動態塊體重構的製作方法

2023-10-17 21:06:14

動態塊體重構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及動態塊體重構，具體公開了涉及可重新配置旋轉塊體的系統和方法。一個實施例可以採取具有馬達和附接至馬達的耦合重物的系統的形式。馬達的操作旋轉耦合重物，並且重物可動態重新配置以改變質心相對於旋轉軸的位置。
【專利說明】動態塊體重構

【技術領域】
[0001]本申請涉及旋轉耦合塊體，尤其涉及改變旋轉塊體的質心以實現期望效果。

【背景技術】
[0002]觸覺設備通常被設計為向電子設備的用戶提供觸知反饋。通常實現的觸覺設備是旋轉以引發振動出現的偏心重物。一般地，振動越強，觸覺設備就越有效。也就是說，相比於低振幅振動，高振幅振動將典型地向用戶提供更好的反饋。振幅可以根據若干參數變化；其中的一些是重物旋轉的頻率以及質心相對於旋轉軸的位置，這兩項通常是常規觸覺設備中的固定參數。


【發明內容】

[0003]在此公開的實施例可以採取多種形式來提供相對於旋轉軸動態再定心塊體的觸覺反饋。
[0004]一個實施例採取下述系統的形式，所述系統包括:馬達；附接至馬達的杆；相對於杆固定的第一重物；鄰接所述第一重物並至少部分繞所述杆自由旋轉的第二重物；以及操作性地連接至所述第一和第二重物的第三重物，所述第三重物被配置為在達到旋轉閾值時從所述杆向外移動。
[0005]進一步地，在這一實施例中，三個重物的質心在未達到旋轉閾值時不同於所述杆的中心；並且這三個重物的質心在達到旋轉閾值時與所述杆的中心對準。
[0006]又一個實施例可以採取一種用於提供觸覺反饋的方法的形式，所述方法包括:以第一頻率驅動蝶形塊體，所述第一頻率低於一閾值；以第二頻率驅動所述蝶形塊體，所述第二頻率高於該閾值；其中觸覺反饋以所述第一頻率而非以所述第二頻率提供。在此實施例中，在達到閾值時，移動所述第三塊體遠離所述第一和第二塊體，藉此在相對於圍繞旋轉中心旋轉的平衡配置中布置所述蝶形塊體。
[0007]再一個實施例可以採取下述電子設備的形式，所述電子設備具有處理器、耦合至所述處理器的通信系統、耦合至所述處理器的控制器、操作性耦合至所述控制器的馬達、以及耦合至所述馬達並被配置為由所述馬達旋轉的杆。一組耦合重物被耦合至所述杆並且包括第一重物以及至少一個鄰接的第二重物。該組耦合重物的質心可以偏離以低旋轉頻率旋轉的杆的旋轉軸。第二重物可以相對於第一重物位移以更改質心相對於旋轉軸的位置。
[0008]又一個實施例可以採取一種用於生成觸覺輸出的裝置的形式，所述裝置包括--與杆相鄰的第一塊體；與所述杆相鄰的第二塊體；位於所述第一和第二塊體之間的第三塊體；以及固定至所述杆的驅動器；其中所述驅動器操作用於響應於所述杆的旋轉而圍繞所述杆旋轉至少所述第一塊體。
[0009]雖然公開了多個實施例，但是本發明的其他實施例將根據隨後描述而對於本領域技術人員變得顯見。將會認識到，在不背離實施例的精神和範圍的情況下，能夠在各方面對實施例做出修改。因此，附圖和詳細描述的本質在於例示而非限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是示例性電子設備的等距視圖。
[0011]圖2是示例性電子設備的框圖。
[0012]圖3A例示了形成動態塊體的耦合重物的一例。
[0013]圖3B例示了形成動態塊體的耦合重物的第二例。
[0014]圖3C例示了形成動態塊體的耦合重物的第三例。
[0015]圖3D例示了形成動態塊體的耦合重物的第四例。
[0016]圖3E例示了形成動態塊體的耦合重物的第五例。
[0017]圖3F例示了形成動態塊體的耦合重物的第六例。
[0018]圖4例示了使用處於靜止位置的第二重物耦合至杆的圖3的耦合重物。
[0019]圖5例示了圖3的耦合重物旋轉以及第二重物從旋轉位置位移以更改耦合重物的質心。
[0020]圖6例示了圖3的耦合重物具有彈簧以提供用以使第二重物回復到靜止位置的回覆力。
[0021]圖7是沿著圖3的耦合重物的線VI1-VII而得到的截面圖，圖中根據一個另選實施例例示了第二重物在其基部處附接至第一重物。
[0022]圖8A例示了包括用於將第二重物保持在靜止位置的磁體的圖3的耦合重物。
[0023]圖SB示出了生成可以影響位於第一重物內的第二重物的定位的磁通量線的馬達。
[0024]圖9例示了包括用於將第二重量保持在位移位置的制動器的圖3的耦接重量。
[0025]圖10描繪了例如在低頻率旋轉期間處於不平衡位置的樣本蝶形重物。
[0026]圖11描繪了例如在高頻率旋轉期間處於平衡位置的圖10所示的樣本蝶形重物。
[0027]圖12示出了併入一組磁體作為連接機構的圖10所示的蝶形重物。
[0028]圖13示出了在連接機構分離時處於平衡位置的圖12所示的蝶形重物。
[0029]圖14示出了使用替換連接機構(即，彈簧)的樣本蝶形重物。
[0030]圖15示出了處於平衡配置的圖14所示的樣本蝶形重物。
[0031]圖16示出了其中定義有用於限制重物的浮動塊體的運動的一對凹痕的樣本蝶形重物。
[0032]圖17示出了處於平衡配置的圖16所示的蝶形重物。
[0033]圖18示出了具有在固定塊體和旋轉塊體之間延伸的線且處於不平衡配置的蝶形重物。
[0034]圖19示出了處於平衡配置的圖18所示的蝶形重物，其中線限制了固定塊體和旋轉塊體相對於彼此的運動。
[0035]圖20示出了處於不平衡配置的蝶形重物的又一例。
[0036]圖21是沿線21-21得到的圖20所示重物的截面圖。
[0037]圖22示出了使用線將浮動塊體分別連接至固定塊體和旋轉塊體的蝶形塊體。
[0038]圖23示出了其組成重物由線相連且處於不平衡配置的蝶形塊體。
[0039]圖24示出了處於平衡配置的圖23所示的蝶形塊體。
[0040]圖25—般性地描繪了接近杆並被安裝其上的蝶形塊體的等距視圖，其中一組磁體被安裝在該蝶形塊體的特定重物內。
[0041]圖26 —般性地描繪了處於打開位置並被安裝至杆的圖25所示蝶形塊體的等距視圖，其中一組磁體被安裝在該蝶形塊體的特定重物內。
[0042]圖27 —般性地描繪了處於打開位置並被安裝至杆的圖25所示蝶形塊體的前視圖，其中一組磁體被安裝在該蝶形塊體的特定重物內。
[0043]圖28 —般性地描繪了處於打開位置且更清楚地示出了該組磁體的圖25所示蝶形塊體的等距視圖，其具有通過該蝶形塊體前表面截取的截面以更清楚地示出驅動器板。
[0044]圖29是示出了在此描述的實施例可能經歷的滯後現象的幅度相對頻率的圖。
[0045]提供附圖用於幫助讀者更好地了解在此討論的原理。然而這些附圖並不旨在進行任何限制。

【具體實施方式】
[0046]提供了一種能夠以變化頻率驅動的耦合塊體的系統。塊體可被耦合至馬達並且具有旋轉軸，使得一些頻率產生振動，另一些頻率產生減小的振動幅度，而其他頻率則無法產生振動。在一個實施例中，提供兩個耦合塊體，其中一個被配置為以各種頻率驅動。另一塊體則被被動附接或以其他方式可移動地附接，從而在某些實施例中，該塊體會由於第一塊體自旋產生的離心力而從靜止位置位移，並且離心力(諸如由第一重物施加的)可以將第二重物保持在圍繞旋轉軸的曲線旋轉路徑內。
[0047]在一個實施例中，在不通過耦合塊體質心的軸上驅動第一重物，由此在以較低頻率或任何頻率驅動時生成振動。在另一個實施例中，可以在接近或通過質心的軸上驅動第一重物。於是，在較低旋轉速度下，塊體產生很少或不產生振動。第二重物可被位移，由此將質心從旋轉軸中心處或附近移開，以生成振動。在某些實施例中，第二重物的移位由離心力引起。例如，第二重物可以位於旋轉軸處或附近，並且隨著重物自旋而被拉離中心。在其他實施例中，第二重物的移位可由其他力引起。例如，磁力可將第二塊體推拉至位移位置。此外，恢復力可將第二重物返回其原始或靜止位置。該力可由彈簧、由第二重物本身或由磁體提供。
[0048]耦合重物質心的移位允許該振動系統對用戶輸入、警告等做出選擇性的諧波響應。也就是說，重物可被配置為在選擇頻率下更改質心以獲取期望結果。例如，重物可在選擇頻率處或在可以變更自旋重物效果的頻率範圍上重新配置。例如，重新配置的重物可以對應於高幅振動輸出。
[0049]返回附圖並參考圖1，例示了示例性移動電子設備100的等距視圖。移動電子設備100可以包括一個或多個觸覺設備，後者可以用作對用戶的警報和/或起到更改設備角動量以幫助降低自由下落衝擊對設備100 (或設備100的所選部件)的損壞或損壞可能性的作用。應該理解移動電子設備100可以採取任何合適的形式，包括但不限於數位音樂播放器(例如，MP3播放器)、數位相機、智慧型電話(例如，Apple公司的iPhone?)、膝上型計算機或平板計算機等。
[0050]移動電子設備100可以包括顯不屏102、殼體104和輸入構件106。一般地,顯不屏102提供計算設備100的視覺輸出，並且可以採取LCD屏、等離子屏、有機發光二極體顯示器等的形式。此外，在某些實施例中，顯示屏102可以提供輸入和輸出功能兩者。例如，顯示屏102可以包括用於在用戶使用其手指接觸顯示屏時接收來自用戶的輸入的電容性輸入傳感器。殼體104限定可以至少部分包圍移動計算設備100的各部件的結構。輸入構件106使得用戶能夠向移動計算設備100提供輸入。輸入構件106可以包括一個或多個按鈕或開關等，其可被按下、扳動或以其他方式激活以向移動計算設備100提供輸入。例如，輸入構件106可以是變更音量、返回至主屏幕等的按鈕。此外，輸入構件106可以具有任何合適的形狀或大小，並且可以位於移動計算設備100的任意區域內。此外，輸入構件106可以與顯示屏102組合作為電容性觸控螢幕。
[0051]圖2是例示了選擇電部件的移動計算設備100的一個實施例的框圖。移動計算設備100可以包括處理器110、傳感器112、存儲器114和網絡/通信系統接口 116。移動計算設備100還可以包括控制器118、馬達120和重物122。控制器118可以耦合至處理器110並被配置為操作馬達120。馬達120可以驅動重物122以產生振動警報，對用戶的觸知反饋，和/或在自由下落事故中更改設備100的角動量。由此，行動裝置100可被配置為操作馬達120以提供對用戶輸入(例如，經由傳感器)、對引入數據(例如，經由網絡系統接口116引入的文本、呼叫、電子郵件等)、對自由下落事件(例如，由加速度計和陀螺儀等中的一個或多個感知的)或其他事件的適當響應。設備100的配置可以至少部分通過製造時編程設備來執行。此外，某些配置可由終端用戶執行。例如，終端用戶能夠選擇性地配置由馬達120的操作指示的警報。應該認識到，設備100可以包括更多或更少的部件，並且圖2旨在進行例示。
[0052]圖3A例示了重物122的一例。重物122可以採取耦合塊體的形式。具體地，重物122可以包括耦合在一起或放置在一起以形成具有質心的塊體的兩個或更多個不同的重物。如所示，例如，重物122可以包括第一重物130和第二重物132。第一重物130可以通常比第二重物132要大，並且具有比第二重物更大的塊體。此外，第一重物130可以容納第二重物132。也就是說，第二重物132可以位於第一重物130之內。在圖3A中，例如第二重物132可以駐留在第一重物130的槽134內。應該理解，重物122可以按照各種不同方式耦合在一起以實現其期望的目的。也就是說，第二重物132和第一重物130可以按照使得重物之一或兩者能夠相對於另一重物從靜止位置位移以改變重物122的質心的任何合適方式稱合在一起。
[0053]第二重物132可以按照任何合適方式固定在第一重物130的槽134內。例如，第二重物132可以在其基部中耦合在槽134內，從而允許第二重物通過其偏轉或位移而位移。在其他實施例中，槽134可以設有保持特徵件(未示出)，諸如，圍繞槽邊緣定位並延伸到槽內以防止第二重物離開槽的一個或多個翼片。在另一些實施例中，可以通過移除第一重物的材料以形成槽134並留下第二重物的方式而從第一重物中形成第二重物。
[0054]在某些實施例中，第一和第二重物130和132可由相同材料製成。例如，在某些實施例中，鎢可被用於每個重物。進一步地，一個或多個所述重物可以是磁性的。在其他實施例中，第一和第二重物130和132可由不同材料製成。例如，第一重物130可由鎢製成而第二重物132可由磁性材料製成。一般地，選擇用作重物122的材料可以是密緻材料，由此具有較高的重量體積比。這使得較小尺寸的重物仍能提供期望的輸出振動或基於角動量的效果。此外，重物122可以採取任何合適的形狀。如圖所示，第一和第二重物130和132是圓柱體。然而也可以實現其他形狀。此外，第一重物130和第二重物132可以採取不同的形狀。
[0055]第一重物130 —端的幾何中心136被例示為處於虛十字標線的交叉。此外，質心137被示出為相對於幾何中心136稍向左偏離。歸因於第一重物130的槽和第二重物132的定位,幾何中心136可以不與重物122的質心相對應。在某些實施例中，幾何中心136可以對應於旋轉軸。在其他實施例中，旋轉軸可以對應於重物122的組合質心。此外，在某些實施例中，質心、旋轉軸和幾何中心中的一個或多個可以重合。
[0056]圖3B-3F例示了耦合重物的各種不同的替換實施例。在每一例中，第一和第二重物都可以隨著重物的自旋而相對彼此位移。在圖3B和C中，旋轉軸都垂直於附圖(例如，從紙面伸出)，而在圖3D中，旋轉軸則被示出為平行於附圖(例如，從左到右)。在圖3B中，第二重物200位於第一重物202之外。示出了第一重物202的幾何中心204以及耦合重物的質心206。隨著重物自旋，第二重物200如箭頭所示與第一重物202分離。
[0057]在圖3C中，第二重物210在靜止時位於第一重物212之內，並且在自旋時可以離開第一重物或與之分離。在此實施例中，質心和旋轉軸可以分別靠近第一重物212的幾何中心214。在圖3D中，第二重物220可被布置在第一重物222的槽228之內，並且可以在重物自旋時朝向第一重物222的幾何中心224位移。在此例中，旋轉軸在靜止時可以位於第二重物的中心處或附近。在某些實施例中，例如可以使用磁體來有效控制第二重物的位置。在圖3E中，第二重物230同樣可以位於第一重物232之外並且旋轉軸238可以通過一個或兩個所述重物。隨著重物自旋，第二重物230可以沿著第一重物230的表面位移以相對於旋轉軸238改變質心。在再一些實施例中，第一重物242可以採用第二重物240放置其中的環形形狀，如圖3F所示。
[0058]圖4例示了其中第一重物130附接至杆138的重物122。具體地，杆138可以耦合至第一重物130的幾何中心。杆138可被耦合至馬達120，並且馬達可以驅動杆以使杆繞其縱軸旋轉。如前所述，第二重物132可以被動耦合至第一重物以使其可以相對於第一重物移動。在某些實施例中，第二重物132在槽134內的內部位置處或附近靜止。也就是說，第二重物132的中心可以在第一重物的幾何中心處或附近靜止。如圖5所示，隨著杆138和第一重物130旋轉，離心力可以將第二重物132推至槽134之內的外部位置。
[0059]第二重物132的位移引起耦合重物的質心移位。由此，質心移動遠離旋轉軸，由此提供具有增加幅度的輸出。具體地，隨著質心由於第二重物遠離旋轉軸的移位而移位，第二重物的角速度以及由此第二重物的角動量增加，從而使得振動幅度增加。增加的幅度更好地警告並得到用戶的注意。此外，在各實施例中，在利用重物改變掉落設備的角動量的情況下，改變的質心和增加的幅度輸出將有助於更好地更改角動量。
[0060]圖6例示了包括位於槽134內以將第二重物132保持在靜止位置的彈簧150的實施例。具體地，彈簧150可以在槽的外壁152處或附近耦合在槽內。雖然示出了單個彈簧150,但是某些實施例也可以利用多個彈簧。此外,應該理解在其他實施例中，作為彈簧150的附加或替代，一個或多個彈簧可以在槽134內處於內壁處或附近。一般地，彈簧可被配置為保持第二重物132就位，直到離心力超過並由此克服彈簧的約束力，並且第二重物位移。更具體地，彈簧150可被配置為對第二重物施力以將其保持在靜止位置，直到離心力超過彈簧的約束力，並且第二重物位移。應該理解，隨著彈簧被壓縮，壓縮彈簧所需的力增加，由此第二重物可以在一定的頻率範圍內位移直到彈簧達到可與產生期望振動的旋轉頻率相對應的最大壓縮態。例如，彈簧可被配置為將第二重物保持在其靜止位置直到達到重物122在設備100內產生期望振動幅度的頻率。
[0061]圖7是沿圖3中的線VI1-VII截取的、示出另一實施例的截面圖。具體地，在圖7中，示出了第二重物132』作為偏轉梁。第二重物132』可在其基部160被附接至第一重物130的槽134的內表面162。第二重物可被鉸接或以其他方式可移動地附接至內表面162。例如，彈簧鉸鏈可被實現為提供回復力。在某些實施例中，球窩接頭可以可移動地附接至第一和第二重物。作為替換，第二重物可以可滑動地附接至內表面162。在其他實施例中，第二重物可由與第一重物相同的材料塊形成。例如，可以通過從第一重物移除材料以創建槽134來形成第二重物。在第一和第二重物130』和132』由相同材料製成的實施例中，這可以是一種更有效的製造重物122的方法。然而，在第一和第二重物由不同材料製成的情況下，第二重物附接至槽134內。
[0062]雖然重物由馬達120自旋，第二重物132』在槽134內偏轉，以從其靜止位置移至外部位置。因此，槽134在某些實施例中可以是漸尖的，並且仍然容納第二重物的位移。在其他實施例中，槽可以具有方形而非漸尖的邊緣。如同在前的實施例，第二重物132』可以在可與生成期望結果的頻率相關的離心力超過回復力時位移。在某些情況下，第二重物132』可以隨其偏轉而用作彈簧，並且可被配置為在到達生成克服第二重物132』的力的離心力的特定旋轉頻率之後偏轉。
[0063]參見圖8A，例示了使用磁力將第二重物132保持就位或使其位移的另一實施例。在圖8A中，例如，第一重物130』』可以包括具有北極和南極的磁體170。第二重物132」可以包括同樣具有北極和南極的磁體172,但其極性的定向與第一重物的磁體170的定向相反。由此，磁體170的南極可以朝向磁體172的北極定向，由此將第二重物保持在靜止位置。同樣，雖然重物122自旋，但離心力將把第二重物拉至位移位置。然而，在第二重物將移動之前，離心力通常必須超過將該第二重物保持在靜止位置的磁力。
[0064]磁體170和172可以嵌入在第一和第二重物130』』和132』』內，或者可被粘合或以其他方式附接至各重物的表面。還可以實現若干替換實施例。例如，在一個實施例中，第一和第二重物130』』和132』』之一或兩者可以是磁體。作為替換，重物之一可以是磁體，而另一個可以是磁性材料。在再一個實施例中，一個或多個重物可以是可被選擇性地磁化以將第二重物保持在期望位置的電磁鐵。控制器在某些實施例中可被用於控制重物的磁性。在某些實施例中，電磁鐵的極性可以翻轉以將第二重物排斥至位移位置。此外，第一重物可以包括第二重物位移位置附近的磁體以保持或排斥第二重物。
[0065]進一步地，在某些實施例中，馬達120可被用於提供針對重物122的磁性。圖8B示出了馬達120生成磁通量線，後者可以影響位於第一重物130』』』內的第二重物132』』』的定位。例示磁通量線189以示出源自馬達120操作的磁場如何到達第一和第二重物。進一步地，磁構件190可被設置在第一構件內，並且可由馬達的磁場影響為將第二重物132』』』位移或保持在期望位置。重物與馬達同步自旋，並且以類似正弦的模式驅動馬達的磁線圈。因此，在假設重物未經變速箱直接附接的情況下，在重物的旋轉參考系中，來自馬達的磁場總是大致處於同一方向。在馬達關閉或以低功率驅動時，可移動重物132將不移位，而在以高功率驅動馬達時，磁場將移位重物。
[0066]圖9例示了其中使用制動器將第二重物保持在期望位置的又一個替換實施例。具體地，槽134可以包括對應於第二重物132』 』 』中的孔徑180的一個或多個制動器182。在一個實施例中，制動器可以幫助將第二重物固定在靜止位置。在另一個實施例中，制動器可以幫助將第二重物固定在位移位置。制動器可由任何合適材料製成，並且在一個實施例中，可由與第一或第二重物之一相同的材料製成。此外，制動器可以採用任何合適的形狀，諸如三角形和方形等。
[0067]在靜止位置使用制動器有助於在重物以相對較低頻率自旋且在達到某一閾值頻率之前時將第二重物保持在靜止位置。一旦達到該閾值頻率，離心力可以使第二重物位移。類似地，在位移位置的制動器可被用於在低頻時將第二重物保持在該位移位置。具體地，馬達最初可以高頻率操作以使得第二重物位移，隨後馬達可以降低其頻率並且第二重物可以保持其位移位置。由此有助於節省功率，這是因為馬達可以低速操作且由於位移的第二重物仍能實現高振幅輸出。一旦馬達停止，彈簧或其他設備(未示出)可以提供回復力以幫助第二重物返回其靜止位置。
[0068]除前述之外，某些實施例可以利用在低轉速下不平衡但在高轉速下平衡的重物。試舉一例，如圖10所示，一個實施例可以使用連結至杆1005的蝶形重物1000，其中杆1005定義了沿其縱向延伸的旋轉軸(例如，出入視圖10的方向)。
[0069]蝶形重物1000可由多個連結的塊體構成，諸如固定塊體1010、旋轉塊體1015和浮動塊體1020。一般地，固定塊體可被永久固定至旋轉軸或繞旋轉軸移動的元件(諸如杆1005)。旋轉塊體1015可被配置為至少部分圍繞旋轉軸旋轉。在某些實施例中，旋轉塊體1015可以圍繞旋轉軸自由旋轉，而在另一些實施例中，其可被限制為防止固定塊體或浮動塊體分開通過一特定點。
[0070]浮動塊體1020可以連接至固定塊體1010和旋轉塊體1015之一或兩者。一般地，浮動塊體1020不直接耦合至杆1005，而與其間接耦合(諸如，通過固定塊體1010)。應該理解，固定塊體1010、旋轉塊體1015和浮動塊體1020中的任何塊體都可由在實施例操作期間彼此協作的一個或多個元件構成，即便在圖示各自作為單獨元件的情況下亦是如此。也就是說，在此描述的任何塊體在需要或期望時都可由多個子塊體構成。因此，在此的討論和隨後的實施例旨在覆蓋具有多個固定塊體、多個旋轉塊體和/或多個浮動塊體的任何實施例。
[0071]現將描述蝶形重物1000的操作。在低頻率旋轉期間(例如，杆1005低速旋轉)，三個塊體1010、1015和1020可以如圖10所示一般性地彼此相鄰。如下將更詳細描述的，連接機構將固定塊體1010和旋轉塊體1015保持在彼此相鄰的位置上。本質上，該連接機構允許固定塊體1010在杆1005在低於閾值頻率旋轉時拖拽旋轉塊體1015。
[0072]在此配置(例如，如圖10所示的配置)中，蝶形重物1000是不平衡的並且可提供第一觸覺反饋。該第一觸覺反饋可以是施加在併入該蝶形重物1000的電子設備的外殼上的相當強的振動或力。蝶形重物1000的不平衡的偏心塊體在此配置下向杆1005施加時變力並且最終向與杆連接的任何元件(諸如馬達和/或電子設備的外殼)施加時變力。這將振動杆和連接的元件。這一振動可被用作觸覺輸出或信號。
[0073]在高頻/高速旋轉期間，蝶形重物1000可以移位至平衡配置，以使其質心大致位於旋轉軸處。在某些實施例中，蝶形重物的質心可以不確切位於旋轉軸處而是定位在其附近。
[0074]圖11描繪了平衡配置下的樣本蝶形重物1000。在塊體的轉速超過閾值時，連接機構的保持力將由施加在浮動塊體1020上的旋轉離心力所克服。浮動塊體1020因此遠離旋轉軸和杆1005向外移動。由於浮動塊體耦合至旋轉和固定塊體，因此這一向外運動將旋轉和固定塊體彼此拉開。於是，在閾值速度之上的速度下，固定塊體1010和旋轉塊體1015可以如圖11所不彼此分開。
[0075]一般地，固定塊體1010、旋轉塊體1015和浮動塊體1020可被配置為使得三個塊體的整體質心(例如,蝶形塊體1000的質心)在塊體如圖11所示彼此分開時位於旋轉軸上。試舉一例，浮動塊體1020可由比固定和/或旋轉塊體更密緻或更大的材料製成。再舉一例，固定和/或旋轉塊體在其最接近浮動塊體的邊緣或側邊處可以具有比遠離浮動塊體處更厚的部分。應該理解，每個組成元件的塊體能夠以多種方式變化以在蝶形重物處於圖11所示配置時將該蝶形重物1000的質心置於旋轉軸處。
[0076]仍然參見圖11，應該理解，蝶形重物1000的塊體平衡配置相比於圖10所示的蝶形重物配置通常會降低振動。因此，由處於圖11所示平衡配置的蝶形重物生成的觸覺輸出(如果有的話)可以與其處於圖10所示不平衡配置時生成的輸出不同。
[0077]如前所述，連接機構1200可被用於在低頻率旋轉期間將固定塊體1010和旋轉塊體1015保持為彼此相鄰。這類連接機構的一個例子如圖12-13所示。固定塊體1010和旋轉塊體1015分別包括被定向以使得彼此吸引的磁體1205和1210。磁體1205和1210之間的吸引力在低頻率旋轉期間一般地將固定塊體1010和旋轉塊體1015保持為彼此相連。
[0078]當蝶形重物1000以某一頻率以上的頻率旋轉(例如，高速旋轉)時，施加在浮動塊體1020上的離心力可足以使得浮動塊體將固定塊體1010和旋轉塊體1015拉開。也就是說，離心力通過浮動塊體1020轉移至固定塊體和旋轉塊體，並足以克服磁體1205和1210彼此的吸引力。當蝶形重物1000繞旋轉軸的旋轉跌落至某一頻率之下時，磁體可以彼此吸引並將蝶形重物回復到如圖12所示的配置。應該理解固定塊體和旋轉塊體分開時的閾值速度可以不同於固定塊體和旋轉塊體返回其相鄰位置時的速度。進一步地，並非依賴於磁吸引將固定塊體和旋轉塊體返回其初始位置，這些塊體可以在蝶形重物的低頻率旋轉期間偏移至彼此相鄰。
[0079]某些實施例可以利用除圖12和13所示磁體之外的其他連接機構1200。例如，圖14和15例示了相對於蝶形重物1000用作連接機構的彈簧。C型彈簧1400的臂一般地向固定塊體1010和旋轉塊體1015施加徑向力。該徑向力可將固定塊體和旋轉塊體朝向彼此偏移，以將其保持在如圖14所示的一般性的相鄰配置中。
[0080]當施加在浮動塊體上的離心力足夠大時(歸因於蝶形重物的高頻率旋轉)，浮動塊體將向外移動，並將固定塊體和旋轉塊體拖拽至圖15所示的配置。浮動塊體上的離心力必須使得由該浮動塊體施加在固定塊體和旋轉塊體上的擴張力超過C型彈簧施加的彈性力。相反地，當旋轉減慢時，C型彈簧的回覆力將超過擴張力，並且蝶形重物1000將回到圖14的配置。
[0081]連接固定塊體1010和旋轉塊體1015的另一選擇使用線性彈簧代替圖12和13中的磁體。該彈簧被一般性地大致布置在圖12描繪的磁體所在之處形成的腔內。彈簧的每一端分別連接至固定塊體和旋轉塊體。概念上，該彈簧可以抵抗固定塊體和浮動塊體的移動；當浮動塊體在高頻率旋轉期間施加的擴張力足夠大時，彈簧可伸拉以允許固定塊體和浮動塊體分離。作為在此描述的其他實施例，塊體可以在旋轉頻率減慢時移回其初始或靜止位置。
[0082]某些實施例可以提供定位特徵件以在高頻旋轉期間限制浮動塊體1020的移動。試舉一例並如圖16和17所示，可以在蝶形重物1000內形成一對凹痕1600和1605。更具體地，固定塊體1010和旋轉塊體1015內各自形成一個凹痕。隨著固定塊體和旋轉塊體在高頻率旋轉期間彼此分離，浮動塊體1020的邊緣可以進入凹痕1605和1600，該凹痕1600和1605可具有阻止固定塊體和旋轉塊體移動的效果。凹痕可以在沿著固定塊體和旋轉塊體的邊緣的各點處形成，由此在三個塊體的位置使得蝶形重物1000的質心位於旋轉軸上時阻止塊體的運動。於是，凹痕促進了高頻率旋轉期間蝶形重物的質心平衡。
[0083]可以在高頻率旋轉期間輔助蝶形重物1000的塊體平衡的錨定機構的另一例在圖18和19中示出。線1800可以連接固定塊體1010和旋轉塊體1015。線的兩端可以通過包括螺釘、鉚釘、銷等的任何合適的機構1805和1810而錨定至固定塊體和旋轉塊體。一般地，線在蝶形重物1000的其餘低頻率旋轉期間鬆弛。在高頻率旋轉期間，固定塊體和旋轉塊體會如上所述地分開。兩塊體分開的距離可由線1800的長度控制。當線由固定塊體和旋轉塊體的運動所拉緊時，它可如圖19所示阻礙該運動。於是，線可以阻止固定塊體和旋轉塊體相對彼此的進一步運動，同時仍允許它們繞杆旋轉。由於線1800的長度控制兩塊體的分開距離1900，因此線可被配置為在整個蝶形重物1000關於旋轉軸平衡之處的點停止固定塊體和旋轉塊體的分離。
[0084]應該理解的是，可以使用各種方法和裝置將浮動塊體1020連接至固定塊體1010和旋轉塊體1015之一或兩者。例如，可以將一個或多個導線2000穿過分別在三個塊體中定義的一系列孔2005、2010、2015和2020以如圖20和圖21的截面圖所示將其連接在一起。一般地，圖21的截面通過浮動塊體1020和固定塊體1010截取。加陰影的浮動塊體和固定塊體都是彎曲的，因此其各自的一部分伸出離開截面(例如，各塊體未加陰影的部分)。應該理解的是，各實施例可以使用延伸通過全部四個孔徑2005、2010、2015和2020的單根導線2000，或是如期望的可以使用各自延伸通過兩個孔徑的兩根導線。示出後一實施例。
[0085]作為替換，如圖22所示可以使用剛性構件2200，2205連接塊體並由錨定構件2210,2215,2220和2225 (例示為加陰影的圓)錨定。錨定元件可以是鉚釘、螺釘、緊固件等，並且可以具有任何形狀或大小。錨定元件可以完全或部分延伸通過其各自的塊體。類似地，錨定元件的定位可以在各實施例之間變化。因此，如圖22所示的形狀和位置僅是一個實施例的例示。
[0086]作為在此討論的附加或替代，還可以使用其他連接器。例如，可以在固定塊體和旋轉塊體內分別形成溝槽，並可在浮動塊體上形成配對舌部或其他突起。溝槽可以是成角的，使得沿著溝槽的舌部運動用於將固定塊體和旋轉塊體的外邊緣向上推，藉此分開兩者。
[0087]蝶形重物2300的另一實施例在圖23中示出。在此，蝶形重物包括錨定塊體2305、推動塊體2310和浮動塊體2315。單根導線2320被例示為將三個塊體連接在一起，但是也可以使用任何合適的連接機構。錨定塊體2305可被固定至杆或其他旋轉軸，而推動塊體可以至少部分相對於杆自由移動。
[0088]操作期間，錨定塊體2305可由杆的運動而驅動。錨定塊體又推著所示推動塊體2310和浮動塊體繞杆或其他旋轉軸旋轉。當達到某一旋轉頻率時，錨定塊體可以減速或甚至是簡單地改變其旋轉方向。由於推動塊體將繼續旋轉，因此其慣性使其與錨定塊體分離。這又迫使浮動塊體向外並遠離杆。錨定塊體隨後可恢復其原始旋轉方向上的運動。於是，如圖24所示，錨定塊體2305和推動塊體2310可在浮動塊體2315向外推時分開，由此使得蝶形重物2300在高頻率旋轉期間處於平衡配置。導線2320可以阻止三個塊體的過度或不期望的分離。
[0089]在又一個變體中並且如圖25-28所示，錨定塊體和推動塊體可由第一被驅動塊體2520和第二被驅動塊體2525代替，並使用磁體2505和2510或類似連接結構將其保持在一起。附接至驅動杆的盤2515可以在低旋轉頻率下的操作期間推動被驅動塊體2520和被驅動塊體2525之一。進一步地，離心塊體2530可被固定至驅動杆。在低頻率旋轉速度下，由三個塊體2520、2525和2530構成的整體結構可以具有不與驅動杆1005的中心對準的質心。(圖25-28中虛線示出的磁體和盤邊緣在實施例2500處於描繪的定向中通常不可見，但仍出於例示的目的包括在圖中。)
[0090]當旋轉頻率超過最小閾值時，由從盤2530中伸出的凸緣或板2800施加在被驅動塊體2520和2525之一上的力可足以克服磁體2505和2510的磁吸力。於是，被驅動塊體2520和2525可以彼此斷開並分離，並且整個結構可以假設其質心與驅動杆1005的中心對準的平衡配置。當被驅動塊體2520和2525分離時，離心塊體2530被迫提升至如圖27所示的位置，由此平衡該實施例的塊體分布。本質上，盤2530和凸緣2800可被認為是被驅動塊體的驅動器，這是因為凸緣隨杆旋轉推動塊體之一，由此移動該塊體。於是應該理解，由於驅動器可操作用於在杆旋轉時使塊體旋轉(例如，將來自杆的動能傳遞至至少一個被驅動塊體)，因此被驅動塊體無需固定連接至杆。
[0091]一般地，只要杆1005在旋轉，凸緣2800就將持續推動一個被驅動塊體。在圖28所示的實施例中，最右的塊體2520由凸緣2800推動。更具體地，盤2530固定耦合至杆1005，以使得盤2530隨杆的旋轉而旋轉。在圖28的例子中，杆可以逆時針旋轉，藉此推動凸緣2800抵抗被驅動塊體2520的內表面。
[0092]在某些旋轉速度下，第二被驅動塊體2525的慣性將使其對旋轉的抵抗(例如，其拖拽力)大於兩磁體2505和2510之間的磁吸引力。在這一情況出現時，凸緣2800將推動第一被驅動塊體2520遠離第二被驅動塊體2525。第二被驅動塊體將相對於繞杆的旋轉有效「落回」。離心塊體2530又隨著兩被驅動塊體的分開而被向上推並遠離杆。每個被驅動塊體影響離心塊體2530的相對側，並在其上施加力。由於離心塊體可以徑向遠離杆1005移動至少一定距離，因此，由被驅動塊體2520和2525施加在離心塊體2530的成角端上的力被轉化為徑向運動。於是，離心塊體可以從相對接近或靠近杆1005的位置(如圖25所示)移至遠離杆1005的外向位置(如圖26-28所示)。
[0093]在某些實施例中，銷2700可以從盤2515向外延伸並通過在被驅動塊體2520和2525之一內形成的孔2705。銷2700和孔2705的組合可以允許盤和塊體相對彼此的一些運動，同時限制兩者間的過度行進。應該理解，許多實施例可省略銷2700和孔2705，而其他實施例可相對於被驅動塊體兩者使用這一配置。出於簡明和例示的考慮，銷僅在圖27中示出。
[0094]隨著實施例2500的旋轉減慢，第二被驅動塊體2525的慣性可以將其帶至更接近第一被驅動塊體2520。當被驅動塊體足夠靠近時，兩磁體2505和2510之間的吸引力可以使得被驅動塊體更加靠近彼此並重新耦合。當這一情況出現時，離心塊體2530可以返回其鄰近或至少更靠近杆1005的原始位置。進一步地，當被驅動塊體以此方式耦合時，凸緣2800可被收容到在被驅動塊體之一的表面內形成的腔2805內。其中形成腔2805的被驅動塊體可以隨實施例變化。
[0095]應該理解，已經關於杆1005的逆時針旋轉以及由此塊體2520、2525和2530的逆時針運動一般性地討論了實施例2500。然而在許多實施例中，作為替換或附加，杆也能夠以類似於前述的效果(不同之處是，與凸緣2800在其上施加力的被驅動塊體將會是2525)而順時針旋轉。
[0096]應該理解使兩被驅動塊體2520和2525分離的旋轉頻率可以不與使其重新結合的旋轉頻率t相同。也就是說，蝶形重物2500在使得被驅動塊體2520和2525分離的相同旋轉頻率下會經歷一定程度的阻止被驅動塊體2520和2525重新結合的滯後現象。圖29例如描繪了給定頻率下實施例2500的振動幅度或輸出的圖。
[0097]如圖所示，實施例2500 —般性地在不平衡狀態下開始，由此其幅度信號2900相對較高。在與具體旋轉閾值頻率相對應的第一拐點2905處，塊體可以分開並且該實施例2500可以假設其中質心位於杆1005處或附近的位置。於是，由實施例2500產生的信號幅度下落至較低的恆定水平2910並且隨著頻率增加保持在此。
[0098]隨著旋轉頻率降低，實施例2500可以保持其平衡配置直到達到與第二閾值旋轉頻率相對應的第二拐點2915,其表示杆及本實施例旋轉的減慢。在此拐點頻率處,磁體2510和2505之間的吸引力可將被驅動塊體2520和2525搭接回一起，由此將該實施例置回不平衡態。因此，本實施例輸出信號的幅度回到相對較高的水平2900。第二拐點可以在低於第一拐點2905的較低旋轉頻率2915處出現，其表示實施例2500的滯後現象。
[0099]應該理解信號的初始幅度(例如，拐點2905之前)和信號的所得幅度(例如，分離點2905之後)雖然被示出為恆定，但是在實踐中會出現小幅變化。於是，應該理解圖29的坐標圖僅用於例示。
[0100]以上描述了用於生成振動和/或變更掉落設備的角動量的耦合塊體的某些示例性實施例。雖然在前的討論已經示出了特定實施例，但是本領域技術人員將會認識到可以做出各種形式和細節上的改變而不背離各實施例的精神和範圍。此外，一個或多個實施例可以組合在一起以實現期望性能。例如，彈簧可與利用磁體的實施例一起實現以幫助將第二重物保持和返回靜止位置。因此，在此描述的具體實施例應被理解為例子而非對範圍的限制。
【權利要求】
1.一種系統，其特徵在於，所述系統包括: 馬達； 杆，附接至馬達； 第一重物，相對於杆固定； 第二重物，鄰接所述第一重物並至少部分繞所述杆自由旋轉；以及第三重物，操作性地連接至所述第一和第二重物，所述第三重物被配置為在達到旋轉閾值時從所述杆向外移動。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於: 三個重物的質心在未達到旋轉閾值時不位於所述杆的中心；以及 三個重物的質心在達到旋轉閾值時與所述杆的中心對準。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述第三重物附著至所述第一和第二重物。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，在達到所述旋轉閾值時離心力移動所述第三重物遠離所述杆。
5.如權利要求4 所述的系統，其特徵在於，所述第三重物遠離所述杆的運動使得所述第一和第二重物彼此遠離。
6.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括在未達到所述旋轉閾值時保持所述第一和第二重物彼此相鄰的連接機構。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述連接機構被配置為允許所述第一和第二重物在達到所述旋轉閾值時分開。
8.如權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述連接機構是一組磁體，所述第一和第二重物中的每一個中容納該組磁體中的至少一個磁體。
9.一種用於提供觸覺反饋的方法，其特徵在於，所述方法包括: 以第一頻率驅動蝶形塊體，所述第一頻率低於閾值；以及 以第二頻率驅動所述蝶形塊體，所述第二頻率高於所述閾值；其中 觸覺反饋以所述第一頻率而非以所述第二頻率提供。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述蝶形塊體包括彼此操作性連接的第一、第二和第三塊體。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 在達到所述閾值時，移動所述第三塊體遠離所述第一和第二塊體，藉此使得所述蝶形塊體關於繞旋轉中心的旋轉處於平衡配置。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 在達到所述閾值時，移動所述第一和第二塊體彼此遠離。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 在達到所述平衡配置時阻止所述第三塊體的運動。
14.一種用於生成觸覺輸出的裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 鄰近杆的第一塊體； 鄰近所述杆的第二塊體； 位於所述第一和第二塊體之間的第三塊體；以及 固定至所述杆的驅動器；其中所述驅動器操作用於響應於所述杆的旋轉而圍繞所述杆旋轉至少所述第一塊體。
15.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述第三塊體被配置為在閾值旋轉頻率下徑向遠離所述杆運動，藉此將所述裝置置於不平衡配置。
16.如權利要求15所述的裝置，其特徵在於，所述驅動器被配置為在閾值旋轉頻率下分離所述第一和第二塊體。
17.如權利要求15所述 的裝置，其特徵在於，所述第三塊體被配置為在第二閾值旋轉頻率下徑向向內朝向所述杆運動，其中所述第二閾值旋轉頻率小於所述第一閾值旋轉頻率。
18.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述驅動器包括: 附著至所述杆的盤；以及 從所述杆的表面延伸的突起，所述突起鄰接所述第一塊體。
19.如權利要求18所述的裝置，其特徵在於， 所述第一、第二和第三塊體被配置為繞所述軸旋轉；以及 所述突起被配置為響應於所述杆的旋轉將動能施加給所述第一塊體。
20.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 布置在所述第一塊體內的第一磁體；以及 布置在所述第二塊體內的第二磁體；其中 所述磁體被配置為將所述第一和第二塊體保持為彼此相鄰直到達到閾值旋轉頻率。
【文檔編號】G06F3/01GK104049736SQ201410094181
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2013年3月14日
【發明者】C·M·艾利, A·赫科特 申請人:蘋果公司