JP7345406B2 - 触感提示装置 - Google Patents
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Description
しかも、固定子および可動子の一方の突起部を樹脂材料により形成できるので、固定子および可動子の一方の突起部をアルマイト処理されたアルミニウムにより形成した構成と比較して、形状記憶合金ワイヤの摩耗を抑制できる。
ここで、固定子および可動子の一方を樹脂材料により射出成形する際、ゲート痕に対応する金型のゲートは、金型内で突起部の突出方向と平行、または90°未満の角度で傾斜した方向に開口する。このため、ゲートから金型内に放射状に流れ込む樹脂を、突起部に対応する金型の凹部に直接的に充填することができる。これにより、突起部における樹脂流れ方向が突出方向に沿うので、突起部においてフィラーを突出方向に沿うように配向し、形状記憶合金ワイヤに接触する突起部先端の表面の熱伝導性を高めることができる。したがって、固定子および可動子の一方を樹脂材料により形成しつつ、フィラーによって所望の熱伝導性および絶縁性を有するように形成できる。よって、固定子および可動子の一方によって形状記憶合金ワイヤを効率よく放熱させることができ、形状記憶合金ワイヤを瞬間的に伸長させることが可能となる。
以上により、高品質な疑似的触感を作用させることができるとともに信頼性の向上が図られた触感提示装置を提供できる。
以下、本発明に係る触感提示装置の第1実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、触感提示装置としてスマートフォン等の携帯情報端末を例に挙げて説明する。
図1から図3に示すように、本実施形態の携帯情報端末1は、指先で操作されるタッチパネル2(操作パネル)を有するケーシング4と、タッチパネル2を覆うとともにケーシング4に対して移動可能とされた接触パネル3(可動体)と、接触パネル3を瞬間的に変位させるアクチュエータ5と、を備えている。
ケーシング4は、第1方向L2に沿った長さが第2方向L3に沿った長さよりも長い平面視矩形状に形成されているとともに、厚みの薄い有底筒状に形成されている。ケーシング4の開口部4aは、上述した接触パネル3によって塞がれている。なお、厚さ方向L1のうち、ケーシング4の底壁部10から接触パネル3に向かう方向を上方といい、その反対を下方という。
図4および図5に示すように、アクチュエータ5は、ケーシング4に取り付けられた固定子20と、接触パネル3に取り付けられるとともに、固定子20に対して可動方向である第1方向L2に向かい合うように配置された可動子30と、固定子20と可動子30との間に配置され、温度に応じて長さが変化する形状記憶合金ワイヤ40と、を備えている。なお、図4では、図面を見易くするために、固定子20と可動子30とを離間させた状態で図示している。また、図5では、図面を見易くするために、タッチパネル2および表示パネル17の図示を省略している。
図6に示すように、形状記憶合金ワイヤ40は、通電によって加熱されることで瞬間的に収縮する。これにより、形状記憶合金ワイヤ40は緩んだ状態から張った状態に移行するので、可動子30を固定子20から離間させるように可動方向である第1方向L2に沿って移動させることが可能となる。このように、形状記憶合金ワイヤ40は、通電加熱に伴う伸縮によって、可動子30と固定子20との間隔を変化させることが可能とされている。
この場合には、図1に示すように、表示パネル17に表示された情報を視認しながら、接触パネル3を通じてタッチパネル2を指先で操作することで、触れた場所に対応する操作を行うことができる。これにより、携帯情報端末1が有する各種機能を適宜利用することができる。
接触パネル3を通じてタッチパネル2が指先で操作されると、制御部16は接続端子41を通じて形状記憶合金ワイヤ40に対して通電を行う。これにより、形状記憶合金ワイヤ40を加熱して、瞬間的に収縮させることができる。そのため、図6に示すように、固定子20の各突起部22と可動子30の各突起部32との間に挟み込まれた形状記憶合金ワイヤ40を、緩んだ状態から張った状態にすることができ、コイルばね45の弾性復元力に抗して可動子30を固定子20から離間させることができる。
このとき接触パネル3は、コイルばね45による弾性復元力によって、可動子30が固定子20側に向けて接近するように付勢されている。そのため、形状記憶合金ワイヤ40の伸長に伴って、コイルばね45による付勢力を利用して可動子30を固定子20側に向けて確実に接近させることができる。そのため、可動子30が設けられている接触パネル3をケーシング4に対して可動方向である第1方向L2に沿って瞬間的に逆方向に移動させることができ、図5に示す状態に復帰させることができる。この復帰の際、先ほどと同様に接触パネル3に触れた指先に対してクリック感を与えるかのような疑似的触感を作用させることができる。
特に、本実施形態では指先で直接触れている接触パネル3自身を瞬間的に変位させるので、より効果的に疑似的触感を指先に対して作用させ易い。
ここで、固定子20を樹脂材料により射出成形する際、ゲート痕23に対応する金型のゲートは、金型内で突起部22の突出方向と平行、または90°未満の角度で傾斜した方向に開口する。このため、ゲートから金型内に放射状に流れ込む樹脂を、突起部22に対応する金型の凹部に直接的に充填することができる。これにより、突起部22における樹脂流れ方向が突出方向に沿うので、突起部22においてフィラーを突出方向に沿うように配向し、形状記憶合金ワイヤ40に接触する突起部22の先端の表面の熱伝導性を高めることができる。したがって、固定子20を樹脂材料により形成しつつ、フィラーによって所望の熱伝導性および絶縁性を有するように形成できる。よって、固定子20によって形状記憶合金ワイヤ40を効率よく放熱させることができ、形状記憶合金ワイヤ40を瞬間的に伸長させることが可能となる。ゲート痕33が基部31に形成された可動子30についても同様である。
以上により、高品質な疑似的触感を作用させることができるとともに信頼性の向上が図られた携帯情報端末1を提供できる。
なお、ゲート痕23,33の位置は、上記第1実施形態に限定されない。
例えば図7に示すように、固定子20のゲート痕23Aは、基部21の外表面のうち、突起部22の突出方向に対して90°傾斜した方向を向く下面21bに形成されていてもよい。また、可動子30のゲート痕33Aは、基部31の外表面のうち、突起部32の突出方向に対して90°傾斜した方向を向く下面31bに形成されていてもよい。このように構成された固定子20および可動子30であっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
なお、この場合であっても、ゲート痕23Bは、第2方向L3に直交する方向から見て突起部22と重なる位置に形成されていることが望ましい。また、ゲート痕33Bは、第2方向L3に直交する方向から見て突起部32と重なる位置に形成されていることが望ましい。
次に、本発明に係る触感提示装置の第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第1実施形態では、アクチュエータ5が制御基板15に対して厚さ方向L1に重なるように配置されていたが、本実施形態ではアクチュエータ5が制御基板15に対して可動方向に並ぶように配置されている。
それに加えて本実施形態の場合には、可動子30の基部31のうち第2方向L3に直交する方向から見て突起部32と重なる位置には、切欠34が形成されている。ここで、可動子30のうち、第2方向L2に直交する方向から見て突起部32と重なる部分は、突起部32と重ならない部分と比べて第1方向L2に大きく形成される。このため、基部31に切欠34を形成することが必要な場合に、切欠34を基部31のうち第2方向L3に直交する方向から見て突起部32と重なる位置に設けることで、切欠34を形成することによる可動子30の強度低下を抑制できる。
次に、本発明に係る触感提示装置の第3実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第3実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第1実施形態では、アクチュエータ5によって接触パネル3を瞬間的に変位させたが、本実施形態では、アクチュエータ5自体が制御基板15に取り付けられているとともに、重錘を瞬間的に変位させる構成とされている。
図13から図15に示すように、アクチュエータ5は、ベース台81と、ベース台81に固定された固定子20と、固定子20に対して可動方向である第1方向L2に移動可能にベース台81に載置された可動子30と、固定子20と可動子30との間に配設された形状記憶合金ワイヤ40と、可動子30を固定子20側に向けて第1方向L2に沿って付勢するコイルばね85と、可動子30を第1方向L2に移動可能に案内するガイドロッド82と、を備えている。可動子30には、重錘90(可動体)が取り付けられている。したがって、重錘90は可動子30とともに第1方向L2に移動可能とされている。
すなわち、接触パネル3を通じてタッチパネル2が指先で操作されると、制御部16は接続端子41を通じて形状記憶合金ワイヤ40に対して通電を行う。これにより、固定子20の各突起部22と可動子30の各突起部32との間に挟み込まれた形状記憶合金ワイヤ40を、図16に示すように緩んだ状態から張った状態にすることができ、コイルばね45の弾性復元力に抗して可動子30を固定子20から離間させることができる。
例えば上記各実施形態では、触感提示装置をスマートフォン等の携帯情報端末に適用した場合に例に挙げて説明したが、例えば図17に示すように、スマートウォッチ100に適用しても構わない。さらに、携帯情報端末に限定されるものではなく、例えば車載用カーナビゲーションシステム等でも良く、タッチ時に指先に対して物理的な操作触感を疑似的に作用させる各種の電子機器等に適用しても構わない。
Claims (8)
- 指先で操作される操作パネルを有するケーシングと、
前記ケーシングに対して可動方向に沿って移動可能とされた可動体と、
前記ケーシングに対して固定的に配置された固定子と、
前記可動体に取り付けられるとともに、前記固定子に対して前記可動方向に相対移動可能に配置された可動子と、
前記固定子と前記可動子との間に配置され、温度に応じて長さが変化する形状記憶合金ワイヤと、
前記可動子を前記固定子側に向けて、前記可動方向に沿って付勢する弾性部材と、
を備え、
前記形状記憶合金ワイヤは、前記固定子および前記可動子に交互に接触しながら、前記固定子および前記可動子の間に波状に挟み込まれ、通電加熱に伴う伸縮によって前記固定子と前記可動子との間隔を変化させ、
前記固定子および前記可動子の一方は、
前記可動方向に直交する直交方向に延びる基部と、
前記基部から前記固定子および前記可動子の他方側に向けて突出し、先端において前記形状記憶合金ワイヤに接触する突起部と、
を備え、
前記基部および前記突起部は、絶縁性を有する樹脂に熱伝導性を付与するフィラーが含有された樹脂材料により一体的に形成され、
前記基部の外表面のうち、前記突起部の突出方向に対して90°以上傾斜した方向を向く箇所にゲート痕が形成され、
前記固定子及び前記可動子の熱伝導率は、樹脂流れ方向において1W/mK以上5W/mK以下となっている、
触感提示装置。 - 前記ゲート痕は、前記直交方向における前記突起部が配置されている領域の中央に形成されている、
請求項1に記載の触感提示装置。 - 前記ゲート痕は、前記直交方向における前記突起部が配置されている領域の中央に対して前記直交方向に対称に形成されている、
請求項1または請求項2に記載の触感提示装置。 - 前記ゲート痕は、前記基部の外表面のうち前記突出方向とは反対方向を向く箇所に形成されている、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の触感提示装置。 - 前記ゲート痕は、前記直交方向に直交する方向から見て前記突起部と重なる位置に形成されている、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の触感提示装置。 - 前記基部のうち前記直交方向に直交する方向から見て前記突起部と重なる位置には、切欠が形成されている、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の触感提示装置。 - 前記切欠に係合し、前記固定子および前記可動子を互いに固定する連結部材を備える、
請求項6に記載の触感提示装置。 - 前記操作パネルを通じて情報を表示する表示パネルと、
前記操作パネルの操作に応じて前記表示パネルの表示を制御する制御部と、
を備える請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の触感提示装置。
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