CN103856178A - 压电振动模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电振动模块，该压电振动模块包括：安装有压电装置且包括至少一个第一弹性部件的振动板；以预定间距与所述振动板间隔开且与振动板平行的下壳体，该下壳体包括至少一个朝向振动板突出的第二弹性部件；以及具有盒子形状的上壳体，该上壳体包括朝向盒子内部突出的至少一个第三弹性部件。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求以2012年11月29日提交、名称为“Piezoelectric Vibration Module（压电振动模块）”的韩国专利申请No.10-2012-0137144为优先权，该申请的全部内容在此通过参考结合于本申请。
技术领域
本发明涉及一种压电振动模块。
背景技术
一般地，在诸如移动电话、电子书终端、游戏机（game machine）、便携式多媒体播放器（PMP）或类似设备等便携式电子设备中，振动功能应用于各方面。
特别地，用于产生振动的振动发生装置主要安装在便携式电子设备中，从而用作产生无声接收信号的警报功能。
根据便携式电子设备的多功能化，目前要求振动发生装置微型化、集成化和多功能化。
此外，根据近来用户对便携式电子设备使用简单的要求，已经普通采用通过触摸电子设备来进行输入的触控型设备。
目前广泛使用的触控设备的概念，除了包括通过触摸进行输入的概念之外，还包括反映界面使用者的直观体验和使触摸反馈多样化的概念。
例如，日本专利公报2000-278974号（专利文献1）公开了一种采用压电装置的压电线性电机，该电机是触控设备的一个示例。该压电线性电机包括布置在压电装置和基部之间的弹性件。
该弹性件是压缩螺旋弹簧，该弹簧能够提供持续的弹力，以便以从致动器至盖的方向压迫压电装置。弹性件的弹力用于将压电装置紧贴到盖上。
如本技术领域人员所公知，由陶瓷材料制成的压电装置通过施加在压电装置上的高频信号产生的振动来提供驱动力。在这种情况下，振动的压电装置以及密封该压电装置的盖和/或基部不必要地相互碰撞，以致于压电装置容易损坏。
但是，根据专利文献1的具有上述结构的压电线性电机存在的局限在于未考虑压电装置可能被平移的特性。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本专利公报No.2000-278974。
发明内容
本发明致力于提供一种压电振动模块，该压电振动模块能够防止或缓和由于外部冲击力和/或由于压电振动模块激活时压电装置意外非正常的驱动位移所导致的内部部件之间的直接碰撞。
根据本发明的一种优选实施方式，提供了一种压电振动模块，该压电振动模块包括：压电装置，该压电装置通过对该压电装置施加外部电力而反复扩张收缩变形以产生振动力；上壳体，该上壳体具有开放的下部，并形成内部空间，以使得所述压电装置线性振动；下壳体，该下壳体与所述上壳体的下部连接，以覆盖所述上壳体的下部；以及振动板，该振动板包括安装有所述压电装置的平板，所述振动板布置在所述上壳体和所述下壳体中以在垂直方向上被驱动，其中，所述振动板包括布置在所述板的平坦表面上的第一弹性部件。
所述振动板可以包括：平板；一对支撑件，该一对支撑件沿垂直方向竖立在所述板的两侧的中心；以及重量体，该重量体布置在所述一对支撑件之间以增加所述压电装置的振动力。
所述第一弹性部件可以由板状弯曲部形成，该板状弯曲部通过切割所述板的一部分而形成并且向上突出。
所述第一弹性部件可以形成为从所述板的中心部朝向所述板的两个端部向上倾斜，以对重量体的驱动位移不产生影响。
所述第一弹性部件可以布置在除了所述板的中心部以外的所述板的平坦表面的一个端部或两个端部上。
所述下壳体可以包括第二弹性部件，该第二弹性部件由板状弯曲部形成，该板状弯曲部通过切割所述下壳体的一部分而形成并且向上突出。
所述第二弹性部件可以形成为在从下壳体的中心部朝向下壳体的两个端部向上倾斜，以使得最大驱动位移的压电装置不会接触到下壳体。另外，所述第二弹性部件布置在除了下壳体的中心部以外的下壳体的一个端部或两个端部上。
所述上壳体可以包括第三弹性部件，该第三弹性部件由板状弯曲部形成，该板状弯曲部通过切割所述上壳体的一部分而形成并且向下突出。
所述第三弹性部件可以形成为在从上壳体的中心部朝向所述上壳体的两个端部向下倾斜。
所述压电振动模块还可以包括布置在振动板的重量体和板之间的由柔韧材料制成的第一阻尼器，以使得该压电振动模块与第一弹性部件不重叠。
所述压电振动模块还可以包括布置在下壳体的上表面上的由柔性材料制成的第二阻尼器，以使得该压电振动模块与第二弹性部件不重叠。
所述压电振动模块还可以包括布置在上壳体的下表面上的由柔性材料制成的第三阻尼器，以使得该压电振动模块与第三弹性部件不重叠。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，能清楚地理解本发明上述及其他的目的、功能和优点，在附图中：
图1为根据本发明优选实施方式的压电振动模块的俯视透视图；
图2为图1所示的压电装置振动模块的分解透视图；
图3A至图3C为显示振动板的驱动状态的示意图；
图4为根据本发明第一优选实施方式的压电振动模块的剖视图；
图5为图4中的压电振动模块移除了上壳体的透视图；
图6为根据本发明第二优选实施方式的压电振动模块的剖视图；
图7为图6所示的压电振动模块的仰视透视图；
图8为显示根据本发明第三优选实施方式的压电振动模块的示意性剖视图；以及
图9为图8所示的压电振动模块的俯视透视图。
具体实施方式
通过结合附图对优选实施方式的以下详细描述，能更清楚地理解本发明的目的、功能和优点。在所有附图中，相同的参考数字用于标记相同或相似的零件，并且省略多余的描述。另外，在以下描述中，“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等术语用于区分某一零件与另一个零件，但是对这些零件结构的解释不应受到这些术语的限制。再者，在对本发明的描述中，当确定对相关技术的详细描述会混淆本发明的主旨时，将省略这些描述。
在下文中，将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。
图1是根据本发明的优选实施方式的压电振动模块的俯视透视图；图2为图1中所示压电振动模块的分解透视图。
如图1和图2所示，根据本发明的优选实施方式的压电振动模块100构造为包括上壳体110、包括压电装置123的振动板120、重量体130和下壳体140。压电振动模块100用作将振动力传递到触摸屏幕板（未示出）的装置。
上壳体110可以具有盒子的形状，其中该上壳体110具有开放的一侧，并且容纳驱动体，特别地，振动板120的内部空间安装有压电装置123。
振动板120可以包括平板121和压电装置123，能够与压电装置123整体地反复进行扩张和收缩变形，以通过弯曲操作把压电装置123的振动力传递到外部的零件。如图所示，平板121包括安装在其平坦的下表面的压电装置123，并且包括布置在该平板121的上表面的重量体130。振动板120可以包括用于传输动力以驱动压电装置123的印刷电路板（PCB）（未示出）。
可选地，除了上述平板121之外，振动板120还可以包括一对沿垂直方向竖立在板121的两侧的支撑件122。支撑件122固定在板121的中心部分。板121和支撑件122可以形成为整体的单个部件，也可以通过不同的粘接方案（bonding scheme）彼此固定在一起。
振动板120由具有弹力的金属材料制成，例如不锈钢（SUS），因此振动板能够与通过施加外部电力而反复扩张收缩变形的压电装置123一起整体变形。另外，在振动板120和压电装置123通过粘接连接（bonding-coupling）方案彼此连接的情况下，为了防止由于粘接件事先硬化而可能造成的弯曲现象，振动板120可以由不胀钢制成，该不胀钢是一种与压电装置具有相似热膨胀率的材料。
如上所述，振动板120由具有和压电装置123相似热膨胀率的不胀钢材料制成。因此，由于工作时压电装置123产生的热应力或外界高温环境的热冲击力减小，可以防止电子特征退化的压电退化。
成对的支撑件122可以彼此平行地布置，例如，在板121的宽度方向上彼此平行地布置，且重量体130布置在该对支撑件122之间。重量体130作为最大程度地增加振动力的媒介，形成为在从重量体的中心体朝向重量体的两个末端部分向上倾斜，以防止与振动板120的板121接触。因此，与重量体130的形状相似，支撑件122也形成为在从支撑件的中心体朝向支撑件的两个末端向上倾斜。
如上所述，在包括有支撑件122的振动板120的结构中，由于重量体130与板121不接触，因此压电装置123也可以布置在板121上。
作为参考，重量体130可由金属材料制成，优选地，钨材料在相同体积下具有相对较高的密度。
如图所示，下壳体140形成为大致在长度方向上平坦的板状，且形成的尺寸和形状可以盖住并封闭上壳体110的开放的下表面。
上壳体110与下壳体140可以通过本领域公知的各种方法彼此结合，例如填塞法、焊接法、粘接法等。
图3A至3C为示出了通过施加外部电力以发生膨胀、收缩变形的压电装置来驱动振动板这一过程的示意图。作为参考，由于图3A至图3C所示为俯视观察驱动体（振动板120和/或重量体130），因此在图3A至图3C中省略了布置在振动板120下方的压电装置。
图3B仅示出了施加外部电力之前的驱动体（振动板120和/或重量体130）。
图3A示出了在施加电力时压电装置的长度收缩的情况下的振动板120。当压电装置的长度收缩时，板121向上弯曲并被驱动。
在压电装置收缩期间，重量体130和上壳体布置为明显地互相靠近。当在振动板120中产生了超出允许范围的大的驱动位移时，重量体130和上壳体110（参见图2）会互相碰撞。当由碰撞产生的冲击力传递到压电装置时，会对压电装置产生消极影响，以至于压电装置可能会损坏。因此，根据本发明的优选实施方式，尽管振动板120的驱动位移超出了允许范围，但是在重量体130和上壳体110之间插入有能够缓和冲击力的弹性部件，下面将对其进行详细描述。
图3C示出了在施加电力时压电装置的长度扩张的情况下的振动板120。当压电装置的长度扩张时，由于板121具有相对较小的变形率并且固定在下壳体140的两个端部（参见图2），因此振动板120向下弯曲并且被驱动。
在压电装置的扩张过程中，振动板120和重量体130以及振动板120和下壳体布置为彼此靠近。当在振动板120中产生了超出允许范围的大的驱动位移时，板121和下壳体140（参见图2）和/或重量体130会互相碰撞。当由碰撞产生的冲击力传递到压电装置时，会对压电装置产生消极影响，以至于压电装置可能会损坏。因此，根据本发明的优选实施方式，尽管振动板120的驱动位移超出了允许范围，但是在重量体130与振动板120的板121之间以及板121与下壳体140之间插入有能够缓和冲击力的弹性部件，下面将对其详细描述。
图4为根据本发明第一优选实施方式的压电振动模块的剖视图；以及图5为图4中移除了上壳体的压电振动模块的透视图。
参考图4和图5，根据本发明第一优选实施方式的压电振动模块110包括设置在振动板120上的第一弹性部件124，在该第一弹性部件124上设置有重量体130。特别地，该第一弹性部件124设置在振动板120的板121上。
如图4和图5所示，第一弹性部件124可以由通过切割板121的一部分而形成的板状弯曲部来形成，但并不局限于此。为人熟知的弹簧也可以用在板121上。
如上所述通过将板121弯曲而形成的第一弹性部件124与板121形成为整体且由与板121相同的材料制成，因此第一弹性部件124具有可靠的耐久性而不会与板121分离或分解。
根据本发明的优选实施方式的第一弹性部件124设置在板121的上表面以防止板121和重量体130之间的碰撞。具体地，第一弹性部件124形成为在从板121的中心部分朝向其两个端部向上倾斜，这样就不会对重量体130的驱动位移产生影响。
如图4和图5所示，第一弹性部件124的一个端部可以布置为与重量体130或支撑件122接触，或者以预定间距与重量体130或支撑件122间隔开。如图3C所示，在重量体130与板121不必彼此碰撞的情况下，重量体130首先接触第一弹性件124，第一弹性件124具有通过弯曲部的形状形成的片弹簧（leaf spring）的结构或由具有弹力的金属材料制成以减少重量体130的向下移动距离，因此能够使得施加在板121上的冲击力尽可能小。
如图4和图5所示，第一弹性部件124通过切割板121的一部分而形成。因此，根据本发明的优选实施方式，并不需要独立的弹性部件，由此能够降低材料成本并显著减少工作人员的数量。因此，能够实现更小型更轻便的压电振动模块。
另外，第一弹性部件124可以布置在板121的一个端部或两个端部上。
更进一步地，根据本发明第一优选实施方式的压电振动模块还可以包括一个布置在重量体130的下表面的两个端部的第一阻尼器125。该第一阻尼器125并不局限于此，也可布置在板121的上表面上。与第一弹性部件124相似，第一阻尼器125用于缓和板121和重量体130之间的的冲击力。为此，第一阻尼器125可以由不同材料制成，该材料包括柔性材料，例如橡胶。
优选地，第一阻尼器125布置为与第一弹性部件124不重叠。
图6为根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块的剖视图；图7为图6中所示压电振动模块的俯视透视图。
参考图6和图7，根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块100包括设置在下壳体140上的第二弹性部件144。更具体地，第二弹性部件144设置在下壳体140上。
如图6和图7所示，第二弹性部件144可以由通过切割下壳体140的一部分而形成的板状弯曲部来形成，但并不局限于此。公知的弹簧也可以用在下壳体140上。
如图6和图7所示，振动板120以预定的间距与下壳体140间隔开以相互平行。优选地，下壳体140包括在其两个端部向上突出的连接端142，平板121的两个端部位于并固定于下壳体140的连接端142上。换句话说，压电振动模块100构造为允许振动板120与下壳体140通过下壳体140上的连接端142而彼此间隔以使振动板120与下壳体140之间形成空间。
不同的是，板121可以通过台阶部（未示出）位于并固定于下壳体140的两个端部，台阶部在下壳体140的两个端部的向下形成台阶。
如上所述，根据本发明的优选实施方式的第二弹性部件144设置在振动板120（特别是下壳体140）的上表面上，以防止板121与下壳体140之间的碰撞。具体地，第二弹性部件144形成为从下壳体140的中心部朝向下壳体140的两个端部向上倾斜，从而不会对振动板120的驱动位移产生影响。
如图6和图7所示，第二弹性部件144的一个端部可以布置为与板121接触或以预定的间距与板121间隔开。在如图3C所示由于压电装置123的扩张使得振动板的板121与下壳体140相互接触的情况下，板121首先接触第二弹性部件144，第二弹性部件144为通过图6和图7所示的弯曲部的形状形成的片弹性结构或由具有弹力的金属材料制成以限制振动板120的向下运动，因此能够使得施加在压电装置123上的冲击力最小化。
第二弹性部件144可以通过切割下壳体140的一部分来形成，并且不止在下壳体140的一个端部或两个端部上。
另外，根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块还包括布置在下壳体140的上表面的两个端部上的第二阻尼器145。与第一阻尼器相似，所述第二阻尼器145用于阻止板121和下壳体140之间的接触并缓和二者之间的冲击力。为此，第二阻尼器145可以由各种材料制成，包括柔性材料，例如橡胶。
优选地，第二阻尼器145布置为与第二弹性部件144不重叠。
图8和图9为根据本发明的第三优选实施方式的压电振动模块的示意图。下文中，有关与上述根据本发明第一优选实施方式和第二优选实施方式的压电振动模块的描述相似或相同的部件的描述将被省略。
根据本发明的第三优选实施方式的压电振动模块100包括通过切割上壳体110的一部分而形成的第三弹性部件114。所述第三弹性部件114形成为向下倾斜，因此能够防止因图3A所示的压电振动装置123的扩张与收缩变形造成的重量体130与上壳体110之间的碰撞。
第三弹性部件114的一个端部可以布置为与重量体130或支撑体122接触或者以预定的间距与重量体130或支撑体122间隔开。在图3A所示的重量体130与上壳体110相互碰撞的情况下，重量体130首先接触第三弹性部件114，第三弹性部件114具有通过如图8和图9所示的弯曲部的形状形成的片弹簧的结构，或由具有弹力的金属材料制成，以限制重量体130的向上运动，因此能够使得重量体130与上壳体110之间的冲击力最小化，从而能够确保下落的可靠性。
优选地，第三弹性部件114可以形成为在从上壳体110的中心部朝向上壳体的两个端部向下倾斜，从而不会对重量体130的驱动位移产生影响，并且可以布置在上壳体110的一个端部或两个端部上。
此外，根据本发明第三优选实施方式的压电振动模块可以还包括布置在上壳体110的下表面的两个端部上的第三阻尼器115。所述第三弹性部件115可以由各种材料制成，包括柔性材料，例如橡胶，以缓和冲击力。
优选地，第三阻尼器115布置为与第三弹性部件114不重叠。
如上所述，根据本发明的优选实施方式，设置至少一个弹性部件以缓和因压电装置的扩张收缩变形而进行驱动位移的驱动体与其他零件之间的冲击力。
具体地，根据本发明的优选实施方式的各个弹性部件形成为与由安装在重量体和/或压电装置上的振动板形成的驱动体的驱动位移相对应，以对驱动位移产生尽可能小的影响，从而能够确保借助于通过触摸产生振动的直接触觉体验。
具体地，根据本发明的优选实施方式的各个弹性部件是通过切割部件的一部分而形成的板状弯曲部来形成，因此能够实现压电振动模块的微型化和轻量化。
根据本发明的优选实施方式的压电振动模块可以通过简单地切割平板表面的一部分来制造，而无需对根据现有技术的压电振动模块实施独立的设计改变。
另外，根据本发明的优选实施方式的压电振动模块，除了包括由可承受下落冲击的刚性材料制成的弹性部件外，还可以包括由柔性材料制成的阻尼器。
尽管为了示例目的公开了本发明的实施方式，但应当理解的是本发明并不局限于此，并且本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，各种修改、增加和替换都是可能的。
因此，任何和所有的修改、变更或等同的配置应该被认为是在本发明的范围内，并且本发明的详细范围将在所附的权利要求书中公开。
Claims (12)
1.一种压电振动模块，该压电振动模块包括：
压电装置，该压电装置通过对该压电装置施加外部电力而反复扩张收缩变形以产生振动力；
上壳体，该上壳体具有开放的下部，并形成内部空间，以使得所述压电装置线性振动；
下壳体，该下壳体与所述上壳体的下部连接，以覆盖所述上壳体的下部；以及
振动板，该振动板包括安装有所述压电装置的平板，所述振动板布置在所述上壳体和所述下壳体中以在垂直方向上被驱动，
其中，所述振动板包括布置在所述板的平坦表面上的第一弹性部件。
2.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一弹性部件由板状弯曲部形成，该板状弯曲部通过切割所述板的一部分而形成并且向上突出。
3.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一弹性部件形成为从所述板的中心部朝向所述板的两个端部向上倾斜。
4.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一弹性部件布置在所述板的平坦表面的一个端部或两个端部上。
5.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述振动板包括：
平板；
一对支撑件，该一对支撑件沿垂直方向竖立在所述板的两侧的中心；以及
重量体，该重量体布置在所述一对支撑件之间以增加所述压电装置的振动力。
6.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述下壳体包括第二弹性部件，该第二弹性部件由板状弯曲部形成，该板状弯曲部通过切割所述下壳体的一部分而形成并且向上突出。
7.根据权利要求6所述的压电振动模块，其中，所述第二弹性部件形成为从所述下壳体的中心部朝向所述下壳体的两个端部向上倾斜。
8.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述上壳体包括第三弹性部件，该第三弹性部件由板状弯曲部形成，该板状弯曲部通过切割所述上壳体的一部分而形成并且向下突出。
9.根据权利要求8所述的压电振动模块，其中，所述第三弹性部件形成为从所述上壳体的中心部朝向所述上壳体的两个端部向下倾斜。
10.根据权利要求5所述的压电振动模块，该压电振动模块还包括布置在所述振动板的所述重量体和所述平板之间的第一阻尼器。
11.根据权利要求1所述的压电振动模块，该压电振动模块还包括布置在所述下壳体的上表面上的第二阻尼器。
12.根据权利要求1所述的压电振动模块，该压电振动模块还包括布置在所述上壳体的下表面上的第三阻尼器。
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