提供触觉反馈的装置和具有该装置的器件制造方法及图纸

该装置具有压电致动器，该压电致动器不仅可以识别出操纵力而且可以给出触觉反馈。该致动器的为此所生成的长度伸展可通过能变形的金属片朝着所希望的方向增强。该能变形的金属片被粘贴并且具有用于压力平衡的孔。

A device providing tactile feedback and a device having the device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供触觉反馈的装置和具有该装置的器件
本专利技术涉及一种用于产生主动触觉反馈的器件和装置。在此涉及如下装置，该装置被设计为：如果用户对该器件施加力则对该用户产生反馈。这种器件例如可以被用在按钮中、例如被用在仪器的操纵按钮中。该器件可以产生主动触觉反馈例如以便通知用户由他进行的设定成功地被该器件实现。
技术介绍
相反，器件也可以给出主动触觉反馈，例如移动电话可产生振动报警。也公知的是用于移动电子设备、如笔记本电脑等等的触觉显示器。触觉反馈也可以将力的强度或者材料的表面特性或者刚度或弹性转化成可触觉感知到的感觉。
技术实现思路
本专利技术的任务是说明一种经改善的用于产生主动触觉反馈的装置。该任务通过根据本专利技术的权利要求1所述的装置来解决。本专利技术的有利的设计方案从其它权利要求得知。说明了一种用于产生主动触觉反馈的装置。反馈被称作主动反馈，因为该反馈由该装置本身产生。该反馈被称作触觉反馈，因为用户可以通过其触觉来感知该反馈。该装置包括压电致动器，用于产生以能触觉地感知到的偏移的形式的反馈。该致动器包括扁平的压电本体，该扁平的压电本体具有近似平面平行的主表面。在本体中设置第一和第二致动电极，通过所述第一和第二致动电极可以引起压电致动器的压电偏移。该本体被设计为使得该本体识别出被施加到该本体上的力。所施加的力通过压电元件被转化成电信号。该电信号可以直接或者必要时增强地被施加给致动电极。如果给致动电极施加电压，则该本体产生长度伸展。长度伸展可垂直于法线地进行，其中法线垂直于该本体的主表面。这种长度变化也被称作横向收缩。在此，长度伸展的方向取决于所施加的电压的极性并且取决于压电材料的极化。优选地，整个致动器的长度变化平行于所施加的力、即沿着制动器的主表面的法线发生。因为本体在xy平面内的横向收缩对于施加平行于法线的力的用户来说能差地感知到，所以该装置有利地被设计为将本体沿着垂直于法线的方向的长度变化转换成致动器的平行于法线的长度伸展。该转换通过如下方式来实现：在本体的一个或两个主表面上固定截锥形的金属片，其中钝的“锥尖”分别远离本体。这种金属片在下文也被称作钹（Zymbel）。钹被设计为将本体的垂直于法线的长度伸展转换成平行于法线的长度变化。钹还可以用于：增强本体平行于法线的由于该本体的横向收缩而发生的长度变化。截锥形弯曲或成型的金属片可对横向收缩做出反应并且在此朝着所希望的方向、即平行于法线地变形。在此，该变形可以比朝着同一方向的压电偏移更强。因而，利用在本体的两个主表面上的各一个钹，引起整个装置的能良好感知到的长度变化。为了钹的金属片能在致动作用的情况下显著地弹性变形，该金属片可具有典型的厚度，该典型的厚度例如在钛的情况下在0.1至0.4mm之间的范围内。钹具有扁平的边缘区，该扁平的边缘区平放在本体的主表面之一上并且固定在那里。该固定利用粘合剂、优选地基于含环氧化物的粘合剂来实现。在钹下方围出空腔，在该空腔中，在将钹放上之后或者最迟在粘合剂的热硬化（例如在150℃的情况下）时可能会形成过压。该过压可能会经过仍然柔软的粘合剂层逸出并且在那里导致起泡。为了避免这一点，钹配备有孔。在钹下方围出的空腔通过该孔来与周围环境相连，使得可以实现压力平衡。但是，在没有过压的情况下，在很大程度上避免了起泡。对比实验已经表明：孔对致动器的特性也丝毫没有施加负面影响。阻止起泡的优点是耐久性改善并且因此致动器的可靠性更高。在没有围出气泡的情况下，粘贴更耐久。有利地，致动器通过两个钹的截锥形来固定在基座与固定板之间。固定板又与基座保持连接并且借助于预应力来固定。该预应力可以充当拉应力或压应力而且例如分别通过弹簧来调整。在一个实施方式中，操纵板构造为膜片。膜片被安置为使得该膜片利用朝着基座的方向起作用的预应力将钹以及借此也包括本体固定在基座上。因此，膜片也充当朝着基座的方向施加拉应力或压应力的装置。在另一实施方式中，操纵板平行于本体的表面并且借此平行于基座地取向，处在上钹的遮盖面上并且优选地相对于操纵板能自由移动。操纵板在本体上方在至少两个侧面上、更好地在所有侧面上伸出，而且在伸出区域通过弹簧与基座连接，其中这些弹簧在预应力下。以这种方式确保了：对作用于操纵板的压力、例如用户的手指压力可靠地做出反应，而且至少平行于法线起作用的力分量被传递到本体上。操纵板可以被设计为使得该操纵板在操纵/力作用不是垂直地起作用的情况下可以稍稍倾斜，而仍然将力传递到本体上。弹簧拉紧导致：操纵板在偏移之后重新平行于基座或平行于本体的主表面地取向。在一个替选的实施方案中，本体通过钹来被固定在基座与操纵板之间，其中对操纵板施加朝着基座方向起作用的弹簧压力。该弹簧压力可通过盘簧来产生，所述盘簧支撑在托架上，该托架固定在基座上并且布置为使得该托架以托架端部垂直地立在本体上方。托架也可以是例如具有双弯曲横截面轮廓的支架。下方的扁平部分可固定在基座上，而上方的扁平部分处在本体上方。替代托架，紧固元件也可以构造为具有卷边的套筒，其中该套筒接着同时是用于整个装置的长度伸展的引导。在此，在压应力下处在套筒或托架与操纵板之间的盘簧引起可靠的紧固和在操纵该装置之后或在压电致动器偏移之后朝初始位置的反向引导。钹还具有如下侧面，该侧面沿着法线的方向立在相应的主表面上方。钹在钝的锥尖上具有遮盖面，该遮盖面近似平行于本体的表面地取向。因而，钹优选地具有圆形底面，借助于该圆形底面可以与相对于本体的角度无关地对平行于主表面的长度变化最好地做出反应并且通过金属片朝着平行于法线的方向的变形来增强平行于主表面的长度变化。当识别出有力施加到本体或按照本专利技术的装置上时，该装置产生触觉反馈。该识别可借助于逆压电效应来实现。被施加到包括致动电极的本体上的力产生电荷移动，该电荷移动可以在电极上作为测量电压被量取。为此，原则上可以使用致动电极。然而也可能的是：将至少一个单独的测量电极布置在本体中，而且利用该测量电极来检测测量电压，该测量电压由于通过所施加的力引起的逆压电效应而产生。因为测量电压随着所施加的力增加而升高，所以对于所要检测的测量电压来说可以限定阈值，该阈值被分配给所希望的触发力。如果所施加的力达到触发力并且测量电压在此超过该阈值，则与测量电极连接的测量单元识别出这一点。那么，在达到触发力时，通过电压发生器来产生致动电压并且将该致动电压施加到致动电极上。同时，触发其它行动，该其它行动用于运行该装置或与该装置连接的电器件。因此，该装置实际上是开关，该开关的触发点可通过阈值来设定。同时，该开关产生触觉反馈，例如借助于手指压力来施加力的用户在该触觉反馈方面识别出达到触发力并且借此识别出切换过程。也可能的是：限定多个阈值并且借助于控制装置来产生不同的触觉反馈，使得不同的触发力可以被识别出，被转化成不同的行动并且通过可区分的反馈被传送给用户。如所说明的那样，致动电极可以用作测量电极。也可以使用第三电极作为测量电极，而且可以量取在测量电极与致动电极之间的测量电压。然而，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生主动触觉反馈的装置，/n所述装置具有压电致动器，所述压电致动器具有扁平的压电本体（GK），所述压电本体具有在xy平面内平面平行的主表面以及第一和第二致动电极，/n所述压电本体具有固定地粘贴在所述主表面之一上的钹（KB），所述钹成型为截锥形的金属片，/n其中所述钹（KB）的钝的锥尖远离所述本体，/n其中在所述钹（KB）与所述本体（GK）之间围出空腔，/n其中在所述钹中设置孔（B），所述孔能够实现所述空腔与周围环境的压力平衡。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 AT GM50142/20171.一种用于产生主动触觉反馈的装置，
所述装置具有压电致动器，所述压电致动器具有扁平的压电本体（GK），所述压电本体具有在xy平面内平面平行的主表面以及第一和第二致动电极，
所述压电本体具有固定地粘贴在所述主表面之一上的钹（KB），所述钹成型为截锥形的金属片，
其中所述钹（KB）的钝的锥尖远离所述本体，
其中在所述钹（KB）与所述本体（GK）之间围出空腔，
其中在所述钹中设置孔（B），所述孔能够实现所述空腔与周围环境的压力平衡。


2.根据权利要求1所述的装置，
其中所述钹（KB）由钛片成型。


3.根据权利要求1或2所述的装置，
其中所述钹（KB）具有扁平的边缘区（RB），所述扁平的边缘区与所述本体（GK）的主表面平面平行地取向，其中所述钹在其边缘区内与所述本体粘贴。


4.根据上述权利要求之一所述的装置，
其中所述钹（KB）构造为使得所述本体（GK）在所述主表面的xy平面内的偏移迫使所述钹变形，所述变形造成沿z方向的偏移并且这样表现出对所述本体的偏移的主动触觉反馈。


5.根据上述权利要求之一所述的装置，
其中所述钹（KB）具有如下侧面（MF），所述侧面沿着法线（N）的方向立在相应的主表面上方，
其中所述钹在所述钝的锥尖上具有遮盖面（DF），所述遮盖面平行于所述本体（GK）的表面地取向或者具有解剖学适配的手指凹槽。


6.根据上述权利要求之一所述的装置，
其中所述孔（B）对中地布置在所述钝的锥尖上，
其中所述孔具有为0.1至0.6mm的直径。

【专利技术属性】
技术研发人员：A拉雅普卡尔，R普希莱特纳，D诺伊维特，M普拉尔，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE