[发明专利]具有预载荷设备的触觉致动器组件

权利要求书

1.一种触觉致动器组件，包括：

触觉致动器，包括

压电材料层，所述压电材料层被配置为沿着平行轴生成应变，所述平行轴平行于所述压电材料层的平面表面，以及

位移转换设备，所述位移转换设备被配置为将压电材料层沿着平行轴的应变转换成触觉致动器沿着垂直轴的扩展或收缩，所述垂直轴垂直于所述压电材料层的平面表面，

其中触觉致动器的扩展或收缩被配置为生成触觉致动器沿着垂直轴的位移；以及

预载荷设备，所述预载荷设备与触觉致动器相邻并且被配置为沿着垂直轴在触觉致动器上生成压缩载荷，所述预载荷设备包括壳体，所述壳体具有盖子、与盖子间隔开并且平行于盖子延伸的基部以及在盖子和基部之间延伸的至少一个侧壁，其中触觉致动器部署在由壳体形成的被封住的腔体内，以及

其中改变被封住的腔体内的压力，以便沿着垂直轴在触觉致动器上产生压缩载荷。

2.如权利要求1所述的触觉致动器组件，其中压力低于大气压，并且被封住的腔体内的压力与被封住的腔体外部的大气压之间的压力差沿着垂直轴在触觉致动器上施加压缩载荷。

3.如权利要求2所述的触觉致动器组件，其中被封住的腔体内的压力在1.4PSIA和10PSIA之间。

4.如权利要求1所述的触觉致动器组件，其中压力升高到高于大气压，并且压力沿着垂直轴在触觉致动器上施加压缩载荷。

5.如权利要求1所述的触觉致动器组件，其中触觉致动器的位移转换设备是位移放大设备，所述位移放大设备被配置为将由压电材料层由于其应变而沿着平行轴输出的位移转换成触觉致动器沿着垂直轴的更大位移，所述触觉致动器的位移放大设备包括部署在压电材料层的相应的相对平面表面上的第一盘和第二盘，其中第一盘和第二盘中的每个盘形成具有压电材料层的相应平面表面的截头圆锥。

6.如权利要求1所述的触觉致动器组件，其中触觉致动器部署在由壳体形成的被封住的腔体内，使得触觉致动器的第一外表面接触盖子的内表面并且触觉致动器的第二外表面接触基部的内表面。

7.如权利要求1所述的触觉致动器组件，其中盖子被配置为当触觉致动器沿着垂直轴输出位移时变形，并且基部被配置为当触觉致动器沿着垂直轴输出位移时不变形。

8.如权利要求1所述的触觉致动器组件，其中被封住的腔体是气密的。

9.一种触觉使能设备，包括：

外壳；

电源；

触觉致动器组件，所述触觉致动器组件被配置为在壳体的外表面处生成触觉效果，所述触觉致动器组件包括：

触觉致动器，包括

压电材料层，所述压电材料层被配置为沿着平行轴生成应变，所述平行轴平行于所述压电材料层的平面表面，

至少两个电极，所述至少两个电极附接到或嵌入在压电材料层内，以及

位移转换设备，所述位移转换设备被配置为将压电材料层沿着平行轴的应变转换成触觉致动器沿着垂直轴的扩展或收缩，所述垂直轴垂直于所述压电材料层的平面表面，其中所述触觉致动器的扩展或收缩被配置为生成触觉致动器沿着垂直轴的位移；

预载荷设备，所述预载荷设备与触觉致动器相邻并且被配置为沿着垂直轴在触觉致动器上生成压缩载荷，所述预载荷设备包括壳体，所述壳体具有盖子、与盖子间隔开并且平行于盖子延伸的基部以及在盖子和基部之间延伸的至少一个侧壁，其中所述触觉致动器部署在由壳体形成的被封住的腔体内，并且其中改变被封住的腔体内的压力，以便沿着垂直轴在触觉致动器上产生压缩载荷，以及

控制单元，所述控制单元被配置为控制电源以向触觉致动器的所述至少两个电极提供电力。

10.如权利要求9所述的触觉使能设备，其中由触觉使能设备的外壳施加到触觉致动器组件的任何压缩载荷小于1N。