EP4735972A1 - Haptikbauteil mit piezoelektrischem aktuator und verstärkerelementen - Google Patents
Haptikbauteil mit piezoelektrischem aktuator und verstärkerelementenInfo
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- EP4735972A1 EP4735972A1 EP24737458.0A EP24737458A EP4735972A1 EP 4735972 A1 EP4735972 A1 EP 4735972A1 EP 24737458 A EP24737458 A EP 24737458A EP 4735972 A1 EP4735972 A1 EP 4735972A1
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Abstract
Ein Haptikbauteil (1) weist einen piezoelektrischer Aktuator (2) und wenigstens ein Verstärkungselement (3, 4) mit einen lateralen Randbereich (5), in dem das Verstärkungselement (3, 4) am piezoelektrischen Aktuator (2) befestigt ist, und mit einem Zentralbereich (6), der senkrecht zu einer Hauptfläche des Aktuators (2) beweglich ist, auf, wobei das Verstärkungselement (3, 4) im Zentralbereich (6) eine Anschlagsstruktur (7) zum Anschlag an den Aktuator (2) und wenigstens eine Nicht-Anschlagsstruktur (12) aufweist, die nicht zum Anschlag an den Aktuator (2) ausgebildet ist, wobei die Anschlagsstruktur (7) wenigstens zwei Anschlagsbereiche (7a, 7b, 7c, 7d) und die Nicht-Anschlagsstruktur (12) wenigstens einen Nicht-Anschlagsbereich (8a, 8b, 8c, 8d) aufweist, wobei der Nicht-Anschlagsbereich zwischen den zwei Anschlagsbereichen angeordnet ist.
Description
Beschreibung
HAPTIKBAUTEIL MIT PIEZOELEKTRISCHEM AKTUATOR UND VERSTÄRKERELEMENTEN
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Haptikbauteil zur Erzeugung eines haptischen Signals . Eine derartige Vorrichtung weist einen Aktuator auf , der eine Bewegung eines beweglichen Elements erzeugt . Das bewegliche Element ist beispielsweise als berührungsempfindliche Oberfläche oder Spitze einer sti ftartigen Vorrichtung ausgebildet . Der Aktuator ist beispielsweise ein piezoelektrischer Aktuator, insbesondere ein piezokeramischer Aktuator .
Das Haptikbauteil kann zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bei einer Berührung ausgebildet sein . Die Haptikbauteil kann beispielsweise in einem Touchscreen, Trackpad, Druckknopf oder Stylus ( sti ftartige Vorrichtung) eingesetzt sein . Insbesondere kann das Haptikbauteil im Automobilbereich verwendet werden .
Aus der WO 2017 / 060011 Al , der WO 2018 / 046201 Al und der WO 2022 /248244 Al sind Vorrichtungen zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung bekannt , bei der an einem piezoelektrischen Aktuator ein Verstärkungselement zur Hubverstärkung befestigt ist . Das Verstärkungselement ist j eweils in Form eines Metallblechs ausgebildet . Gemäß der WO 2022 /248244 Al wird eine übermäßige Verformung des Verstärkungselements bei zu großer Krafteinwirkung durch einen mechanischen Anschlag verhindert . Der mechanische Anschlag ist dabei durch Tief ziehen eines zentralen Bereichs des Verstärkungselements oder durch Befestigung eines zusätzlichen Elements an einer Innenseite des Verstärkungselements ausgebildet .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , ein Haptikbauteil mit verbesserten Eigenschaften anzugeben .
Gemäß einem ersten Aspekt weist ein Haptikbauteil einen piezoelektrischer Aktuator und wenigstens ein Verstärkungselement mit einen lateralen Randbereich, in dem das Verstärkungselement am piezoelektrischen Aktuator befestigt ist , und mit einem Zentralbereich, der senkrecht zu einer Hauptfläche des Aktuators beweglich ist , auf . Im Zentralbereich ist eine Anschlagsstruktur zum Anschlag an den Aktuator ausgebildet . Der Zentralbereich weist zudem eine Nicht-Anschlagsstruktur auf , die nicht zum Anschlag an den Aktuator ausgebildet ist . Die Anschlagsstruktur weist wenigstens zwei Anschlagsbereiche auf , zwischen denen ein Nicht-Anschlagsbereich der Nicht-Anschlagsstruktur angeordnet ist . Insbesondere ist diese Anordnung von Anschlagsbereichen und Nicht-Anschlagsbereich in einem Querschnitt des Haptikbauteils senkrecht zu einer Hauptfläche des Aktuators zu sehen .
Durch eine derartige Strukturierung eines Anschlags kann zum einen die Stabilität des Verstärkungselements erhöht werden, im Vergleich zu einem Anschlag, der lediglich in Form einer homogenen Kreis fläche ausgebildet ist , die gegebenenfalls noch ein Loch im Inneren zum Druckausgleich aufweist . Zudem kann durch die Anschlagsstruktur eine gleichmäßigere Krafteinwirkung auf den Aktuator beim Anliegen der Anschlagsstruktur am Aktuator erreicht werden, so dass sich die Krafteinwirkung nicht auf einen kleinen Bereich konzentriert .
Es hat sich herausgestellt , dass bei übermäßiger
Krafteinwirkung eine Verformung des Verstärkungselements
derart auftreten kann, dass eine Kraft auf den Aktuator hauptsächlich an Kantenbereichen des Anschlags ausgeübt wird . Darüber hinaus kann eine übermäßige Verformung zu einer Beschädigung des Verstärkungselements führen . Durch die Strukturierung des Verstärkungselements kann erreicht werden, dass die Gesamtfläche der Kantenbereiche , also derj enigen Anschlagsbereiche , die an Nicht-Anschlagsbereiche angrenzen, erhöht wird . Somit kann eine Beschädigung des Aktuators und des Verstärkungselements auch bei höheren Kräften verhindert werden .
Der Aktuator kann zwischen dem Verstärkungselement und einem weiteren Verstärkungselement angeordnet sein . Die Verstärkungselemente können gleichartig ausgebildet sein, insbesondere gleichartige Anschlagsstrukturen aufweisen .
Der Aktuator ist beispielsweise als piezokeramischer Aktuator ausgebildet . Durch die Anschlagsstruktur kann ein Bruch der Piezokeramik bei übermäßiger Krafteinwirkung verhindert werden . Beispielsweise weist der Aktuator eine quadratische Grundform auf . Die Grundform entspricht dabei einer Hauptfläche des Aktuators . Der Aktuator kann beispielsweise auch eine länglich rechteckige Grundform aufweisen .
Das Verstärkungselement weist beispielsweise eine kreis förmige Grundform auf . Es ist auch möglich, dass das Verstärkungselement eine rechteckige Grundform aufweist . Das Verstärkungselement kann aus einem Blech gebildet sein . Das Blech weist beispielsweise die Form eines Beckens oder Kegelstumpfes auf .
Die Anschlagsstruktur kann integral mit der Nicht- Anschlagsstruktur ausgebildet sein . Insbesondere ist die
Anschlagsstruktur ein integraler Bestandteil weiterer Bereiche des Verstärkungselements , beispielsweise auch des Randbereichs . Bei Ausbildung des Verstärkungselements als Blech kann die Anschlagsstruktur als umgeformter Teil des Blechs ausgebildet sein . Beispielsweise ist die Anschlagsstruktur durch Tief ziehen des Blechs ausgebildet . Die Nicht-Anschlagsstruktur ist dabei nicht tiefgezogen .
Die Anschlagsstruktur kann mehrere separate Teilanschläge aufweisen, wobei die Teilanschläge durch die Nicht- Anschlagsstruktur separiert sind .
Beispielsweise weist die Anschlagsstruktur ein oder mehrere Kreisringe oder Kreissegmente auf . Es kann auch die Nicht- Anschlagsstruktur ein oder mehrere Kreisringe oder Kreissegmente aufweisen . Beispielsweise weist die Anschlagsstruktur mehrere konzentrisch angeordnete Kreisringe auf . Die Kreisringe können konzentrisch um einen Mittelpunkt des Verstärkungselements angeordnet sein . Ein oder mehrere Nicht-Anschlagsbereiche können ebenfalls in Form von Kreisringen oder in Form von Stegen zwischen den Kreissegmenten ausgebildet . Es können auch die Anschlagsbereiche in Form von Stegen ausgebildet sein . Beispielsweise erstrecken sich die Stege von einem Mittelbunkt gesehen in Richtung des Randbereichs . Die Kreisringe oder Kreissegmente können dabei vollständig separiert oder durch Brücken verbunden sein .
Beispielsweise weist die Anschlagsstruktur mehrere Kreissegmente auf und die Nicht-Anschlagsstruktur ist in Form von Stegen zwischen den Kreissegmenten ausgebildet oder die Nicht-Anschlagsstruktur weist mehrere Kreissegmente auf und die Anschlagsstruktur ist in Form von Stegen zwischen den
Kreissegmenten ausgebildet . Grundsätzlich ist j ede Geometrie der Anschlagsstrukturen auch für die Nicht- Anschlagsstrukturen möglich und umgekehrt .
Beispielsweise weist die Anschlagsstruktur und/oder die Nicht-Anschlagsstruktur die Form eines Kreuzes auf .
Die Anschlagsstruktur kann innerhalb einer Kreis fläche angeordnet sein, so dass ein äußerer Kantenbereich der Anschlagsstruktur in Form eines Kreisrings oder unterbrochenen Kreisrings verläuft .
Es können sich Anschlagsbereiche der Anschlagsstruktur mit Nicht-Anschlagsbereichen von einem Mittelpunkt des Verstärkungselements gesehen in Richtung des Randbereichs abwechseln .
Die Anschlagsstruktur und Nicht-Anschlagsstruktur kann nur im Zentralbereich des Verstärkungselements ausgebildet sein . Somit kann die Struktur derart ausgebildet sein, dass sie sich nicht in den Randbereich erstreckt . Es ist auch möglich, dass die Anschlags- und Nicht-Anschlagsstruktur nur in einem inneren Bereich des Zentralbereichs ausgebildet ist .
Beispielsweise erstreckt sich die Struktur nur maximal über die Häl fte der maximalen Ausdehnung des Zentralbereichs .
Beispielsweise ist der Zentralbereich kreis förmig ausgebildet und der Anschlagsbereich ist innerhalb eines Kreises mit dem halben Radius angeordnet .
Alternativ oder zusätzlich können sich entlang einer Kreislinie um einen Mittelpunkt des Verstärkungselements Anschlagsbereiche und Nicht-Anschlagsbereiche abwechseln .
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Haptikbauteils angegeben . Es kann sich insbesondere um das vorhergehend beschriebene Haptikbauteil handeln . Im Verfahren wird ein Blech zur Ausbildung des Verstärkungselements bereitgestellt . Das Blech wird plastisch verformt und dabei wird die Anschlagsstruktur ausgebildet .
Beispielsweise wird das Blech durch Tief ziehen verformt . Dann wird das Blech in seinem Randbereich an einem piezoelektrischen Aktuator befestigt .
Die vorliegende Erfindung umfasst mehrere Aspekte , insbesondere Vorrichtungen und Verfahren . Die für einen der Aspekte beschriebenen Merkmale , Eigenschaften und
Aus führungs formen sollen entsprechend auch für den anderen Aspekt gelten .
Zudem ist die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände nicht auf die speziellen Aus führungs formen beschränkt . Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Aus führungs formen - soweit technisch sinnvoll - miteinander kombiniert werden .
Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand schematischer Aus führungsbeispiele näher erläutert .
Es zeigen :
Figur 1A eine Aus führungs form eines Haptikbauteils in perspektivischer Ansicht ,
Figur 1B die Aus führungs form aus Figur 1A im Querschnitt ,
Figur 2A eine weitere Aus führungs form eines Haptikbauteils in perspektivischer Ansicht ,
Figur 2B die Aus führungs form aus Figur 2A im Querschnitt ,
Figur 3 die Aus führungs form des Haptikbauteils der Figuren 2A und 2B mit elektrischer Kontaktierung,
Figur 4 eine weitere Aus führungs form eines Verstärkungselements eines Haptikbauteils in perspektivischer Ansicht .
Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche Bezugs zeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Aus führungs formen .
Die Figuren 1A und 1B zeigen eine Aus führungs form einer Haptikbauteil 1 in perspektivischer Ansicht und im Querschnitt . Die Haptikbauteil 1 kann beispielsweise in einem Eingabe- und/oder Ausgabegerät eingesetzt werden, beispielsweise in einem Touchpad oder einem Bedienknopf .
Die Haptikbauteil 1 weist einen piezoelektrischen Aktuator 2 auf . Es kann sich hierbei um ein piezokeramisches Element handeln . Insbesondere kann es sich um ein keramisches Vielschichtbauelement handeln . Der Aktuator 2 weist elektrische Kontaktbereiche 10 zur elektrischen Kontaktierung auf . Die Kontaktbereiche 10 sind beispielsweise mit Elektrodenschichten unterschiedlicher Polarität verbunden .
Die Polarität ist durch eine Markierung, beispielsweise den hier gezeigten Punkt an einem der Kontaktbereiche 10 , gekennzeichnet . Der Aktuator 2 weist vorliegend eine quadratische Grundform auf . Es sind j edoch auch andere Grundformen, z . B . eine länglich rechteckige Grundform denkbar .
Das Haptikbauteil 1 weist ein Verstärkungselement 3 auf . Insbesondere ist der piezoelektrische Aktuator 2 zwischen dem Verstärkungselement 3 und einem weiteren Verstärkungselement 4 angeordnet . Die Verstärkungselemente 3 , 4 sind j eweils in ihren seitlichen Randbereichen 5 am Aktuator 2 befestigt . Beispielsweise sind die Verstärkungselemente 3 , 4 dort mit dem Aktuator 2 verklebt . Das Verstärkungselement 3 kann mit einer Berühroberfläche zur Ein- oder Ausgabe von haptischen Signalen verbunden sein . Das weitere Verstärkungselement 4 kann an einem Widerlager angeordnet sein .
Das Verstärkungselement 3 weist eine Grundform in Form einer Kreis fläche auf . Es sind j edoch auch andere Grundformen, beispielsweise eine quadratische Grundform möglich . Die Grundform des Verstärkungselements 3 kann insbesondere der Grundform des Aktuators 2 entsprechen .
Der Aktuator 2 ist dazu ausgebildet , sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung zu verformen, insbesondere in einer Ebene seiner Hauptoberfläche . Die Verstärkungselemente 3 , 4 verformen sich aufgrund ihrer Befestigung am Aktuator 2 derart , dass ein Zentralbereich 6 senkrecht zur Oberfläche des Aktuators 2 bewegt wird . Es kann insbesondere eine Vibration erzeugt werden und damit ein vibrotaktiles Feedback erzeugt werden .
Die Haptikbauteil 1 kann alternativ oder zusätzlich dazu ausgebildet sein, dass der Aktuator 2 bei Einwirkung einer Kraft auf die Verstärkungselemente 3 , 4 ein elektrisches Signal erzeugt . Daraufhin kann wieder eine haptische Rückmeldung erzeugt werden . Insbesondere wird bei Einwirkung einer Kompressionskraft von außen auf die Zentralbereiche 6
der Verstärkungselemente 3 , 4 wird ein elektrisches Signal an den Kontaktbereichen 10 erzeugt . Auf diese Weise kann eine haptische Einwirkung von außen erkannt werden und das Haptikbauteil 1 fungiert als Sensor .
Die Verstärkungselemente 3 , 4 sind in Form von Blechen, insbesondere metallischen Blechen, ausgebildet . Beispielsweise weist das Blech als Material Titan auf . Die Bleche sind derart geformt , dass sich der Zentralbereich 6 im Ruhezustand von der Oberfläche des Aktuators 2 abhebt . Insbesondere weisen die Verstärkungselemente 3 , 4 die Geometrie von Becken oder eines Kegelstumpfes auf .
Bei einer übermäßigen Krafteinwirkung von außen auf das oder die Verstärkungselemente 3 , 4 besteht die Gefahr einer Beschädigung der Verstärkungselemente 3 , 4 und/oder des piezoelektrischen Aktuators 2 und damit einem Aus fall des Haptikbauteils 1 .
Durch die Ausbildung einer Anschlagsstruktur 7 soll eine zu starke Verformung des Verstärkungselements 3 , 4 begrenzt und die mechanische Belastung auf einen ausreichend großen Flächenbereich des Aktuators 2 verteilt werden . Im Folgenden wird die Anschlagsstruktur 7 mit Bezug auf das Verstärkungselement 3 beschrieben . Das weitere Verstärkungselement 4 kann entsprechend ausgebildet sein .
In den gezeigten Aus führungsbeispielen ist die Anschlagsstruktur 7 ein integraler Bestandteil des Verstärkungselements 3 , insbesondere integral mit einer Nicht-Anschlagsstruktur 12 und dem Randbereich 5 ausgebildet . Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Anschlagsstruktur 7 . Beispielsweise wird die
Anschlagsstruktur 7 durch eine plastische Verformung des
Verstärkungselements 3 geformt , wie beispielsweise Tief ziehen .
Die Anschlagsstruktur 7 weist eine Strukturierung auf , um die Kräfte gleichmäßiger auf den Aktuator 2 zu verteilen . Insbesondere ist die Anschlagsstruktur 7 nicht lediglich in Form einer einzigen kreis flächigen Vertiefung ausgebildet , bei dem lediglich ein kreis förmiger Kantenbereich zu einem äußeren Nicht-Anschlagsbereich 16 ausgebildet ist . Vielmehr sind zwischen Anschlagsbereichen 7a, 7b, 7c, 7d mehrere Nicht-Anschlagsbereiche 8a, 8b, 8c, 8d ausgebildet .
Somit befinden sich Kantenbereiche 14a, 14b, 14c, 14d in unterschiedlichen Abständen zu einem Mittelpunkt 9 des Verstärkungselements . Der Kantenbereich 14a ist dabei Teil der Außenkante der Anschlagsstruktur 7 . Die Außenkante ist kreis förmig ausgebildet .
Um den Mittelpunkt 9 herum befindet sich vorliegend ein Loch 13 , um einen Druckausgleich zu ermöglichen . Direkt angrenzend an das Loch 13 sind Nicht-Anschlagsbereiche 8b, 8c ausgebildet . Das Loch 13 ist kein Nicht-Anschlagsbereich, da es kein Material aufweist .
Es hat sich herausgestellt , dass durch einen einfachen, flächigen Anschlag, der integral mit dem Verstärkungsbereich ausgebildet ist , bei hoher Krafteinwirkung eine Verformung des Verstärkungselements 3 auftreten kann, die zu einer übermäßigen Krafteinwirkung an den Kantenbereichen des Anschlags führt . Somit konzentriert sich die Krafteinwirkung auf einen Kantenbereich des Anschlags und verteilt sich nicht gleichmäßig über den Aktuator 2 . Dies kann auch zu einer
Beschädigung, insbesondere eines Bruchs , des Aktuators 2 und zu einer unerwünschten dauerhaften Verformung des Verstärkungselements 3 führen . Durch eine Ausbildung mehrere Kantenbereiche 14a, 14b, 14c, 14d in unterschiedlichen Abständen zu einem Mittelpunkt 9 wird die Anzahl der Kontaktstellen erhöht und somit die Kraft gleichmäßiger verteilt .
Bei der gezeigten Anschlagsstruktur 7 wechseln sich mehrere Anschlagsbereiche 7a, 7b, 7c, 7d mit Nicht-Anschlagsbereichen 8a, 8b, 8c, 8d vom Mittelpunkt 9 des Verstärkungselements 3 gesehen in Richtung des Randbereichs 5 ab .
In der hier gezeigten Aus führungs form formen die Anschlagsbereiche 7a-7d mehrere separate Teilanschläge 11a, 11b in Form konzentrischer Kreisringe . Die Kreisringe sind durch eine Nicht-Anschlagsstruktur 12 aufweisend mehrere konzentrische Kreisringe voneinander getrennt .
Die Anschlagsstruktur 7 ist rotationssymmetrisch um eine Achse durch den Mittelpunkt 9 senkrecht zu einer Hauptfläche des Aktuators 2 ausgebildet .
Insbesondere können sich derartige Aus führungs formen für eine Krafteinwirkung von größer als 300 N eignen, beispielsweise von bis zu 400 N, ohne dass es zu einer Beschädigung der Verstärkungselemente 3 , 4 oder des Aktuators 2 kommt . Dabei kann die maximale Kompressionskraft , die gleichmäßig über die Oberfläche des Aktuators verteilt ist , beispielsweise auf 20 N begrenzt werden .
Die Figuren 2A und 2B zeigen eine weitere Aus führungs form eines Haptikbauteils 1 in perspektivischer Ansicht und im Querschnitt . Das hier gezeigte Haptikbauteil 1 unterscheidet
sich vom Haptikbauteil 1 der Figuren 1A und 1B in der Geometrie der Anschlagsstruktur 7 .
Die Anschlagsstruktur 7 weist mehrere kreissegmentförmige , separate Teilanschläge 11a, 11b, 11c, l ld auf . Zwischen den Teilanschlägen l la- l ld ist eine Nicht-Anschlagsstruktur 12 aufweisend mehrere Stege ausgebildet . Die Nicht- Anschlagsstruktur 12 ist insgesamt in Form eines Kreuzes ausgebildet .
Somit sind auch hier, wie im Schnittbild in Figur 2B gut zu sehen ist , Kantenbereiche 14a, 14b von Anschlagsbereichen 7a, 7b zu Nicht-Anschlagsbereichen 8a, 8b, 16 in unterschiedlichen Abständen zum Mittelpunkt 9 angeordnet . Insgesamt ist die Fläche der Kantenbereiche 14a, 14b größer als bei einer einheitlich kreis förmigen Struktur eines Anschlags . Somit kann die Kraft auch hier gleichmäßiger auf den Aktuator 2 verteilt werden .
Bei der hier gezeigten Verstärkungsstruktur wechseln sich entlang einer Kreislinie um des Mittelpunkt 9 des Verstärkungselements 3 gesehen Anschlagsbereiche 7a, 7b, 7c, 7d mit Nicht-Anschlagsbereiche 8a, 8b, 8c, 8d ab .
Bei der hier gezeigten kreuz förmigen Nicht-Anschlagsstruktur 12 ergibt sich eine besonders gute Stabilität des Verstärkungselements 3 und eine besonders gute Verteilung der Krafteinwirkung . Auch hier hat sich gezeigt , dass bei einer Einwirkung einer Kraft von 400 N noch zu keiner Beschädigung führt .
Die hier gezeigte Anschlagsstruktur 7 ist nichtrotationssymmetrisch ausgebildet . Die Anschlagsstruktur 7 ist
achsensymmetrisch bezüglich einer Ebene senkrecht zu einer Hauptfläche des Aktuators 2 ausgebildet .
Vorliegend weist die Anschlagsstruktur 7 vier kreissegment förmige Teilanschläge l la- l ld auf . Es ist auch möglich, mehr oder weniger kreissegment förmige Teilanschläge l la- l ld vorzusehen, beispielsweise drei oder fünf Teilanschläge .
Das weitere Verstärkungselement 4 kann wie das Verstärkungselement 3 orientiert sein oder relativ zum Verstärkungselement 3 um eine Achse senkrecht zu einer Hauptfläche des Aktuators 2 gedreht sein . Beispielsweise ist das weitere Verstärkungselement 4 um 45 ° gedreht . Dies kann die Stabilität der Verstärkungselemente 3 , 4 und die Gleichmäßigkeit der Krafteinwirkung weiter verbessern .
Bei der Strukturierung der Anschlagsstruktur 7 ist es vorteilhaft , wenn eine ausreichende Fläche an einer dem Aktuator 2 abgewandten Seite zur Befestigung an der Rückseite einer Berührungsoberfläche , wie beispielsweise eines Bedienknopfes oder eines Touchpads zur Verfügung steht . Die Nicht-Anschlagsstruktur 12 zwischen den Teilanschlägen l la- l ld ermöglicht eine Befestigung oder Halterung auch im Bereich des Mittelpunkts 9 des Verstärkungselements 3 .
Beispielsweise kann die Nicht-Anschlagsstruktur 12 durch Klebstof f oder ein Klebeband an einem beweglichen Element der Berührungsoberfläche befestigt sein . Bei der Aus führungs form der Figuren 1A, 1B bildet die kreisringförmige Nicht- Anschlagsstruktur 12 ebenso eine Befestigung- oder Halterungsmöglichkeit zur Systemintegration .
Die Anschlagsstruktur 7 und die Nicht-Anschlagsstruktur 12 sind nur im Zentralbereich 6 ausgebildet . Die Anschlagsstruktur 7 und Nicht-Anschlagsstruktur 12 ist insbesondere nur in einem inneren Bereich des Zentralbereichs 6 ausgebildet . Beispielsweise liegt die Anschlagsstruktur 7 und Nicht-Anschlagsstruktur 12 innerhalb eines Kreises mit einem Radius , der kleiner gleich der Häl fte des Radius des Zentralbereichs 6 ist .
In Figur 3 ist das Haptikbauteil 1 aus den Figuren 2A und 2B mit einer elektrischen Kontaktierung 11 zu sehen . Die elektrische Kontaktierung 15 stellt einen elektrischen Kontakt zu den Kontaktbereichen 10 her . Beispielsweise ist die Kontaktierung 15 mit den Kontaktbereichen 10 durch einen elektrisch leitfähigen Klebstof f verbunden .
Durch die Anordnung von Kontaktbereichen 10 unterschiedlicher Polarität nur an einer Seite des Aktuators 2 ist eine einfache elektrische Kontaktierung durch verschiedene Methoden, beispielsweise flexible Kontaktierungen und Kabel möglich .
Figur 4 zeigt eine weitere Aus führungs form eines Verstärkungselements 3 , 4 eines Haptikbauteils 1 in perspektivischer Ansicht . Das Haptikbauteil 1 kann wie in den weiteren Aus führungs formen ausgebildet sein .
Das Verstärkungselement 3 weist eine integrale Anschlagsstruktur 7 auf , die kreisringförmig ausgebildet ist . Die Anschlagsstruktur 7 umgibt eine ebenfalls kreisringförmige Nicht-Anschlagsstruktur 12 . Die Nicht- Anschlagsstruktur 12 umgibt ein Loch 13 im Verstärkungselement 3 . Die Nicht-Anschlagsstruktur 12 kann
wie in den anderen Aus führungs formen zur Befestigung an einer Bedienoberfläche genutzt werden .
Auch hier weist die Anschlagsstruktur 7 mehrere Kantenbereiche 14a, 14b auf , so dass die Kraft auf den Aktuator 2 gleichmäßiger verteilt werden kann als es bei nur einem Kantenbereich möglich wäre .
In allen gezeigten Aus führungs formen ist die Anschlagsstruktur 7 als integraler Bestandteil des Verstärkungselements 3 ausgebildet . Insbesondere ist die Anschlagsstruktur 7 durch eine Verformung des Verstärkungselements 3 eingebracht . Es ist auch möglich, die Anschlagsstruktur 7 durch Anbringung eines separaten Elementes , beispielsweise einer Plastikfolie oder eines Schaumes aus zubilden . Beispielsweise kann es sich um eine Kaptonfolie handeln .
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Haptikbauteil 1 ein separates Element zusätzlich zu einer integrierten Anschlagsstruktur 7 aufweist , um die Krafteinwirkung weiter zu homogenisieren .
Be zugs Zeichen
1 Haptikbauteil
2 Aktuator 3 Verstärkungselement
4 weiteres Verstärkungselement
5 Randbereich
6 Zentralbereich
7 Anschlagsstruktur 7a-7d Anschlagsbereiche
8a- 8d Nicht-Anschlagsbereiche
9 Mittelpunkt
10 elektrischer Kontaktbereich
11a, 11b, 11c, l ld Teilanschläge 12 Nicht-Anschlagsstruktur
13 Loch
14a, 14b, 14c, 14d Kantenbereich
15 elektrische Kontaktierung
16 äußerer Nicht-Anschlagsbereich
Claims
1. Haptikbauteil (1) aufweisend einen piezoelektrischer Aktuator (2) , wenigstens ein Verstärkungselement (3, 4) mit einen lateralen Randbereich (5) , in dem das Verstärkungselement (3, 4) am piezoelektrischen Aktuator (2) befestigt ist, und mit einem Zentralbereich (6) , der senkrecht zu einer Hauptfläche des Aktuators (2) beweglich ist, wobei das Verstärkungselement (3, 4) im Zentralbereich (6) eine Anschlagsstruktur (7) zum Anschlag an den Aktuator (2) und wenigstens eine Nicht-Anschlagsstruktur (12) aufweist, die nicht zum Anschlag an den Aktuator (2) ausgebildet ist, wobei die Anschlagsstruktur (7) wenigstens zwei Anschlagsbereiche (7a, 7b, 7c, 7d) und die Nicht- Anschlagsstruktur (12) wenigstens einen Nicht- Anschlagsbereich (8a, 8b, 8c, 8d) aufweist, wobei der Nicht- Anschlagsbereich zwischen den zwei Anschlagsbereichen angeordnet ist.
2. Haptikbauteil nach Anspruch 1, wobei die Anschlagsstruktur (7) integral mit der Nicht- Anschlagsstruktur (12) ausgebildet ist.
3. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsstruktur (7) mehrere separate Teilanschläge (11a, 11b, 11c, lld) aufweist, die durch die Nicht-Anschlagsstruktur (12) separiert sind.
4. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsstruktur (7) mehrere Teilanschläge (11a, 11b, 11c, lld) in Form von Kreisringen oder Kreissegmenten aufweist .
5. Haptikbauteil nach Anspruch 4, bei dem die Teilanschläge (11a, 11b, 11c, lld) in Form von konzentrischen Kreisringen ausgebildet sind.
6. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsstruktur (7) innerhalb einer Kreisfläche angeordnet ist, so dass ein Kantenbereich (14a, 14b) der Anschlagsstruktur (7) in Form eines Kreisrings oder unterbrochenen Kreisrings verläuft.
7. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsstruktur (7) mehrere Anschlagsbereiche (7a, 7b, 7c, 7d) aufweist, die sich mit Nicht-
Anschlagsbereichen (8a, 8b, 8c, 8d) von eine Mittelpunkt (9) des Verstärkungselements (3) gesehen in Richtung des Randbereichs (5) abwechseln.
8. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entlang einer Kreislinie um einen Mittelpunkt (9) des Verstärkungselements (3, 4) abwechselnd Anschlagsbereiche
(7a, 7b, 7c, 7d) und Nicht-Anschlagsbereiche (8a, 8b, 8c, 8d) angeordnet sind.
9. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsbereiche (7a, 7b, 7c, 7d) und/oder die Nicht-Anschlagsbereiche (8a, 8b, 8c, 8d) in Form von mehreren Stegen ausgebildet sind.
10. Haptikbauteil nach Anspruch 9, bei dem sich die Stege von einem Mittelpunkt (13) des Verstärkungselements (3, 4) gesehen in Richtung des Randbereichs (5) erstrecken.
11. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsstruktur (7) mehrere Kreissegmente aufweist und die Nicht-Anschlagsstruktur (12) in Form von Stegen zwischen den Kreissegmenten ausgebildet ist oder bei dem die Nicht-Anschlagsstruktur (12) mehrere Kreissegmente aufweist und die Anschlagsstruktur (7) in Form von Stegen zwischen den Kreissegmenten ausgebildet ist.
12. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsstruktur (7) und/oder die Nicht- Anschlagsstruktur (12) die Form eines Kreuzes aufweist.
13. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Aktuator (2) eine quadratische Grundform aufweist und das Verstärkungselement (3, 4) eine kreisförmige Grundform aufweist.
14. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verstärkungselement (3, 4) ein Loch (13) aufweist, wobei die Nicht-Anschlagsstruktur (12) direkt and das Loch (13) angrenzt.
15. Haptikbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlagsstruktur (7) nur im Zentralbereich des Verstärkungselements (3, 4) ausgebildet ist.
16. Verfahren zur Herstellung des Haptikbauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:
A) Bereitstellen eines Blechs zur Ausbildung des Verstärkungselements (3, 4) ,
B) Plastisches Verformen des Blechs zur Ausbildung der Anschlagsstruktur (7) ,
C) Befestigung des Blechs im seinem Randbereich (5) an einem piezoelektrischen Aktuator (2) .
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das plastische Verformen ein Tiefziehen des Blechs aufweist .
Applications Claiming Priority (2)
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