JP7072492B2 - アクチュエータ及び触感呈示装置 - Google Patents

Description

本開示は、アクチュエータ及び触感呈示装置に関するものである。

従来、ユーザに対して触感を呈示する装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の触感呈示装置では、タッチセンサ等の振動対象をアクチュエータによって振動させることで、振動対象にタッチするユーザに対して触感を呈示する。

特開２０１７－１７５８７４号公報

触感呈示装置は、振動対象の仕様に合わせて最適な駆動特性を有するアクチュエータを用いないと良好な触感が呈示できない。そのため、従来の触感呈示装置では、振動対象の仕様毎に最適に設計された専用のアクチュエータを搭載するようにしている。しかし、専用のアクチュエータを搭載することは、アクチュエータ及び触感呈示装置のコストアップを招く要因となる。

本開示は、汎用性に優れ、コストダウンが図れるアクチュエータ及びそれを用いる触感呈示装置を提供することを目的とする。

一態様のアクチュエータは、圧電素子と、前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板と、前記圧電素子の伸縮変位方向における前記振動板の両端部をそれぞれベース部材に固定するための第１スペーサ及び第２スペーサと、を有する。アクチュエータの駆動特性は、前記第１スペーサと前記第２スペーサとの間の前記振動板の実効長で決定される。

一態様の触感呈示装置は、触感を呈示する振動対象と、アクチュエータとを備える。前記アクチュエータは、圧電素子と、前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板と、前記圧電素子の伸縮変位方向における前記振動板の両端部をそれぞれベース部材に固定するための第１スペーサ及び第２スペーサと、を有する。アクチュエータの駆動特性は、前記第１スペーサと前記第２スペーサとの間の前記振動板の実効長で決定される。

本開示によれば、汎用性に優れ、コストダウンが図れるアクチュエータ及びそれを用いる触感呈示装置が提供され得る。

本開示の第１実施の形態に係る触感呈示装置の外観構成を示す図である。 図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った触感呈示装置のＸＹ平面断面図である。 図２に示すアクチュエータを振動対象側から見た斜視図である。 図２に示すアクチュエータをベース部材側から見た斜視図である。 アクチュエータの駆動特性を示す図である。 図２に示すアクチュエータの振動板の実効長の可変例を示す図である。 本開示の第２実施の形態に係るアクチュエータの断面図である。 図７に示すアクチュエータに選択的に使用可能なスペーサの三つの例を示す図である。 図７に示すアクチュエータの振動板の実効長の可変例を示す図である。 本開示の第３実施の形態に係るアクチュエータの断面図である。 図１０に示すアクチュエータの振動板の実効長の可変例を示す図である。 アクチュエータの変形例の要部の構成を示す斜視図である。

以下、本開示に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。以下、各図において共通の構成部には、同一符号を付す。なお、以下の説明で用いられる図は、模式的なものである。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。

（第１実施の形態）
［触感呈示装置の構成例］
図１は、本開示の第１実施の形態に係る触感呈示装置１の外観構成を示す図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った触感呈示装置１のＸＹ平面断面図である。図１に例示する触感呈示装置１は、外観視において直方体形状である。以下、図１及び図２において、触感呈示装置１の厚さ方向はＸ軸方向とする。触感呈示装置１の長手方向はＹ軸方向とする。触感呈示装置１の短手方向はＺ軸方向とする。

触感呈示装置１は、振動対象２を振動させることにより、振動対象２の主面２ａにタッチするユーザに対して触感を呈示する。触感呈示装置１の例として、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が挙げられる。又、触感呈示装置１の例として、携帯電話、スマートフォン、タブレット型ＰＣ（Personal Computer）及びノートＰＣが挙げられる。触感呈示装置１は、これらに限定されない。触感呈示装置１は、デスクトップＰＣ、家電製品、産業用機器（ＦＡ（Factory Automation）機器）、専用端末又は種々の電子機器等であってよい。

触感呈示装置１は、図１及び図２に示すように、振動対象２と、筐体３と、アクチュエータ１０とを備える。

振動対象２は、主面２ａを有する。ユーザは、指等によって主面２ａをタッチする。振動対象２は、表示パネル内に配置されたタッチセンサであってよい。振動対象２は、タッチセンサに限定されない。例えば、振動対象２は、スイッチであってよい。振動対象２には、アクチュエータ１０の振動が伝達される。振動対象２は、アクチュエータ１０の振動が伝達されることにより振動する。

振動対象２の振動方向として、例えば、面内方向及び面外方向がある。面内方向とは、振動対象２の主面２ａと略平行な方向である。図１では、面内方向は、ＺＹ平面に略平行な方向となる。図１では、面内方向の振動は、例えばＺ軸方向の振動となる。面外方向とは、振動対象２の主面２ａに対して交差する方向である。図１では、面外方向の振動は、例えばＸ軸方向の振動となる。以下、面内方向の振動は、「横振動」ともいう。又、面外方向の振動は、「縦振動」ともいう。

筐体３は、金属又は合成樹脂等で形成されてよい。筐体３は、触感呈示装置１の内部構造物を保護する。触感呈示装置１の内部構造物は、筐体３又は筐体３に固定された支持部材に、直接又は間接的に支持される。筐体３又は筐体３に固定された支持部材は、ベース部材５として機能する。筐体３には、アクチュエータ１０、コントローラ及びメモリ等が収容されてよい。コントローラは、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又はマイクロコンピュータ等により構成されてよい。コントローラは、アクチュエータ１０に接続される。コントローラは、アクチュエータ１０に、アクチュエータ１０を振動させるための駆動信号を出力する。駆動信号は、電圧信号であってよいし、電流信号であってよい。メモリは、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。メモリは、各種情報及びコントローラを動作させるためのプログラム等を記憶する。なお、コントローラ及びメモリは、筐体３の外部に設けられてもよい。

アクチュエータ１０は、図２に示すように、振動対象２とベース部材５との間に配置される。アクチュエータ１０は、図１に示す直方体形状の触感呈示装置１の四隅に配置されてよい。アクチュエータ１０は、触感呈示装置１のコントローラが出力する駆動信号を、振動に変換する。アクチュエータ１０が変換した振動は、振動対象２に伝達される。アクチュエータ１０は、振動対象２を縦振動させる。なお、アクチュエータ１０の配置を適宜変更することによって、振動対象２を横振動させてもよい。

［アクチュエータの構成例］
図３は、図２に示すアクチュエータ１０を振動対象２側から見た斜視図である。図４は、図２に示すアクチュエータ１０をベース部材５側から見た斜視図である。

アクチュエータ１０は、圧電素子１１と、振動板１２と、第１スペーサ１３Ａと、第２スペーサ１３Ｂと、保持部１４とを有する。

圧電素子１１は、例えば、長方形状である。圧電素子１１には、触感呈示装置１のコントローラが出力する駆動信号が印加される。圧電素子１１は、印加される駆動信号に応じて長手方向に伸縮変位する。圧電素子１１は、圧電フィルムであってよいし、圧電セラミックであってよい。圧電セラミックは、圧電フィルムよりも、大きい振動エネルギーを有する振動を発生し得る。

圧電素子１１は、磁歪素子に置換されてよい。磁歪素子は、印加される磁界に応じて伸縮する。圧電素子１１が磁歪素子に置換される場合、アクチュエータ１０は、図１に示す触感呈示装置１のコントローラが出力する駆動信号を磁界に変換するコイル等を有してよい。

振動板１２は、例えばシム板のような弾性を有する板である。振動板１２は、所定厚さの板状部材であってよい。振動板１２は、金属、樹脂、又は、金属及び樹脂等の複合素材で形成されてよい。振動板１２の一方の端部は、第１スペーサ１３Ａを介してベース部材５に固定される。振動板１２の他方の端部は、第２スペーサ１３Ｂを介してベース部材５に固定される。以下、振動板１２に含まれる２つの面のうち、ベース部材５に対向する面を「主面１２ａ」ともいう。又、振動板１２に含まれる２つの面のうち、振動対象２に対向する面を「主面１２ｂ」ともいう。

振動板１２は、圧電素子１１の伸縮変位を所定方向の振動に変換する。振動板１２の主面１２ａには、圧電素子１１が設けられてよい。圧電素子１１は、圧電素子１１の長手方向が振動板１２の長手方向と一致するように、振動板１２の主面１２ａに設けられてよい。圧電素子１１は、接着剤等により振動板１２の主面１２ａに接合されてよい。振動板１２の主面１２ａに圧電素子１１が設けられた構造は、いわゆるユニモルフである。例えば、振動板１２は、圧電素子１１が伸縮変位すると、振動板１２の中央付近における主面１２ａの法線方向の振幅が最大になるように振動する。換言すると、振動板１２は、圧電素子１１の伸縮変位を、振動板１２の中央付近における主面１２ａの法線方向（Ｘ軸方向）の振動に変換する。

振動板１２には、その一端部に、アクチュエータ１０をベース部材５に固定するための固定用ネジ１５Ａが貫通可能な複数の貫通孔が形成される。同様に、振動板１２の他端部には、アクチュエータ１０をベース部材５に固定するための固定用ネジ１５Ｂが貫通可能な複数の貫通孔が形成される。本開示のアクチュエータ１０では、振動板１２の一端部に、例えばＺ方向の中央部で、外側から内側に向けてＹ方向に並んで３個の貫通孔１２－１１，１２－１２及び１２－１３が形成される。同様に、振動板１２の他端部には、例えばＺ方向の中央部で、外側から内側に向けてＹ方向に並んで３個の貫通孔１２－２１，１２－２２及び１２－２３が形成される。貫通孔１２－１１，１２－１２、１２－１３及び貫通孔１２－２１，１２－２２、１２－２３は、例えばＺ方向の中央部で、圧電素子１１に関して対称な位置に形成される。

第１スペーサ１３Ａは、振動板１２の長手方向の一方の端部に配置される。第１スペーサ１３Ａは、凹部１３Ａ－１と、凹部１３Ａ－１を介して対向する一対の平坦部１３Ａ－２、１３Ａ－３とを有するコ字状に形成される。凹部１３Ａ－１には、振動板１２の一方の端部が挿脱可能に挿入される。振動板１２とベース部材５との間に位置する平坦部１３Ａ－２には、固定用ネジ１５Ａが貫通する貫通孔１３Ａ－４が形成される。振動板１２と振動対象２との間に位置する平坦部１３Ａ－３には、貫通孔１３Ａ－４と同軸に、固定用ネジ１５Ａが螺合される雌ネジ部１３Ａ－５が形成される。

第２スペーサ１３Ｂは、第１スペーサ１３Ａと同様にコ字状に構成される。第２スペーサ１３Ｂの凹部１３Ｂ－１には、振動板１２の他方の端部が挿脱可能に挿入される。振動板１２とベース部材５との間に位置する平坦部１３Ｂ－２には、固定用ネジ１５Ｂが貫通する貫通孔１３Ｂ－４が形成される。振動板１２と振動対象２との間に位置する平坦部１３Ｂ－３には、貫通孔１３Ｂ－４と同軸に、固定用ネジ１５Ｂが螺合される雌ネジ部１３Ｂ－５が形成される。

保持部１４は、振動対象２を保持する。保持部１４は、金属、樹脂、又は、金属及び樹脂等の複合素材で形成されてよい。保持部１４は、振動板１２の主面１２ｂの中央付近に設けられる。保持部１４は、接着剤等により、振動板１２に結合される。図２～図４において、振動板１２は、中央部がＺ方向の両側に突出して形成され、その突出部分を含むＺ方向の長さ全体に亘って保持部１４が設けられる。保持部１４は、振動板１２の中央部のＺ方向に突出する両側において、振動板１２及び保持部１４を貫通するネジ孔１６Ａ、１６Ｂを通して取付けネジ１７Ａ、１７Ｂにより振動対象２に取り付けられる。保持部１４は、接着剤等により、振動対象２に接合されてもよい。

固定用ネジ１５Ａは、図２に示すように、ベース部材５に形成された貫通孔５Ａと、第１スペーサ１３Ａの貫通孔１３Ａ－４と、振動板１２の一端部の貫通孔１２－１１，１２－１２、１２－１３の何れかと、を貫通して、第１スペーサ１３Ａの雌ネジ部１３Ａ－５に螺合される。同様に、固定用ネジ１５Ｂは、ベース部材５に形成された貫通孔５Ｂと、第２スペーサ１３Ｂの貫通孔１３Ｂ－４と、振動板１２の他端部の貫通孔１２－２１，１２－２２、１２－２３の何れかと、を貫通して、第２スペーサ１３Ｂの雌ネジ部１３Ｂ－５に螺合される。振動板１２は、その両端部が第１スペーサ１３Ａ、第２スペーサ１３Ｂでそれぞれ挟持されて、アクチュエータ１０がベース部材５に固定される。

第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂは、圧電素子１１とベース部材５との間に隙間が生じるように、振動板１２を支持する。圧電素子１１とベース部材５との間に隙間が生じることで、圧電素子１１の振動に応じて振動板１２が振動するときに、圧電素子１１がベース部材５に衝突することを防ぐことができる。第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂは、振動板１２と同一材料で形成されてよいし、振動板１２と異なる材料で形成されてよい。

本開示のアクチュエータ１０は、振動板１２のバネ定数Ｋと、図２に示す第１スペーサ１３Ａと第２スペーサ１３Ｂとの間の振動板１２の実効長Ｌと、に基づいて駆動特性が決定される。図５は、アクチュエータ１０の駆動特性の説明図である。縦軸は振動板１２の発生力を示す。横軸は振動板１２の変位量を示す。Ｋ１及びＫ２は振動板１２のバネ定数を示し、Ｋ１＞Ｋ２の関係にある。Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は振動板１２の実効長を示し、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係にある。

図５から明らかなように、振動板１２のバネ定数Ｋが大きくなる程、振動板１２の変位量は小さくなり、発生力は大きくなる傾向にある。又、変位量は、バネ定数Ｋ１では実効長Ｌが短いほど大きくなるのに対し、バネ定数Ｋ２では実効長Ｌが長いほど大きくなる傾向にある。したがって、実効長Ｌによって駆動特性が変化するようにバネ定数Ｋを適切に設定すれば、実効長Ｌを調整することで、振動対象２の仕様に最適な駆動特性が得られる。又、実効長Ｌを調整することで、同一仕様の振動対象２の個体差を吸収して最適な駆動特性を得ることが可能となる。

本開示のアクチュエータ１０は、振動板１２の両端部にそれぞれ３個の貫通孔１２－１１、１２－１２、１２－１３；１２－２１、１２－２２、１２－２３を有する。したがって、図６（ａ）に示すように、それぞれ内側の貫通孔１２－１３及び１２－２３に固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを貫通させてアクチュエータ１０をベース部材５に固定することで、振動板１２の実効長Ｌを最も短いＬ１とすることができる。又、図６（ｂ）に示すように、それぞれ中央の貫通孔１２－１２及び１２－２２に固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを貫通させてアクチュエータ１０をベース部材５に固定することで、振動板１２の実効長Ｌを中間のＬ２とすることができる。又、図６（ｃ）に示すように、それぞれ外側の貫通孔１２－１１及び１２－２１に固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを貫通させてアクチュエータ１０をベース部材５に固定することで、振動板１２の実効長Ｌを最も長いＬ３とすることができる。

本開示のアクチュエータ１０によると、振動板１２の実効長Ｌを、圧電素子１１に関して対称な組合せでは３段階で調整可能である。又、圧電素子１１に関して非対称な組合せも入れると、さらに他段階の調整が可能となる。これにより、振動対象２の仕様に応じて、振動板１２と第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂとの相対位置を調整して、振動板１２の実効長Ｌを適切に設定することで、最適な駆動特性を得ることができる。したがって、アクチュエータ１０の汎用性を向上でき、コストダウンが図れる。又、振動板１２の実効長Ｌを調整することで、同一仕様の振動対象２の個体差を吸収して最適な駆動特性を得ることも可能となる。

又、アクチュエータ１０は、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを第１スペーサ１３Ａの雌ネジ部１３Ａ－５及び第２スペーサ１３Ｂの雌ネジ部１３Ｂ－５にそれぞれ螺合させることでベース部材５に固定される。したがって、雌ネジ部１３Ａ－５及び１３Ｂ－５をそれぞれ貫通孔として固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂにそれぞれナットを螺合してアクチュエータ１０を固定する場合と比較して、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂに対するナットの位置合わせ作業が不要となり、アクチュエータ１０の取り付け作業が簡単になる。

（第２実施の形態）
図７は、本開示の第２実施の形態に係るアクチュエータ１０の断面図である。本開示のアクチュエータ１０は、振動板１２の構成と、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂの構成とが、第１実施の形態と異なる。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、以下異なる点について説明する。

振動板１２には、その一端部に固定用ネジ１５Ａが貫通可能な１個の貫通孔１２－１が形成される。同様に、振動板１２の他端部には、固定用ネジ１５Ｂが貫通可能な１個の貫通孔１２－２が形成される。貫通孔１２－１及び１２－２は、例えば振動板１２のＺ方向の中央部で圧電素子１１に関して対称な位置に形成される。

固定用ネジ１５Ａは、ベース部材５に形成された貫通孔５Ａ、第１スペーサ１３Ａの貫通孔１３Ａ－４、及び、振動板１２の一端部の貫通孔１２－１を貫通して、第１スペーサ１３Ａの雌ネジ部１３Ａ－５に螺合される。同様に、固定用ネジ１５Ｂは、ベース部材５に形成された貫通孔５Ｂ、第２スペーサ１３Ｂの貫通孔１３Ｂ－４、及び、振動板１２の他端部の貫通孔１２－２を貫通して、第２スペーサ１３Ｂの雌ネジ部１３Ｂ－５に螺合される。これにより、振動板１２は、その両端部が第１スペーサ１３Ａ、第２スペーサ１３Ｂでそれぞれ挟持されて、アクチュエータ１０がベース部材５に固定される。

第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂは、例えば図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すような３種のスペーサ１３Ｃ、１３Ｄ及び１３Ｅから、振動対象２の仕様に応じて選択されて使用される。スペーサ１３Ｃ、１３Ｄ及び１３Ｅは、振動板１２の端部が挿入される凹部１３Ｃ－１、１３Ｄ－１及び１３Ｅ－１の開口端（入り口）から、固定用ネジ１５Ａ又は１５Ｂが挿入されて螺合される位置までの長さｍ１、ｍ２及びｍ３が異なる。すなわち、振動板１２の端部の挿入長さが異なり、ｍ１＞ｍ２＞ｍ３となっている。スペーサ１３Ｃ、１３Ｄ及び１３Ｅは、例えばそれぞれ少なくとも２個一組として、アクチュエータ１０の他の構成要素とともにセットとして用意される。

本開示のアクチュエータ１０は、図９（ａ）に示すように、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂとして、スペーサ１３Ｃを２個使用してアクチュエータ１０をベース部材５に固定すれば、振動板１２の実効長Ｌを最も短いＬ１とすることができる。又、図９（ｂ）に示すように、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂとして、スペーサ１３Ｄを２個使用してアクチュエータ１０をベース部材５に固定すれば、振動板１２の実効長Ｌを中間のＬ２とすることができる。又、図９（ｃ）に示すように、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂとして、スペーサ１３Ｅを２個使用してアクチュエータ１０をベース部材５に固定すれば、振動板１２の実効長Ｌを最も長いＬ３とすることができる。

本開示のアクチュエータ１０によると、振動板１２の両端部に同一組のスペーサを用いれば、振動板１２の実効長Ｌを３段階で調整可能である。又、振動板１２の両端部に異なる組のスペーサを用いれば、さらに他段階の調整が可能となる。これにより、振動対象２の仕様に応じて最適なスペーサを選択して、振動板１２と第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂとの相対位置を調整することで、振動板１２の実効長Ｌを適切に設定して最適な駆動特性を得ることができる。したがって、アクチュエータ１０の汎用性を向上でき、コストダウンが図れる。又、振動板１２の実効長Ｌを適切に調整することで、同一仕様の振動対象２の個体差を吸収して最適な駆動特性を得ることも可能となる。又、第１実施の形態と同様に、アクチュエータ１０は、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを第１スペーサ１３Ａの雌ネジ部１３Ａ－５及び第２スペーサ１３Ｂの雌ネジ部１３Ｂ－５にそれぞれ螺合させることでベース部材５に固定されるので、取り付け作業も簡単になる。

（第３実施の形態）
図１０は、本開示の第３実施の形態に係るアクチュエータ１０の断面図である。本開示のアクチュエータ１０は、振動板１２の構成と、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂの構成とが、第１実施の形態と異なる。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、以下異なる点について説明する。

振動板１２は、第２実施の形態と同様に形成される。すなわち、振動板１２の一端部には、固定用ネジ１５Ａが貫通可能な１個の貫通孔１２－１が形成される。同様に、振動板１２の他端部には、固定用ネジ１５Ｂが貫通可能な１個の貫通孔１２－２が形成される。貫通孔１２－１及び１２－２は、例えば振動板１２のＺ方向の中央部で、圧電素子１１に関して対称な位置に形成される。

第１スペーサ１３Ａには、平坦部１３Ａ－２に固定用ネジ１５Ａが貫通可能な複数の貫通孔が形成される。本開示のアクチュエータ１０では、平坦部１３Ａ－２に、Ｚ方向の中央部で、凹部１３Ａ－１の入り口から奥に向かってＹ方向に並んで３個の貫通孔１３Ａ－４１、１３Ａ－４２及び１３Ａ－４３が形成される。又、第１スペーサ１３Ａの平坦部１３Ａ－３には、貫通孔１３Ａ－４１，１３Ａ－４２及び１３Ａ－４３とそれぞれ同軸に、固定用ネジ１５Ａが螺合される雌ネジ部１３Ａ－５１、１３Ａ－５２及び１３Ａ－５３が形成される。

同様に、第２スペーサ１３Ｂの平坦部１３Ｂ－２には、凹部１３Ａ－１の入り口から奥に向かって固定用ネジ１５Ｂが貫通可能な３個の貫通孔１３Ｂ－４１、１３Ｂ－４２及び１３Ｂ－４３が形成される。又、第２スペーサ１３Ｂの平坦部１３Ｂ－３には、貫通孔１３Ｂ－４１、１３Ｂ－４２及び１３Ｂ－４３とそれぞれ同軸に、固定用ネジ１５Ａが螺合される雌ネジ部１３Ｂ－５１、１３Ｂ－５２及び１３Ｂ－５３が形成される。

本開示のアクチュエータ１０は、振動板１２の両端部にそれぞれ１個の貫通孔１２－１及び１２－２を有する。又、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂは、それぞれ３個の貫通孔１３Ａ－４１、１３Ａ－４２、１３Ａ－４３；１３Ｂ－４１、１３Ｂ－４２及び１３Ｂ－４３と、３個の雌ネジ部１３Ａ－５１、１３Ａ－５２、１３Ａ－５３；１３Ｂ－５１、１３Ｂ－５２、１３Ｂ－５３とを有する。したがって、図１１（ａ）に示すように、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂの凹部１３Ａ－１及び１３Ｂ－１のそれぞれ奥側の貫通孔１３Ａ－４３及び１３Ｂ－４３に固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを貫通させてアクチュエータ１０をベース部材５に固定することで、振動板１２の実効長Ｌを最も短いＬ１とすることができる。又、図１１（ｂ）に示すように、それぞれ中央の貫通孔１３Ａ－４２及び１３Ｂ－４２に固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを貫通させてアクチュエータ１０をベース部材５に固定することで、振動板１２の実効長Ｌを中間のＬ２とすることができる。又、図１１（ｃ）に示すように、それぞれ入り口側の貫通孔１３Ａ－４１及び１３Ｂ－４１に固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを貫通させてアクチュエータ１０をベース部材５に固定することで、振動板１２の実効長Ｌを最も長いＬ３とすることができる。

本開示のアクチュエータ１０によると、第１実施の形態と同様に、振動板１２の実効長Ｌを、圧電素子１１に関して対称な組合せでは３段階で調整可能である。又、圧電素子１１に関して非対称な組合せも入れると、さらに他段階の調整が可能となる。これにより、振動対象２の仕様に応じて、振動板１２と第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂとの相対位置を調整して、振動板１２の実効長Ｌを適切に設定することで、最適な駆動特性を得ることができる。したがって、アクチュエータ１０の汎用性を向上でき、コストダウンが図れる。又、振動板１２の実効長Ｌを適切に調整することで、同一仕様の振動対象２の個体差を吸収して最適な駆動特性を得ることも可能となる。又、第１実施の形態及び第２実施の形態と同様に、アクチュエータ１０は、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂの対応する雌ネジ部にそれぞれ螺合させることでベース部材５に固定されるので、取り付け作業も簡単になる。

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易である。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施の形態は、それぞれ説明した各実施の形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。

例えば、上述の実施の形態では、アクチュエータ１０によって振動対象２を縦振動させるものとして説明した。しかし、振動対象２は、アクチュエータ１０によって横振動させてもよい。この場合、図４に示す主面１２ａが図２に示す振動対象２の主面２ａに対して垂直になるように、アクチュエータ１０はベース部材に固定される。

第１実施の形態において、アクチュエータ１０の振動板１２の両端部にそれぞれ形成する固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂの貫通孔は、３個に限らず、２個又は４個以上としてもよい。同様に、第２実施の形態において、振動板１２の端部の挿入長さが異なるスペーサの種類は、３種に限らず、２種又は４種以上としてもよい。同様に、第３実施の形態において、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂに形成する固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂの貫通孔と雌ネジ部との組は、３組に限らず、２組又は４組以上としてもよい。

上述の実施の形態において、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂの雌ネジ部は、平坦部１３Ａ－３及び平坦部１３Ｂ－３をそれぞれ貫通して形成されてもよい。

上述の実施の形態において、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂの雌ネジ部は、貫通孔としてもよい。この場合、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂのネジ先端部は、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂを貫通して突出させる。そして、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂにそれぞれ必要に応じてワッシャ等を遊嵌させてからナットを螺合させて、アクチュエータ１０をベース部材に固定することができる。

又、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂにそれぞれナットを螺合させて、アクチュエータ１０をベース部材に固定する場合、第１スペーサ１３Ａは、凹部１３Ａ－１及び平坦部１３Ａ－３を省略して、振動板１２とベース部材５との間に位置する平坦部１３Ａ－２で構成されてもよい。第２スペーサ１３Ｂも同様に構成される。この場合、振動板１２は、その両端部がそれぞれ平坦部１３Ａ－２及び１３Ｂ－２から成る第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂ上に載置される。そして、第１スペーサ１３Ａ及び振動板１２の一端部を貫通する固定用ネジ１５Ａのネジ先端部に、必要に応じてワッシャ等が遊嵌されてからナットが螺合される。第２スペーサ１３Ｂについても、同様にして固定用ネジ１５Ｂにナットが螺合される。これにより、アクチュエータ１０は、ベース部材に固定される。

上述した実施の形態で示したアクチュエータ１０では、振動板１２の実効長Ｌを段階的に調整可能とした。しかし、実効長Ｌは連続的に調整可能としてもよい。この場合、振動板１２、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂは、例えば図１２に示すように構成することができる。なお、図１２は、振動板１２の一端部及び第１スペーサ１３Ａの部分斜視図を示す。

図１２において、振動板１２の一端部には、固定用ネジ１５Ａが貫通可能な長孔１２－１５が形成される。長孔１２－１５は、例えば振動板１２のＺ方向の中央部で、長手方向であるＹ方向に沿って形成される。振動板１２の他端部にも、長孔１２－１５と同様の長孔が、例えば圧電素子１１に関して対称な位置に形成される。

第１スペーサ１３Ａは、第１実施の形態と同様に、凹部１３Ａ－１と、凹部１３Ａ－１を介して対向する一対の平坦部１３Ａ－２、１３Ａ－３とを有するコ字状に形成される。平坦部１３Ａ－２及び１３Ａ－３には、固定用ネジ１５Ａが貫通する長孔１３Ａ－６及び１３Ａ－７がそれぞれ形成される。長孔１３Ａ－６及び１３Ａ－７は、例えば第１スペーサ１３ＡのＺ方向の中央部で、Ｘ方向に重なるようにＹ方向に沿って形成される。第２スペーサ１３Ｂは、第１スペーサ１３Ａと同様に構成される。

固定用ネジ１５Ａは、ベース部材５を貫通し、さらに第１スペーサ１３Ａの長孔１３Ａ－６、振動板１２の長孔１２－１５及び第１スペーサ１３Ａの長孔１３Ａ－７を貫通して挿入される。そして、固定用ネジ１５Ａに、必要に応じてワッシャ等が遊嵌されてからナット１８Ａが螺合されて、第１スペーサ１３Ａがベース部材５に固定される。第２スペーサ１３Ｂも同様にベース部材５に固定されて、アクチュエータ１０がベース部材５に固定される。

かかる構成によると、アクチュエータ１０をベース部材５に固定するにあたって、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂの少なくとも一方をＹ方向に移動させることで、振動板１２との相対位置を連続的に可変することができる。これにより、振動板１２の実効長Ｌを連続的に調整することができる。したがって、上述した実施の形態と同様に、振動対象２の仕様の変更に対応できるので、アクチュエータ１０の汎用性を向上でき、コストダウンが図れる。しかも、振動板１２の実効長Ｌを連続的に調整することができるので、振動対象２の仕様の変更や個体差に対して、実効長Ｌをより適切に設定することができ、より最適な駆動特性を得ることができる。

なお、かかる構成において、第１スペーサ１３Ａは、凹部１３Ａ－１及び平坦部１３Ａ－３を省略して、振動板１２とベース部材５との間に位置する平坦部１３Ａ－２で構成されてもよい。第２スペーサ１３Ｂも同様に構成されてもよい。

本開示のアクチュエータ１０は、固定用ネジ１５Ａ及び１５Ｂを用いてベース部材５に固定される。しかし、アクチュエータ１０はネジ止めに限らず、接着剤で固定してもよい。この場合は、まず、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂと振動板１２とを相対的に移動させて、振動板１２の実効長を所望の特性が得られる実効長に調整する。その後、振動板１２と第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂとを接着剤により固定するとともに、第１スペーサ１３Ａ及び第２スペーサ１３Ｂを接着剤によりベース部材５に固定するとよい。

上述した実施の形態で示した構成及び変形例で示した構成は、適宜組み合わせてもよい。

１ 触感呈示装置
２ 振動対象
３ 筐体
５ ベース部材
１０ アクチュエータ
１１ 圧電素子
１２ 振動板
１３Ａ 第１スペーサ
１３Ｂ 第２スペーサ
１４ 保持部
１５Ａ、１５Ｂ 固定用ネジ

Claims (4)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板と、
   前記圧電素子の伸縮変位方向における前記振動板の両端部をそれぞれベース部材に固定するための第１スペーサ及び第２スペーサと、
   を有し、
   前記振動版は、同一直線上に設けられた少なくとも４つの貫通孔を有し、
   前記第１のスペーサは、前記少なくとも４つの貫通孔のうち第１の貫通孔又は第２の貫通孔のいずれか一つに挿入され、
   前記第２のスペーサは、前記少なくとも４つの貫通孔のうち第３の貫通孔又は第４の貫通孔のいずれか一つに挿入され、
   前記第１の貫通孔と前記第３の貫通孔との間は前記振動板の第１の実効長であり、前記第２の貫通孔と前記第４の貫通孔との間は前記振動板の第１の実効長よりも長い第２の実効長であり、
   前記振動版の駆動特性は、第１の実効長又は第２の実効長のうち１つを用いて決定される、アクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記第１スペーサ及び前記第２スペーサは、前記実効長を調整可能に前記ベース部材に取付け可能である、アクチュエータ。
3. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記第１スペーサ及び前記第２スペーサは、異なる前記実効長を決定する複数のスペーサから選択される、アクチュエータ。
4. 触感を呈示する振動対象と、アクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、
   圧電素子と、
   前記圧電素子が接合され、前記圧電素子の伸縮変位に応じて振動する振動板と、
   前記圧電素子の伸縮変位方向における前記振動板の両端部をそれぞれベース部材に固定するための第１スペーサ及び第２スペーサと、を有し、
   前記振動版は、同一直線上に設けられた少なくとも４つの貫通孔を有し、
   前記第１のスペーサは、前記少なくとも４つの貫通孔のうち第１の貫通孔又は第２の貫通孔のいずれか一つに挿入され、
   前記第２のスペーサは、前記少なくとも４つの貫通孔のうち第３の貫通孔又は第４の貫通孔のいずれか一つに挿入され、
   前記第１の貫通孔と前記第３の貫通孔との間は前記振動板の第１の実効長であり、前記第２の貫通孔と前記第４の貫通孔との間は前記振動板の第１の実効長よりも長い第２の実効長であり、
   前記振動版の駆動特性は、第１の実効長又は第２の実効長のうち１つを用いて決定される、触感呈示装置。

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