振动驱动器及振动呈现装置的制作方法

文档序号:20674918发布日期:2020-05-08 17:42阅读:149来源:国知局
振动驱动器及振动呈现装置的制作方法

本发明涉及振动驱动器及具备该振动驱动器的振动呈现装置。



背景技术:

目前,已知有如下结构,在操作作为感测面板的触摸面板时,在用户的指肚等接触显示于触摸面板的显示画面时,利用振动驱动器对指肚赋予振动(参照专利文献1及专利文献2)。

专利文献1中公开了在触摸面板的背面经由振动传递部安装有振动驱动器的移动终端装置。该振动驱动器的可动子可沿相对于触摸面板垂直地配置的导轴往复移动地配置于固定于振动传递部的外壳内。在该振动驱动器中,通过与对触摸面板的操作对应地使可动子碰撞外壳,从而经由振动传递部对接触于触摸面板的指肚赋予振动。

另外,专利文献2中公开了与对触摸面板的操作对应地赋予振动的振动呈现装置。在该振动呈现装置中,在作为呈现振动的振动部的振动面板与支撑振动面板的箱体之间并行地夹设有产生振动的音圈马达、与振动面板配置而被预定的力压缩的支撑部、对振动部的振动赋予制动作用的阻尼器、以及对支撑部及阻尼器赋予压缩力的弹簧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015-070729号公报

专利文献2:日本特开2016-163854号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

另外,在使用振动对触摸面板的显示画面等那样的接触操作的操作接触面赋予操作感的装置中,期望尽可能薄型的装置。

在如专利文献1、2的装置那样,与对触摸面板的操作对应地使可动子相对于触摸面板垂直地往复运动的装置中,相比与触摸面板平行地振动的装置,能够对接触于触摸面板的指肚赋予更强的振动。

但是,为了使可动子相对于触摸面板垂直地移动,专利文献1中需要轴及轴的支撑机构,专利文献2中需要在箱体及振动面板间夹设支撑部、阻尼器以及弹簧,需要能够确保配置它们的空间的厚度。

另外,专利文献1及专利文献2中,磁铁为必要构成要素,存在不装配磁铁,实现尽可能低成本化的期望。

本发明是鉴于上述的点而做成的,其目的在于,提供即使在安装于触摸面板的情况下,也能够实现薄型化及低成本化,并且能够在操作触摸面板时对用户赋予适当的操作感的振动驱动器及具备该振动驱动器的振动呈现装置。

用于解决课题的方案

本发明的振动驱动器采用如下结构,即,

具有:

固定体,其具有线圈和卷绕有上述线圈且两端部从上述线圈突出的芯部件;

可动体,其具有轭,且能够固定于通过接触操作的操作接触面部,上述轭相对于上述芯部件的两端部在与上述线圈的卷绕轴交叉的方向上隔开间隙对置地接近配置,且由磁性体构成;以及

板状弹性部,其固定于上述可动体与上述固定体之间,而且具有弹性变形的波纹形状部,相对于上述固定体将上述可动体至少在与上述两端部的一方的端部对置的方向上移动自如地弹性支撑。

本发明的振动呈现装置采用如下结构,即,

具有:

上述结构的振动驱动器;以及

安装有上述振动驱动器的触摸面板。

发明效果

根据本发明,即使在安装于触摸面板的情况下,也能够在操作触摸面板时对用户赋予适当的操作感,并且能够实现薄型化。

附图说明

图1是本发明的实施方式的振动驱动器的俯视侧外观立体图。

图2是本发明的实施方式的振动驱动器的仰视侧外观立体图。

图3是本发明的实施方式的振动驱动器的俯视图。

图4是图3的a-a线向视剖视图。

图5是本发明的实施方式的振动驱动器的分解立体图。

图6是表示在本发明的实施方式的振动驱动器设有传感器的状态的剖视图。

图7是表示在本发明的实施方式的振动驱动器设有传感器的状态的剖视图。

图8是表示本发明的实施方式的振动驱动器的磁路结构的图。

图9是用于本发明的实施方式的振动驱动器的动作的说明的图。

图10是振动驱动器的变形例1的俯视侧外观立体图。

图11是振动驱动器的变形例1的仰视侧外观立体图。

图12是表示振动驱动器的变形例1的主要部分结构的剖视图。

图13是振动驱动器的变形例1的分解立体图。

图14是振动驱动器的变形例2的俯视侧外观立体图。

图15是振动驱动器的变形例2的仰视侧外观立体图。

图16是振动驱动器的变形例2的分解立体图。

图17是具有本发明的实施方式2的振动驱动器的触摸面板装置的立体图。

图中:

10、10a、10b、110—振动驱动器,20—芯部件组装体,22—线圈,24—芯部件,26—线圈架,26a、26b—分割体,28—固定孔,30—固定体,32—基座部,32a—安装部,32b—底面部,33—紧固孔,36、48—开口部,40—可动体,40a—可动轭,41、41a—轭,44—面部固定部,44a—固定面,46、47、46a、47a—被吸附面部,49—切口部,50、50-1、50-2、450-1、450-2—板状弹性部,52、452—固定体侧固定部,54—可动体侧固定部,56、456—波纹状弹性臂部,62、64、68—螺钉,70、80—传感器,92、94、98—铆钉,100—触摸面板装置,120—背面板,140—触摸面板,160—支柱部,241—芯部件主体,242、244—磁极部。

具体实施方式

以下,对于本发明的实施方式,参照附图详细地进行说明。

本实施方式中,使用正交坐标系(x,y,z)来说明。后述的图中也以相同的正交坐标系(x,y,z)表示。以下,振动驱动器10的宽度、深度、高度分别是x方向、y方向、z方向的长度。另外,将z方向正侧设为“上侧”,将z方向负侧设为“下侧”来说明。

(实施方式)

<振动驱动器10的整体结构>

图1是本发明的实施方式的振动驱动器的俯视侧外观立体图,图2是本发明的实施方式的振动驱动器的仰视侧外观立体图,图3是本发明的实施方式的振动驱动器的俯视图。另外,图4是图3的a-a线向视剖视图,图5是本发明的实施方式的振动驱动器的分解立体图。

图1~图5所示的振动驱动器10作为操作接触面部的一例即触摸面板140(参照图17)的振动产生源安装于电子设备,实现电子设备的振动功能。

本实施方式中,振动驱动器10安装于作为电子设备的汽车导航系统的触摸面板装置(参照图17),使触摸面板140作为向用户呈现振动的振动呈现装置发挥作用。此外,触摸面板装置100为振动呈现装置的一例,本实施方式中,具有作为用户能够利用手、手指等接触的面板的触摸面板140。该触摸面板140也可以是具有显示用户能够接触的图像等的显示功能的面板,也可以是没有显示功能,而仅具有用户能够接触操作的操作接触面部的结构。

本实施方式的振动驱动器10例如安装于显示图像的触摸面板(操作接触面部)140(参照图17),与画面上的接触操作对应地将振动向用户传递而被感知,从而应用于能够使接触触摸面板140的用户进行直观的操作的触摸面板装置100。此外,触摸面板装置100的触摸面板140具有接受触摸面板140上的用户的接触操作,并将该接触位置输出的接触位置输出部。

振动驱动器10接合于触摸面板140,接收来自控制部(省略图示)的驱动信号,驱动产生与从触摸面板140输出的接触位置对应的振动,且传递至触摸面板140而使触摸面板140直接振动。

即,利用触摸面板140接受接收到的用户的操作,且与之对应地,振动驱动器10驱动。

振动驱动器10具有:固定体30,其具有在芯部件24卷绕线圈22而成的芯部件组装体20和基座部32;具有磁性体的轭41的可动体40;以及相对于固定体30将可动体40在振动方向上可动地弹性支撑的板状弹性部50(50-1、50-2)。

振动驱动器10利用芯部件组装体20使可动体40的轭41振动。具体而言,通过通电的线圈22及被通电的线圈22励磁的芯部件24的吸附力和板状弹性部50(50-1、50-2)的作用力,使可动体40振动。

振动驱动器10构成为将z方向作为厚度方向的扁平形状。振动驱动器10使可动体40相对于固定体30以z方向也就是厚度方向为振动方向振动,使在振动驱动器10本身的厚度方向上分离配置的正面和背面中的一方的面相对于另一方的面沿z方向接近、分离。本实施方式中,振动驱动器10利用芯部件24的吸附力使可动体40向负z方向移动,利用板状弹性部50(50-1、50-2)的作用力使可动体40向正z方向移动。

在本实施方式的振动驱动器10中,可动体40由板状弹性部50(50-1、50-2)弹性支撑,该板状弹性部50(50-1、50-2)在相对于可动体40的可动中心点对称的位置沿与z方向正交的方向配置有多个,但不限于该结构。板状弹性部50只要是固定于可动体40与固定体30之间,且具有弹性变形的波纹形状部,相对于固定体30将可动体40至少在与芯部件24的两端部(磁极部242、244)中的一方的端部对置的方向移动自如地弹性支撑的结构,就可以任意设置。例如,板状弹性部50也可以相对于固定体30(芯部件组装体20)将可动体40在与芯部件24的一方的端部(磁极部242或磁极部244)对置的方向移动自如地弹性支撑。另外,板状弹性部50-1、50-2也可以相对于可动体40的中心线对称地配置,也可以使用两个以上的多个板状弹性部50。各个板状弹性部50-1、50-2在一端侧固定于固定体30,在另一端侧固定于可动体40,将可动体40相对于固定体30可在振动方向(z方向,在此为上下方向)移动地支撑。

<固定体30>

如图5所示,固定体30具有芯部件组装体20和基座部32,该芯部件组装体20具有线圈22及芯部件24。

基座部32固定芯部件组装体20,且经由板状弹性部50(50-1、50-2)振动自如地支撑可动体40。基座部32为扁平状的部件,形成振动驱动器10的底面。基座部32以隔着芯部件组装体20的方式具有固定板状弹性部50(50-1、50-2)的一端部的安装部32a。安装部32a分别与芯部件组装体20隔开相同间隔地配置。此外,该间隔为成为板状弹性部50(50-1、50-2)的变形区域的间隔。

安装部32a具有固定板状弹性部50(50-1、50-2)的固定孔321和用于将基座部32固定于基底的固定孔322。固定孔322以隔着固定孔321的方式设置于安装部32a的两端部。由此,基座部32相对于基底(例如,图17所示的背面板120)整体稳定地固定。

本实施方式中,基座部32构成为,通过加工金属板,使作为安装部32a的一边部和另一边部夹着底面部32b位于在宽度方向上分离的位置。在安装部32a间设置有具有高度比安装部32a低的底面部32b的凹状部。凹状部内也就是底面部32b的表面侧的空间是确保板状弹性部50(50-1、50-2)的弹性变形区域的空间,且是用于确保由板状弹性部50(50-1、50-2)支撑的可动体40的可动区域的空间。

底面部32b为矩形状,在其中央部形成有开口部36,芯部件组装体20位于该开口部36内。

芯部件组装体20以局部插入的状态固定于开口部36内。具体而言,芯部件组装体20的下侧的线圈架26的分割体26b及线圈22的下侧部分插入开口部36内,且固定成在侧视中,芯部件24位于底面部32b上。由此,相比芯部件组装体20安装于底面部32b上的结构,z方向的长度(厚度)变薄。另外,以芯部件组装体20的一部分、在此,底面侧的一部分嵌入开口部36内的状态固定,因此,芯部件组装体20以难以从底面部32b脱离的状态牢固地固定。

开口部36是与芯部件组装体20的形状对应的形状。本实施方式中,开口部36形成为正方形状。由此,能够使芯部件组装体20和可动体40配置于振动驱动器10的中央部,使振动驱动器10整体在俯视下成为大致正方形状。此外,开口部36也可以为矩形状(包括正方形状)。

芯部件组装体20通过与板状弹性部50(50-1、50-2)的协作,使可动体40的轭41振动(在z方向上往复直线运动)。

本实施方式中,芯部件组装体20形成为矩形板状。在沿矩形板状的长边方向分离的两边部分配置有磁极部242、244。这些磁极部242、244以在z方向上隔开间隙g(参照图6)地与可动体40的被吸附面部46、47的下表面对置的方式配置,通过上表面即对置面(对置面部)20a、20b,在可动体40的振动方向上与轭41的被吸附面部46、47的下表面对置。

本实施方式中,芯部件组装体20形成为矩形板状,在沿长边方向分离的两边部分具有磁极部242、244。这些磁极部242、244配置为,在z方向上隔开间隙g与可动体40的被吸附面部46、47对置。

如图1及图3所示,芯部件组装体20以使线圈22的卷绕轴朝向基座部32的分离的安装部32a彼此的对置方向的方式固定于基座部32。

本实施方式中,芯部件组装体20配置于基座部32的中央部,具体而言,配置于底面部32b的中央部。

芯部件组装体20通过在芯部件24的外周隔着线圈架26卷绕线圈22而构成。

如图4所示,芯部件组装体20以芯部件24与底面部32b平行,且在底面上位于跨过开口部36的位置的方式固定于底面部32b。芯部件组装体20利用作为紧固部件的螺钉68(参照图1、图3~图7)在使线圈22及被线圈22卷绕的部位(芯部件主体241)位于基座部32的开口部36内的状态下固定。

具体而言,芯部件组装体20相对于底面部32b通过在将线圈22配置于开口部36内的状态下,使螺钉68穿过固定孔28和底面部32b的紧固孔33(参照图5)紧固,从而固定。芯部件组装体20和底面部32b为在沿x方向分离的开口部36的两边部和磁极部242、244,利用螺钉68夹着线圈22在线圈22的轴心上的两个部位接合的状态。

线圈22是在振动驱动器10的驱动时通电而产生磁场的螺线管。线圈22与芯部件24及可动体40一起构成吸引可动体40移动的磁回路(磁路)。此外,经由未图示的控制部从外部电源对线圈22进行电力供给。例如,通过向控制部供给驱动信号,向线圈22供给电力而驱动振动驱动器10。

芯部件24具有:卷绕有线圈22的芯部件主体241;以及设置于芯部件主体241的两端部,且通过对线圈22通电而励磁的磁极部242、244。

芯部件24只要是具有通过线圈22的通电使两端部成为磁极部242、244的长度的构造,就可以是任意构造。例如,也可以形成为直型(i型)平板状,但本实施方式的芯部件24形成为俯视h型的平板状。

在采用i型的芯部件的情况下,在i型芯部件的两端部(磁极部),隔开间隙g对置的被吸附面部46、47侧的面(间隙侧面)的面积变小。由此,存在磁路中的磁阻变高,变换效率降低的问题。另外,在向芯部件安装线圈架时,芯部件的长边方向上的线圈架的定位消失或变小,因此,需要额外设置。与之相对,芯部件24为h型,因此,能够在芯部件主体241的两端部使间隙侧面比卷绕有线圈22的芯部件主体的宽度长地在前后方向(y方向)上扩大,能够降低磁阻,实现磁路的效率的改善。另外,能够仅通过在磁极部242、244中从芯部件主体241伸出的部位之间嵌入线圈架26便进行线圈22的定位,不需要额外设置线圈架26相对于芯部件24的定位部件。

芯部件24在卷绕有线圈22的板状的芯部件主体241的两端部分别沿与线圈22的卷绕轴正交的方向突出地设有磁极部242、244。

芯部件24为磁性体,例如,由硅钢板、坡莫合金、铁氧体等形成。另外,芯部件24也可以由电磁不锈钢、烧结材料、mim(金属注射成形)材料、层叠钢板、电镀锌钢板(secc)等构成。

磁极部242、244设置为从线圈22的两开口部内沿y方向分别突出。

磁极部242、244通过对线圈22的通电而被励磁,吸引移动在振动方向(z方向)上分离的可动体40的轭41。具体而言,磁极部242、244通过产生的磁通吸附隔着间隙g对置配置的可动体40的被吸附面部46、47。

磁极部242、244是沿相对于在x方向上延伸的芯部件主体241垂直的方向即y方向延伸的板状体。磁极部242、244在y方向上较长,因此,相比形成于芯部件主体241的两端部的结构,与轭41对置的对置面20a、20b的面积更大。

在磁极部242、244中的y方向的中央部分形成有固定孔28,通过插入固定孔28的螺钉68固定于基座部32。

线圈架26配置成包围芯部件24的芯部件主体241。线圈架26由例如树脂材料形成。由此,能够确保与金属制的其它部件(例如,芯部件24)的电绝缘,因此,作为电路的可靠性提高。通过对树脂材料使用高流动的树脂,从而成形性良好,能够确保线圈架26的强度且减薄壁厚。此外,线圈架26形成为通过以夹着芯部件主体241的方式组装分割体26a、26b而覆盖芯部件主体241的周围的筒状体。此外,在线圈架26的筒状体的两端部设置有凸缘,限定了线圈22位于芯部件主体241的外周上。

<可动体40>

可动体40配置成在与振动方向(z方向)正交的方向上隔开间隙g地与芯部件组装体20对置。可动体40设置成,相对于芯部件组装体20在振动方向上往复振动自如。

可动体40具有轭41,且包含固定于轭41的板状弹性部50-1、50-2的可动体侧固定部54。

可动体40经由板状弹性部50(50-1、50-2)相对于底面部32b以可在接近分离方向(z方向)上移动且大致平行地分离悬挂的状态配置。

轭41是由电磁不锈钢、烧结材料、mim(金属注射成形)材料、层叠钢板、电镀锌钢板(secc)等磁性体构成的板状体。本实施方式中,轭41通过加工secc板而形成。

轭41通过固定于在x方向上分离的被吸附面部46、47的每一个的板状弹性部50(50-1、50-2)悬挂设置成相对于芯部件组装体20在振动方向(z方向)上隔开间隙g(参照图6)对置。

轭41具有:安装操作接触面部(参照图17所示的触摸面板140)的面部固定部44;以及与磁极部242、244对置配置的被吸附面部46、47。

本实施方式中,轭41在中央部具有开口部48。轭41形成为矩形框状。轭41形成为利用面部固定部44和被吸附面部46、47包围开口部48的框状。

开口部48与线圈22对置。本实施方式中,开口部48位于线圈22的正上方,开口部48的开口形状形成为轭41向底面部32b侧进行了移动时,芯部件组装体20的线圈22部分能够插入的形状。

轭41通过形成为具有开口部48的结构,相比没有开口部48的情况,能够减薄振动驱动器整体的厚度。

另外,使芯部件组装体20位于开口部48内,因此,轭41不会配置于线圈22附近,能够抑制因从线圈22泄漏的漏磁通而引起的变换效率的降低,能够实现高输出。

面部固定部44具有将作为操作接触面部的一例的触摸面板140以面接触的方式固定的固定面44a。固定面44a形成俯视梯形状,且与经由插入面部固定孔42的螺钉等紧固件固定于面部固定部44的触摸面板140面接触。

被吸附面部46、47被芯部件组装体20中的磁化的磁极部242、244吸引,并且固定有板状弹性部50(50-1、50-2)。

在被吸附面部46、47分别以层叠的状态固定有板状弹性部50-1、50-2的可动体侧固定部54。在被吸附面部46、47设有向底面部32b侧移动时躲避芯部件组装体20的螺钉64的头部的切口部49。

由此,即使可动体40向底面部32b侧移动,被吸附面部46、47接近磁极部242、244,也不会接触将磁极部242、244固定于底面部32b的螺钉68,能够确保对应量的z方向的轭41的可动区域。

<板状弹性部50(50-1、50-2)>

板状弹性部50(50-1、50-2)相对于固定体30可动自如地支撑可动体40。板状弹性部50(50-1、50-2)将可动体40的上表面支撑在与固定体30的上表面相同的高度,或者支撑为在比固定体30的上表面(本实施方式中,芯部件组装体20的上表面)靠下表面侧成为互相平行。此外,板状弹性部50-1、50-2相对于可动体40的中心具有对称的形状,本实施方式中,为同样地形成的部件。

板状弹性部50将轭41相对于固定体30的芯部件24的磁极部242、244以隔开间隙g的方式大致平行地配置。板状弹性部50以使可动体40的下表面在比与芯部件组装体20的上表面的高度水平大致相同的水平靠底面部32b侧的位置沿振动方向移动自如地支撑。

板状弹性部50是具有固定体侧固定部52、可动体侧固定部54、将固定体侧固定部52和可动体侧固定部54连接的波纹状弹性臂部56的板簧。

板状弹性部50在安装部32a的表面安装固定体侧固定部52,在轭41的被吸附面部46、47的表面安装可动体侧固定部54,从而使波纹状弹性臂部56与底面部32b平行,且安装可动体40。

固定体侧固定部52与安装部32a面接触,且通过螺钉62接合固定,可动体侧固定部54与被吸附面部46、47面接触,且通过螺钉64接合固定。

波纹状弹性臂部56是具有波纹形状部的臂部。波纹状臂部56具有波纹形状部,由此在固定体侧固定部52与可动体侧固定部54之间,且在与振动方向正交的面(在x方向及y方向上形成的面)上确保了能够进行可动体40的振动所需的变形的长度。

本实施方式中,波纹状弹性臂部56在固定体侧固定部52与可动体侧固定部54的对置方向上伸展并折回,与固定体侧固定部52和可动体侧固定部54分别接合的端部在y方向上形成于错开的位置。

波纹状弹性臂部56相对于可动体40的中心配置于点对称或线对称的位置。

由此,可动体40由具有波纹形状的弹簧的波纹状弹性臂部56在两侧方支撑,因此,能够进行弹性变形时的应力分散。即,板状弹性部50能够使可动体40相对于芯部件组装体20不倾斜地在振动方向(z方向)上移动,能够实现振动状态的可靠性的提高。

板状弹性部50分别具有至少两个以上的波纹状弹性臂部56。由此,相比波纹状弹性臂部56分别为一个的情况,能够分散弹性变形时的应力,实现可靠性的提高,并且对可动体40的支撑的平衡良好,能够实现稳定性的改善。

本实施方式中,作为板状弹性部50的板簧由磁性体构成。另外,板状弹性部50的可动体侧固定部54配置于与芯部件的两端部(磁极部242、244)在线圈卷绕轴方向上对置的位置或其上侧,作为磁路发挥作用。本实施方式中,可动体侧固定部54以层叠于被吸附面部46、47的上侧的状态固定。由此,能够使与芯部件组装体的磁极部242、244对置的被吸附面部46、47的厚度h(参照图6)作为磁性体的厚度而增大。使板状弹性部50的厚度与轭41的厚度相同,因此,使与磁极部242、244对置的磁性体的部位的截面面积成为2倍。由此,相比板簧为非磁性的情况,能够扩张磁路,缓和磁路中的磁饱和引起的特性的降低,实现输出提高。

此外,本实施方式的振动驱动器10中,也可以设置探测操作固定于面部固定部44的操作面部时的可动体40的按入量的检测部。

例如,如图6所示,作为检测部,可以设置检测板状弹性部50的应变的应变检测传感器70。

应变检测传感器70检测面部固定部44向底面部32b侧被按入时变形的板状弹性部50的应变。检测到的应变输出至控制部等,线圈22通电,吸引轭41移动,以成为与该应变对应的可动体40的移动量。

本实施方式中,即使不判定操作的操作接触面部的移动量,只要能够检测对操作接触面部的接触,就能够发挥作用,但若能够以与实际的操作接触面部的移动量对应的移动量检测相对于板状弹性部50的按入量,则能够实现更自然的感触的表现。

应变检测传感器70在板状弹性部50的波纹状弹性臂部56上安装于螺钉62、64的头部之间,且配置于不会成为其它部件的障碍的区域,即所谓的死区。

另外,如图7所示,也可以在作为死区的板状弹性部50的下部配置按入检测用的检测部。在该情况下,检测传感器作为按入量检测用的静电电容传感器80配置于与板状弹性部50对置的底面部32b上。测定与被按入而位移的板状弹性部50之间的距离。由此,追随操作接触面部的按入而变形,测定变形时的距离。即使使用该静电电容的方法,也能够在板状弹性部50的下侧检测板状弹性部50或可动体40的变动,能够在维持振动驱动器10的外形尺寸的状态下,实现操作接触面部的按入量的检测,并产生与按入量对应的可动体40的振动。

图8是表示振动驱动器10的磁路的图。此外,图8是按照图3的a-a线切断后的振动驱动器10的立体图,磁路在未图示的部分也具有与图示的部分同样的磁通流m。另外,图9是示意性地表示因磁路而引起的可动体的移动的剖视图。图9a是可动体40由板状弹性部50保持于从芯部件组装体20分离的位置的状态的图,图9b表示受磁路的磁动施向芯部件组装体20侧被吸引而移动的可动体40。

具体而言,当将线圈22通电时,芯部件24被励磁而产生磁场,芯部件24的两端部成为磁极。例如,如图8所示,芯部件24中,磁极部242成为n极,磁极部244成为s极。于是,在芯部件组装体20与轭41之间形成以磁通流m表示的磁路。该磁路中的磁通流m从磁极部242流向对置的轭41的被吸附面部46,穿过轭41的面部固定部44,从被吸附面部47到达与被吸附面部47对置的磁极部244。本实施方式中,板状弹性部50也为磁性体,因此,流至被吸附面部46的磁通(以磁通流m表示)穿过轭41的被吸附面部46及板状弹性部50-1的可动体侧固定部54,从被吸附面部46的两端经由面部固定部44到达被吸附面部47及板状弹性部50-2的可动体侧固定部54的两端。

由此,根据电磁螺线管的原理,芯部件组装体20的磁极部242、244产生吸附轭41的被吸附面部46、47的吸附力f。于是,轭41的被吸附面部46、47被芯部件组装体20的磁极部242、244双方吸引,线圈22插入轭41的开口部48内,包含轭41的可动体40抵抗板状弹性部50的作用力,向f方向移动(参照图9a及图9b)。

另外,当解除向线圈22的通电时,磁场消失,芯部件组装体20对可动体40的吸引力f消失,通过板状弹性部50的作用力,可动体40向初始的位置移动(向-f方向移动)。

通过反复进行该动作,振动驱动器10将可动体40往复摆动,产生振动方向(z方向)的振动。

振动驱动器10中,通过接近芯部件组装体20的磁极部242、244设置轭41的被吸附面部46、47,能够提高磁路效率,实现高输出。另外,振动驱动器10中,未使用磁铁,因此,成为低成本的构造。利用作为板状弹性部50(50-1、50-2)的波纹形状的弹簧,能够进行应力分散,并能够实现可靠性的提高。特别是利用多个板状弹性部50(50-1、50-2)支撑可动体40,因此,能够更有效地进行应力分散。这样,振动驱动器10能够通过上下方向驱动提供直接的触感。

通过卷绕有线圈22的芯部件24和芯部件组装体20固定于固定体30,从而可动自如地支撑可动体40。由此,不在z方向上设置磁产生部,支撑构造简单,因此,设计变得简单,能够实现省空间化,能够实现振动驱动器10的薄型化。

以下,对振动驱动器10的驱动原理简单地进行说明。此外,后述的本实施方式的振动驱动器10a、10b也一样,振动驱动器10、10a、10b也能够使用下述的运动方程式及回路方程式利用脉冲产生共振现象来驱动。此外,作为动作,不是共振驱动,而是表现显示于操作接触面部的机械式开关的操作感的动作,本实施方式中,通过经由未图示的控制部输入短脉冲来驱动,但也可以不使用短脉冲来驱动产生任意的振动。作为机械式开关,例如可举出轻触开关、交替型开关、瞬时开关、拨钮开关、滑动开关、旋钮开关、dip开关、翘板开关。

此外,振动驱动器10的可动体40基于数式(1)、(2)进行往复运动。

【数1】

m:质量[kg]

x(t):位移[m]

kf:推力常数[n/a]

i(t):电流[a]

ksp:弹簧常数[n/m]

d:衰减系数[n/(m/s)]

【数2】

e(t):电压[v]

r:电阻[ω]

l:电感[h]

ke:反电动势常数[v/(rad/s)]

即,振动驱动器10的质量m[kg]、位移x(t)[m]、推力常数kf[n/a]、电流i(t)[a]、弹簧常数ksp[n/m]、衰减系数d[n/(m/s)]等能够在满足式(1)的范围内适宜变更。另外,电压e(t)[v]、电阻r[ω]、电感l[h]、反电动势常数ke[v/(rad/s)]能够在满足式(2)的范围内适宜变更。

这样,振动驱动器10由可动体40的质量m、作为板状弹性部50的金属弹簧(弹性体,本实施方式中板簧)的弹簧常数ksp决定。

另外,振动驱动器10中,基座部32与板状弹性部50的固定、及板状弹性部50与可动体40的固定使用螺钉62、64。由此,能够将为了使可动体40驱动而需要相对于固定体30及可动体40牢固地固定的板状弹性部50以能够进行返工的状态机械性地牢固地固定。

根据该振动驱动器10,具有固定体30,该固定体30具有线圈22和供线圈22卷绕且两端部从线圈22突出的芯部件24。另外,振动驱动器10具有可动体40,该可动体40具有相对于芯部件24的两端部即磁极部242、244的对置面20a、20b在与线圈22的卷绕轴相交的方向上隔开间隙g对置地接近配置且由磁性体构成的轭41、41a,并能够固定于通过接触来操作的操作接触面部。振动驱动器10具有板状弹性部50,该板状弹性部50固定于可动体40与固定体30之间,且具有弹性变形的波纹状臂部56,相对于固定体30将可动体40在与磁极部242、244对置的方向上移动自如地弹性支撑。优选板状弹性部50在相对于可动体40的中心对称的位置固定多个,但如上述,也可以利用一个板状弹性部50将可动体40相对于固定体30可振动地支撑。板状弹性部50也可以至少具备两个以上连结可动体40和固定体30且具有波纹状臂部56的臂部。板状弹性部50也可以由磁性体构成。在该情况下,板状弹性部50的可动部侧安装部54相对于芯部件24的两端部分别沿线圈22的卷绕轴方向或与卷绕轴方向正交的方向配置,且在对线圈22通电时,与芯部件24一起构成磁路。

由此,即使在安装于作为操作接触面部的触摸面板的情况下,也能够实现薄型化及低成本化,而且能够在操作触摸面板时向用户赋予适当的操作感。

(变形例1)

图10是振动驱动器的变形例1的俯视侧外观立体图,图11是振动驱动器的变形例1的仰视侧外观立体图。图12是振动驱动器的变形例1的分解立体图,图13是表示振动驱动器的变形例1的主要部分结构的剖视图。

图10~图13所示的作为变形例1的振动驱动器10a构成为,在振动驱动器10的结构中,改变基座部32与板状弹性部50的固定及板状弹性部50与可动体40的固定所使用的螺钉62、64、68,而使用铆钉92、94、98。铆钉92、94、98分别由头部和无螺纹部的主干部构成,插入钻有孔的部件,使相反侧的端部通过铆接而塑性变形,从而将钻有孔的部件彼此接合。铆接例如也可以使用冲压加工机、专用的工具等进行。

铆钉92将固定体30的32a和板状弹性部50固定,铆钉94将板状弹性部50和轭41固定。另外,铆钉98在将芯部件组装体20的线圈22配置于底面部32b的紧固孔33的状态下,将固定体30固定于底面部32b。由此,对于板状弹性部50的固定,能够比螺钉62、64、68更牢固地固定,能够将板状弹性部50稳定地固定于固定体30和可动体40。

(变形例2)

图14是振动驱动器的变形例2的俯视侧外观立体图,图15是振动驱动器的变形例2的仰视侧外观立体图,图16是振动驱动器的变形例2的分解立体图。

变形例2的振动驱动器10b是在振动驱动器10的结构中具有作为将板状弹性部50和轭41一体化的一部件的可动轭40a。振动驱动器10b具有振动驱动器10的结构中的固定体30和相对于固定体30移动自如的可动轭40a。

可动轭40a具有:具有与轭41一样的功能的轭41a;以及具有与板状弹性部50(50-1、50-2)一样的功能的板状弹性部450-1、450-2。

轭41a通过将轭41的被吸附面部46、47和板状弹性部50-1、50-2的可动体侧固定部54设置成同一部件而成。

可动轭40a中,轭41a形成由面部固定部44、被吸附面部46a、47a包围开口部48(参照图16)的框状,板状弹性部450-1、450-2设置成从被吸附面部46a、47a分别沿x方向突出。

板状弹性部450-1、450-2具有:具有与板状弹性部50的固定体侧固定部52一样的功能的固定体固定部452;以及具有与波纹状弹性臂部56一样的功能的波纹状弹性臂部456。

通过这种结构,能够将轭41a和板状弹性部450相对于固定体30的底面部32b形成为相同的高度水平,能够相应地减薄振动驱动器10b本身的厚度(z方向的高度)。

另外,相比振动驱动器10,能够减少零件数量,能够简化制造工序。

(实施方式2)

图17是具有本发明的实施方式2的振动驱动器10的触摸面板装置的立体图。

图17是具有本发明的实施方式的振动驱动器10的触摸面板装置100的立体图,图17a是具有本发明的实施方式的振动驱动器110的触摸面板装置100的立体图,图17b是该装置的右侧视图。图17所示的触摸面板装置100是振动呈现装置的一例。振动驱动器110为振动驱动器10,经由连接用的支柱部160固定于显示图像的触摸面板140的背面板120。另外,作为振动驱动器110,使用了振动驱动器10,但不限于此,振动驱动器110也可以是振动驱动器10a或振动驱动器10b。

具有触摸面板140的触摸面板装置100中,触摸面板140固定于在背面板120的中央部固定有固定体30的振动驱动器110的可动体40。此外,触摸面板140为操作接触面部的一例,在背面侧以面接触的方式固定于可动体40的面部固定部44。由此,触摸面板140本身与可动体40一体地驱动。触摸面板140中,操作者操作时与画面接触的方向是与振动驱动器110的可动体40、可动轭40a的振动方向相同的方向。

这样,根据安装有振动驱动器10的触摸面板装置100,使触摸面板140直接动作,也就是使触摸面板140与可动体40一起在与手指的接触方向相同的方向上驱动,因此,能够以强的振动直接驱动触摸面板140。

因此,能够在接触操作显示于触摸面板140的机械式开关等的图像时,使可动体40可动,赋予与图像相应的操作感、例如操作实际的机械式开关时的操作感,实现使用感觉良好的操作。

特别是在车载产品及产业设备中,可用于搭载有触摸面板装置的触摸显示装置、操作装置,该触摸面板装置应用于通过使手指等接触画面上的图像而输入操作的操作装置,与图像的接触操作对应地而产生振动,并反馈与接触显示于图像的机械式开关等的图像时的操作感同样的操作感。

以上对本发明的实施方式进行了说明。此外,以上的说明是本发明的优选的实施方式的例证,本发明的范围不限定于此。也就是,应当明白,关于上述装置的结构、各部分的形状的说明为一例,在本发明的范围内能够进行对这些例子的各种变更及追加。

产业上的可利用性

本发明的振动驱动器具有即使在安装于触摸面板的情况下,也能够在操作触摸面板时向用户赋予适当的操作感,并且能够实现薄型化的效果,可用于例如在汽车导航装置等中使触摸面板本身可动的情况。

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