(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0019】
[第1実施形態]
以下に第1実施形態における振動発生装置100について説明する。
【0020】
まず始めに第1実施形態における振動発生装置100の構成について
図1ないし
図5を用いて説明する。
図1は、振動発生装置100の外観形状を示す斜視図である。
図2は、振動発生装置100の構成を示す分解斜視図である。
図3は、天板部22を示す図で、天板部22を下(Z2)側から見た斜視図である。
図4は振動体30を示す図で、
図4(a)は振動体30を上(Z1)側から見た斜視図であり、
図4(b)は、振動体30を下(Z2)側から見た斜視図である。
図5は、弾性部材33,第1保持板34及び第2保持板35を示す図で、
図5(a)は、弾性部材33の斜視図で、
図5(b)は、
図5(a)に示すY2側から見た弾性部材33の側面図であり、
図5(c)は、第1保持板34及び第2保持板35の斜視図である。
【0021】
振動発生装置100は
図1に示すように、振動伝達部材10と、筺体20と、が組み合わされて略直方体状の外観が形成されている。
【0022】
また、振動発生装置100は
図2に示すように、振動伝達部材10と、筺体20を構成する基部21と天板部22と、振動体30と、弾性部材33と、第1保持板34と、第2保持板35と、がナット部材36と、圧力センサ40と、弾性体50と、センサ保持部60と、を備え、他にネジ部材70を用いている。
【0023】
振動伝達部材10は合成樹脂からなり、
図2に示すように直方体状の外形を有し、矩形状の上面部10aと、その外周から下(
図2に示すZ2)側に延設された側壁部10bと、上面部10aの外周に沿って上(Z1)側に突出した載置部10cが形成されている。上面部10aと側壁部10bとで囲まれた領域には空間が設けられており、筺体20を構成する基部21と組み合わせ可能に形成されている。載置部10cの内側には、中心部に第1の貫通孔10dと、その周囲に複数の第2の貫通孔10eと、が設けられている。尚、本実施形態では、複数の第2の貫通孔10eが3つの場合として説明を進める。
【0024】
基部21は合成樹脂材からなり、
図2に示すように、直方体状の外形を有し、矩形状の基底部21aと、その外周から下(Z2)側に延設された内壁部21bと、内壁部21bを囲む外壁部21cと、が一体的に形成されている。内壁部21bと外壁部21cとの間には、外溝部21dが形成されている。基底部21aと内壁部21bとで囲まれた領域には空間が設けられており、振動体30等が収納可能に形成されている。基底部21aの中心部には第3の貫通孔21eが設けられ、その周囲には、振動体30を固定するためのネジ孔21gと、振動伝達部材10に設けられた第2の貫通孔10eと対応する位置に、3つの円柱状の突起部21fが設けられている。
【0025】
天板部22は合成樹脂からなり、
図2に示すように、矩形板状で中心部に円形状の第4の貫通孔22aを有しており、下(Z2)側の面には
図3に示すように、第4の貫通孔22aを囲むように突出した規制部22bが設けられている。
【0026】
振動体30はソレノイドアクチュエータで
図2に示すように、本体部31と、可動部32と、を有しており、振動体30に加えられる駆動信号によって、可動部32が第1の方向(
図2に示すZ1‐Z2方向)に沿って往復自在に移動する。
【0027】
本体部31は、円筒状の外形を有しており、上(Z1)側の底面には、ネジ止め穴31bが設けられるとともに、円柱状の可動部32が突出しており、側面の下(Z2)側には、ネジ山が設けられたセンサ位置調整部31aが設けられている。
【0028】
可動部32は
図4(a)に示すように、第1の方向(Z1‐Z2方向)の一方(Z1)側に突出する先端部32aを有している。先端部32aには、第1の方向(Z1‐Z2)に沿って互いに向かい合うように回転規制部32bと段差部32cと、が形成されるとともに、回転規制部32bが形成されていない外周部分には、ネジ山が形成されたネジ部32dが設けられている。また、可動部32の他方(Z2)側には
図4(b)に示すように、圧力センサ40を押厚する押圧部32eが設けられている。
【0029】
弾性部材33は鋼等の弾性を有する金属薄板からなり、
図2及び
図5(a)に示すように外周が円形状の皿ばねで、その中心部に可動部32の先端部32aが挿通可能な長円状の孔33aが設けられている。弾性部材33は、
図5(b)に示すように、下(Z2)側の面を一端部33bとし、外周部に沿った上側の面が他端部33cとなっている。
【0030】
第1保持板34は鉄等の金属からなり、
図2に示すように外周が弾性部材33より径の大きい円形状で、その中心部には
図5(c)に示すように、可動部32の先端部32aが挿通可能な長円状の孔34aが設けられている。
【0031】
第2保持板35は鉄等の金属からなり、
図2に示すように第1保持板34と略等しい円形状で、その中心部には
図5(c)に示すように、可動部32の先端部32aが挿通可能な長円状の孔35aが設けられている。
【0032】
ナット部材36は鉄等の金属からなり、
図2に示すように外周が六角形状で内周が円筒状に形成されており、内周には、ネジ溝が形成されている。本実施形態では、ナット部材36を2つ用いてダブルナットを構成している。
【0033】
圧力センサ40は、
図2に示すように(Z1‐Z2方向)の一方(Z1)側に押圧操作可能な押圧操作部40aを備え、押圧操作部40aを下(Z2)側へ押圧操作することができる。圧力センサ40は押圧操作部40aが押圧操作された際の圧力に応じた電気信号を発生して出力することで、加えられた圧力を検出する。
【0034】
弾性体50は硬質ゴムなどの弾性材料からなり、
図2に示すように円盤状の鍔部50aの中央部に振動体30の押圧部32eに押圧される被押圧部50bが円柱状に形成されており、その上面(Z1)側の被押圧面には、可動部32の移動距離よりも大きな凹凸が形成されている。このように凹凸を設けることで弾性体50が振動体30の押圧部32eに張り付いてしまうことを防ぐことができる。
【0035】
センサ保持部60は
図2に示すように、内底部61と、外環部62と、が組み合わされて構成されている。内底部61は合成樹脂からなり、有底の円筒形状を有している。外環部62は鉄等の金属材料からなり、円筒形状を有しており、内周には、ネジ溝が形成されている。
【0036】
次に振動発生装置100の構造について
図6を用いて説明する。
図6は、
図1に示す振動発生装置100のA‐A断面を示す断面図である。
【0037】
図6に示すように、筺体20を構成する基部21には、第3の貫通孔21eから、可動部32の先端部32aを上(Z1)側に突出させた状態で、基底部21aの下(Z2)側に振動体30の本体部31がネジ部材70によって保持されている。
【0038】
可動部32の先端部32aには、弾性部材33と、第1保持板34と、第2保持板35と、ナット部材36と、によって、調整部37が構成されている。
【0039】
弾性部材33は、中心部に設けられた長円状の孔33aに先端部32aが挿通され、他端部33cを上(Z1)側に向けた状態で、一端部33bが下(Z2)側で可動部32の段差部32cに規制されている。
【0040】
第1保持板34は、中心部に設けられた長円状の孔34aに先端部32aが挿通され、弾性部材33の上(Z1)側に配置されており、弾性部材33の他端部33cによって第1保持板34が、第1の方向(Z1‐Z2)の一方(Z1)側に付勢されている。第1保持板34は、長円状の孔34aに先端部32aが挿通されることで、先端部32aに設けられた回転規制部32bによって周方向への回転が規制されている。
【0041】
振動伝達部材10は、上面部10aの中心部に設けられた第1の貫通孔10dの直径が、先端部32aの直径よりも余裕をもって大きく設定されており、先端部32aが挿通されている。また、第2の貫通孔10eに基部21の基底部21aに設けられた突起部21fが挿通されて第1保持板34の上側に配置されている。この状態では、側壁部10bが、基部21の内壁部21bと外壁部21cとにガイドされてこれらの間に設けられた外溝部21dに負荷なく挿入された状態となる。
【0042】
第2保持板35は、中心部に設けられた長円状の孔35aに先端部32aが挿通され、振動伝達部材10の上面部10aの上(Z1)側に配置されている。第2保持板35は、長円状の孔35aに先端部32aが挿通されることで、先端部32aに設けられた回転規制部32bによって周方向への回転が規制されている。
【0043】
ナット部材36を、先端部32aに設けられたネジ部32dに締め付けることで、第1保持板34と第2保持板35と、の間に振動伝達部材10の上面部10aが挟持され、振動伝達部材10と、可動部32とが接続される。この状態では、可動部32の、第1の方向(Z1‐Z2方向)の一方(Z1)側に振動伝達部材10が配設されている。
【0044】
筺体20を構成する天板部22は、基部21の基底部21aに設けられた突起部21fに、接着もしくは溶着等によって基部21と一体に固定される。
【0045】
センサ保持部60は、内底部61の上(Z1)側に圧力センサ40が配置され、圧力センサ40の上側に弾性体50が配置された状態で、外環部62が振動体30の本体部31に設けられたセンサ位置調整部31aに、ネジ止めされて固定されている。この状態では、可動部32の、第1の方向(Z1‐Z2方向)の他方(Z2)側に圧力センサ40が配設されており、可動部32の他方に設けられた押圧部32eと圧力センサ40との間に、弾性体50が配設された状態となる。
【0046】
筺体20の基部21に振動体30の本体部31が保持され、センサ保持部60の外環部62が本体部31に設けられたセンサ位置調整部31aに、ネジ止めされている。このため、外環部62を回転させて締めたり緩めたりすることで、内底部61が外環部62と共に上下方向(Z1‐Z2方向)に移動する。このため、センサ保持部60の内底部61に保持された圧力センサ40と、振動体30の押圧部32eとの距離D2を可変することができる。尚、内底部61は図示しない規制部材により回転を規制されているため外環部62が回転させても内底部61が回転することなく、圧力センサ40と共に上下方向(Z1‐Z2方向)に移動可能となっている。
【0047】
次に、振動発生装置100の動作について、
図6を用いて説明する。
【0048】
初期状態では振動発生装置100は、
図6に示す状態で、筺体20の天板部22に設けられた規制部22bと振動伝達部材10の上面部10aとの間が、距離D1だけ離れた状態で静止している。
【0049】
振動体30に駆動信号が入力されると、可動部32が上(Z1)側に移動するが、振動伝達部材10の上面部10aが規制部22bと当接する所定の位置で振動伝達部材10の移動が規制される。
【0050】
可動部32に設けられた調整部37のナット部材36を締めることで、弾性部材33が撓み、第1保持板34と第2保持板35を下(Z2)側に移動させることができるので、規制部22bと上面部10aとの間の距離D1を広げるように調整することができる。このため、振動伝達部材10の移動量を大きくすることができる。
【0051】
また、ナット部材36を緩めることで、弾性部材33の弾性力によって、第1保持板34と第2保持板35を上(Z1)側に移動させることができるので、規制部22bと上面部10aとの間の距離D1を狭めるように調整することができる。このため、振動伝達部材10の移動量を小さくすることができる。
【0052】
以上のように、ナット部材36の締め方を加減することで振動伝達部材10の上面部10aと筺体20の天板部22に設けられた規制部22bとの距離D1を調整することができ、振動伝達部材10の移動量を調整することができる。
【0053】
振動伝達部材10に、第1の方向(Z1‐Z2方向)に下(Z2)側の力Fが加えられた場合には、第1保持板34と弾性部材33を介して可動部32の段差部32cが押し下げられて、可動部32が下(Z2)側に移動する。このため、可動部32の他方に設けられた押圧部32eが下(Z2)側に移動し、弾性体50を介して圧力センサ40を押圧する。圧力センサ40は、受けた圧力に応じた電気信号を出力するので、振動伝達部材10に、第1の方向(Z1‐Z2方向)に下(Z2)側の力Fが加えられたことを検出することができる。
【0054】
以下、第1実施形態としたことによる効果について説明する。
【0055】
第1実施形態の振動発生装置100では、可動部32を有する振動体30と、可動部32と接続される振動伝達部材10と、振動体30を保持する筺体20と、を有し、可動部32が、第1の方向(Z1‐Z2方向)に沿って往復自在に移動し、可動部32の、第1の方向(Z1‐Z2方向)の一方(Z1)側に振動伝達部材10が配設され、他方(Z2)側に圧力センサ40が配設されており、圧力センサ40は、振動伝達部材10に加えられた第1の方向(Z1‐Z2方向)の力Fを検出するよう構成した。
【0056】
これにより、圧力センサ40は、振動伝達部材10に加えられた第1の方向(Z1‐Z2方向)の力Fを検出することができるので、検出した圧力に応じて振動の発生や振動のパターンを対応させることができる。従って、押圧操作に対応することができる振動発生装置を提供することができる。また、可動部32の、他方側に圧力センサ40が配設されているので、圧力センサ40を配置するスペースを新たに確保する必要がないので、大型化することなく省スペースで押圧操作に対応することができる振動発生装置を提供することができる。
【0057】
また、第1実施形態の振動発生装置100では、可動部32と圧力センサ40との間に、弾性体50が配設されている構成とした。
【0058】
これにより、可動部32と圧力センサ40と、の間に弾性体50が配設されているので、弾性体50が弾性変形する範囲で圧力センサ40に加わる力を減衰することができ、圧力センサ40が検出できる圧力の範囲を広げることができる。このため、可動部32の可動範囲で安定して圧力を検出することができる。
【0059】
また、第1実施形態の振動発生装置100では、振動体30は、圧力センサ40との距離D2が可変となるように筺体20に保持されている構成とした。
【0060】
これにより、振動体30が、圧力センサ40との距離D2が可変となるように筺体20に保持されているので、振動体30と圧力センサ40との距離D2を調整することができる。このため、部品の寸法がばらついた場合でも、適切に圧力を検出できるように調整することができるので、一層安定して圧力を検出することができる。
【0061】
以上説明したように、第1実施形態の振動発生装置100によれば、押圧操作に対応することができる振動発生装置を提供することができる。
【0062】
[第2実施形態]
以下に第2実施形態における入力装置200について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る入力装置200の外観形状を示す斜視図である。
図8は、
図7に示す入力装置200のB‐B断面を示す断面図である。尚、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0063】
第2実施形態の入力装置200は、
図7に示すように、第1実施形態で説明した振動発生装置100と、タッチパネル210と、を備えている。
【0064】
タッチパネル210は、液晶表示装置(LCD)等の平面型表示装置と、操作者がタッチパネル210の表面に接触して操作することによって変化する静電容量や電気抵抗等の電気信号を検出することができる操作入力部211が一体に構成されている。
【0065】
タッチパネル210は
図8に示すように、操作入力部211を上(Z1)側として、振動発生装置100の振動伝達部材10に設けられた載置部10cの上(Z1)側に固定されている。このため、振動発生装置100が発生する振動がタッチパネル210に伝わり、タッチパネル210を振動させることができる。
【0066】
操作入力部211は、操作者がその表面を接触することによって接触操作されるとともに、上(Z1)側から下(Z2)側に向かって押圧することによって押圧操作される。押圧した圧力はタッチパネル210を介して振動伝達部材10に伝えられる。
【0067】
以下、第2実施形態としたことによる効果について説明する。
【0068】
第2実施形態の入力装置200では、タッチパネル210を備え、第1実施形態の振動発生装置100が、タッチパネル210に振動を発生させるように設けられている構成とした。
【0069】
これにより、押圧操作に対応することができる振動発生装置を用いた入力装置を提供することができる。
【0070】
以上のように、本発明の実施形態に係る振動発生装置及び入力装置を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【0071】
(1)本実施形態において、弾性体50が硬質ゴムなどの弾性材料からなる例を示して説明を行ったが、適用される用途や使用条件等に合わせて適宜変更して実施しても良い。また、材料の特性に応じて形状も適宜変更して実施することができる。