KR101972861B1 - 진동발생장치 및 이를 구비한 햅틱 피드백 디바이스 - Google Patents

진동발생장치 및 이를 구비한 햅틱 피드백 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명의 진동발생장치는 일면과 상기 일면의 반대면인 타면을 갖는 평판 형상의 제1판 부재; 상기 제1판 부재의 길이방향 중간 부분에서 상기 제1판 부재의 진동방향으로 돌출 구비되는 연결부와 연결되는 제2판 부재; 상기 제2판 부재에 고정되는 질량 부재; 상기 제1판 부재의 일면에 부착되고 상기 제1판 부재를 진동시키는 압전소자; 및 상기 압전소자의 양 끝면 또는 양 측면이 걸림되도록 상기 제1판 부재의 일면에 상기 제1판 부재의 진동방향으로 돌출되는 돌기 또는 상기 제1판 부재의 진동방향으로 인입되는 홈 형상으로 구비되는 고정수단;을 포함할 수 있다.

Description

진동발생장치 및 이를 구비한 햅틱 피드백 디바이스{Vibration apparatus and haptic feedback device}
본 발명은 진동발생장치 및 이를 구비한 햅틱 피드백 디바이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진동 부재의 고정 또는 부착이 용이한 진동발생장치 및 이를 구비한 햅틱 피드백 디바이스에 관한 것이다.
사용자의 사용편의성을 높이기 위해 화면에 선택 버튼이 표시되는 터치 방식의 입출력 장치(속칭, 햅틱 피드백 디바이스)가 일반화되고 있다.
햅틱 피드백 디바이스란 사용자가 손가락 등을 이용하여 화면에 직접 출력신호를 입력하는 방식으로, 사용자가 시각적으로 출력 정보를 확인하면서 모든 입력 신호를 조작할 수 있는 매우 편리한 기능을 제공할 수 있다.
이러한 햅틱 피드백 디바이스는 공간 절약이 가능하고, 조작성 향상과 간편성을 이룰 수 있으며, 사용자의 인식이 용이하다는 장점이 있다. 이외에도 햅틱 피드백 디바이스는 IT기기와 연동성이 좋다는 장점이 있다. 때문에, 햅틱 피드백 디바이스는 공공장소(예를 들어, 전철역, 병원, 학교 등)에서 해당 장소를 안내하는 안내 기기의 입출력 장치로서 많이 이용되고 있다.
한편, 햅틱 피드백 디바이스는 입력신호의 수신 여부 또는 출력신호의 출력 여부를 알려주기 위한 수단으로 진동발생장치를 구비하고 있다. 이러한 진동발생장치는 진동 부재(예를 들어, 압전소자)와 진동 부재에 의해 진동하는 판 부재를 구비하고 있다.
그런데 최근 들어, 진동발생장치가 점차 소형화됨에 따라, 진동 부재를 상당히 좁은 영역의 판 부재에 부착 또는 고정해야 하는 어려움이 발생하게 되었다. 특히, 진동 부재가 올바르게 장착되지 않은 판 부재는 설계된 주파수 영역의 진동을 일으킬 수 없으므로, 진동 부재를 판 부재에 정확하게 부착 또는 고정시킬 수 있는 진동발생장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진동 부재를 정확하게 위치시킬 수 있는 진동발생장치 및 이를 구비한 햅틱 피드백 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동발생장치는, 일면과 상기 일면의 반대면인 타면을 갖는 제1판 부재; 상기 제1판 부재의 길이 방향 중간 부분에서 상기 제1판 부재의 진동방향으로 돌출 구비되는 연결부와 연결되는 제2판 부재; 상기 제2판 부재에 고정되는 질량 부재; 및 상기 제1판 부재의 일면에 부착되고 상기 제1판 부재를 진동시키는 압전소자;를 포함하고, 상기 제1판 부재는, 상기 압전소자의 양 끝면 또는 양 측면이 걸림되도록 상기 제1판 부재를 절개하여 상기 제1판 부재의 진동방향으로 돌출되는 돌기 또는 상기 제1판 부재를 절개하여 상기 제1판 부재의 진동방향으로 인입되는 홈 형상의 고정수단을 포함하며, 상기 제1판 부재는 프레스 공법으로 가공한 평판 형상이고, 상기 고정수단은 상기 제1판 부재의 프레스 가공 시 일괄적으로 형성되며, 상기 고정수단과 상기 압전소자의 사이에는 접착제가 주입되는 공간이 형성되어 있고, 상기 제1판 부재는 상기 압전소자와 면대면으로 부착되어 상기 압전소자와 함께 상하로 휘어지면서 일체로 진동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 진동 부재가 제1판 부재에 정확하게 위치될 수 있으므로, 설계된 주파수 영역의 진동을 효과적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 진동 부재가 제1판 부재에 안정적으로 위치되므로, 외부 충격에 의해 진동 부재가 제1판 부재로부터 이탈되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면 내구성이 우수한 진동발생장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1판 부재의 일 부분을 절개하여 진동 부재를 고정시키므로(즉, 제1판 부재의 스프링 상수가 상대적으로 작아지므로), 저주파 영역의 진동을 쉽게 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 진동발생장치의 분리 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 진동발생장치의 결합사시도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 진동발생장치의 측면도이고,
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 진동발생장치의 분리 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제4실시 예에 따른 진동발생장치의 분리 사시도이고,
도 7은 도 6에 도시된 진동발생장치의 A-A 단면도이고,
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제5실시 예에 따른 진동발생장치의 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 진동발생장치의 분리 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 진동발생장치의 결합사시도이다.
제1실시 예에 따른 진동발생장치(100)는 제1판 부재(10), 진동 부재(20), 제2판 부재(30), 고정 수단(40)을 포함할 수 있다. 이와 같이 구성된 진동발생장치(100)는 휴대용 전화기, 휴대용 전자사전을 포함한 기타 휴대용 전자기기에 장착될 수 있다. 또한, 이 같은 진동발생장치(100)는 해당 전자기기의 입출력 장치와 연결되어 사용자에게 진동신호를 송출할 수 있다. 그러나 본 발명의 진동발생장치(100)는 전술된 휴대용 전자기기에 한정되지 않고, 터치 스크린을 구비한 현금인출기(ATM), 지하철역 노선 안내장치 등에 설치될 수 있다.
제1판 부재(10)는 대체로 직사각형상의 단면을 가질 수 있으며, 소정의 탄성을 갖는 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1판 부재(10)는 금속, 플라스틱 등의 재질로 제작될 수 있다. 또한, 제1판 부재(10)는 진동발생장치(100)가 소정범위의 진동 주파수(100 ~ 300 ㎐)를 갖도록 스프링 상수 K가 결정될 수 있다. 이와 같이 이루어진 제1판 부재(10)는 휴대용 전자기기에 고정될 수 있다. 구체적으로는, 제1판 부재(10)는 양끝이 휴대용 전자기기의 몸체 또는 케이스에 고정될 수 있다. 그러나 제1판 부재(10)는 전술한 바와 같이 탄성 재질로 제작되므로, 진동 부재(20)에 의한 가진 시 상하방향(도 1 기준으로 Z축 방향)으로 진동할 수 있다. 한편, 도 1에 도시되어 있지 않으나, 제1판 부재(10)에는 케이스와의 체결을 위한 체결구멍이 형성될 수 있다.
진동 부재(20)는 제1판 부재(10)에 고정될 수 있다. 구체적으로는 진동 부재(20)는 제1판 부재(10)에 억지 끼움 방식으로 고정될 수 있다. 또는 진동 부재(20)와 제1판 부재(10) 간의 결합력을 증진시키기 위해, 진동 부재(20)와 제1판 부재(10)의 접합면에 접착제를 추가로 도포할 수 있다. 여기서 접착제는 에폭시 수지 접착제일 수 있다.
한편, 진동 부재(20)는 전기신호에 따라 수축 및 신장이 자유로운 압전소자일 수 있다. 예를 들어, 진동 부재(20)는 PZT(Lead Zirconium Titanite Ceramic)로 제작될 수 있다. 이와 같이 이루어진 진동 부재(20)는 전기신호에 따라 수축 및 신장하며 제1판 부재(10)에 진동을 발생시킬 수 있다.
제2판 부재(30)는 제1판 부재(10)와 연결될 수 있다. 구체적으로는, 제2판 부재(30)는 연결부(32)에 의해 제1판 부재(10)와 일체로 연결될 수 있다. 더욱 구체적으로는 제2판 부재(30)는 제1판 부재(10)와 함께 프레스 가공에 의해 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 제2판 부재(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1판 부재(10)의 진동방향(즉, Z축 방향)과 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 제2판 부재(30)는 제1판 부재(10)에 대해 수직 방향으로 구부러질 수 있다.
이와 같이 구성된 제2판 부재(30)는 진동발생장치(100)가 상대적으로 낮은 진동주파수를 가질 수 있도록 소정의 질량을 가질 수 있다. 또는 제2판 부재(30)는 소정의 질량을 갖는 질량 부재(50, 도 5 참조)를 수용할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2판 부재(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 양끝이 동일 방향으로 구부러지면서 질량 부재와 단단히 결합할 수 있다.
한편, 종래의 제1판 부재(10)와 진동 부재(20)는 단순히 접착제에 의해 고정 및 결합하는 구조였다. 그런데 제1판 부재(10)와 진동 부재(20)는 진동발생장치(100)의 소형화를 위해 상대적으로 얇고 긴 형상이므로, 제1판 부재(10)에 진동 부재(20)를 올바르게 위치시키거나 또는 고정시키기 어려웠다. 또한, 제1판 부재(10)가 진동 부재(20)에 의해 상하로 수시로 진동하므로, 제1판 부재(10)와 진동 부재(20) 간의 결합력이 약해지기 쉬울 뿐만 아니라 진동 부재(20)의 결합위치가 최초위치로부터 벗어나기 쉬웠다.
본 발명은 이러한 문제점을 인지하고 개선하기 위한 것으로서, 제1판 부재(10)에 고정 수단(40)을 더 포함하고 있다.
고정 수단(40)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1판 부재(10)의 양끝 부분에 형성될 수 있으며, 제1판 부재(10)로부터 일 방향(도 1 기준으로 +Z축 방향)으로 돌출된 돌기(42)일 수 있다. 구체적으로는, 고정 수단(40)인 돌기(42)는 제1판 부재(10)에서 진동 부재(20)의 양끝을 파지할 수 있는 위치에 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 돌기(42)는 도 2에 도시된 바와 같이 진동 부재(20)의 양끝과 접촉하여, 진동 부재(20)의 위치를 바로잡아줄 뿐만 아니라 제1판 부재(10)와 진동 부재(20) 간의 결합력을 증진시켜줄 수 있다.
한편, 돌기(42)와 돌기(42) 간의 간격은 진동 부재(20)의 길이보다 클 수 있다. 이 경우, 돌기(42)는 진동 부재(20)가 부착위치를 벗어나지 않도록 제한할 수 있다. 아울러, 돌기(42)와 진동 부재(20)의 사이에는 접착제가 주입될 수 있다. 부연 설명하면, 돌기(42)와 진동 부재(20)의 끝 부분에 형성되는 공간에는 접착제가 주입되어, 진동 부재(20)의 부착위치를 견고히 고정할 수 있다.
한편, 돌기(42)는 제1판 부재(10)에 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 돌기(42)는 제1판 부재(10)의 일 부분을 절개한 후 절개한 부분을 일 방향으로 구부리는 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 구조는 제1판 부재(10)와 제2판 부재(30)의 프레스 가공 시 일괄적으로 형성될 수 있으므로, 진동발생장치(100)의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 실시 예는 고정 수단(40)인 돌기(42)에 의해 진동 부재(20)의 결합위치가 교정되고 제1판 부재(10)와 진동 부재(20) 간의 결합력이 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 실시 예에 따르면, 돌기(42)가 제1판 부재(10)의 일 부분을 절개하여 형성될 수 있으므로, 제1판 부재(10)의 스프링 상수를 용이하게 낮출 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면, 돌기(42)를 형성하는 것만으로도 진동발생장치(100)의 진동주파수를 용이하게 낮출 수 있다.
다음에서는 본 발명의 다른 실시 예를 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 진동발생장치의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 진동발생장치의 분리 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제4실시 예에 따른 진동발생장치의 분리 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 진동발생장치의 A-A 단면도이다.
참고로, 아래의 실시 예에서 제1실시 예와 동일한 구성요소는 제1실시 예와 동일한 도면부호를 사용하며, 이들 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 진동발생장치를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
제2실시 예에 따른 진동발생장치(100)는 돌기(42)의 형상에 있어서 제1실시 예와 구별될 수 있다.
제2실시 예에서 돌기(42)는 진동 부재(20)를 향해 구부러질 수 있다. 예를 들어, 돌기(42)는 도 3에 도시된 바와 같이 진동 부재(20)의 끝 면(도 3 기준으로 Y-Z 평면과 평행한 면)을 향해 구부러질 수 있다. 또는 돌기(42)는 도 4에 도시된 바와 같이 진동 부재(20)의 윗면(도 3 기준으로 X-Y 평면과 평행한 면)을 향해 구부러질 수 있다.
여기서, 제1판 부재(10)와 진동 부재(20) 간의 결합은, 진동 부재(20)를 구부러져 있는 돌기(42) 사이에 억지 끼움으로 끼우는 방식으로 이루어지거나 또는 진동 부재(20)를 제1판 부재(10)에 장착한 후 돌기(42)를 구부리는 방식으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 실시 예는 돌기(42)와 진동 부재(20) 간의 결합력이 우수하므로, 상당히 큰 진동이 필요한 진동발생장치(100)에 유용하게 이용될 수 있다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 진동발생장치를 도 5를 참조하여 설명한다.
제3실시 예에 따른 진동발생장치(100)는 측면 돌기(44)를 더 구비한 점에서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다. 아울러, 제3실시 예에 따른 진동발생장치(100)는 제2판 부재(30)에 질량 부재(50)가 더 장착될 수 있다.
제3실시 예에서 측면 돌기(44)는 제1판 부재(10)의 길이방향(도 5 기준으로 X축 방향)을 따라 간격을 두고 형성될 수 있다. 아울러, 측면 돌기(44)는 제1판 부재(10)와 일체로 형성될 수 있으며, 제1판 부재(10)의 일 부분을 절개하여 형성될 수 있다.
질량 부재(50)는 제2판 부재(30)와 결합할 수 있다. 구체적으로는, 질량 부재(50)는 억지 끼움 방식으로 제2판 부재(30)에 고정되거나 또는 접착제에 의해 제2판 부재(30)에 부착될 수 있다. 질량 부재(50)는 소정의 질량을 가지며, 진동발생장치(100)의 진동주파수를 낮추는 구실을 할 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 실시 예는 측면 부재(44)를 통해 진동 부재(20)가 제1판 부재(10)의 좌우방향(도 5 기준으로 Y축 방향)으로 이탈하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 예는 제2판 부재(30)에 질량 부재(50)가 더 구비되므로, 질량 부재(50)의 질량을 증감하는 방식으로 진동발생장치(100)의 진동 주파수를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 진동발생장치를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
제4실시 예에 따른 진동발생장치(100)는 고정 수단(40)이 홈(46) 형태라는 점에서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다.
본 실시 예에서 고정 수단(40)인 홈(46)은 제1판 부재(10)의 길이방향(도 6 기준으로 X축 방향)을 따라 길게 형성될 수 있다. 홈(46)은 제1판 부재(10)를 관통하는 구멍(47)과 제1판 부재(10)에서 하방으로 구부러진 절개 편(48)에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 절개 편(48)은 구멍(47)을 형성하기 위해 절개된 제1판 부재(10)의 일 부분일 수 있다.
이와 같이 이루어진 홈(46)에는 도 7에 도시된 바와 같이 진동 부재(20)가 안착될 수 있다. 여기서, 진동 부재(20)는 절개 편(48)에 의해 밑면이 지지되고, 구멍(47)의 내주면에 의해 사방이 지지될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따르면 진동 부재(20)가 제1판 부재(10)에 더욱 안정적으로 장착될 수 있을 뿐만 아니라 진동 부재(20)의 장착 위치가 구멍(47)에 의해 용이하게 정렬될 수 있는 장점이 있다.
한편, 도면에 도시되어 있지 않으나, 전술된 여러 실시 예에 따른 진동발생장치(100)는 휴대용 전화기, 휴대용 전자사전, 휴대용 전자기기, 또는 기타 터치 스크린을 포함한 전자기기의 햅틱 피드백 디바이스에 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명은 전술된 진동발생장치(100)를 포함한 햅틱 피드백 디바이스도 본 발명의 한 실시 형태로 볼 수 있을 것이다.
다음에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제5실시 예에 따른 진동발생장치를 설명한다.
본 실시 예에 따른 진동발생장치(100)는 접착제(60)를 더 포함할 수 있다는 점에서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다. 이를 위해 본 실시 예에서, 돌기(42)는 진동 부재(20)와 접촉하지 않을 수 있다. 즉, 돌기(42)는 진동 부재(20)가 제1판 부재(10) 상에서 소정의 범위를 벗어나지 않도록, 진동 부재(20)의 부착위치를 한정할 수 있다. 그리고 돌기(42)와 진동 부재(20)의 사이에는 진동 부재(20)의 위치를 단단히 고정할 수 있는 접착제(60)가 충전될 수 있다(도 8 및 도 9 참조). 한편, 제1판 부재(10)에 절개 편(48)이 형성된 경우에도 도 10에 도시된 바와 같이 절개 편(48)과 진동 부재(20) 사이에 접착제(60)가 충전될 수 있다.
이와 같이 구성된 진동발생장치(100)는 진동 부재(20)의 위치가 접착제(60)에 의해 고정되므로, 제1판 부재(10)와 진동 부재(20) 간의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 진동발생장치(100)는 돌기(42) 및 절개 편(48)에 의해 진동 부재(20)의 위치를 1차적으로 한정한 후 접착제(60)의 충전과정에서 진동 부재(20)의 위치를 재차 조정할 수 있으므로, 제1판 부재(10)에 대한 진동 부재(20)의 부착위치를 더욱 정밀하게 조정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100 진동발생장치
10 제1판 부재
20 진동 부재(또는 압전 소자)
30 제2판 부재 32 연결부
40 고정수단 42 돌기
44 측면 돌기 46 홈
47 구멍 48 절개 편
50 질량 부재

Claims (4)

  1. 일면과 상기 일면의 반대면인 타면을 갖는 제1판 부재;
    상기 제1판 부재의 길이 방향 중간 부분에서 상기 제1판 부재의 진동방향으로 돌출 구비되는 연결부와 연결되는 제2판 부재;
    상기 제2판 부재에 고정되는 질량 부재; 및
    상기 제1판 부재의 일면에 부착되고 상기 제1판 부재를 진동시키는 압전소자; 를 포함하고,
    상기 제1판 부재는,
    상기 압전소자의 양 끝면 또는 양 측면이 걸림되도록 상기 제1판 부재를 절개하여 상기 제1판 부재의 진동방향으로 돌출되는 돌기 또는 상기 제1판 부재를 절개하여 상기 제1판 부재의 진동방향으로 인입되는 홈 형상의 고정수단을 포함하며,
    상기 제1판 부재는 프레스 공법으로 가공한 평판 형상이고,
    상기 고정수단은 상기 제1판 부재의 프레스 가공 시 일괄적으로 형성되며,
    상기 고정수단과 상기 압전소자의 사이에는 접착제가 주입되는 공간이 형성되어 있고,
    상기 제1판 부재는 상기 압전소자와 면대면으로 부착되어 상기 압전소자와 함께 상하로 휘어지면서 일체로 진동하며,
    상기 돌기는, 상기 압전소자의 길이 방향의 가장자리에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 압전소자를 향해 구부러진 형상인 진동발생장치.
  4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 기재된 진동발생장치를 포함한 햅틱 피드백 디바이스.
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