichtung des Halters 120 vorzusehen, und (3) unterschiedliche Anzahlen von Dämpfern 170A und Dämpfern 170B vorzusehen oder dergleichen.
Darüber hinaus ist der Dämpfer 170B in einem in X-Richtung elastisch verformten Zustand zwischen der äußeren Oberfläche 122B des Wandbereichs 122 des Halters 120 und der inneren Oberfläche 111B der Basis 110 angeordnet. Mit anderen Worten, der Dämpfer 170B ist zwischen der äußeren Oberfläche 122B des Wandbereichs 122 des Halters 120 und der inneren Oberfläche 111B der Basis 110 in einem in der X-Richtung komprimierten Zustand gegenüber seiner natürlichen Länge angeordnet. Die natürliche Länge des Dämpfers 170B bezieht sich auf eine Länge in der X-Richtung in einem Zustand, in dem keine Belastung auf diesen ausgeübt wird.
Der Dämpfer 170B ist zwischen der äußeren Oberfläche 122B und der inneren Oberfläche 111B in einem in X-Richtung elastisch verformten Zustand angeordnet, und zwar aus den folgenden Gründen. Da der Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung schwingen, ist der Dämpfer 170B derart angeordnet, dass er eine Rückstellkraft in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Schwingung aufweist, um keinen Kontakt mit der Basis 110 und dem Rahmen 150 herzustellen. Darüber hinaus ist der Dämpfer 170B derart angeordnet, dass der Halter 120 und das Touchpad 130 in der Draufsicht in ihre Ausgangspositionen vor der Anregung zurückgebracht werden können, wenn die Anregung des Halters 120 und des Touchpads 130 durch den Aktuator 140 endet. In ähnlicher Weise ist der Dämpfer 170A zwischen der Bodenfläche 111A des Halters 120 und der unteren Oberfläche 122A des Wandbereichs 122 des Halters 120 in einem in der Y-Richtung elastisch verformten Zustand angeordnet.
Es wird eine Konfiguration beschrieben, bei der die Betätigungsvorrichtung 100 die Dämpfer 170A und 170B aufweist. In einem Fall jedoch, in dem der Halter 120 und das Touchpad 130 vor der Anregung in die Ausgangspositionen in der Draufsicht zurückgebracht werden können, indem nur die Dämpfer 170A verwendet werden, können die Dämpfer 170B weggelassen werden. In ähnlicher Weise können in einem Fall, in dem der Halter 120 und das Touchpad 130 vor der Anregung in der Ansicht entlang der Linie A-A in die Ausgangspositionen zurückgebracht werden können, indem nur die Dämpfer 170B verwendet werden, die Dämpfer 170A weggelassen werden.
Die Steuerung 180 treibt den Aktuator 140 an und steuert diesen. Einzelheiten der Steuerung 180 werden später unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Als nächstes werden die Details des Aktuators 140 beschrieben.
Als nächstes wird ein Beispiel für eine Konfiguration des Aktuators 140 beschrieben. 4 zeigt eine Draufsicht, die ein Beispiel für die Konfiguration des Aktuators 140 veranschaulicht. 5 zeigt eine Draufsicht auf den in 4 dargestellten Aktuator 140, wobei ein bewegliches Joch und ein Permanentmagnet weggelassen sind. 6 zeigt eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration des Aktuators 140 veranschaulicht. 6 entspricht der Querschnittsansicht entlang einer Linie I-I in 4 und 5.
Wie in 4 bis 6 dargestellt, besitzt der Aktuator 140 ein Statorjoch 10, ein bewegliches Joch 20, eine erste Erregerspule 30A, eine zweite Erregerspule 30B, ein erstes Gummielement 40A, ein zweites Gummielement 40B und einen Permanentmagneten 60. Das Statorjoch 10 ist ein Beispiel für ein Element, das Bestandteil eines Statorkörpers bildet, und das bewegliche Joch 20 ist ein Beispiel für ein Element, das Bestandteil eines Schwingungskörpers bildet. Die erste Erregerspule 30A und die zweite Erregerspule 30B sind Beispiele für Spulen, das erste Gummielement 40A und das zweite Gummielement 40B sind Beispiele für elastische Körper, und der Permanentmagnet 60 ist ein Beispiel für einen Magneten. Das Statorjoch 10 hat eine plattenförmige Basis 11 mit einer allgemein rechteckigen, ebenen Form. Die Basis 11 besitzt eine Längsrichtung entlang der X-Richtung, eine kurze Richtung entlang der Y-Richtung und eine Dickenrichtung entlang der Z-Richtung. Die axialen Richtungen der ersten Erregerspule 30A und der zweiten Erregerspule 30B sind parallel zu der Z-Richtung. Das bewegliche Joch 20 ist ein Beispiel für ein erstes Joch, das Statorjoch 10 ist ein Beispiel für ein zweites Joch, und das erste Gummielement 40A und das zweite Gummielement 40B sind Beispiele für elastische Stützen. Die Z-Richtung entspricht einer Richtung, und die X-Richtung entspricht einer anderen Richtung.
Das Statorjoch 10 hat ferner einen zentralen Vorsprung 12, der von einem Zentrum der Basis 11 nach unten (-Z-Richtung) ragt, einen ersten seitlichen Vorsprung 14A, der von einem Ende auf der Seite der +X-Richtung entlang der Längsrichtung der Basis 11 nach unten ragt, und einen zweiten seitlichen Vorsprung 14B, der von einem Ende auf der Seite der -X-Richtung entlang der Längsrichtung der Basis 11 nach unten ragt. Der erste seitliche Vorsprung 14A und der zweite seitliche Vorsprung 14B sind an Positionen vorgesehen, die den zentralen Vorsprung 12 entlang der X-Richtung sandwichartig zwischen sich schließen. Das Statorjoch 10 besitzt ferner einen ersten Eisenkern 13A, der von einer Position zwischen dem zentralen Vorsprung 12 und dem ersten seitlichen Vorsprung 14A von der Basis 11 nach unten ragt, sowie einen zweiten Eisenkern 13B, der von einer Position zwischen dem zentralen Vorsprung 12 und dem zweiten seitlichen Vorsprung 14B von der Basis 11 nach unten ragt. Die erste Erregerspule 30A ist um den ersten Eisenkern 13A gewickelt, und die zweite Erregerspule 30B ist um den zweiten Eisenkern 13B gewickelt. Das erste Gummielement 40A ist an dem ersten seitlichen Vorsprung 14A vorgesehen und das zweite Gummielement 40B ist an dem zweiten seitlichen Vorsprung 14B vorgesehen. Der zentrale Vorsprung 12 ist ein Beispiel für einen ersten Vorsprung, und der erste seitliche Vorsprung 14A und der zweite seitliche Vorsprung 14B sind Beispiele für zweite Vorsprünge.
Das bewegliche Joch 20 ist plattenförmig und hat eine allgemein rechteckige, ebene Form. Das bewegliche Joch 20 berührt das erste Gummielement 40A und das zweite Gummielement 40B an Enden entlang der Längsrichtung desselben. Der Permanentmagnet 60 ist an einer Oberfläche des beweglichen Jochs 20 auf einer dem Statorjoch 10 zugewandten Seite angebracht. Der Permanentmagnet 60 hat eine erste Region 61, eine zweite Region 62, die sich auf der Seite der +X-Richtung der ersten Region 61 befindet, und eine dritte Region 63, die sich auf der Seite der -X-Richtung der ersten Region 61 befindet. Zum Beispiel wird die erste Region 61 magnetisiert, um ein Südpol zu werden, und die zweite Region 62 und die dritte Region 63 werden magnetisiert, um Nordpole zu werden. Der Permanentmagnet 60 ist in der Draufsicht ungefähr in der Mitte des beweglichen Jochs 20 angebracht, so dass die erste Region 61 dem zentralen Vorsprung 12 gegenüberliegt, eine Grenze 612 zwischen der ersten Region 61 und der zweiten Region 62 der ersten Erregerspule 30A gegenüberliegt und eine Grenze 613 zwischen der ersten Region 61 und der dritten Region 63 der zweiten Erregerspule 30B gegenüberliegt. Darüber hinaus befindet sich die Grenze 612 an einer Position auf der Seite der -X-Richtung gegenüber der Mittelachse der ersten Erregerspule 30A, und die Grenze 613 befindet sich an einer Position auf der Seite der +X-Richtung gegenüber der Mittelachse der zweiten Erregerspule 30B. Mit anderen Worten, die Grenze 612 befindet sich an einer Position auf der Seite in der -X-Richtung gegenüber einem Zentrum des ersten Eisenkerns 13A, und die Grenze 613 befindet sich an einer Position auf der Seite in der +X-Richtung gegenüber einem Zentrum des zweiten Eisenkerns 13B. Der Permanentmagnet 60 magnetisiert das Statorjoch 10 und das bewegliche Joch 20, um das bewegliche Joch 20 durch eine magnetische Anziehungskraft entlang der Z-Richtung in Richtung des Statorjochs 10 zu drängen. Außerdem werden aufgrund der magnetischen Anziehungskraft beide Enden des beweglichen Jochs 20 in der X-Richtung in Richtung des ersten seitlichen Vorsprungs 14A bzw. des zweiten seitlichen Vorsprungs 14B gedrängt. Eine Konfiguration, bei der der Permanentmagnet 60 auf dem Statorjoch 10 vorgesehen ist und die erste Erregerspule 30A und die zweite Erregerspule 30B auf dem beweglichen Joch 20 vorgesehen sind, kann ebenfalls verwendet werden.
Wenn einem Benutzer eine taktile Rückmeldung bereitgestellt wird, steuert die Steuerung 180 den Aktuator 140 an, so dass eine Richtung eines Stroms, der durch jede der ersten Erregerspule 30A und der zweiten Erregerspule 30B fließt, abwechselnd umgekehrt wird. Mit anderen Worten, die Steuerung 180 kehrt abwechselnd die Richtung des durch jede der ersten Erregerspule 30A und der zweiten Erregerspule 30B fließenden Stroms um, um abwechselnd einen Magnetpol an einer Oberfläche des ersten Eisenkerns 13A auf einer dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite und einen Magnetpol an einer Oberfläche des zweiten Eisenkerns 13B auf einer dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite unabhängig voneinander umzukehren. Infolgedessen werden der Permanentmagnet 60 und das bewegliche Joch 20 einer Hin- und Herbewegung in der X-Richtung oder der Z-Richtung unterzogen, und zwar in Abhängigkeit von der Richtung des durch die erste Erregerspule 30A fließenden Stroms und der Richtung des durch die zweite Erregerspule 30B fließenden Stroms. Eine Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung wird später noch beschrieben.
Zum Beispiel haben das erste Gummielement 40A und das zweite Gummielement 40B eine rechteckige, ebene Form mit einer Längserstreckungsrichtung in der Y-Richtung. Das erste Gummielement 40A ist zwischen dem ersten seitlichen Vorsprung 14A und dem beweglichen Joch 20 sandwichartig angeordnet, und das zweite Gummielement 40B ist zwischen dem zweiten seitlichen Vorsprung 14B und dem beweglichen Joch 20 sandwichartig angeordnet. Mit anderen Worten, das erste Gummielement 40A und das zweite Gummielement 40B sind zwischen dem Statorjoch 10 und dem beweglichen Joch 20 sandwichartig angeordnet. Aus diesem Grund sind das erste Gummielement 40A und das zweite Gummielement 40B zwischen dem Statorjoch 10 und dem beweglichen Joch 20 gehalten, sofern sie nicht absichtlich demontiert werden. Das erste Gummielement 40A kann an der unteren Oberfläche des ersten seitlichen Vorsprungs 14A, an der oberen Oberfläche des beweglichen Jochs 20 oder sowohl an der unteren Oberfläche des ersten seitlichen Vorsprungs 14A als auch an der oberen Oberfläche des beweglichen Jochs 20 festgelegt sein. Der zweite Gummielement 40B kann an der oberen Oberfläche des zweiten seitlichen Vorsprungs 14B, an der oberen Oberfläche des beweglichen Jochs 20 oder sowohl an der unteren Oberfläche des zweiten seitlichen Vorsprungs 14B als auch an der oberen Oberfläche des beweglichen Jochs 20 festgelegt sein.
Das Statorjoch 10 ist an dem beweglichen Teil befestigt, das den Halter 120 (siehe 2) und das Touchpad 130 (siehe 2) umfasst, und ist insbesondere an der unteren Oberfläche 121B (siehe 2) des Basisbereichs 121 des Halters 120 befestigt. Das bewegliche Joch 20 ist weder an dem Halter 120 (siehe 2) noch an dem Touchpad 130 (siehe 2) befestigt. Das bewegliche Joch 20 ist vorzugsweise an einer Position angebracht, die den Schwerpunkt des beweglichen Teils in einer Ebene rechtwinklig zu der Z-Richtung überlappt, um die Schwingung gleichmäßiger zu erzeugen.
Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung beschrieben. Es gibt insgesamt vier Arten von Kombinationen der Richtung des Stroms, der durch die erste Erregerspule 30A fließt, und der Richtung des Stroms, der durch die zweite Erregerspule 30B fließt.
Bei einer ersten Kombination fließt der Strom bei Betrachtung aus der -Z-Richtung gegen den Uhrzeigersinn (CCW) durch die erste Erregerspule 30A und die zweite Erregerspule 30B. 7A zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung bei der ersten Kombination veranschaulicht. Wie in 7A dargestellt, wird bei der ersten Kombination der Magnetpol an der Oberfläche des ersten Eisenkerns 13A auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite zum Nordpol, und der Magnetpol an der Oberfläche des zweiten Eisenkerns 13B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird ebenfalls zum Nordpol. Andererseits wird der Magnetpol an den Oberflächen des zentralen Vorsprungs 12, des ersten seitlichen Vorsprungs 14A und des zweiten seitlichen Vorsprungs 14B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite zum Südpol. Infolgedessen wirken eine Abstoßungskraft zwischen dem zentralen Vorsprung 12 und der ersten Region 61, eine Abstoßungskraft zwischen dem ersten Eisenkern 13A und der zweiten Region 62 und eine Abstoßungskraft zwischen dem zweiten Eisenkern 13B und der dritten Region 63. Dementsprechend wirkt eine Kraft 90D in der -Z-Richtung auf das bewegliche Joch 20.
Bei einer zweiten Kombination fließt der Strom bei Betrachtung aus der -Z-Richtung im Uhrzeigersinn (CW) durch die erste Erregerspule 30A und die zweite Erregerspule 30B. 7B zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung bei der zweiten Kombination veranschaulicht. Wie in 7B dargestellt, wird bei der zweiten Kombination der Magnetpol an der Oberfläche des ersten Eisenkerns 13A auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite zum Südpol, und der Magnetpol an der Oberfläche des zweiten Eisenkerns 13B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird ebenfalls zum Südpol. Andererseits wird der Magnetpol an den Oberflächen des zentralen Vorsprungs 12, des ersten seitlichen Vorsprungs 14A und des zweiten seitlichen Vorsprungs 14B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite zum Nordpol. Infolgedessen wirken eine Anziehungskraft zwischen dem zentralen Vorsprung 12 und der ersten Region 61, eine Anziehungskraft zwischen dem ersten Eisenkern 13A und der zweiten Region 62 und eine Anziehungskraft zwischen dem zweiten Eisenkern 13B und der dritten Region 63. Somit wirkt eine Kraft 90U in der +Z-Richtung auf das bewegliche Joch 20.
Daher führt das bewegliche Joch 20 eine Hin- und Herbewegung in der Z-Richtung aus, indem die erste Kombination und die zweite Kombination wiederholt werden, so dass der Strom in der gleichen Richtung durch die erste Erregerspule 30A und die zweite Erregerspule 30B fließt. Mit anderen Worten, durch Zuführen des Stroms zu der ersten Erregerspule 30A und zu der zweiten Erregerspule 30B schwingt das bewegliche Joch 20 in der Z-Richtung, wobei die Position im Ausgangszustand als neutrale Position verwendet wird. Aus diesem Grund kann der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 in der Z-Richtung anregen.
Bei einer dritten Kombination fließt der Strom bei Betrachtung aus der -Z-Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) durch die erste Erregerspule 30A und fließt im Uhrzeigersinn (CW) durch die zweite Erregerspule 30B. 7C zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung bei der dritten Kombination veranschaulicht. Wie in 7C dargestellt, wird bei der dritten Kombination der Magnetpol an der Oberfläche des ersten Eisenkerns 13A auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite zum Nordpol, und der Magnetpol an der Oberfläche des zweiten Eisenkerns 13B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird zum Südpol. Der Magnetpol an der Oberfläche des ersten seitlichen Vorsprungs 14A auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird zum Südpol, und der Magnetpol an der Oberfläche des zweiten seitlichen Vorsprungs 14B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird zum Nordpol. Somit wirken eine Anziehungskraft zwischen dem ersten seitlichen Vorsprung 14A und der zweiten Region 62, eine Anziehungskraft zwischen dem ersten Eisenkern 13A und der ersten Region 61, eine Abstoßungskraft zwischen dem zweiten Eisenkern 13B und der ersten Region 61 und eine Absto-ßungskraft zwischen dem zweiten seitlichen Vorsprung 14B und der dritten Region 63. Somit wirkt eine Kraft 90R in der +X-Richtung auf das bewegliche Joch 20.
Bei einer vierten Kombination fließt der Strom bei Betrachtung aus der -Z-Richtung im Uhrzeigersinn (CW) durch die erste Erregerspule 30A und fließt gegen den Uhrzeigersinn (CCW) durch die zweite Erregerspule 30B. 7D zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stromrichtung und der Bewegungsrichtung bei der vierten Kombination veranschaulicht. Wie in 7D dargestellt, wird bei der vierten Kombination der Magnetpol an der Oberfläche des ersten Eisenkerns 13A auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite zum Südpol, und der Magnetpol an der Oberfläche des zweiten Eisenkerns 13B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird zum Nordpol. Der Magnetpol an der Oberfläche des ersten seitlichen Vorsprungs 14A auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird zum Nordpol, und der Magnetpol an der Oberfläche des zweiten seitlichen Vorsprungs 14B auf der dem beweglichen Joch 20 zugewandten Seite wird zum Südpol. Folglich wirken eine Abstoßungskraft zwischen dem ersten seitlichen Vorsprung 14A und der zweiten Region 62, eine Abstoßungskraft zwischen dem ersten Eisenkern 13A und der ersten Region 61, eine Anziehungskraft zwischen dem zweiten Eisenkern 13B und der ersten Region 61 und eine Anziehungskraft zwischen dem zweiten seitlichen Vorsprung 14B und der dritten Region 63. Dementsprechend wirkt eine Kraft 90L in der -X-Richtung auf das bewegliche Joch 20.
Daher erfährt das bewegliche Joch 20 eine Hin- und Herbewegung in der X-Richtung durch Wiederholung der dritten Kombination und der vierten Kombination, so dass der Strom in der umgekehrten Richtung durch die erste Erregerspule 30A und die zweite Erregerspule 30B fließt. Mit anderen Worten, durch Zuführen des Stroms zu der ersten Erregerspule 30A und der zweiten Erregerspule 30B schwingt das bewegliche Joch 20 in der X-Richtung, wobei die Position im Ausgangszustand als neutrale Position verwendet wird. Aus diesem Grund kann der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung anregen.
Als nächstes wird die Ansteuerung des Aktuators 140 durch die Steuerung 180 beschrieben. Die Steuerung 180 ist ein Beispiel für eine Steuerung, die bestimmt, ob eine auf die Betätigungsposition des Touchpads 130 ausgeübte Last einen Referenzwert zur Erzeugung einer taktilen Rückmeldung erreicht hat, und die den Aktuator 140 entsprechend dem Bestimmungsergebnis ansteuert, um die taktile Rückmeldung zu erzeugen. Die Steuerung 180 ist bei der vorliegenden Ausführungsform auf der Bodenfläche 111A vorgesehen (siehe 2), aber die Stelle, an der die Steuerung 180 vorgesehen ist, unterliegt keinen Einschränkungen, und die Steuerung 180 kann beispielsweise an einer Position zwischen dem Touchpad 130 und dem Halter 120 oder dergleichen vorgesehen sein. 8 zeigt ein Diagramm, das eine Konfiguration der Steuerung 180 veranschaulicht.
Die Steuerung 180 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 181, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 182, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 183 und einen Hilfsspeicher 184. Die CPU 181, der ROM 182, der RAM 183 und der Hilfsspeicher 184 bilden einen sogenannten Computer. Teile der Steuerung 180 sind über einen Bus 185 miteinander verbunden.
Die CPU 181 führt verschiedene Programme (z.B. ein Lastbestimmungsprogramm) aus, die in dem Hilfsspeicher 184 gespeichert sind.
Der ROM 182 ist ein nicht-flüchtiger Hauptspeicher. Der ROM 182 speichert verschiedene Programme, Daten oder ähnliches, die von der CPU 181 benötigt werden, um die verschiedenen in dem Hilfsspeicher 184 gespeicherten Programme auszuführen. Insbesondere speichert der ROM 182 Boot-Programme, wie ein Basic Input/Output System (BIOS), eine Extensible Firmware Interface (EFI bzw. erweiterbare Firmware-Schnittstelle) oder dergleichen.
Der RAM 183 ist ein flüchtiger Hauptspeicher, wie z.B. ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM), ein statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM) oder dergleichen. Der RAM 183 fungiert als Arbeitsbereich, wenn die verschiedenen Programme, die in dem Hilfsspeicher 184 gespeichert sind, von der CPU 181 ausgeführt werden.
Der Hilfsspeicher 184 ist eine Hilfsspeichereinrichtung, die verschiedene von der CPU 181 ausgeführte Programme und verschiedene Daten speichert, die erzeugt werden, wenn die verschiedenen Programme von der CPU 181 ausgeführt werden.
Wenn der Drückvorgang auf der Betätigungsfläche 130A durch den Spaltsensor 160 erfasst wird, steuert die Betätigungsvorrichtung 100 den Aktuator 140 an, um den Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung und der Z-Richtung anzuregen.
Wenn der Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung in Schwingung versetzt werden, verursacht der Aktuator 140 außerdem eine Schwingung mit einer Frequenz von beispielsweise weniger als 400 Hz, die es dem lebenden Körper erleichtert, das taktile Gefühl wahrzunehmen. Das taktile Gefühl wird dem lebenden Körper vermittelt, indem der Betätigungskörper die Betätigungsfläche 130A berührt, indem die Schwingung in der X-Richtung an der Betätigungsfläche 130A erzeugt wird.
Wenn der Halter 120 und das Touchpad 130 in der Z-Richtung in Schwingung versetzt werden, verursacht der Aktuator 140 außerdem eine Schwingung mit einer Frequenz von beispielsweise 400 Hz oder mehr. Indem die Betätigungsfläche 130A in der Z-Richtung in Schwingung versetzt wird, gelangt die die Betätigungsfläche 130A umgebende Luft in Schwingung, wodurch ein Ton bzw. Schall erzeugt wird, so dass dem lebenden Körper der Ton vermittelt wird. Die Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt den Ton mit einer vorbestimmten Frequenz (in diesem Beispiel 400 Hz) oder höher, unter Tönen in einem Frequenzband (ungefähr 20 kHz oder niedriger) in einem hörbaren Bereich des Menschen.
Das Frequenzband der Schwingung zur Bereitstellung des taktilen Gefühls für den lebenden Körper kann niedriger sein als das Frequenzband der Schwingung zur Bereitstellung des Tons. In diesem Fall ist es möglich, bei der Simulation des taktilen Gefühls und des Tons bei der Betätigung eines mechanischen Schalters zum Beispiel durch die Betätigungsvorrichtung 100, der Bedienungsperson ein natürliches Betätigungsgefühl zu vermitteln. Darüber hinaus ist es möglich, eine Störung bzw. Interferenz zu reduzieren, die auftritt, wenn die Zeitpunkte der beiden Schwingungen nahe beieinander liegen.
In einem Fall, in dem das Frequenzband der Schwingung zur Bereitstellung des Tons das Frequenzband der Schwingung zur Bereitstellung des taktilen Gefühls an den lebenden Körper überlappt, kann die Schwingung zur Bereitstellung der Töne auch das taktile Gefühl an den lebenden Körper bereitstellen, und aus diesem Grund kann das taktile Gefühl so bereitgestellt werden, als ob der mechanische Schalter zum Beispiel zweimal geklickt würde. Indem das Frequenzband der Schwingung zum Bereitstellen des Tons höher vorgegeben ist als das Frequenzband der Schwingung zum Bereitstellen des taktilen Gefühls für den lebenden Körper, kann der Effekt vermindert werden, dass das taktile Gefühl dem lebenden Körper durch die Schwingung zum Bereitstellen des Tons vermittelt wird.
Wenn der Halter 120 und das Touchpad 130 in einer beliebigen Richtung in Schwingung versetzt werden, wird aufgrund einer durch die Schwingung verursachten Verzerrung ein Ton erzeugt, es sei denn, der Halter 120 und das Touchpad 130 sind vollkommen starre Körper. Da die Schwingung des Halters 120 und des Touchpads 130 jedoch die Schwingung mit der Frequenz umfasst, die für die Vermittlung des taktilen Gefühls an den lebenden Körper optimiert ist, muss der durch diese Schwingung erzeugte Ton nicht unbedingt der Ton sein, der dem lebenden Körper vermittelt werden soll.
Eine Position eines Ohrs des lebenden Körpers, der den Kontaktvorgang bzw. die Berührungsbetätigung auf der Betätigungsfläche 130A ausführt, ist zumindest in der Z-Richtung von der Betätigungsfläche getrennt, und die Position des Ohrs des lebenden Körpers ist wahrscheinlich nicht nur in der X-Richtung von der Betätigungsfläche 130A getrennt.
Aus diesem Grund ist es möglich, wenn die Schwingung in der X-Richtung des Halters 120 und des Touchpads 130 verwendet wird, um das taktile Gefühl an den lebenden Körper zu vermitteln, nur das taktile Gefühl an den lebenden Körper zu vermitteln und den Effekt zu reduzieren, die Tonausgabe von der Betätigungsfläche 130A in der X-Richtung dem lebenden Körper aufgrund der Schwingung in der X-Richtung bereitzustellen. Da die Tonausgabe in der X-Richtung das Ohr des lebenden Körpers, der in der Z-Richtung von der Betätigungsfläche 130A positioniert ist, nicht leicht erreicht und die Schwingung in der X-Richtung eine geringere Luftmenge in Schwingung versetzt als die Schwingung in der Z-Richtung, wodurch ein Volumen des erzeugten Tons bzw. Schalls extrem klein wird, ist es möglich, die Tonausgabe in der X-Richtung von der Betätigungsfläche 130A zu reduzieren und diese dem lebenden Körper reduziert zu präsentieren.
Darüber hinaus ist die Schwingung in der Z-Richtung des Halters 120 und des Touchpads 130 geeignet, um den Ton dem lebenden Körper zu vermitteln. Durch die Schwingung der Betätigungsfläche 130A in der Z-Richtung, so dass diese wie ein Lautsprecher wirkt, ist es möglich, den Ton in der Z-Richtung von der Betätigungsfläche 130A auszugeben. Da die Position des Ohrs des lebenden Körpers, der den Kontaktvorgang auf der Betätigungsfläche 130A durchführt, zumindest in der Z-Richtung von der Betätigungsfläche 130A getrennt ist, ist es möglich, den von der Betätigungsfläche 130A abgegebenen Ton in der Z-Richtung an den lebenden Körper zu vermitteln.
Dementsprechend vermittelt die Betätigungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dem lebenden Körper das taktile Gefühl, indem der Betätigungskörper mit der Betätigungsfläche 130A in Kontakt tritt, indem die Schwingung in der X-Richtung an der Betätigungsfläche 130A erzeugt wird, und vermittelt dem lebenden Körper den Ton, indem die Betätigungsfläche 130A in der Z-Richtung in Schwingung versetzt wird.
Die Betätigungsvorrichtung 100 kann gleichzeitig die Schwingung in der X-Richtung und die Schwingung in der Z-Richtung auf der Betätigungsfläche 130A erzeugen, jedoch kann die Schwingung in der Z-Richtung erzeugt werden, nachdem eine vorbestimmte Zeit ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem die Schwingung in der X-Richtung erzeugt wird. Daher ist es möglich, die Erzeugung von Geräuschen zu reduzieren, die durch die gegenseitige Beeinflussung bzw. Interferenz zwischen der Schwingung in der X-Richtung und der Schwingung in der Z-Richtung verursacht werden. Insbesondere erzeugt die Betätigungsvorrichtung 100 vorzugsweise die Schwingung in der X-Richtung und erzeugt die Schwingung in der Z-Richtung, nachdem die Schwingung in der X-Richtung im Wesentlichen konvergiert.
9 zeigt ein Diagramm, das die Zeitpunkte der Schwingungsausgabe und der Tonausgabe veranschaulicht. In 9 zeigt die Abszisse eine Zeitbasis, und die Ordinate zeigt Pegel der Schwingung und des Schalls. Wie in 9 dargestellt, wird die Schwingung in der X-Richtung zu einem Zeitpunkt von 0 Sekunden erzeugt, und nachdem die Schwingung in der X-Richtung in etwa 0,009 Sekunden konvergiert, wird die Schwingung in der Z-Richtung zu einem Zeitpunkt von 0,01 Sekunden gestartet, um den Ton auszugeben. Die Schwingung in der Z-Richtung zur Ausgabe des Tons wird etwa 0,0015 Sekunden lang erzeugt.
Dementsprechend wird die Schwingung in der Z-Richtung vorzugsweise zu einem Zeitpunkt gestartet, der gegenüber der Schwingung in der X-Richtung um etwa einige Millisekunden bis einige zehn Millisekunden verzögert ist. Bei einem Menschen mit durchschnittlicher Statur beträgt die Differenz zwischen der Zeit, die der von einer Fingerspitze empfundene Tastsinn benötigt, um über die Nerven im Körper an das Gehirn weitergeleitet zu werden, und der Zeit, die der in das Ohr eindringende Schall benötigt, um an das Gehirn weitergeleitet zu werden, etwa 5 Millisekunden bis etwa 30 Millisekunden, wenn die Länge der Nerven von der Fingerspitze bis zum Gehirn beispielsweise 85 cm beträgt. Daher können das taktile Gefühl und der Ton dem lebenden Körper gleichzeitig vermittelt werden, indem die oben beschriebenen Zeitabläufe der Schwingungen genutzt werden.
10 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Frequenzkennlinie einer Anregungskraft des Aktuators 140 veranschaulicht. In 10 zeigt die Abszisse die Frequenz (Hz) und die Ordinate die Anregungskraft (m/s²) an. Die durch eine durchgezogene Linie gezeigte Kennlinie stellt die Frequenzkennlinie der Anregungskraft bei Anregung in der X-Richtung dar, und die durch eine gestrichelte Linie gezeigte Kennlinie stellt die Frequenzkennlinie der Anregungskraft bei Anregung in der Z-Richtung dar.
Die Anregungskraft in der X-Richtung hat einen Peak bzw. eine Spitze (Resonanzfrequenz) bei etwa 130 Hz, und die Anregungskraft in der Z-Richtung hat einen Peak bzw. eine Spitze (Resonanzfrequenz) bei etwa 450 Hz.
Aus diesem Grund ist bei dem Aktuator 140 des vorliegenden Beispiels die Resonanzfrequenz der Schwingung in der X-Richtung niedriger als 400 Hz, und daher ist es einfach, eine Schwingung mit einer Schwingungsfrequenz von weniger als 400 Hz zu erzeugen, wenn der Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung angeregt werden. Darüber hinaus ist bei dem Aktuator 140 des vorliegenden Beispiels die Resonanzfrequenz der Schwingung in der Z-Richtung höher als oder gleich 400 Hz, und daher ist es einfach, eine Schwingung mit einer Schwingungsfrequenz von höher als oder gleich 400 Hz zu erzeugen, wenn der Halter 120 und das Touchpad 130 in der Z-Richtung angeregt werden.
Wie vorstehend beschrieben, können durch die Verwendung des Aktuators 140, der eine Anregung in der X-Richtung und der Z-Richtung bewirken kann, der Halter 120 und das Touchpad 130 in der X-Richtung angeregt werden, um das taktile Gefühl darzustellen bzw. zu vermitteln, während die Erzeugung von Schall, der durch die Schwingung verursacht wird, reduziert wird, und der Halter 120 und das Touchpad 130 können in der Z-Richtung angeregt werden, um den Ton darzustellen bzw. zu vermitteln.
Sowohl das taktile Gefühl als auch der Ton werden direkt von der Betätigungsfläche 130A des Touchpads 130 vermittelt. Darüber hinaus kann die Frequenz, mit der der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 anregt, um das taktile Gefühl zu vermitteln, und die Frequenz, mit der der Aktuator 140 den Halter 120 und das Touchpad 130 anregt, um den Ton zu vermitteln, separat eingestellt und je nach dem zu simulierenden taktilen Gefühl und Ton optimiert werden. Aus diesem Grund ist es möglich, das dargebotene taktile Gefühl und den dargebotenen Ton in Bezug auf die Drückbetätigung zu koordinieren.
Dementsprechend kann eine Betätigungsvorrichtung 100 bereitgestellt werden, die ein natürliches Betätigungsgefühl durch den Tastsinn und den Gehörsinn vermittelt.
Da die Betätigungsvorrichtung 100 außerdem die Steuerung 180 aufweist, kann der Aktuator 140 derart gesteuert werden, dass er eine Anregung in der X-Richtung und eine Anregung in der Z-Richtung veranlasst.
Darüber hinaus steuert die Steuerung 180 den Aktuator 140 derart, dass er eine Anregung in der Z-Richtung mit einer Frequenz veranlasst, die höher ist als die Frequenz, mit der der Aktuator 140 eine Anregung in der X-Richtung veranlasst, so dass es möglich ist, den Ton ähnlich einem Betriebsgeräusch einer realen Vorrichtung darzustellen.
Ferner stützen die Dämpfer 170A und die Dämpfer 170B als elastische Stützen den Halter 120 elastisch ab, so dass die Eigenfrequenz in der Z-Richtung des Halters 120 und des Touchpads 130 als den beweglichen Teilen höher ist als die Eigenfrequenz der beweglichen Teile in der X-Richtung, so dass der Halter 120 und das Touchpad 130 effizient in dem Frequenzband in Schwingung versetzt werden können, das für die Darstellung der taktilen Rückmeldung in der X-Richtung und für die Darstellung des Tons in der Z-Richtung geeignet ist.
Da andererseits die Federkonstante in der Z-Richtung des Dämpfers 170A größer ist als die Federkonstante in der X-Richtung des Dämpfers 170B, kann die Eigenfrequenz in der X-Richtung und der Z-Richtung des Halters 120 und des Touchpads 130 auf das Frequenzband eingestellt werden, das für die Darstellung der taktilen Rückmeldung in der X-Richtung und für die Darstellung des Tons in der Z-Richtung geeignet ist.
Wenn der Spaltsensor 160 die Drückbetätigung auf der Betätigungsfläche 130A detektiert, veranlasst der Aktuator 140 außerdem eine Anregung in der X-Richtung sowie eine Anregung in der Z-Richtung. Aus diesem Grund ist es möglich, die Drückbetätigung zuverlässig zu erfassen und das taktile Gefühl und den Ton entsprechend der Drückbetätigung darzustellen.
Darüber hinaus verursacht der Aktuator 140, wenn die Drückbetätigung detektiert wird, eine Anregung in der X-Richtung und danach eine Anregung in der Z-Richtung. Aus diesem Grund ist es möglich, die Vermischung der Darstellung des taktilen Gefühls und der Darstellung des Tons zu reduzieren und die Erzeugung von Geräusch zu verringern, wodurch die Darstellung eines ausgezeichneten taktilen Gefühls und Tons ermöglicht wird.
Ferner sind die Dämpfer 170A zwischen der unteren Oberfläche 122A des Wandbereichs 122 des Halters 120 und der Bodenfläche 111A der Basis 110 vorgesehen, und die Dämpfer 170B sind zwischen der äußeren Oberfläche 122B des Wandbereichs 122 des Halters 120 und der inneren Oberfläche 111B der Basis 110 vorgesehen. Aus diesem Grund ist es möglich, durch Vorgeben der Federkonstanten und Positionen der Dämpfer 170A und 170B die Eigenfrequenzen des Halters 120 und des Touchpads 130 in der X-Richtung und der Z-Richtung frei einzustellen.
Da die Dämpfer 170B zwischen der äußeren Oberfläche 122B und der inneren Oberfläche 111B in dem in der X-Richtung elastisch verformten Zustand angeordnet sind, ist es außerdem möglich, den Halter 120 und das Touchpad 130 in die Ausgangsposition vor der Anregung zurückzustellen, wenn die Anregung des Halters 120 und des Touchpads 130 durch der Aktuator 140 endet.
Da der Aktuator 140 von der Bodenfläche 111A des Aufnahmebereichs 111 der Basis 110 getrennt ist, ist es außerdem möglich, die von dem Aktuator 140 auf die Basis 110 übertragene Schwingung zu reduzieren.
Des Weiteren umfasst der Aktuator 140 das an dem Halter 120 befestigte Statorjoch 10, das erste Gummielement 40A und das zweite Gummielement 40B, die mit dem Statorjoch 10 verbunden sind, und das bewegliche Joch 20, das mit dem ersten Gummielement 40A und dem zweiten Gummielement 40B verbunden ist und in Bezug auf das Statorjoch 10 selektiv in der X-Richtung und der Z-Richtung in Schwingung versetzt werden kann. Das Statorjoch 10 und das bewegliche Joch 20 weisen die erste Erregerspule 30A, die zweite Erregerspule 30B bzw. den Permanentmagneten 60 auf. Das bewegliche Joch 20 wird in Bezug auf das Statorjoch 10 durch magnetische Kräfte jeweils zwischen der ersten Erregerspule 30A und der zweiten Erregerspule 30B und dem Permanentmagneten 60 in Schwingung versetzt, die durch die Zuführung von Strom zu der ersten Erregerspule 30A und der zweiten Erregerspule 30B erzeugt werden, so dass es möglich ist, eine Anregung in zwei axialen Richtungen, nämlich der X-Richtung und der Z-Richtung, unter Verwendung des einzigen Aktuators 140 zu veranlassen.
Obwohl die vorstehend beschriebene Ausführungsform das Touchpad 130 verwendet, ist es möglich, anstelle des Touchpads 130 ein Touchscreen-Panel bzw. eine Touchscreen-Platte zu verwenden, die in der Lage ist, Licht zu übertragen. In diesem Fall kann ein Anzeigefeld auf das Touchscreen-Panel laminiert werden, und die Drückbetätigung kann auf einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) ausgeführt werden, die eine Anzeige auf dem Anzeigefeld erzeugt.
Obwohl die vorstehend beschriebene Ausführungsform das taktile Gefühl und den Ton vermittelt, wenn die Drückbetätigung auf der Betätigungsfläche 130A ausgeführt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel können das taktile Gefühl und der Ton vermittelt werden, wenn eine Berührungsbetätigung auf der Betätigungsfläche 130A ausgeführt wird, und das taktile Gefühl und der Ton können dargestellt werden, wenn eine vorbestimmte Operation, wie eine Wischoperation oder dergleichen, auf der Betätigungsfläche 130A ausgeführt wird.
Obwohl Beispiele der Betätigungsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifisch offenbarten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Variationen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne dass man den Umfang der Ansprüche verlässt.
Die vorliegende internationale Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-239842 , die am 27. Dezember 2019 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
Bezugszeichenliste

100: Betätigungsvorrichtung
110: Basis
120: Halter
130: Touchpad
130A: Betätigungsfläche
140: Aktuator
160: Spaltsensor
170A, 170B: Dämpfer
180: Steuerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019239842 [0098]

Claims

Betätigungsvorrichtung, aufweisend: ein bewegliches Teil mit einer Betätigungsfläche, auf der eine Berührungsbetätigung durch einen lebenden Körper ausgeführt wird; einen Schwingungserreger, der an dem beweglichen Teil an einer anderen Position als der Betätigungsfläche angebracht ist und dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil in einer ersten Richtung entlang der Betätigungsfläche und in einer die Betätigungsfläche schneidenden, zweiten Richtung anzuregen; ein Basisteil; und eine elastische Stütze, die zwischen dem beweglichen Teil und dem Basisteil vorgesehen ist und dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil in Bezug auf das Basisteil elastisch abzustützen, wobei das bewegliche Teil dem lebenden Körper, der die Berührungsbetätigung ausführt, ein taktiles Gefühl vermittelt, wenn es durch den Schwingungserreger in der ersten Richtung angeregt wird, und einen Ton von der Betätigungsfläche erzeugt, wenn es durch den Schwingungserreger in der zweiten Richtung angeregt wird.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, den Schwingungserreger derart anzusteuern, dass der Schwingungserreger das bewegliche Teil entlang der ersten Richtung anregt, um dem lebenden Körper, der die Berührungsbetätigung ausführt, ein taktiles Gefühl zu vermitteln, sowie den Schwingungserreger derart anzusteuern, dass der Schwingungserreger das bewegliche Teil entlang der zweiten Richtung anregt, um den Ton von der Betätigungsfläche zu erzeugen.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Schwingungserreger derart anzusteuern, dass er das bewegliche Teil mit einer ersten Frequenz entlang der ersten Richtung anregt sowie das bewegliche Teil entlang der zweiten Richtung mit einer zweiten Frequenz anregt, die höher als die erste Frequenz ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die elastische Stütze das bewegliche Teil elastisch abstützt, so dass eine zweite Eigenfrequenz des beweglichen Teils in der zweiten Richtung höher ist als eine erste Eigenfrequenz des beweglichen Teils in der ersten Richtung.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Federkonstante der elastischen Stütze in der zweiten Richtung größer ist als eine Federkonstante der elastischen Stütze in der ersten Richtung.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, die ferner aufweist: einen Detektor, der dazu ausgebildet ist, eine Drückbetätigung auf der Betätigungsfläche zu erfassen; wobei die Steuerung den Schwingungserreger ansteuert, wenn der Detektor die Drückbetätigung detektiert.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerung den Schwingungserreger ansteuert, um das bewegliche Teil in der ersten Richtung anzuregen und das bewegliche Teil in der zweiten Richtung anzuregen, nachdem eine vorbestimmte Zeit danach verstrichen ist, wenn die Drückbetätigung durch den Detektor detektiert wird.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Basisteil an beiden Enden des beweglichen Teils entlang der ersten Richtung an einer von dem beweglichen Teil getrennten Position angeordnet ist, die elastische Stütze einen ersten elastischen Körper umfasst, der dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil entlang der ersten Richtung elastisch abzustützen, und einen zweiten elastischen Körper umfasst, der dazu ausgebildet ist, das bewegliche Teil entlang der zweiten Richtung elastisch abzustützen, und der erste elastische Körper an beiden Enden des beweglichen Teils entlang der ersten Richtung in einem Zustand angeordnet ist, in dem er zwischen dem beweglichen Teil und dem Basisteil elastisch verformt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schwingungserreger von dem Basisteil getrennt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schwingungserreger einen an dem beweglichen Teil befestigten Statorkörper, einen elastischen Körper, der mit dem Statorkörper verbunden ist, und einen Schwingungskörper aufweist, der mit dem elastischen Körper verbunden ist und selektiv in der ersten Richtung und der zweiten Richtung in Bezug auf den Statorkörper in Schwingung versetzt werden kann, und einer von dem Statorkörper und dem Schwingungskörper eine Spule aufweist und der andere einen Magneten aufweist und der Schwingungskörper in Bezug auf den Statorkörper durch eine magnetische Kraft schwingt, die zwischen der Spule und dem Magneten erzeugt wird, wenn der Spule Strom zugeführt wird.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schwingungserreger aufweist: ein erstes Joch, ein zweites Joch, das derart angeordnet ist, dass es dem ersten Joch in einer Richtung gegenüberliegt, einen Permanentmagneten, der an einer Oberfläche des ersten Jochs auf einer dem zweiten Joch zugewandten Seite angebracht ist, eine erste Erregerspule und eine zweite Erregerspule, die an dem zweiten Joch befestigt sind und einen Magnetfluss erzeugen, wenn sie mit Strom versorgt werden, wobei das zweite Joch aufweist: eine Basis, und einen ersten Vorsprung, der zwischen der ersten Erregerspule und der zweiten Erregerspule von der Basis in Richtung auf das erste Joch hervorsteht, wobei die erste Erregerspule und die zweite Erregerspule derart angeordnet sind, dass sie den ersten Vorsprung in einer anderen Richtung rechtwinklig zu der einen Richtung sandwichartig einschließen, wobei die axialen Richtungen der ersten Erregerspule und der zweiten Erregerspule parallel zu der einen Richtung sind, wobei der Permanentmagnet aufweist: eine erste Region, eine zweite Region, die sich in der anderen Richtung auf der einen Seite der ersten Region befindet, und eine dritte Region, die sich in der anderen Richtung auf der anderen Seite der ersten Region befindet, wobei die erste Region magnetisiert wird, dass sie ein erster Magnetpol wird, wobei die zweite Region und die dritte Region magnetisiert werden, dass sie zweite Magnetpole werden, wobei die erste Region dem ersten Vorsprung gegenüberliegt, wobei eine Grenze zwischen der ersten Region und der zweiten Region der ersten Erregerspule gegenüberliegt, und wobei eine Grenze zwischen der ersten Region und der dritten Region der zweiten Erregerspule gegenüberliegt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Resonanzfrequenz einer Schwingung entlang der ersten Richtung des Schwingungserregers niedriger als 400 Hz ist, und eine Resonanzfrequenz einer Schwingung entlang der zweiten Richtung des Schwingungserregers höher als oder gleich 400 Hz ist.