CN114827850B - 驱动激励器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种驱动激励器和电子设备，驱动激励器包括壳体、振动部及制动部，壳体设有容置腔；振动部包括外壳和振动件，外壳固定于容置腔内，外壳内形成振动腔，振动件可振动地设于振动腔内；制动部包括固定于容置腔内的驱动件和与驱动件的输出端相连的制动组件；其中，驱动件驱动制动组件远离或靠近振动部，以使制动组件与振动件间隔设置或制动组件与振动件弹性抵接。本申请的技术方案可以极大地扩大异向性振动的不对称性，并在短时间内离散地呈现非对称振动。通过产生接近于实际发生的不对称振动力的振动，可以在短时间内离散地呈现朝向某一方向的清晰的力感，此种力感的方向取决于制动组件与振动件的抵接方向，从而不再局限于握持方式。

Description

驱动激励器和电子设备

技术领域

本发明涉及振动装置技术领域，特别涉及一种驱动激励器和电子设备。

背景技术

传统的振动装置通过不断制造非对称振动，产生“仿佛朝向某一个方向”的作用力的错觉。然而，为了引起这种错觉，不仅需要使皮肤产生剪切变形，因而限制了装置的握持方式，还需要将振动频率局限于易感知的范围，且必须持续地刺激一段时间。

作为再现力感的手段，现在有一种向线性谐振器输入不对称信号并利用人类感官的产生错觉的方法。此种方式原则上只能产生持续的定向力感，不能实现离散的振动输出。通过此种方式感受到的等效力较小，非对称信号也会产生多余的振动，因而难以获得清晰的方向感。

综上所述，传统的振动装置在实际应用中有着不限于上述问题的诸多局限性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种驱动激励器，旨在离散地呈现清晰明确的异向性振动。

为实现上述目的，本发明提出的驱动激励器包括：

壳体，所述壳体设有容置腔；

振动部，所述振动部包括外壳和振动件，所述外壳固定于所述容置腔内，所述外壳内形成振动腔，所述振动件可振动地设于所述振动腔内；及

制动部，所述制动部包括固定于所述容置腔内的驱动件和与所述驱动件的输出端相连的制动组件；

其中，所述驱动件驱动所述制动组件远离或靠近所述振动部，以使所述制动组件与所述振动件间隔设置或所述制动组件与所述振动件弹性抵接。

在本发明的一实施例中，所述制动组件包括：

传动件，所述传动件连接所述驱动件的输出端；和

制动件，所述制动件设于所述传动件朝向所述振动部的表面，所述制动件用于抵接所述振动件。

在本发明的一实施例中，所述制动件为弹簧；

或，所述制动件为橡胶；

或，所述制动件为泡棉；

或，所述制动件由弹簧、橡胶及泡棉中的至少两个串联或并联设置构成。

在本发明的一实施例中，所述驱动件设有转轴，所述传动件的一端连接所述转轴，所述转轴的轴线方向与所述振动件的振动方向平行，所述制动件设于所述传动件远离所述转轴的一端；

或，所述驱动件驱动所述传动件进行直线运动，所述传动件的运动方向与所述振动件的振动方向呈夹角设置。

在本发明的一实施例中，所述振动件包括：

两个弹簧片，两个所述弹簧片连接所述外壳，且两个所述弹簧片分别设于所述外壳的相对两侧；和

振子，所述振子可振动地设于所述振动腔内，所述振子的两端分别与两个所述弹簧片连接；

所述制动组件与所述弹簧片间隔设置或弹性抵接。

在本发明的一实施例中，所述振动部还包括缓冲件，所述缓冲件设于一所述弹簧片面向所述制动组件的一侧，且所述缓冲件的中心与所述弹簧片的中心同轴设置。

在本发明的一实施例中，所述驱动件为双轴电机，所述制动组件包括两个，所述驱动件的两个输出端分别连接一所述制动组件，两个所述制动组件在所述驱动件的轴向上呈错位设置。

在本发明的一实施例中，所述驱动激励器包括至少一个所述制动部和至少两个所述振动部，一所述制动部的所述制动组件至少对应一所述振动部设置。

在本发明的一实施例中，所述容置腔的腔壁凸设有至少一个安装台，至少一个所述安装台将所述容置腔分为至少两个子腔室；

所述子腔室的腔壁凸设有多个支撑筋，所述支撑筋的侧边凹陷形成安装槽，所述支撑筋与所述容置腔的内壁间形成制动槽；

所述振动部设于所述安装槽内，所述制动组件活动设于所述制动槽内。

本发明还涉及一种电子设备，所述电子设备包括如上述任一实施例所述的驱动激励器。

本申请的技术方案通过活动设置的制动组件离散地或间隔地抵接振动部，从而制动振动部而产生异向性振动，而由于该异向性振动的产生需要制动部和振动部的配合，振动产生的频次即依赖于制动组件移动并抵接振动件的频次，因而当制动组件不断运动而不断地切换制动组件与振动件间隔设置状态或抵接状态时，即可离散地产生异向性振动。

本申请的技术方案可以极大地扩大异向性振动的不对称性，并在短时间内离散地呈现非对称振动。且通过产生接近于实际发生的不对称振动力的振动，可以在短时间内离散地呈现朝向某一方向的清晰的力感，此种力感的方向取决于制动组件与振动部的抵接方向，从而不再局限于握持方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明驱动激励器一实施例的结构示意图；

图2为本发明驱动激励器一实施例的部分结构示意图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为本发明驱动激励器一实施例振动部的爆炸结构示意图；

图5为本发明驱动激励器一实施例壳体的结构示意图；

图6为本发明驱动激励器又一实施例的结构示意图；

图7为本发明驱动激励器一实施例储能阶段的示意图；

图8为本发明驱动激励器一实施例移动阶段的示意图；

图9为本发明驱动激励器一实施例制动阶段的示意图；

图10为本发明驱动激励器一实施例返回阶段的示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	驱动激励器	33a	振动腔
10	壳体	35	振动件
				10a	容置腔	351	弹簧片
11	安装台	353	振子
				13	支撑筋	50	制动部
13a	安装槽	51	驱动件
				13b	制动槽	53	制动组件
30	振动部	531	传动件
				31	缓冲件	533	制动件
33	外壳

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

所谓“异向性振动”，又称“非对称振动”，通过向振动马达等振动装置输入非对称信号等方式，使得握持该振动装置的使用者产生朝向某一方向拉扯的感觉，可以实现异向性振动的振动装置常用于游戏控制器等设备，通过非对称式的振动给予使用者良好的反馈。

在本申请的技术方案所涉及的振动装置中，所谓“离散”是与“持续”相对的概念，例如，在一次激励后，振动马达持续振动而向振动装置输出持续性的振动，以使使用者感受到持续一段时间的震感或拉扯感，是为持续式的振动；而倘若振动装置在一段时间内间隔地输出一次或多次明确的朝向某一方向的振动，即为离散式的异向性振动。

需要补充说明的是，由于等效力较小，传统的振动装置往往需要持续地在一定的频率范围内输出振动，以确保使用者可以确切地感受振动，产生拉扯感。由于振动马达的振子两端接有弹片，即便只有一次激励，在振子一次较强的振动后，在弹片的作用下振动马达还会有余振产生。

参照图1至图10，为实现离散地呈现清晰明确的异向性振动的目的，本发明提出的驱动激励器100包括壳体10、振动部30及制动部50，壳体10设有容置腔10a；振动部30包括外壳33和振动件35，外壳33固定于容置腔10a内，外壳33内形成振动腔33a，振动件35可振动地设于振动腔33a内；制动部50包括固定于容置腔10a内的驱动件51和与驱动件51的输出端相连的制动组件53；其中，驱动件51驱动制动组件53远离或靠近振动部30，以使制动组件53与振动件35间隔设置或制动组件53与振动件35弹性抵接。

在一实施例中，壳体10的外轮廓大致呈柱状，其内中空形成容置腔10a，振动部30由可以机械储存能量的结构构成，例如，振动部30可以是线性谐振器，其内设有沿某一方向振动的振动件35。可以理解地，振动件35具有一定的质量，以在振动时具备足够的能量。

可选地，本实施例中，驱动件51可以是直线电机、螺旋管、线性电机及旋转电机等驱动装置，驱动件51驱动制动组件53或平移或旋转地靠近或远离振动部30。

可选地，制动组件53可以是具有阻尼器的结构，以对振动件35进行制动，并产生振动波。

参照图6至图10，在一实施例中，驱动激励器100产生一次完整的异向性振动需要经如下阶段：

储能阶段：参照图7，向振动部30输入电驱动信号，振动腔33a内产生激励磁场而驱动振动件35不断振动以储存能量；

移动阶段：参照图8，驱动件51驱动制动组件53移动到振动件35的振动路径，在此期间制动组件53不干扰振动件35的振动；

制动阶段：参照图9，制动组件53抵接振动部30，制动振动件35，接收振动件35振动而产生的能量，从而产生异向性振动，并产生朝向二者接触面的法线方向的拉扯感或力感；

返回阶段：参照图10，一次异向性振动产生后，驱动件51驱动制动组件53复位并等待下次触发，异向性振动停止。

可以理解地，本实施例中，异向性振动的产生并不源于振动部30自身的振动，而是通过制动部50与振动部30的配合而产生的，即制动组件53制动振动部30而产生异向性振动，制动组件53离开振动部30，异向性振动停止。

经过上述几个阶段，驱动激励器100可产生一次异向性振动，一段时间内多次循环上述过程，即可离散地产生多次异向性振动。进一步地，通过控制制动组件53的运动频次，即可控制异向性振动产生的频次，通过改变振动件35的质量等参数，即可改变异向性振动的大小。

本申请的技术方案通过活动设置的制动组件53离散地或间隔地抵接振动部30，从而制动振动部30而产生异向性振动，而由于该异向性振动的产生需要制动部50和振动部30的配合，振动产生的频次即依赖于制动组件53移动并抵接振动部30的频次，因而当制动组件53不断运动而不断地切换振动部30间隔设置状态或抵接状态时，即可离散地产生异向性振动。

本申请的技术方案可以极大地扩大异向性振动的不对称性，并在短时间内离散地呈现非对称振动。且通过产生接近于实际发生的不对称振动力的振动，可以在短时间内离散地呈现朝向某一方向的清晰的力感，此种力感的方向取决于制动组件53与振动部30的抵接方向，从而不再局限于握持方式。

参照图2和图3，在本发明的一实施例中，制动组件53包括传动件531和制动件533，传动件531连接驱动件51的输出端，制动件533设于传动件531朝向振动部30的表面，制动件533用于抵接振动件35。

在本实施例中，制动部50设于驱动部的一侧，具体地，制动部50还包括连接片，连接片包绕驱动件51并与壳体10通过螺栓连接，驱动件51通过连接件固定于容置腔10a内。当驱动件51收到信号时，驱动件51驱动传动件531运动，以使制动件533抵接振动件35或使制动件533远离振动件35。

传动件531为具有一定强度和刚性的结构材料，以为制动件533提供良好的结构支撑，保证结构稳定并获得良好的制动效果。

可选地，在本发明的一实施例中，制动件533为弹簧；或者，制动件533为橡胶；或者，制动件533为泡棉；亦或者，制动件533由弹簧、橡胶及泡棉中的至少两个串联或并联设置构成，即是说，弹簧、橡胶及泡棉其中的两个或三个可以依次首尾相连地设置，以获得良好的制动效果，或并排地设置以制动振动件35，并保证结构稳定性。

通过采用上述具有一定弹性的材料和结构，当制动件533抵接振动部30时，可以有良好的制动效果，并一定程度上保护制动部50和振动部30。

参照图2，在本发明的一实施例中，驱动件51设有转轴，传动件531的一端连接转轴，转轴的轴线方向与振动件35的振动方向平行，制动件533设于传动件531远离转轴的一端。具体地，本实施例中，驱动件51为旋转电机，传动件531为大致呈“L”型的结构件，传动件531的一支通过联动结构与转轴连接，传动件531的另一支靠近振动部30设置。当驱动件51收到指定的信号时，转轴带动传动件531旋转，传动件531自振动部30的一侧靠近或远离，直至制动件533抵接振动件35，或者，直至制动件533脱离振动件35。

而在本发明其他方面的实施例中，驱动件51驱动传动件531进行直线运动，传动件531的运动方向与振动件35的振动方向呈夹角设置。可选地，驱动件51可以是直线电机，驱动件51包括定子和动子，定子固定于容置腔10a内，动子与定子滑动配合，并沿直线运动，传动件531连接动子。

优选地，传动件531的运动方向所在的直线与振动件35的振动方向所在的直线呈90度角设置，如此结构简单且有效，振动的产生和传递亦较为明确，有着良好的效果。

当然，驱动件51还可以是其他可以实现上述技术构想的结构形式，在此不多作限定，相应地，传动件531的结构可以视驱动件51的结构形式或空间布置而改变，并不局限。

参照图3和图4，在本发明的一实施例中，振动件35包括两个弹簧片351和振子353，两个弹簧片351连接外壳33，且两个弹簧片351分别设于外壳33的相对两侧，振子353可振动地设于振动腔内，振子353的两端分别与两个弹簧片351连接；制动组件53与弹簧片351间隔设置或弹性抵接。

本实施例中，外壳33大致为圆筒状，相应地，弹簧片351的外轮廓亦大致为圆形，弹簧片351设有螺旋状的镂空，以增加弹簧片351的弹性。外壳33的相对两侧设有连通振动腔33a的开口，弹簧片351封堵开口，振子353的端部与弹簧片351的中心连接。振子353振动的同时带动弹簧片351振动并将产生的能量储存在弹簧片351内，当制动组件53抵接弹簧片351时，存储的能量释放至制动件533而产生振动波，由于制动件533设于弹簧片351的一侧，故产生的振动也是单侧的，取决于制动件533的特性，与弹簧片351形成较大区别，具有明显的非对称性。也就是说，朝向某一方向的拉扯感是真实存在的，并不依赖于使用者的握持方式和感官体验。

进一步地，参照图3和图4，在本发明的一实施例中，振动部30还包括缓冲件31，缓冲件31设于一弹簧片351面向制动组件53的一侧，该弹簧片351靠近制动组件53，且缓冲件31的中心与弹簧片351的中心同轴设置。为保护硬件并实现良好的振动传动，振动部30的一侧设有上述缓冲件31。一般来说，振动件35连接弹簧片351的中心部分，弹簧片351的中心部分往往是振幅最大，振动最剧烈的部分，因此，将缓冲件31设于其中心，可获得良好的缓冲和减振效果，一定程度上保护振动部30的结构；取决于制动件533和缓冲件31的特性，与弹簧片351形成较大区别，从而具有更为明显的非对称性。

在本发明的一些方面的实施例中，缓冲件31为弹簧；或者，缓冲件31为橡胶；或者，缓冲件31为泡棉；亦或者，缓冲件31由弹簧、橡胶及泡棉中的至少两个串联或并联设置构成。

在本发明的一些实施例中，振动腔33a的中部固定设有线圈，振子353包括质量块和四个永磁体，质量块中空形成环绕线段的导槽，四个永磁体两两为一组嵌设于质量块，两组永磁体设于线圈两侧，同一组的两个永磁体的磁极反向设置。当线圈通电并产生磁场时，磁场作用使得质量块运动，磁场变化，质量块的运动方向也发生变化。进一步地，质量块上和振动腔33a的内壁还设有导磁板，以减少漏磁，提高磁场利用率。

在其他实施例中，也可以使得永磁体固定，质量块嵌设有线圈，线圈通电而产生磁场，由磁场作用使得质量块运动。当然，振动件35的设置形式和驱动方式不限于此，在此不再赘述。

参照图2，在本发明的一实施例中，驱动件51为双轴电机，制动组件53包括两个，驱动件51的两个输出端分别连接一制动组件53，两个制动组件53在驱动件51的轴向上呈错位设置。

本实施例中，双轴电机的两输出端在同一轴线上，每一输出端连接有一传动件531，每一传动件531附近设有一个振动部30，传动件531大致呈“L”形，传动件531的一支通过联动结构与转轴连接，传动件531的另一支靠近振动部30设置，传动件531的两支相垂直，沿着双轴电机输出端的轴线观察制动组件53，两传动件531呈夹角设置。如此，在电机旋转时，同一时间只有一个制动件533抵接一个振动部30，然而，在驱动件51转动相同的角度时，两个制动组件53依次抵接振动部30，也就是说，如此设置可增加异向性振动产生的频次，提高效率。

在本发明的另一实施例中，制动组件53也可以平行设置或在同一平面内，即，当驱动件51旋转时，同一时间有两个制动组件53分别抵接两个振动部30。如此，两制动组件53与两振动部30同时接合或断开，二者产生的异向性振动相叠加即可产生更强的力感，使得振感更清晰。

亦或者，两个制动组件53可以由两个驱动件51分别独立驱动，通过信号控制两个制动组件53同时或依次与振动部30结合，从而获得多样化的振动效果。

当然，在本发明的其他实施例中，驱动激励器100包括至少一个制动部50和至少两个振动部30，一制动部50的制动组件53至少对应一振动部30设置。也就是说，在保证一制动组件53至少对应一振动部30的基础上，应用上述实施例所述的原理，多个制动部50和多个振动部30相配合，即可产生多样化的离散的异向性振动效果。

参照图1、图2及图5，在本发明的一实施例中，容置腔10a的腔壁凸设有至少一个安装台11，至少一个安装台11将容置腔10a分为至少两个子腔室；子腔室的腔壁凸设有多个支撑筋13，支撑筋13的侧边凹陷形成安装槽13a，支撑筋13与容置腔10a的内壁间形成制动槽13b；振动部30设于安装槽13a内，制动组件53活动设于制动槽13b内。

参照图5，本实施例中，振动部30的外壳33呈圆柱形，相适应地，支撑筋13的侧边呈弧形设置，外壳33嵌设于安装槽13a内，并抵接支撑筋13的侧边。其中一侧的支撑筋13与容置腔10a的腔壁间隔设置而形成制动槽13b，制动组件53可以旋转地或直线地进入或离开制动槽13b。

相邻的子腔室的安装槽13a和制动槽13b等结构对称设置或同侧设置，具体视实际情况而定，在此不再多作限定。

本发明还涉及一种电子设备，电子设备包括如上述任一实施例的驱动激励器100，该驱动激励器100的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

其中，在驱动激励器100的一些应用中，电子设备可以是手柄、VR一体机等触觉设备。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种驱动激励器，其特征在于，所述驱动激励器包括：

壳体，所述壳体设有容置腔；

振动部，所述振动部包括外壳和振动件，所述外壳固定于所述容置腔内，所述外壳内形成振动腔，所述振动件可振动地设于所述振动腔内；及

制动部，所述制动部包括固定于所述容置腔内的驱动件和与所述驱动件的输出端相连的制动组件；

其中，所述驱动件驱动所述制动组件远离或靠近所述振动部，以使所述制动组件与所述振动件间隔设置或所述制动组件与所述振动件弹性抵接；

所述驱动件可驱动所述制动组件往复运动使所述制动组件与所述振动件持续切换间隔设置状态或抵接状态，以离散地产生异向性振动。

2.如权利要求1所述的驱动激励器，其特征在于，所述制动组件包括：

传动件，所述传动件连接所述驱动件的输出端；和

制动件，所述制动件设于所述传动件朝向所述振动部的表面，所述制动件用于抵接所述振动件。

3.如权利要求2所述的驱动激励器，其特征在于，所述制动件为弹簧；

或，所述制动件为橡胶；

或，所述制动件为泡棉；

或，所述制动件由弹簧、橡胶及泡棉中的至少两个串联或并联设置构成。

4.如权利要求2所述的驱动激励器，其特征在于，所述驱动件设有转轴，所述传动件的一端连接所述转轴，所述转轴的轴线方向与所述振动件的振动方向平行，所述制动件设于所述传动件远离所述转轴的一端；

或，所述驱动件驱动所述传动件进行直线运动，所述传动件的运动方向与所述振动件的振动方向呈夹角设置。

5.如权利要求1所述的驱动激励器，其特征在于，所述振动件包括：

两个弹簧片，两个所述弹簧片连接所述外壳，且两个所述弹簧片分别设于所述外壳的相对两侧；和

振子，所述振子可振动地设于所述振动腔内，所述振子的两端分别与两个所述弹簧片连接；

所述制动组件与所述弹簧片间隔设置或弹性抵接。

6.如权利要求5所述的驱动激励器，其特征在于，所述振动部还包括缓冲件，所述缓冲件设于一所述弹簧片面向所述制动组件的一侧，且所述缓冲件的中心与所述弹簧片的中心同轴设置。

7.如权利要求1所述的驱动激励器，其特征在于，所述驱动件为双轴电机，所述制动组件包括两个，所述驱动件的两个输出端分别连接一所述制动组件，两个所述制动组件在所述驱动件的轴向上呈错位设置。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的驱动激励器，其特征在于，所述驱动激励器包括至少一个所述制动部和至少两个所述振动部，一所述制动部的所述制动组件至少对应一所述振动部设置。

9.如权利要求1至7中任意一项所述的驱动激励器，其特征在于，所述容置腔的腔壁凸设有至少一个安装台，至少一个所述安装台将所述容置腔分为至少两个子腔室；

所述子腔室的腔壁凸设有多个支撑筋，所述支撑筋的侧边凹陷形成安装槽，所述支撑筋与所述容置腔的内壁间形成制动槽；

所述振动部设于所述安装槽内，所述制动组件活动设于所述制动槽内。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9中任一项所述的驱动激励器。