JP2016162060A - Piezoelectric actuator and tactile sense presentation device - Google Patents

Piezoelectric actuator and tactile sense presentation device Download PDF

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仁紀 兵藤
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仁紀 兵藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator improved in heat radiation properties, and a tactile sense presentation device presenting the feeling of vibration stimulation operation.SOLUTION: A piezoelectric actuator 1 comprises: a piezoelectric element 2; and a heat radiation member 5 attached to the piezoelectric element 2 and radiating heat of the piezoelectric element 2. A notch groove 5c-1 is formed on a surface of the heat radiation member 5. The piezoelectric actuator 1 is included in a driving source of a tactile sense presentation device 100.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、圧電アクチュエータ及び触覚呈示装置に係り、特に、超音波振動を生成する圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータを備えた触覚呈示装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator and a tactile presentation device, and more particularly to a piezoelectric actuator that generates ultrasonic vibration and a tactile presentation device including the piezoelectric actuator.

触覚フィードバックを付与する圧電アクチュエータを備えた携帯型電子デバイスが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   A portable electronic device including a piezoelectric actuator that provides tactile feedback has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1記載の携帯型電子デバイスは、操作者に振動の触覚フィードバックを付与するタッチ感知ディスプレイを備えている。タッチ感知ディスプレイは、ハウジングの基部に向けて押下げ可能に支持されている。ハウジングの基部には、湾曲変形可能な基板を有する圧電アクチュエータが両持ち支持されている。   The portable electronic device described in Patent Document 1 includes a touch-sensitive display that gives a tactile feedback of vibration to an operator. The touch-sensitive display is supported so as to be pressed down toward the base of the housing. A piezoelectric actuator having a curved deformable substrate is supported at both ends at the base of the housing.

圧電アクチュエータの基板の角隅部には、円形状の圧電素子が接着されている。圧電素子がタッチ感知ディスプレイの押下げにより生成される作動信号によって直径方向に収縮することで、基板が湾曲するようになっている。圧電素子の表面には、圧縮可能なシリコーン材料からなる停止部が設けられており、停止部は、圧電素子の緩衝用として機能している。   Circular piezoelectric elements are bonded to the corners of the substrate of the piezoelectric actuator. The piezoelectric element is contracted in the diameter direction by an operation signal generated by pressing the touch-sensitive display, so that the substrate is curved. A stop portion made of a compressible silicone material is provided on the surface of the piezoelectric element, and the stop portion functions as a buffer for the piezoelectric element.

特開2010−152889号公報JP 2010-152889 A

上記特許文献1記載の携帯型電子デバイスに用いられる圧電アクチュエータは、超音波領域の周波数で振動させるために高い駆動電圧を必要とすることから、圧電アクチュエータの発熱量が大きい。特に、高温雰囲気下において圧電アクチュエータを長時間駆動した場合は、圧電アクチュエータからの放熱が得られないと、振動刺激操作感が低下してしまうという問題があった。しかしながら、上記特許文献1記載の携帯型電子デバイスには、圧電アクチュエータからの放熱については講じられていない。   Since the piezoelectric actuator used in the portable electronic device described in Patent Document 1 requires a high driving voltage to vibrate at a frequency in the ultrasonic region, the piezoelectric actuator generates a large amount of heat. In particular, when the piezoelectric actuator is driven for a long time in a high-temperature atmosphere, there is a problem that the vibration stimulation operation feeling is lowered unless the heat radiation from the piezoelectric actuator is obtained. However, the portable electronic device described in Patent Document 1 does not provide heat dissipation from the piezoelectric actuator.

従って、本発明の目的は、放熱性を高めた圧電アクチュエータと、安定した振動刺激操作感を呈示する触覚呈示装置とを提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator with improved heat dissipation and a tactile sensation presentation device that presents a stable vibration stimulation operation feeling.

[1]本発明は、圧電素子と、前記圧電素子に取り付けられ、前記圧電素子の熱を放熱する放熱部材とを備え、前記放熱部材の表面には、切欠溝部が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータにある。 [1] The present invention includes a piezoelectric element and a heat radiating member attached to the piezoelectric element and radiating heat of the piezoelectric element, and a notch groove portion is formed on a surface of the heat radiating member. It is in the piezoelectric actuator.

[2]上記[1]記載の前記切欠溝部は、凹部又はスリットからなることを特徴とする。 [2] The notch groove described in [1] is characterized in that it includes a recess or a slit.

[3]上記[1]又は[2]記載の前記圧電素子は、振動板に取り付けられていることを特徴とする。 [3] The piezoelectric element according to [1] or [2] is attached to a diaphragm.

[4]本発明は更に、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の圧電アクチュエータを駆動源として備えたことを特徴とする触覚呈示装置を提供する。 [4] The present invention further provides a tactile sensation presentation apparatus comprising the piezoelectric actuator according to any one of [1] to [3] as a drive source.

[5]上記[4]記載の前記触覚呈示装置は、前記圧電素子の振動が伝達される操作部材を入力操作する操作者に対して、刺激操作感覚を呈示する振動フィードバック力を付与することを特徴とする。 [5] The tactile sense presentation device according to [4] provides a vibration feedback force that presents a sense of stimulation operation to an operator who inputs an operation member to which vibration of the piezoelectric element is transmitted. Features.

[6]上記[5]記載の前記操作部材は、タッチパネル又はスイッチボタンであることを特徴とする。 [6] The operation member according to [5] is a touch panel or a switch button.

本発明によると、圧電アクチュエータの放熱性を高めることができるとともに、触覚呈示装置の振動損失が少なくなり、良好な振動刺激操作感を得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to improve heat dissipation of the piezoelectric actuator, reduce vibration loss of the tactile sense presentation device, and obtain a good vibration stimulation operation feeling.

本発明に好適な第1の実施の形態に係る圧電アクチュエータを説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the piezoelectric actuator which concerns on 1st Embodiment suitable for this invention. 第1の実施の形態に係る圧電アクチュエータを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the piezoelectric actuator which concerns on 1st Embodiment. (a)は、第1の実施の形態に係る圧電アクチュエータに適用される放熱部材を説明するための平面図であり、(b)は、放熱部材の側面図である。(A) is a top view for demonstrating the heat radiating member applied to the piezoelectric actuator which concerns on 1st Embodiment, (b) is a side view of a heat radiating member. 第2の実施の形態に係る圧電アクチュエータを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the piezoelectric actuator which concerns on 2nd Embodiment. (a)は、圧電アクチュエータに適用される放熱部材の変形例を説明するための平面図であり、(b)は、放熱部材の側面図である。(A) is a top view for demonstrating the modification of the heat radiating member applied to a piezoelectric actuator, (b) is a side view of a heat radiating member. (a)及び(b)は、図5に示す圧電アクチュエータの駆動時の変位を模式的に示す側面図である。(A) And (b) is a side view which shows typically the displacement at the time of the drive of the piezoelectric actuator shown in FIG. (a)〜(c)は、圧電アクチュエータに適用される放熱部材の他の変形例を説明するための平面図である。(A)-(c) is a top view for demonstrating the other modification of the thermal radiation member applied to a piezoelectric actuator. 第3の実施の形態に係る触覚呈示装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the tactile sense presentation device concerning a 3rd embodiment.

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.

[第1の実施の形態]
(圧電アクチュエータの構成)
図1及び図2において、符号1は、触覚呈示装置に適用される圧電アクチュエータを模式的に図示している。
[First Embodiment]
(Configuration of piezoelectric actuator)
1 and 2, reference numeral 1 schematically illustrates a piezoelectric actuator applied to a tactile sense presentation device.

この圧電アクチュエータ1は、例えばタッチパネル又はスイッチボタン等の操作部材の操作面を入力操作する操作者の指に対して、刺激操作感覚を呈示する振動フィードバック力を付与する触覚呈示装置の駆動源として用いられる。   The piezoelectric actuator 1 is used as a drive source of a tactile sensation presentation device that applies a vibration feedback force that presents a stimulation operation feeling to an operator's finger that performs an input operation on an operation surface of an operation member such as a touch panel or switch button. It is done.

圧電アクチュエータ1は、電極に印加される駆動電圧により超音波振動を発生させる平面視四角形状の圧電素子2を備えている。圧電素子2には、例えばスパッタ法や蒸着法などによって図示しない電極が形成されている。   The piezoelectric actuator 1 includes a piezoelectric element 2 having a rectangular shape in plan view that generates ultrasonic vibrations by a driving voltage applied to the electrodes. The piezoelectric element 2 is formed with an electrode (not shown) by, for example, sputtering or vapor deposition.

圧電アクチュエータ1としては、例えば1枚の圧電素子2によって構成されるモノモルフ型圧電アクチュエータ、複数枚の圧電素子2を積層することによって構成される積層モノモルフ型圧電アクチュエータが用いられる。モノモルフ型は、駆動電圧が圧電素子2に印加されることで伸張及び収縮する。   As the piezoelectric actuator 1, for example, a monomorph piezoelectric actuator constituted by a single piezoelectric element 2 or a laminated monomorph piezoelectric actuator constituted by laminating a plurality of piezoelectric elements 2 is used. The monomorph type expands and contracts when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 2.

圧電アクチュエータ1としては、例えば弾性板の両面に圧電素子2を貼り合わせることによって構成されるバイモルフ型圧電アクチュエータが用いられてもよい。バイモルフ型は、駆動電圧が圧電素子2に印加されることでアーチ状に湾曲する。   As the piezoelectric actuator 1, for example, a bimorph type piezoelectric actuator configured by bonding the piezoelectric elements 2 to both surfaces of an elastic plate may be used. The bimorph type is curved in an arch shape when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 2.

圧電素子2としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)あるいはチタン酸バリウムなどのセラミックス材料が用いられる。電極としては、例えば金、銀、銅などの金属材料が用いられる。   As the piezoelectric element 2, for example, a ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT) or barium titanate is used. As the electrode, for example, a metal material such as gold, silver, or copper is used.

図示例による圧電素子2には、例えば熱硬化性を有する両面テープあるいは接着剤等の固定用部材を介して平面視四角形状の振動板3が取り付けられている。圧電素子2は、振動板3の4か所の角隅部に並んで配置されている。振動板3としては、例えば樹脂又は金属等の材料が用いられる。なお、成膜技術を用いて、振動板3の表面に圧電材料層を成膜することで圧電素子2を形成することができる。   The piezoelectric element 2 according to the illustrated example is attached with a diaphragm 3 having a square shape in plan view through a fixing member such as a thermosetting double-sided tape or an adhesive. The piezoelectric elements 2 are arranged side by side at four corners of the diaphragm 3. As the diaphragm 3, for example, a material such as resin or metal is used. Note that the piezoelectric element 2 can be formed by forming a piezoelectric material layer on the surface of the vibration plate 3 by using a film forming technique.

振動板3は、例えば金属あるいは樹脂等からなる筐体の一部に形成された支持部4に支持される。この支持部4は、電極に印加される駆動電圧に応じて圧電素子2が伸縮するときに振動板3の変形を許容する。   The diaphragm 3 is supported by a support portion 4 formed on a part of a housing made of, for example, metal or resin. The support 4 allows the diaphragm 3 to be deformed when the piezoelectric element 2 expands and contracts according to the drive voltage applied to the electrodes.

なお、振動板3は、操作者により操作入力を受けるタッチパネル又はスイッチボタンなどにより形成される操作部材における操作面の背面に取り付けられる。また、支持部4としては、筐体の一部として形成することに限定されるものではなく、例えば筐体とは別の操作部材に形成することも可能である。   The diaphragm 3 is attached to the back of the operation surface of an operation member formed by a touch panel or a switch button that receives an operation input by an operator. Further, the support portion 4 is not limited to being formed as a part of the casing, and may be formed on an operation member different from the casing, for example.

(放熱部材の構成)
ところで、圧電アクチュエータ1で発生した熱は蓄積され易いことから、圧電アクチュエータ1の温度が高くなる。このため、圧電アクチュエータ1を高電圧、高周波数、高温雰囲気下で長時間駆動すると、圧電アクチュエータ1の温度特性により出力が低下してしまう。
(Configuration of heat dissipation member)
By the way, since the heat generated in the piezoelectric actuator 1 is easily accumulated, the temperature of the piezoelectric actuator 1 becomes high. For this reason, when the piezoelectric actuator 1 is driven for a long time in a high voltage, high frequency, high temperature atmosphere, the output is lowered due to the temperature characteristics of the piezoelectric actuator 1.

圧電アクチュエータ1の放熱手段として、例えば筐体の内部にヒートパイプ等の放熱部材を設けることで、圧電アクチュエータ1からの熱を筐体の外部に放出する構成を採用すると、製品のコストアップや重量の増加につながるので好ましくない。   As a heat dissipation means of the piezoelectric actuator 1, for example, by providing a heat dissipation member such as a heat pipe inside the housing to release the heat from the piezoelectric actuator 1 to the outside of the housing, the cost and weight of the product are increased. This leads to an increase in

この第1の実施の形態に係る圧電アクチュエータ1の主要なところは、圧電アクチュエータ1の圧電素子2に熱伝導率(熱放射率)が高い弾性材料からなる放熱部材5を取り付けることで、圧電アクチュエータ1による放熱効果を向上させることにある。   The main part of the piezoelectric actuator 1 according to the first embodiment is that a piezoelectric element 2 of the piezoelectric actuator 1 is attached with a heat radiating member 5 made of an elastic material having a high thermal conductivity (thermal emissivity), so that the piezoelectric actuator 1 1 is to improve the heat radiation effect.

この放熱部材5の材質としては、例えばシリコーンやウレタン等の熱硬化性樹脂系エラストマーが好適であり、この熱硬化性樹脂系エラストマーに熱伝導性を有するフィラーを配合分散させて形成された構成であってもよい。圧電素子2に放熱部材5を取り付けるための固着用部材としては、熱伝導率の高い柔軟な接着剤が好適であり、例えばシリコーン系やウレタン系等の各種の熱硬化性接着剤が用いられる。   As a material of the heat radiating member 5, for example, a thermosetting resin-based elastomer such as silicone or urethane is suitable, and a heat conductive filler is blended and dispersed in the thermosetting resin-based elastomer. There may be. As the fixing member for attaching the heat radiating member 5 to the piezoelectric element 2, a flexible adhesive having a high thermal conductivity is suitable, and various thermosetting adhesives such as silicone and urethane are used.

なお、放熱部材5としては、振動板3の振動の阻害を最小限に留めることが好ましく、厚さを薄く形成することで曲げ変形に対する抵抗を小さくすることが好適である。また、放熱部材5は、圧電アクチュエータ1における放熱効果を向上させる機能を有するとともに、外力が圧電素子2に伝達されることを緩和する部材としての機能を兼ね備えてもよく、圧電素子2の過剰な変形を低減する部材としての機能を兼ね備えてもよい。   In addition, as the heat radiating member 5, it is preferable to keep the inhibition of vibration of the diaphragm 3 to a minimum, and it is preferable to reduce the resistance to bending deformation by forming a thin thickness. The heat radiating member 5 may have a function of improving the heat radiating effect in the piezoelectric actuator 1 and may also have a function as a member for relaxing external force transmitted to the piezoelectric element 2. You may combine the function as a member which reduces a deformation | transformation.

(放熱部材の表面の構成)
この圧電アクチュエータ1としては、圧電素子2の伸縮に伴う放熱部材5の変形を許容させるとともに、放熱部材5の放熱効果を更に向上させるための構造を設けることが好適である。
(Configuration of the surface of the heat dissipation member)
The piezoelectric actuator 1 is preferably provided with a structure for allowing the heat dissipation member 5 to be deformed along with expansion and contraction of the piezoelectric element 2 and further improving the heat dissipation effect of the heat dissipation member 5.

図3(a)及び図3(b)において、放熱部材5の表面には、四角形状をなす複数の放熱フィン5aが所定の間隔をもって一体成形されている。放熱部材5の表面にマトリックス状に点在する放熱フィン5aを形成することで、切欠溝部である凹陥部5a−1が格子状に形成されている。この凹陥部5a−1の内部には、一平面上に連続的に凹陥面5a−2を有している。   3 (a) and 3 (b), a plurality of rectangular heat radiation fins 5a are integrally formed on the surface of the heat radiation member 5 at a predetermined interval. By forming radiating fins 5a scattered in a matrix on the surface of the radiating member 5, the recessed portions 5a-1 that are notched grooves are formed in a lattice shape. The recessed portion 5a-1 has a recessed surface 5a-2 continuously on one plane.

(第1の実施の形態の効果)
この第1の実施の形態に係る圧電アクチュエータ1によると、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。
(Effects of the first embodiment)
According to the piezoelectric actuator 1 according to the first embodiment, the following effects are obtained in addition to the above effects.

放熱部材5の表面に凹陥部5a−1を形成することで、圧電素子2の伸縮に伴う放熱部材5の変形を阻害することがない。それに加えて、放熱部材5の放熱面積を拡大することができるようになり、放熱を促進することが可能となる。   By forming the recessed portion 5 a-1 on the surface of the heat radiating member 5, deformation of the heat radiating member 5 accompanying expansion and contraction of the piezoelectric element 2 is not hindered. In addition, the heat radiation area of the heat radiating member 5 can be increased, and heat radiation can be promoted.

[第2の実施の形態]
図4を参照すると、同図には、第2の実施の形態に係る圧電アクチュエータが示されている。なお、図4において、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を用いることで、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 4 shows a piezoelectric actuator according to the second embodiment. In FIG. 4, the same member names and symbols are used for members that are substantially the same as those in the first embodiment, and a detailed description of these members is omitted.

上記第1の実施の形態では、圧電アクチュエータ1の圧電素子2の表面に放熱部材5を取り付けた構成であったものを、この第2の実施の形態は、圧電素子2の表面及び側面を含む露出部の全面に放熱部材5を取り付けた構成とした点で異なっている。   In the first embodiment, the heat dissipation member 5 is attached to the surface of the piezoelectric element 2 of the piezoelectric actuator 1, and this second embodiment includes the surface and side surfaces of the piezoelectric element 2. The difference is that the heat dissipating member 5 is attached to the entire exposed portion.

図4において、圧電アクチュエータ1の圧電素子2の全面には、シリコーン系等の接着剤を介して凹状の放熱部材5が固着されている。この放熱部材5は、圧電素子2の全面に被覆されており、放熱部材5の放熱面積を拡大させている。図3(a)及び図3(b)に示す凹陥部5a−1を放熱部材5の表面に形成することで、放熱を更に促進することが可能となる。   In FIG. 4, a concave heat radiating member 5 is fixed to the entire surface of the piezoelectric element 2 of the piezoelectric actuator 1 via a silicone-based adhesive or the like. The heat radiating member 5 is covered on the entire surface of the piezoelectric element 2, and the heat radiating area of the heat radiating member 5 is expanded. By forming the recessed portion 5a-1 shown in FIG. 3A and FIG. 3B on the surface of the heat dissipation member 5, it is possible to further promote heat dissipation.

(第2の実施の形態の効果)
この第2の実施の形態に係る圧電アクチュエータ1によると、上記第1の実施の形態における効果に加えて、以下の効果が得られる。
(Effect of the second embodiment)
According to the piezoelectric actuator 1 according to the second embodiment, in addition to the effects in the first embodiment, the following effects are obtained.

熱放射率が高いエラストマーからなる放熱部材5を用いて圧電素子2の全面を覆って取り付けることで、放熱部材5の放熱面積を拡大させることができるようになり、放熱効果を更に向上させることが可能となる。   By covering and attaching the entire surface of the piezoelectric element 2 using the heat radiating member 5 made of an elastomer having a high thermal emissivity, the heat radiating area of the heat radiating member 5 can be expanded, and the heat radiating effect can be further improved. It becomes possible.

放熱部材5で圧電素子2の全面を覆っているため、振動音の低減効果が得られる。   Since the entire surface of the piezoelectric element 2 is covered with the heat radiating member 5, an effect of reducing vibration noise can be obtained.

この放熱部材5の他の一例としては、図5(a)及び図5(b)に示すように、台形形状の複数の放熱フィン5bが一体成形された放熱部材5がある。この放熱フィン5bは、三角形溝を有する複数の凹陥部5b−1が所定の間隔をもって放熱部材5の対向する一辺に沿って直線状に配列されている。この凹陥部5b−1は、一平面上に形成されている。   As another example of the heat radiating member 5, as shown in FIGS. 5A and 5B, there is a heat radiating member 5 in which a plurality of trapezoidal radiating fins 5b are integrally formed. In the heat dissipating fins 5b, a plurality of recessed portions 5b-1 having triangular grooves are arranged in a straight line along one opposing side of the heat dissipating member 5 with a predetermined interval. The recessed portion 5b-1 is formed on one plane.

図6(a)及び図6(b)には、図5(b)に示す圧電アクチュエータ1の駆動時の変位が示されている。   6 (a) and 6 (b) show the displacement during driving of the piezoelectric actuator 1 shown in FIG. 5 (b).

圧電アクチュエータ1の冷却は、図6(a)及び図6(b)に示すように、圧電素子2の伸張及び収縮を利用している。圧電素子2に駆動電圧が印加されると、圧電素子2の伸縮に伴って放熱部材5がアーチ状に湾曲変形する。圧電素子2の伸縮時における放熱部材5の変形に伴い、放熱部材5の凹陥部5b−1内の空気Aが入れ替わる。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the piezoelectric actuator 1 is cooled by utilizing expansion and contraction of the piezoelectric element 2. When a driving voltage is applied to the piezoelectric element 2, the heat radiating member 5 is curved and deformed in an arch shape as the piezoelectric element 2 expands and contracts. With the deformation of the heat radiating member 5 during expansion and contraction of the piezoelectric element 2, the air A in the recessed portion 5b-1 of the heat radiating member 5 is replaced.

放熱部材5の表面に三角形溝を有する複数の切欠溝部である凹陥部5b−1を加工することで、圧電素子2の伸縮を阻害し難くし、圧電アクチュエータ1の冷却を促進することができる。   By processing the recessed portions 5b-1 which are a plurality of notched grooves having triangular grooves on the surface of the heat radiating member 5, it is difficult to inhibit expansion and contraction of the piezoelectric element 2, and cooling of the piezoelectric actuator 1 can be promoted.

図7(a)〜図7(c)には、放熱部材5の更に他の変形例が示されている。圧電アクチュエータ1の振動を利用することによって放熱部材5内の空気Aが入れ替わる構成を有する各種の放熱部材5を採用することができる。   FIG. 7A to FIG. 7C show still another modified example of the heat radiating member 5. Various heat radiating members 5 having a configuration in which the air A in the heat radiating member 5 is replaced by utilizing the vibration of the piezoelectric actuator 1 can be employed.

図7(a)において、複数の放熱フィン5cが放熱部材5の対向する一辺に沿って配列されている。この放熱フィン5cは、複数のスリット状の切欠溝部5c−1が四角形枠状に切欠して形成されている。この切欠溝部5c−1は、一平面上に連続的に形成されている。   In FIG. 7A, a plurality of heat radiating fins 5 c are arranged along one opposing side of the heat radiating member 5. The radiating fin 5c is formed by cutting a plurality of slit-shaped notch grooves 5c-1 into a rectangular frame shape. This notch groove 5c-1 is formed continuously on one plane.

図7(b)において、複数の放熱フィン5dが放熱部材5の4か所に並列されている。この放熱フィン5dは、複数のスリット状の切欠溝部5d−1が格子状に形成されている。この切欠溝部5d−1は、一平面上に連続的に形成されている。   In FIG. 7B, a plurality of heat radiating fins 5 d are arranged in parallel at four locations on the heat radiating member 5. The heat dissipating fin 5d has a plurality of slit-shaped notch grooves 5d-1 formed in a lattice shape. This notch groove 5d-1 is continuously formed on one plane.

図7(c)において、圧電素子2には、円形状の放熱部材5が取り付けられている。この放熱部材5には、半径方向を8等分して等間隔に放射状に延びるスリット状の切欠溝部5e−1が切欠して形成されており、扇形状をなす放熱フィン5eが配列されている。この切欠溝部5e−1は、一平面上に連続的に形成されている。   In FIG. 7 (c), a circular heat radiating member 5 is attached to the piezoelectric element 2. The heat radiating member 5 is formed by notching slit-shaped groove portions 5e-1 radially extending at equal intervals by dividing the radial direction into eight, and fan-shaped radiating fins 5e are arranged. . This notch groove 5e-1 is formed continuously on one plane.

なお、上記変形例では、放熱フィン5a〜5eが放熱部材5の表面と同一平面上にあって全て同一の高さを有しているが、これに限定されるものではなく、例えば放熱部材5の表面と異なる高さを有する放熱フィン5a〜5eであっても構わない。凹陥部5a−1,5b−1、及び切欠溝部5c−1,5d−1,5e−1にあっても、異なる深さに設定されても構わない。   In the above modification, the radiating fins 5a to 5e are on the same plane as the surface of the radiating member 5 and all have the same height. However, the present invention is not limited to this. For example, the radiating member 5 The heat dissipating fins 5a to 5e may have different heights from the surface. Even in the recesses 5a-1, 5b-1 and the notch grooves 5c-1, 5d-1, 5e-1, they may be set to different depths.

また、上記実施の形態、変形例、及び図示例に係る圧電アクチュエータ1は、例えば使用対称物の形状や大きさ等に応じて圧電素子2及び放熱部材5の形状、大きさ、配置個数、配置位置や配置形状などを適宜に選択すればよく、本発明の初期の目的を達成することができる。   In addition, the piezoelectric actuator 1 according to the above-described embodiment, modified example, and illustrated example includes, for example, the shape, size, arrangement number, and arrangement of the piezoelectric element 2 and the heat radiating member 5 according to the shape and size of the symmetrical object used. What is necessary is just to select a position, arrangement | positioning shape, etc. suitably, and the initial objective of this invention can be achieved.

[第3の実施の形態]
(触覚呈示装置の構成)
以上のように構成された圧電アクチュエータ1は、触覚呈示装置の駆動源を構成する。ここで、図8を参照すると、同図には、第3の実施の形態に係る触覚呈示装置100の機能ブロック図の一例が示されている。
[Third Embodiment]
(Configuration of tactile presentation device)
The piezoelectric actuator 1 configured as described above constitutes a drive source of the tactile sense presentation device. Here, referring to FIG. 8, an example of a functional block diagram of the tactile sense presentation device 100 according to the third embodiment is shown.

上記第1の実施の形態では、圧電素子2に振動板3を固着した構成が例示されているが、これに限定されるものではない。圧電アクチュエータ1は、操作者により操作入力を受けるタッチパネル又はスイッチボタンなどにより形成される操作部材101を振動板とし、操作部材101の操作面の背面に対して直接に配置されてもよい。圧電アクチュエータ1が操作部材101の操作面の背面に配置される場合は、操作面の背面に所定の距離をもって離間した状態で配置されていてもよい。   In the first embodiment, the configuration in which the diaphragm 3 is fixed to the piezoelectric element 2 is exemplified, but the present invention is not limited to this. The piezoelectric actuator 1 may be arranged directly on the back surface of the operation surface of the operation member 101 using the operation member 101 formed by a touch panel or a switch button that receives an operation input from an operator as a vibration plate. When the piezoelectric actuator 1 is disposed on the back surface of the operation surface of the operation member 101, the piezoelectric actuator 1 may be disposed on the back surface of the operation surface with a predetermined distance.

この触覚呈示装置100は、圧電アクチュエータ1、検出部102及び制御部103を備えている。検出部102は、静電容量方式センサ又は力センサ等からなり、操作部材101の操作面が操作者の操作入力を受け付けた際に操作入力を検出する。制御部103は、圧電アクチュエータ1を制御するマイクロコンピュータである。   The tactile sense presentation device 100 includes the piezoelectric actuator 1, the detection unit 102, and the control unit 103. The detection unit 102 includes a capacitance type sensor, a force sensor, or the like, and detects an operation input when the operation surface of the operation member 101 receives an operation input from the operator. The control unit 103 is a microcomputer that controls the piezoelectric actuator 1.

制御部103は、CPU、ROM及びRAM等の各種の構成要素を実現する制御プログラム、制御プログラムを格納する記憶ユニット、外部接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せにより実現される。その方法や装置としては、従来周知の各種の方法や装置を用いることができることは勿論である。   The control unit 103 is realized by an arbitrary combination of hardware and software, centering on a control program that realizes various components such as a CPU, ROM, and RAM, a storage unit that stores the control program, and an external connection interface. . Of course, various known methods and apparatuses can be used as the method and apparatus.

制御部103は、検出部102からの検出信号を入力することで、圧電アクチュエータ1に所定の駆動電圧を印加する。制御部103が圧電アクチュエータ1に駆動電圧を印加することで、圧電アクチュエータ1が伸縮する。   The controller 103 applies a predetermined driving voltage to the piezoelectric actuator 1 by inputting a detection signal from the detector 102. When the control unit 103 applies a drive voltage to the piezoelectric actuator 1, the piezoelectric actuator 1 expands and contracts.

圧電アクチュエータ1が取り付けられた操作部材101は、圧電アクチュエータ1の伸縮に合わせて変形し、操作者により操作入力を受ける操作面が振動する。この振動は、操作部材101に接触する操作者に伝達されることになる。   The operation member 101 to which the piezoelectric actuator 1 is attached is deformed in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric actuator 1, and the operation surface that receives an operation input by the operator vibrates. This vibration is transmitted to the operator who contacts the operation member 101.

(第3の実施の形態の効果)
以上のように構成された触覚呈示装置100によると、以下の効果が得られる。
(Effect of the third embodiment)
According to the tactile sense presentation device 100 configured as described above, the following effects can be obtained.

(1)圧電アクチュエータ1の放熱特性を向上させることができるため、良好な操作感及び振動刺激操作感触を得ることが可能となる。
(2)筐体の内部にヒートパイプ等の特別な放熱機構を設ける必要がないため、構造を簡素化することができる。その結果、構成部品点数の削減による原価低減効果と軽量化とが得られる。
(1) Since the heat dissipation characteristics of the piezoelectric actuator 1 can be improved, it is possible to obtain a good operation feeling and vibration stimulation operation feeling.
(2) Since it is not necessary to provide a special heat dissipation mechanism such as a heat pipe inside the housing, the structure can be simplified. As a result, the cost reduction effect and weight reduction by reducing the number of components can be obtained.

なお、触覚呈示装置100は、車両のインストルメントパネル、ステアリングホイールやセンターコンソールなどの各種内装品に装着することができる。   In addition, the tactile sense presentation device 100 can be attached to various interior components such as an instrument panel, a steering wheel, and a center console of a vehicle.

また、触覚呈示装置100は、車載機器を遠隔操作するための入力装置、携帯電話機やカメラなどの各種の携帯情報端末装置の入力デバイスとして用いることができることは勿論である。   In addition, the tactile sensation providing apparatus 100 can be used as an input device for remotely operating an in-vehicle device, and as an input device for various portable information terminal devices such as a mobile phone and a camera.

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例、及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例、及び図示例は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。   As is apparent from the above description, typical embodiments, modifications, and illustrations according to the present invention have been illustrated. However, the above-described embodiments, modifications, and illustrations are within the scope of the claims. It does not limit the invention concerned. Therefore, it should be noted that not all the combinations of features described in the above embodiments, modifications, and illustrated examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

1…圧電アクチュエータ、2…圧電素子、3…振動板、4…支持部、5…放熱部材、5a〜5e…放熱フィン、5a−1,5b−1…凹陥部(切欠溝部)、5a−2…凹陥面、5c−1,5d−1,5e−1…切欠溝部、100…触覚呈示装置、101…操作部材、102…検出部、103…制御部、A…空気 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric actuator, 2 ... Piezoelectric element, 3 ... Diaphragm, 4 ... Support part, 5 ... Radiation member, 5a-5e ... Radiation fin, 5a-1, 5b-1 ... Recessed part (notch groove part), 5a-2 ... concave surface, 5c-1, 5d-1, 5e-1 ... notch groove part, 100 ... tactile sensation presentation device, 101 ... operation member, 102 ... detection part, 103 ... control part, A ... air

Claims (6)

圧電素子と、
前記圧電素子に取り付けられ、前記圧電素子の熱を放熱する放熱部材とを備え、
前記放熱部材の表面には、切欠溝部が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
A piezoelectric element;
A heat dissipating member attached to the piezoelectric element and dissipating heat of the piezoelectric element;
A piezoelectric actuator characterized in that a notch groove is formed on a surface of the heat radiating member.
前記切欠溝部は、凹部又はスリットからなることを特徴とする請求項1記載の圧電アクチュエータ。   The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the notch groove portion is a recess or a slit. 前記圧電素子は、振動板に取り付けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の圧電アクチュエータ。   The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the piezoelectric element is attached to a diaphragm. 上記請求項1〜3のいずれかに記載の圧電アクチュエータを駆動源として備えたことを特徴とする触覚呈示装置。   A tactile sense presentation device comprising the piezoelectric actuator according to claim 1 as a drive source. 前記触覚呈示装置は、前記圧電素子の振動が伝達される操作部材を入力操作する操作者に対して、刺激操作感覚を呈示する振動フィードバック力を付与することを特徴とする請求項4記載の触覚呈示装置。   5. The tactile sensation according to claim 4, wherein the tactile sensation providing apparatus gives a vibration feedback force that presents a sense of stimulation operation to an operator who inputs an operation member to which vibration of the piezoelectric element is transmitted. Presentation device. 前記操作部材は、タッチパネル又はスイッチボタンであることを特徴とする請求項5記載の触覚呈示装置。   The tactile sensation providing apparatus according to claim 5, wherein the operation member is a touch panel or a switch button.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108845710A (en) * 2018-07-27 2018-11-20 上海天马微电子有限公司 Touch panel and its driving method, touch device
WO2020146226A1 (en) * 2019-01-11 2020-07-16 Embr Labs Inc. Thermal and vibrotactile haptic actuators

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