[發明專利]提供觸覺反饋的裝置和具有該裝置的器件

有效

• 申請號: 201780072611.9
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN110140226B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: H.卡斯特爾;M.加勒
• 申請（專利權）人: TDK電子股份有限公司
• 主分類號: H10N30/87
• 分類號: H10N30/87;H10N30/88;H10N30/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫云漢;劉春元

該裝置具有壓電致動器，該壓電致動器不僅可以識別出操縱力而且可以給出觸覺反饋。該致動器的為此所生成的長度伸展可通過能變形的金屬片朝著所希望的方向增強。

技術領域

本發明涉及一種用于產生主動觸覺反饋的器件和裝置。在此涉及如下裝置，該裝置被設計為：如果用戶對該器件施加力則對該用戶產生反饋。這種器件例如可以被用在按鈕中、例如被用在儀器的操縱按鈕中。該器件可以產生主動觸覺反饋例如以便通知用戶由他進行的設定成功地被該器件實現。

背景技術

相反，器件也可以給出主動觸覺反饋，例如移動電話可產生振動報警。也公知的是用于移動電子設備、如筆記本電腦等等的觸覺顯示器。觸覺反饋也可以將力的強度或者材料的表面特性或者剛度或彈性轉化成可觸覺感知到的感覺。

發明內容

本發明的任務是說明一種經改善的用于產生主動觸覺反饋的裝置。

該任務通過根據本發明所公開的裝置來解決。根據本發明的用于產生主動觸覺反饋的裝置具有壓電致動器，所述壓電致動器具有扁平的壓電本體，所述壓電本體具有平面平行的主表面以及第一和第二致動電極，其中所述本體被設計為：當識別出有力施加到所述本體上時，產生主動觸覺反饋，其中通過在第一與第二致動電極之間施加致動電壓，產生觸覺反饋，所述致動電壓借助于壓電致動作用導致所述本體沿著所述主表面之一的法線的長度變化，其中在所述本體的兩個主表面中的每個主表面上都固定截錐形的金屬片（鈸），使得鈍的錐尖分別遠離所述本體，其中所述本體以所述鈍的錐尖固定在基座與操縱裝置之間，其中所述操縱裝置與所述基座保持連接而且借助于預應力來固定，所述預應力被設定為拉應力或壓應力，以及其中所述金屬片包含鈦。本發明的有利的設計方案也從本發明的公開中得知。

說明了一種用于產生主動觸覺反饋的裝置。該裝置包括壓電致動器，用于產生以可感知到的偏移的形式的反饋。該致動器包括扁平的壓電本體，該扁平的壓電本體具有近似平面平行的主表面。在本體中設置第一和第二致動電極，通過所述第一和第二致動電極可以引起壓電致動器的壓電偏移。

該本體還被設計為使得當識別出有力施加到該本體上時，該本體產生觸覺反饋。為了產生觸覺反饋，接著在第一與第二致動電極之間施加致動電壓，該致動電壓引起壓電偏移并且導致本體的長度變化。

為了更好地感知到致動作用，尤其是實現本體的優選地平行于所施加的力、即沿著致動器的主表面的法線的長度變化。也可能的是：通過在該裝置中的適當的幾何措施來使長度變化朝著與之垂直的方向偏轉。

因此，壓電本體一方面是壓電致動器的其致動作用是壓電偏移的部分。此外，通過本體的壓電特性也還可以識別出施加到該本體上的力并且將該力轉化成電信號。

反饋被稱作主動反饋，因為該反饋由該裝置本身產生。該反饋被稱作觸覺反饋，因為用戶可以通過其觸覺來感知該反饋。

如果給致動電極施加電壓，則該本體產生長度伸展。長度伸展可垂直于法線地進行，其中法線垂直于該本體的主表面。這種長度變化也被稱作橫向收縮。在此，長度伸展的方向取決于所施加的電壓的極性并且取決于壓電材料的極化。

因為橫向收縮對于施加平行于法線的力的用戶來說能差地感知到，所以該裝置有利地被設計為將本體的垂直于法線的方向的長度變化轉換成本體的平行于法線的長度伸展。

該轉換通過如下方式來實現：按照一個實施方式，在本體的兩個主表面上固定截錐形的金屬片，其中鈍的“錐尖”分別遠離本體。該金屬片被設計為將本體的垂直于法線的長度伸展轉換成平行于法線的長度變化。該金屬片還可以用于：增強本體平行于法線的由于該本體的橫向收縮而發生的長度變化。截錐形彎曲或成型的金屬片可對橫向收縮做出反應并且在此朝著所希望的方向、即平行于法線地變形。在此，該變形可以比朝著同一方向的壓電偏移更強。因而，利用在本體的兩個主表面上的截錐形的金屬片，引起整個裝置的能良好感知到的長度變化。