JP2020074077A - アクチュエータ及び触感呈示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電素子11と、圧電素子11が接合され、圧電素子11の変位に応じて振動する振動板12と、振動板12の長手方向の両端それぞれを固定部14に支持する支持部13とを備える。支持部13は、振動板12に接続される側の端部が固定部14に接続される側の端部よりも外側になるように設けられている。
【選択図】図1
Description
以下、一実施形態に係るアクチュエータ及び触感呈示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係るアクチュエータは、種々の機器に用いられうる。本実施形態に係る触感呈示装置は、カーナビゲーションシステム、又は、ステアリング若しくはパワーウィンドウのスイッチ等の車載機器とすることができる。触感呈示装置は、携帯電話、スマートフォン、タブレット型PC(Personal Computer)、ノートPC等とすることができる。触感呈示装置はこれらに限定されるものではなく、デスクトップPC、家電製品、産業用機器(FA(Factory Automation機器)、専用端末等、種々の電子機器とすることもできる。以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
図1は、実施形態1に係る触感呈示装置1の構成例を示す要部断面図である。図1に示されるように、本実施形態に係る触感呈示装置1は、アクチュエータ10と、筐体20と、振動対象30とを備える。
図3は、本実施形態に係る触感呈示装置1の機能ブロックの一例である。図3に示されるように、触感呈示装置1は、コントローラ40をさらに備える。コントローラ40は、アプリケーションソフトウェアを実行可能なプロセッサまたはマイクロコンピュータ等により構成することができる。コントローラ40は、必要に応じて各種情報を記憶することができるメモリ等によって構成される記憶部等も適宜含みうる。
図4は、本実施形態に係るアクチュエータ10のフレーム10aの断面形状の例である。アクチュエータ10のフレーム10aは、アクチュエータ10の駆動に応じて弾性変形する。図4(a)には、アクチュエータ10が駆動されていない場合のフレーム10aの形状が示されている。また図4(b)には、アクチュエータ10が駆動されている場合のフレーム10aの形状が示されている。図4(b)において振動板12は、アクチュエータ10の駆動に応じて第2主面12bの側に凸となるように屈曲している。
Δy=H(cosβ−cosα) (1)
ここで、α>β>0、H>0であるから、Δy>0である。
図5は、比較例に係るアクチュエータ10のフレーム10bの断面形状である。フレーム10bは、図1等に示されるフレーム10aと同様に、振動板12と支持部13と固定部14とが一体成型された部材である。フレーム10bは、フレーム10aとは異なる断面形状を有する。図5(a)には、アクチュエータ10が駆動されていない場合のフレーム10bの形状が示されている。図5(b)には、アクチュエータ10が駆動されている場合のフレームの形状が示されている。図5(b)において振動板12は、アクチュエータ10の駆動に応じて第2主面12bの側に凸となるように屈曲している。
Δy=H(cosβ−1) (2)
ここで、cosβ<1、H>0であるから、Δy<0である。
実施形態1では、アクチュエータ10のフレームが同一の材料で構成されていた。実施形態2では、振動板12の材料と支持部13の材料とが異なる構成について説明する。図6は、実施形態2に係る触感呈示装置1の構成例を示す要部断面図である。以下、図1との相違点について説明する。
図7は、振動板12と支持部13との接合部の断面形状の例である。図7(a)は、接合部の内側(振動板12の第1主面12aにつながる側)において切れ込み16が設けられている断面形状の例である。図7(b)は、接合部の外側(振動板12の第2主面12bにつながる側)において切れ込み16が設けられている断面形状の例である。図7(c)は、内側にも外側にも切れ込み16が設けられていない比較例である。
図10は、アクチュエータ10の駆動時の各部の寸法の一例を示す図である。以下図10を用いて、アクチュエータ10の駆動時における振動板12の中央部の変位を算出する例について説明する。
Δx=Msinθ+ρ(1−cosθ) (3)
ここでρは、振動板12が屈曲する際の曲率半径である。θは、振動板12の端部において、屈曲していない状態と屈曲した状態との間の角度の差である。振動板12の屈曲部分の内角、つまり、屈曲部分を円弧とする扇形の内角は、2θと表される。曲率半径(ρ)及び内角(2θ)は、圧電素子11の変位量、又は、圧電素子11と振動板12との厚みの比等によって定められる値である。
β=α−M(1−cosθ)/H (4)
ここでα、β、θが微小量であるとみなして、三角関数のテイラー展開に基づく近似を用いている。つまり、sinα≒α、sinβ≒β、及びsinθ≒θとしている。また、sinθ≒L/2ρとしている。
α=M(1−cosθ)/H (5)
Δy=H(1−cosθ) (6)
Δz=Msinθ+ρ(1−cosθ)+H(1−cosθ) (7)
α≧M(1−cosθ)/H (8)
10 アクチュエータ
10a、10b フレーム
11 圧電素子
12 振動板
12a 第1主面
12b 第2主面
13 支持部
13a リブ
14 固定部
14 ねじ穴
15 保持部
16 切れ込み
20 筐体
30 振動対象
40 コントローラ
50 タッチセンサ
Claims (4)
- 圧電素子と、
前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の変位に応じて振動する振動板と、
前記振動板の長手方向の両端それぞれを固定部に支持する支持部と
を備え、
前記支持部は、前記振動板に接続される側の端部が前記固定部に接続される側の端部よりも外側になるように設けられている、アクチュエータ。 - 前記振動板と前記支持部とが一体成型されている、請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記支持部は、前記圧電素子の変位に応じて、前記振動板の端部が前記振動板の法線方向よりも長手方向に大きく変位するように構成される、請求項1又は2に記載のアクチュエータ。
- 圧電素子と、
前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の変位に応じて振動する振動板と、
前記振動板の長手方向の両端それぞれを固定部に支持する支持部と
を有するアクチュエータと、
前記振動板の振動が伝達され、ユーザに対して触感を呈示する振動対象と
を備え、
前記支持部は、前記振動板に接続される側の端部が前記固定部に接続される側の端部よりも外側になるように設けられている、触感呈示装置。
Priority Applications (1)
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JP2019184051A JP6811297B2 (ja) | 2019-10-04 | 2019-10-04 | 触感呈示装置 |
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JP2019184051A JP6811297B2 (ja) | 2019-10-04 | 2019-10-04 | 触感呈示装置 |
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Family Applications (1)
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2019
- 2019-10-04 JP JP2019184051A patent/JP6811297B2/ja active Active
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JP6811297B2 (ja) | 2021-01-13 |
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