JP6619532B1 - 磁気予荷重デバイスを有する触覚アクチュエーターアセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (22)
- 第1の軸に沿った変位を発生させるように構成された触覚アクチュエーターであって、圧電アクチュエーターである、触覚アクチュエーターと、
前記触覚アクチュエーターに隣接し、かつ前記触覚アクチュエーターに対して前記第1の軸に沿った圧縮荷重を発生させるように構成された予荷重デバイスであって、
前記触覚アクチュエーターの互いに反対側の面に配置されている第1の構成要素及び第2の構成要素であって、前記触覚アクチュエーターに対して前記第1の軸に沿った前記圧縮荷重を発生させるために、該第1の構成要素及び該第2の構成要素を互いに引き寄せる磁力を発生させるように構成されている、第1の構成要素及び第2の構成要素を備え、
前記第1の構成要素は永久磁石であり、
前記第2の構成要素は、別の永久磁石、電磁石、又は強磁性材料を含む強磁性構成要素のうちの少なくとも1つである、予荷重デバイスと、
を備える、触覚アクチュエーターアセンブリ。 - 触覚アクチュエーターであって、
平行軸に沿った歪みを発生させるように構成された圧電材料の層であって、前記平行軸は該層の平面に対して平行である、圧電材料の層と、
前記平行軸に沿った前記圧電材料の層の前記歪みを、垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの拡張又は収縮に変換するように構成された変位変換デバイスであって、前記垂直軸は前記層の前記平面に対して垂直である、変位変換デバイスと、
を備え、
該触覚アクチュエーターの前記拡張又は前記収縮は、前記垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの変位を発生させるように構成されている、触覚アクチュエーターと、
前記触覚アクチュエーターに隣接し、かつ前記触覚アクチュエーターに対して前記垂直軸に沿った圧縮荷重を発生させるように構成された予荷重デバイスであって、
前記触覚アクチュエーターの互いに反対側の面に配置されている第1の構成要素及び第2の構成要素であって、前記触覚アクチュエーターに対して前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重を発生させるために、該第1の構成要素及び該第2の構成要素を互いに引き寄せる磁力を発生させるように構成されている、第1の構成要素及び第2の構成要素を備え、
前記第1の構成要素は永久磁石であり、
前記第2の構成要素は、別の永久磁石、電磁石、又は強磁性材料を含む強磁性構成要素のうちの少なくとも1つである、予荷重デバイスと、
を備える、触覚アクチュエーターアセンブリ。 - 前記触覚アクチュエーターの前記変位変換デバイスは、前記圧電材料の層の歪みに起因する前記平行軸に沿った該圧電材料の層によって出力される変位を、前記垂直軸に沿った前記触覚アクチュエーターのより大きい変位に変換するように構成された変位増幅デバイスである、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記触覚アクチュエーターの前記変位増幅デバイスは、前記平行軸に沿った前記変位を前記垂直軸に沿った前記より大きい変位に変換するように構成されたレバーデバイスを含む、請求項3に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記触覚アクチュエーターの前記レバーデバイスは、前記圧電材料の層の反対側の平面それぞれに配置された第1のディスク及び第2のディスクを含み、該第1のディスク及び該第2のディスクの各ディスクは、前記圧電材料の層のそれぞれの平面と円錐台を形成している、請求項4に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記予荷重デバイスの前記第2の構成要素は前記電磁石であり、前記電磁石は導電コイルから形成される、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記導電コイルは、1mm〜2mmの範囲である厚さを有する、請求項6に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記予荷重デバイスの前記第1の構成要素の前記永久磁石は第1の永久磁石であり、前記予荷重デバイスの前記第2の構成要素は、第2の永久磁石である前記別の永久磁石である、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記予荷重デバイスの前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の各永久磁石は、0.5mm〜2mmの範囲である厚さを有する、請求項8に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記永久磁石は、少なくとも1000ガウスの強度を有する、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記予荷重デバイスの前記第2の構成要素は前記強磁性構成要素であり、該強磁性構成要素は金属層である、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記予荷重デバイスの前記第1の構成要素及び前記第2の構成要素が発生させる前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重は、2N〜4Nの範囲である、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記触覚アクチュエーターは、前記圧電材料の層に取り付けられるか又は該圧電材料の層内に埋め込まれ、かつ前記垂直軸に沿った電圧差を生成するように構成された、少なくとも2つの電極を更に備え、前記圧電材料の層は、前記垂直軸に沿った前記電圧差に応じて前記平行軸に沿って収縮するように構成されている、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記少なくとも2つの電極の間の前記電圧差が50V〜100Vであるとき、かつ前記予荷重デバイスによって前記圧縮荷重が前記触覚アクチュエーターに加えられるとき、該触覚アクチュエーターは、前記少なくとも2つの電極の間に電圧差がない基準状態と比較して1μm〜15μmの範囲である、前記垂直軸に沿った変位を出力し、前記触覚アクチュエーターアセンブリは、2N〜10Nの範囲である、前記垂直軸に沿った力を出力するように構成されている、請求項13に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記少なくとも2つの電極の間の前記電圧差が50V〜100Vであるとき、かつ前記予荷重デバイスによって前記圧縮荷重が前記触覚アクチュエーターに加えられるとき、前記触覚アクチュエーターアセンブリは、前記少なくとも2つの電極の間に電圧差がない基準状態と比較して、前記触覚アクチュエーターに対する、前記電圧差に関連する規定された公称変位の25%〜50%の範囲である、前記垂直軸に沿った変位を出力し、前記触覚アクチュエーターアセンブリは、前記触覚アクチュエーターに対するかつ前記電圧差に関連する規定された遮断力の50%〜75%の範囲である、前記垂直軸に沿った力を出力するように構成されている、請求項13に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記圧電材料の層はポリマーの層である、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- 前記予荷重デバイスの前記第1の構成要素又は前記第2の構成要素のうちの少なくとも一方の構成要素は、前記互いに反対側の面のそれぞれの面の中心に対して偏心しており、前記少なくとも一方の構成要素の質量中心と前記それぞれの面の前記中心とが前記垂直軸に沿って整列していない、請求項2に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
- ハウジングと、
電源と、
前記ハウジングの外面で触覚効果を発生させるように構成された触覚アクチュエーターアセンブリであって、
触覚アクチュエーターであって、
平行軸に沿って歪みを発生させるように構成された圧電材料の層であって、前記平行軸は該層の平面に対して平行である、圧電材料の層と、
前記圧電材料の層に取り付けられた又はその中に埋め込まれた少なくとも2つの電極と、
前記平行軸に沿った前記圧電材料の層の前記歪みを、垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの拡張又は収縮に変換するように構成された変位変換デバイスであって、前記垂直軸は前記層の前記平面に対して垂直であり、該触覚アクチュエーターの前記拡張又は前記収縮は、前記垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの変位を発生させるように構成されている、変位変換デバイスと、
を備える触覚アクチュエーターと、
前記触覚アクチュエーターに隣接し、かつ前記触覚アクチュエーターに対して前記垂直軸に沿った圧縮荷重を発生させるように構成された予荷重デバイスであって、
前記触覚アクチュエーターの互いに反対側の面に配置されている第1の構成要素及び第2の構成要素であって、前記触覚アクチュエーターに対して前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重を発生させるために、該第1の構成要素及び該第2の構成要素を互いに引き寄せる磁力を発生させるように構成されている、第1の構成要素及び第2の構成要素を備え、
前記第1の構成要素は永久磁石であり、
前記第2の構成要素は、別の永久磁石、電磁石、又は強磁性材料を含む強磁性構成要素のうちの少なくとも1つである、予荷重デバイスと、
を備える触覚アクチュエーターアセンブリと、
前記触覚アクチュエーターの前記少なくとも2つの電極に電力を提供するように前記電源を制御するように構成された制御ユニットと、
を備える、触覚対応デバイス。 - 前記触覚対応デバイスは、前記ハウジングの第1の面を形成するタッチスクリーンデバイスを更に備え、前記ハウジングは、該ハウジングの第2のかつ反対側の面を形成するバックパネルを備え、前記触覚アクチュエーターアセンブリは、前記ハウジングの該第2の面に配置され、その結果、該触覚アクチュエーターアセンブリによって生成される力が前記ハウジングの前記第2の面に対してかけられる、請求項18に記載の触覚対応デバイス。
- 前記第2の構成要素は前記電磁石であり、前記制御ユニットは、該電磁石をアクティベート及びディアクティベートするように構成されている、請求項18に記載の触覚対応デバイス。
- 前記制御ユニットは、
前記触覚アクチュエーターアセンブリの前記触覚アクチュエーターに駆動信号を提供するように前記電源を制御し、
前記予荷重デバイスに、前記触覚アクチュエーターに圧縮荷重を加えさせるために、前記駆動信号が前記触覚アクチュエーターに提供されているとき、前記電磁石をアクティベートし、
前記触覚アクチュエーターに対する前記駆動信号が終了すると、前記電磁石をディアクティベートする、
ように構成されている、請求項20に記載の触覚対応デバイス。 - 前記駆動信号は、規定された持続時間を有する周期的信号であり、前記電磁石は、前記規定された持続時間中にアクティベートされ、該規定された持続時間が満了するとディアクティベートされる、請求項21に記載の触覚対応デバイス。
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