一种弹片、制作方法、振动组件及触觉执行器与流程

1.本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种弹片、制作方法、振动组件及触觉执行器。


背景技术：

2.触觉执行器用于让用户获得触觉体验，其多为通过电子部件产生一个受控的振动信号，让用户获得一种触觉体验，从而提升用户的使用体验，触觉执行器在智能通讯设备、游戏机以及车载显示屏、操控面板等都有了较为广泛的应用；相关技术中，触觉执行器多包括固定架、振动质子、弹片和驱动机构，其中振动质子通过弹片固定在固定架上，且一部分悬空可往复移动设置，驱动组件通以交流电，利用电磁感应远离驱动振动质子的定向往复运动，从而实现整个执行器的振动；其中，弹片作为实现振动质子悬空的机构，相关技术中多采用对称的双弹片结构，且为了提高弹性，弹片的结构较复杂，从而导致弹片的制作、装配工艺复杂。
3.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种弹片、制作方法、振动组件及触觉执行器，降低弹片的成型难度。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：第一方面，提供了一种弹片，包括：固定底板；第一支撑板，与所述固定底板长度方向上的一端垂直连接；第二支撑板，与所述固定底板长度方向上的另一端垂直连接，且与所述第一支撑板位于所述固定底板的同一侧；所述固定底板、第一支撑板和第二支撑板构成u型支撑座，所述第一支撑板和第二支撑板的自由端朝向与所述u型支撑座横截面所在平面垂直的方向延伸构成悬空部；所述悬空部包括分别与所述第一支撑板自由端、第二支撑板自由端连接的两第一悬臂，与所述第一悬臂的自由端垂直连接的第二悬臂，且两所述第二悬臂的自由端具有朝向对方延伸设置的振子固定部，两所述振子固定部与所述固定底板平行设置，且所述振子固定部的底部高于所述固定底板。
6.进一步地，所述第一悬臂和第二悬臂处于同一平面内。
7.进一步地，所述第二悬臂与所述第一悬臂接触部位的宽度小于其与所述振子固定部连接处的宽度。
8.进一步地，所述固定底板上还具有定位槽。
9.第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的弹片的制作方法，包括以下步骤：
对基板进行冲切，去除多余废料，使得在同一平面上形成未折弯前的所述固定底板、第一支撑板、第二支撑板、第一悬臂和第二悬臂；在第二悬臂的自由端朝向同一方向折弯90度，形成振子固定部；在固定底板的两端位置处进行与所述振子固定部同方向的折弯90度，加工完成。
10.第三方面，本发明提供了一种振动组件，包括：如第一方面任一项所述的弹片；托架，截面呈倒u型，长度小于所述弹片上两第二悬臂之间的间距，且所述托架的两端倒扣固定在所述振子固定部上；第一磁钢，固定在所述托架内；第二磁钢，固定在所述托架内，且与所述第一磁钢相对设置，二者的极性相反；极片，固定在所述托架内，且固定在所述第一磁钢和第二磁钢之间；第一固定块，固定在所述托架内，且设置在所述第一磁钢的另一端；第二固定块，固定在所述托架内，且设置在所述第二磁钢的另一端。
11.进一步地，所述托架的中部位置处，在其顶面和两侧面镂空设置。
12.第四方面，本发明还提供了一种触觉执行器，包括：安装底板；线圈，固定在所述安装底板上，且通过引线与外界驱动电连接；如第三方面所述的振动组件；其中，所述振动组件的托架套设在所述线圈内，且线圈固定在所述极片所在位置处。
13.进一步地，所述安装底板上具有两相对平行设置的固定片，两所述固定片与所述安装底板垂直设置，所述线圈的外侧分别与两所述固定片的内壁接触，并通过焊接的方式固定。
14.进一步地，还包括外壳，所述外壳通过四个侧边垂直翻折一体成型。
15.本发明的有益效果为：本发明通过一体成型的弹片设计，在具体制作时，仅需先进性冲切，再折弯即可成型，并且本发明中的弹片采用不锈钢材质，具备激光焊接亲和力，无需二次保护，从而使得弹片的加工工艺难度大为降低，同时也提高了制作效率降低了制作成本。
附图说明
16.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中记载的一些实施例，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获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例中弹片的立体结构示意图；图2为本发明实施例中图1中弹片的侧视图；图3为本发明实施例中图1中弹片的主视图；图4为本发明实施例中弹片的冲切结构示意图；图5为本发明实施例中弹片折弯后的俯视图；
图6为本发明实施例中弹片与托架的连接结构示意图；图7为本发明实施例中振动组件的结构示意图；图8为本发明实施例中图7中振动组件的爆炸结构示意图；图9为本发明实施例中线圈与安装底板的连接结构示意图；图10为本发明实施例中触觉执行器的结构示意图（未示出外壳）；图11为本发明实施例中外壳的结构示意图。
具体实施方式
18.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一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.如图1至图3所示的弹片10，该弹片10为一体形成结构，包括u型支撑座14和悬空部15，具体的，如图1中所示，u型支撑座14包括固定底板11、第一支撑板12和第二支撑板13，为了便于表述，在图1中引入了三维坐标系统，其中，固定底板11的长度方向沿x方向延伸设置，第一支撑板12与固定底板11长度方向上的一端垂直连接，第二支撑板13与固定底板11长度方向上的另一端垂直连接，且与第一支撑板12位于固定底板11的同一侧，即第一支撑板12和第二支撑板13均朝向y方向延伸，在具体固定时，固定底板11与外界连接，通过第一支撑板12和第二支撑板13将振动传递给固定底板11，通过固定底板11将振动传递给外界，实现将振动传递到用户手上；固定底板11、第一支撑板12和第二支撑板13构成u型支撑座14，第一支撑板12和第二支撑板13的自由端朝向与u型支撑座14横截面所在平面垂直的方向延伸构成悬空部15；这里的与u型支撑座14横截面所在平面垂直的方向是指图1中的z方向，通过朝向z方向的延伸，使得整个悬空部15可以在x方向往复移动；进一步地，在本发明实施例中，悬空部15包括分别与第一支撑板12自由端、第二支撑板13自由端连接的两第一悬臂15a，与第一悬臂15a的自由端垂直连接的第二悬臂15b，且两第二悬臂15b的自由端具有朝向对方延伸设置的振子固定部15c，两振子固定部15c与固定底板11平行设置，且振子固定部15c的底部高于固定底板11。
22.此外，这里还需要指出的是，在本发明实施例中，弹片10采用不锈钢材质，在激光焊接时亲和力较强；在上述实施例中，通过一体成型的弹片10设计，在具体制作时，仅需先进性冲切，再折弯即可成型，并且本发明中的弹片10采用不锈钢材质，具备激光焊接亲和力，无需二次保护，从而使得弹片10的加工工艺难度大为降低，同时也提高了制作效率降低了制作成本。
23.在上述实施例的基础上，在本发明实施例中，第一悬臂15a和第二悬臂15b处于同一平面内，而且，第二悬臂15b与第一悬臂15a接触部位的宽度小于其与振子固定部15c连接处的宽度。在本发明实施例中，通过第一悬臂15a和第二悬臂15b的设置，增加了振子固定在固定部之后的臂长，首先是第一支撑板12和第二支撑板13作为支持振子振动的第一个部位，然后第一悬臂15a朝向z方向延伸，进一步增加振子振动的臂长，最后通过第二悬臂15b朝向y方向的进一步延伸，大大提高了振子的可振动范围，从而提高了振幅；在本发明实施例的以下部分，对上述弹片10的制作方法进行介绍，如图4和图5中所示，整体制作过程仅需要冲切和折弯两个大步骤，具体包括以下步骤：对基板进行冲切，去除多余废料，使得在同一平面上形成未折弯前的固定底板11、第一支撑板12、第二支撑板13、第一悬臂15a和第二悬臂15b；如图4中双点划线所示，即为在进行冲切时的废料，在将废料与基本分离后，即可在基板上标注虚线的位置处进行折弯；具体包括，在第二悬臂15b的自由端朝向同一方向折弯90度，形成振子固定部15c；然后，在固定底板11的两端位置处进行与振子固定部15c同方向的折弯90度，加工完成。通过本发明实施例中的一体成型的结构形式的弹片10，与现有技术相比，简化了弹片10的制造成本，优化了产品工艺，从而满足了产品微型化，结构紧凑化的设计需求。
24.如图6至图8所示，在本发明上述实施例的基础上，还提供了一种振动组件30，包括：上述弹片10，如图6所示，还包括托架20，托架20截面呈倒u型，长度小于弹片10上两第二悬臂15b之间的间距，且托架20的两端倒扣固定在振子固定部15c上；这样，通过托架20与振子固定部15c的配合，形成了放置磁钢、极片23和固定块的腔体，具体的，如图7和图8中所示，腔体内包括第一磁钢21、第二磁钢22、极片23、第一固定块24和第二固定块25，其中，如图8中所示，第一磁钢21固定在托架20内，第二磁钢22也固定在托架20内，且与第一磁钢21相对设置，二者的极性相反设置，通过极性相反间隔设置，使得在受到磁场作用时，在两个方向上均可以实现均衡移动，极片23，固定在托架20内，且固定在第一磁钢21和第二磁钢22之间；第一固定块24，固定在托架20内，且设置在第一磁钢21的另一端；第二固定块25，固定在托架20内，且设置在第二磁钢22的另一端。这样，通过焊接的方式将磁钢、极片23固定块固定在托架20内，再通过焊接的形式将托架20固定在弹片10上的振子固定部15c上；为了减少托架20的重量，也便于观察内部情况，在本发明实施例中，如图8中所示，托架20的中部位置处，在其顶面和两侧面镂空设置。这里的镂空可以是如图8中在托架20长度方向上进行的矩形镂空，当然也可以是在高度或者宽度方向上进行的镂空。
25.在上述实施例的基础上，本发明还提供一种如图9至图11所示的触觉执行器，包括上述振动组件30、安装底板40和线圈50，其中：线圈50固定在安装底板40上，且通过引线与外界驱动电连接；振动组件30的托架20套设在线圈50内，且线圈50固定在极片23所在位置处，根据电磁感应原理，在将线圈50套设在托架20上，则线圈50通电时会在托架20的长度方向上产生磁场力，由于托架20上固定有第一磁钢21和第二磁钢22，在磁场力的作用下，其沿着托架20的长度方向进行往复移动，从而产了振感，并通过固定底板11将振感传递给安装底板40，最终传递给用户；关于线圈50的固定，安装底板40上具有两相对平行设置的固定片41，两固定片41
与安装底板40垂直设置，线圈50的外侧分别与两固定片41的内壁接触，并通过焊接的方式固定。此外，如图10中所示，在弹片10的固定底板11上还具有定位槽，定位槽与其中一个固定片41的位置相对应，这样，固定片41就同时起到了线圈50固定以及固定底板11定位的双重功能；在本发明实施例中，触觉执行器还包括外壳60，如图11中所示，外壳60通过四个侧边垂直翻折一体成型。这样，在对触觉执行器进行组装时，首先固定线圈50，然后再将磁钢、极片23与固定块固定在托架20中，接着将托架20穿过线圈50，然后弹片10固定，再将托架20与弹片10固定连接，最终将弹片10固定在安装底板40上，最后再将外壳60固定在安装底板40上即可。
26.在本发明实施例中，通过激光焊接工艺将产品的各个组件固定在一起，简化了产品生产工艺，提高了产品的稳定性，并且通过将振动组件30与安装底板40固定的方式，简化了产品的制作工艺，满足产品的微型化，结构紧凑化的设计；此外，在本发明实施例中将弹片10设计为一体成型结构，简化了弹片10的制造工艺和成本，通过采用振动组件30放置在线圈50内部的结构，大大增加了振动质子的位移，并且通过悬空部15以及多个悬臂的设置增加了振动组件30的振动强度；并且通过采用不锈钢托架20结构，既简化了操作工艺，有增加了产品的可靠性。
27.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。