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DE102006053421A1 - vibration generator - Google Patents

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Publication number
DE102006053421A1
DE102006053421A1 DE200610053421 DE102006053421A DE102006053421A1 DE 102006053421 A1 DE102006053421 A1 DE 102006053421A1 DE 200610053421 DE200610053421 DE 200610053421 DE 102006053421 A DE102006053421 A DE 102006053421A DE 102006053421 A1 DE102006053421 A1 DE 102006053421A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
swing arm
vibration generator
piezoelectric actuator
leg
generator according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200610053421
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Dr. Athenstaedt
Heinz Florian
Igor Dr. Kartashev
Klaus Dr. Reichmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Priority to DE200610053421 priority Critical patent/DE102006053421A1/en
Priority to PCT/EP2007/061937 priority patent/WO2008058870A1/en
Priority to EP07822254.4A priority patent/EP2059351B1/en
Publication of DE102006053421A1 publication Critical patent/DE102006053421A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0603Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a piezoelectric bender, e.g. bimorph

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Es wird ein Vibrationsgenerator für ein Funkgerät mit einem an einem Träger (4) befestigbaren, schwingfähigen Schwingarm (2) angegeben, der mindestens eine Biegung oder einen abgewinkelten Bereich aufweist und mit einem Piezoaktor gekoppelt ist.The invention relates to a vibration generator for a radio with a swinging arm (2) which can be fastened to a carrier (4) and has at least one bend or an angled region and is coupled to a piezoactuator.

Description

Ein Vibrationsgenerator mit einem Piezoelement ist aus der Druckschrift US 5,229,744 bekannt.A vibration generator with a piezoelectric element is from the document US 5,229,744 known.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen weiteren Vibrationsgenerator anzugeben, der besonders effizient ist.A to be solved The task is to specify another vibration generator which is particularly efficient.

Es wird ein zur Erzeugung eines Vibrationsalarms vorgesehener Vibrationsgenerator mit einem schwingfähigen Schwingarm angegeben, der mindestens eine Biegung oder einen abgewinkelten Bereich aufweist, wobei der Schwingarm mit einem Piezoaktor gekoppelt ist.It becomes a vibration generator provided for generating a vibration alarm with a swingable Swing arm specified, the at least one bend or an angled Area, wherein the swing arm coupled to a piezoelectric actuator is.

Durch die angegebene Ausgestaltung des Schwingarms gelingt es, eine besonders große Länge des Schwingarms bei einer geringen Baugröße zu erzielen. Die große Länge hat den Vorteil, dass damit eine niedrige Schwingfrequenz erreicht werden kann. Eine weitere Erniedrigung der Schwingfrequenz kann durch ein mit dem Schwingarm verbundenes Gewicht bewirkt werden.By The specified embodiment of the swing arm manages to be a special size Length of the To achieve swing arm with a small size. The great length has the advantage that thus a low oscillation frequency can be achieved can. A further lowering of the oscillation frequency can be achieved by a be effected connected to the swing arm weight.

Der Schwingarm ist an einem Träger befestigbar. Die Biegung kann als eine Falte ausgebildet sein.Of the Swing arm is on a support fixable. The bend may be formed as a fold.

Der Schwingarm ist in einer bevorzugten Ausführungsform bis auf seinen im oder am Träger befestigten Endbereich schwingfähig. Ein erstes Ende des Schwingarms ist vorzugsweise schwingfähig und ein zweites Ende am oder im Träger befestigt.Of the Swing arm is in a preferred embodiment except for its in or attached to the carrier End range capable of vibration. A first end of the swing arm is preferably oscillatable and a second end on or in the carrier attached.

Der Träger ist vorzugsweise das Gehäuse oder eine Leiterplatte eines Funkgerätes, das vorzugsweise tragbar ist.Of the carrier is preferably the housing or a circuit board of a radio, which is preferably portable.

Der Piezoaktor ist an eine Spannungsquelle anschließbar, von der er zu Vibrationen elektrisch angetrieben wird.Of the Piezo actuator can be connected to a voltage source, from which it vibrates is electrically driven.

Der Piezoaktor weist einen Körper auf, in dem mehrere parallel zueinander liegende Innenelektroden angeordnet sein können, die abwechselnd an eine erste und eine zweite Außenelektrode angeschlossen sind. Die Außenelektroden sind vorzugsweise an den gegenüber liegenden Seitenflächen des Körpers angeordnet. Diese Seitenflächen sind in einer Variante parallel zur Hauptfläche des Schwingarms angeordnet. Sie können alternativ senkrecht auf der Hauptfläche des Schwingarms stehen.Of the Piezo actuator has a body on, in which several parallel internal electrodes can be arranged alternately connected to a first and a second outer electrode are. The outer electrodes are preferably on the opposite lying side surfaces of the body arranged. These side surfaces are arranged in a variant parallel to the main surface of the swing arm. You can alternatively stand perpendicular to the main surface of the swing arm.

Der Schwingarm weist vorzugsweise eine Hauptfläche auf, die im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägers angeordnet ist. Der Schwingarm weist in einer Variante einen abgewinkelten oder gekrümmten Koppelbereich auf, der an den Träger gekoppelt ist. Der Koppelbereich ist in einer Variante senkrecht oder schräg zur Hauptfläche des Schwingarms angeordnet.Of the Swing arm preferably has a major surface which is substantially parallel to the surface of the carrier is arranged. The swing arm has an angled in a variant or curved Coupling area on, which is coupled to the carrier is. The coupling region is in a variant perpendicular or oblique to the main surface of the Swing arm arranged.

Der Schwingarm ist in einer vorteilhaften Ausführungsform als ein U-Stück mit zwei Schenkeln und einem die Schenkel verbindenden Joch, d. h. Verbindungsstück, ausgebildet. Das vom Verbindungsstück abgewandte Ende des ersten, z. B. oberen Schenkels ist vorzugsweise frei schwingfähig, wohingegen das vom Verbindungsstück abgewandte Ende des zweiten Schenkels an den Träger gekoppelt ist. Der zweite, z. B. untere Schenkel weist vorzugsweise eine Hauptfläche auf, die parallel zur Hauptfläche des ersten Schenkels ausgerichtet ist, sowie min destens einen abgewinkelten Bereich, der zur Befestigung am Träger oder im Trägerinneren vorgesehen ist.Of the Swing arm is in an advantageous embodiment as a U-piece with two Thighs and a yoke connecting the thighs, d. H. Connector, formed. That of the connector opposite end of the first, z. B. upper leg is preferably freely swingable, whereas that of the connector opposite end of the second leg is coupled to the carrier. The second, z. B. lower leg preferably has a major surface, parallel to the main surface the first leg is aligned, and at least one angled at least Area provided for attachment to the carrier or in the carrier interior is.

Der Schwingarm ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt und kann als eine elektrische Zuleitung zum Piezoaktor benutzt werden. Der Schwingarm ist vorzugsweise einstückig, beispielsweise aus einem mehrfach gebogenen Metallblech ausgebildet.Of the Swing arm is preferably made of an electrically conductive material manufactured and can be used as an electrical supply line to the piezoelectric actuator to be used. The swing arm is preferably in one piece, for example formed from a multi-curved sheet metal.

Der Schwingarm enthält in einer weiteren Variante einen vorzugsweise mit Glasfasern verstärkten Kunststoff. Die Oberfläche des Schwingarms kann in diesem Fall eine Metallisierung aufweisen, die als eine elektrische Zuleitung zum Piezoaktor benutzt werden kann.Of the Includes swing arm in a further variant, a preferably reinforced with glass fibers plastic. The surface the swing arm can in this case have a metallization, which are used as an electrical supply line to the piezoelectric actuator can.

Die parallel zur Trägeroberfläche verlaufenden Hauptflächen der Schenkel weisen in einer Variante voneinander unterschiedliche Längen auf. Die Länge der Hauptfläche des an den Träger gekoppelten Schenkels des U-Stücks kann größer als diejenige des Schenkels mit einem freien Ende gewählt sein. Sie kann aber auch kürzer gewählt werden.The running parallel to the carrier surface main areas the legs have in a variant different from each other lengths on. The length the main surface of the to the carrier coupled thigh of the U-piece can be bigger than that of the thigh be chosen with a free end. But it can also be shorter chosen become.

Der Piezoaktor ist in einer Variante am ersten oder zweiten Schenkel des U-Stücks befestigt und vom anderen Schenkel beabstandet. Der Piezoaktor kann aber auch zwischen den Schenkeln des U-Stücks angeordnet sein, wobei er vom Verbindungsstück vorzugsweise beabstandet ist. Der Piezoaktor ist in diesem Fall vorzugsweise zwischen den Schenkeln eingeklemmt und vorgespannt.Of the Piezoelectric actuator is in a variant on the first or second leg of the U-piece attached and spaced from the other leg. The piezoelectric actuator can but also be arranged between the thighs of the U-piece, being he from the connector preferably spaced. The piezoelectric actuator is in this case preferably clamped between the legs and biased.

Zwischen dem Piezoaktor und dem Schwingarm ist in einer Variante eine vorzugsweise elektrisch isolierende Zwischenschicht angeordnet. Die Zwischenschicht ist vorzugsweise als eine Haftschicht zur Vermittlung der Haftung zwischen dem Aktor und dem Schwingarm vorgesehen. Der Piezoaktor ist in einer Variante mittels der Zwischenschicht vollflächig mit dem Schwingarm fest verbunden. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Piezoaktor mit dem Schwingarm über Verbindungselemente zu verbinden, die im Abstand voneinander angeordnet sind und als Distanzelemente zur Bildung eines Spaltes zwischen dem Aktor und dem Schwingarm dienen.In a variant, a preferably electrically insulating intermediate layer is arranged between the piezoactuator and the oscillating arm. The intermediate layer is preferably provided as an adhesive layer for imparting adhesion between the actuator and the swing arm. The piezoelectric actuator is firmly connected in one variant by means of the intermediate layer over the entire surface with the swing arm. Alternatively, it is possible to ver the piezoelectric actuator with the swing arm via connecting elements bind, which are arranged at a distance from each other and serve as spacers to form a gap between the actuator and the swing arm.

Der Piezoaktor ist in einer vorteilhaften Variante zwischen dem Schwingarm und dem Träger angeordnet, vorzugsweise eingeklemmt und vorgespannt.Of the Piezoelectric actuator is in an advantageous variant between the swing arm and the carrier arranged, preferably clamped and biased.

Am frei schwingenden Ende des Schwingarms, vorzugsweise am Ende des ersten Schenkels, ist in einer Variante ein Gewicht befestigt. Der Gewichtswert ist – abhängig von der Länge des Schwingarms und vom Gewicht des Piezoaktors – vorzugsweise derart gewählt, dass im Vibrationsgenerator eine vorgegebene Resonanzfrequenz erzielt wird. Der Piezoaktor wird vorzugsweise mit einem elektrischen Signal angeregt, dessen Frequenz bei der Resonanzfrequenz des Vibrationsgenerators oder in der Nähe dieser Frequenz liegt.At the free swinging end of the swing arm, preferably at the end of first leg, in a variant, a weight is attached. Of the Weight value is - depending on the length the swing arm and the weight of the piezoelectric actuator - preferably chosen such that in the vibration generator, a predetermined resonance frequency is achieved. The piezoelectric actuator is preferably excited with an electrical signal, its frequency at the resonant frequency of the vibration generator or near this frequency is.

Zur Übertragung der Schwingung vom Aktorkörper zum Schwingarm sind in einer vorteilhaften Variante Übertragungselemente vorgesehen, die zwischen dem Aktor und dem jeweiligen Schenkel des U-förmig gefalteten Schwingarms angeordnet sind. Jedes Übertragungselement weist vorzugsweise eine Verjüngung auf. Als ein Übertragungselement ist insbesondere ein Prisma geeignet, dessen Basisfläche mit dem Aktorkörper vorzugsweise fest verbunden ist. Die von der Basisfläche abgewandte Kante und ein an diese Kante anliegender Bereich des Prismas berührt den Schwingarm. Es besteht die Möglichkeit, alternativ den Aktorkörper mit derartigen Verjüngungen auszubilden, um eine Kontaktfläche zwischen dem Aktor und dem Schwingarm zu minimieren.For transmission the vibration of the actuator body to the swing arm transmission elements are in an advantageous variant provided between the actuator and the respective leg of the U-shaped folded swing arm are arranged. Each transmission element preferably has a rejuvenation on. As a transfer element In particular, a prism is suitable whose base surface with the actuator body preferably firmly connected. The edge facing away from the base surface and an area of the prism adjacent to this edge touches the Swingarm. There is a possibility alternatively the actuator body with such rejuvenations train to form a contact surface between to minimize the actuator and the swing arm.

Der Schwingarm weist vorzugsweise mindestens eine Ausformung auf, in die ein Kontaktbereich des Piezoaktors oder das Übertragungselement hinein ragt. Die Ausformung ist in einer Variante in Form einer Rille ausgebildet und beispielsweise durch eine Ausbuchtung oder Einkerbung des Schwingarms gebildet. Falls der Piezoaktor zwischen dem Schwingarm und dem Träger vorgespannt sein sollte, kann im Träger auch eine solche Ausformung vorgesehen sein.Of the Swing arm preferably has at least one shape, in a contact region of the piezoelectric actuator or the transmission element projects into it. The shape is formed in a variant in the form of a groove and for example by a bulge or notch of the swing arm educated. If the piezo actuator is biased between the swing arm and the carrier can be in the vehicle also be provided such a shape.

Die Ausrichtung der Schwingungsachse des Piezoaktors, d. h. einer Achse, entlang der die Schwingungen des Aktorkörpers angeregt werden, entspricht vorzugsweise der maximalen Querschnittsgröße, d. h. der Länge, des Körpers. Somit können Schwingungen mit der niedrigsten Frequenz angeregt werden. Andere Ausrichtungen der Schwingungsachse sind auch möglich.The Alignment of the vibration axis of the piezo actuator, d. H. an axis, along which the vibrations of the actuator body are excited corresponds preferably the maximum cross-sectional size, d. H. the length, the Body. Thus, you can Vibrations are excited with the lowest frequency. Other Alignments of the vibration axis are also possible.

Die Schwingungsachse des Piezoaktors ist bei einem am Schwingarm befestigten Piezoaktor vorzugsweise in Längsrichtung dieses Schwingarms ausgerichtet. Bei der Deformation des Aktors wird ein fest mit diesem verbundener Bereich des Schwingarms mitgezogen und somit verformt. Aufgrund der Ausdehnung des Aktors bei Anlegen einer elektrischen Spannung tritt eine mechanische Biegespannung auf, die den Schwingarm auslenkt. Bei entsprechend zyklischer Anregung des Aktors können somit Schwingungen des Systems angeregt werden, das den Verbund des Aktors und des Schwingarms umfasst.The Vibration axis of the piezoelectric actuator is at a fixed to the swing arm Piezoactuator preferably in the longitudinal direction aligned this swing arm. At the deformation of the actuator a firmly connected to this area of the swing arm is pulled along and thus deformed. Due to the expansion of the actuator when applying an electrical voltage occurs a mechanical bending stress on, which deflects the swing arm. With corresponding cyclical excitation of the actor Thus, vibrations of the system are stimulated that the composite of the actuator and the swing arm comprises.

Die Schwingungsachse des Piezoaktors, der zwischen zwei Hauptflächen der Schenkel des Schwingarms angeordnet ist, ist vorzugsweise senkrecht zu diesen Hauptflächen, also senkrecht zur Ausrichtung der Schenkel des Schwingarms, ausgerichtet.The Vibration axis of the piezoelectric actuator, between two main surfaces of the Leg of the swing arm is arranged, is preferably perpendicular to these main surfaces, that is, perpendicular to the orientation of the legs of the swing arm, aligned.

Der Piezoaktor kann zwei Körper mit zueinander entgegengesetzt gerichteten Polarisationsachsen umfassen. Diese Körper sind in einer ersten Variante z. B. durch Klebung zur Bildung eines Verbunds der Körper fest miteinander verbunden. Dieser Verbund ist mit dem Schwingarm fest verbunden, wodurch ein Verbund der Körper und des Schwingarms zustande kommt.Of the Piezo actuator can have two bodies comprise mutually oppositely directed polarization axes. These bodies are in a first variant z. B. by gluing to form a Composite of the body firmly connected. This composite is with the swing arm firmly connected, creating a composite of the body and the swing arm comes.

In einer zweiten Variante ist der Schwingarm zwischen diesen Körpern angeordnet. Jeder Körper ist mit dem Schwingarm fest verbunden, wodurch ein Verbund der Körper und des Schwingarms zustande kommt. In beiden Fällen werden bei der Anregung des Piezoaktors Biegeschwingungen des Verbunds der Körper und des Schwingarms hervorgerufen.In In a second variant, the swing arm is arranged between these bodies. Every body is firmly connected to the swing arm, creating a composite of the body and the swing arm comes about. In both cases, at the suggestion of the Piezoaktors bending vibrations of the composite of the body and the swing arm caused.

Der angegebene Vibrationsgenerator wird nun anhand von schematischen und nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen:Of the specified vibration generator will now be based on schematic and not to scale Figures explained. Show it:

1 im Querschnitt einen Vibrationsgenerator mit einem Schwingarm in U-Form mit ungleich langen Schenkeln, wobei am unteren Schenkel ein Piezoaktor befestigt ist; 1 in cross-section a vibration generator with a swing arm in U-shape with unequal length of legs, wherein the lower leg a piezoelectric actuator is attached;

2 im Querschnitt einen Vibrationsgenerator mit einem Schwingarm in U-Form mit ungleich langen Schenkeln, wobei am oberen Schenkel ein Piezoaktor befestigt ist; 2 in cross-section a vibration generator with a swing arm in U-shape with unequal length of legs, wherein a piezoelectric actuator is attached to the upper leg;

3A im Querschnitt einen beispielhaften Piezoaktor; 3A in cross section an exemplary piezoelectric actuator;

3B in einer perspektivischen Ansicht einen weiteren beispielhaften Piezoaktor; 3B in a perspective view of another exemplary piezoelectric actuator;

4 eine Variante des in 1 gezeigten Vibrationsgenerators, bei dem zwischen dem Piezoaktor und dem Schwingarm ein Spalt. gebildet ist; 4 a variant of in 1 shown vibration generator, in which between the piezoelectric actuator and the swing arm a gap. is formed;

5 im Querschnitt einen Vibrationsgenerator mit einem Piezoaktor, der zwischen einem Schwingarm und einem Träger eingeklemmt ist; 5 in cross section a vibration generator with a piezoelectric actuator which is clamped between a swing arm and a carrier;

6 im Querschnitt einen Vibrationsgenerator mit einem Schwingarm in U-Form, wobei zwischen den Schenkeln des Schwingarms ein Piezoaktor angeordnet ist; 6 in cross-section a vibration generator with a swing arm in a U-shape, wherein between the legs of the swing arm, a piezoelectric actuator is arranged;

7 im Querschnitt einen Vibrationsgenerator mit einem Schwingarm, der Ausformungen zur Aufnahme des Piezoaktors aufweist; 7 in cross-section a vibration generator with a swing arm having the formations for receiving the piezoelectric actuator;

8 in einer perspektivischen Ansicht einen Piezoaktor mit verjüngten Randbereichen. 8th in a perspective view of a piezoelectric actuator with tapered edge regions.

In der 1 ist ein Vibrationsgenerator mit einem Schwingarm 2 gezeigt, der mehrfach abgewinkelt ist, wobei ein Ende, und zwar Befestigungsbereich 2d, des Schwingarms im Träger 4 befestigt ist.In the 1 is a vibration generator with a swing arm 2 shown, which is angled several times, with one end, namely attachment area 2d , the swing arm in the vehicle 4 is attached.

Der Schwingarm 2 weist ein U-Stück mit einem unteren Schenkel 2a und einem oberen Schenkel 2b und einem Joch, d. h. Verbindungsstück 2c auf, das die Schenkel 2a, 2b verbindet. Die Hauptflächen der Schenkel 2a, 2b sind im Ruhezustand parallel zur Oberfläche des Trägers 4 ausgerichtet.The swing arm 2 has a U-piece with a lower leg 2a and an upper leg 2 B and a yoke, ie connector 2c on, that's the thighs 2a . 2 B combines. The main surfaces of the thighs 2a . 2 B are at rest parallel to the surface of the carrier 4 aligned.

An der Oberseite des unteren Schenkels 2a ist ein Piezoaktor 1 befestigt. Am freien Ende des oberen Schenkels 2b ist ein Gewicht 3 befestigt. Der untere Schenkel 2a ist kürzer ausgebildet als der obere Schenkel 2b. In diesem Fall kann eine besonders große Schwingamplitude des freien Endes des Schwingarms erzielt werden.At the top of the lower thigh 2a is a piezoelectric actuator 1 attached. At the free end of the upper thigh 2 B is a weight 3 attached. The lower thigh 2a is shorter than the upper leg 2 B , In this case, a particularly large oscillation amplitude of the free end of the swing arm can be achieved.

In der Variante gemäß der 1 ist der Piezoaktor 1 zwar zwischen den Schenkeln 2a, 2b angeordnet, aber nur an den unteren Schenkel 2a gekoppelt, während er vom oberen Schenkel 2b beabstandet ist. In der 2 ist angedeutet, dass der Piezoaktor auch am oberen Schenkel 2b angeordnet sein kann.In the variant according to the 1 is the piezoelectric actuator 1 though between the thighs 2a . 2 B arranged, but only on the lower leg 2a coupled while he is from the upper thigh 2 B is spaced. In the 2 is indicated that the piezoelectric actuator on the upper leg 2 B can be arranged.

Zwischen dem Piezoaktor 1 und demjenigen Schenkel, an den er gekoppelt ist, ist gemäß der 2 eine Zwischenschicht 5 angeordnet. Diese Schicht ist vorzugsweise elektrisch isolierend, falls ein elektrischer Kontakt zwischen dem Aktor und dem elektrisch leitfähigen Schwingarm 2 verhindert werden soll. Diese Schicht kann aber auch elektrisch leitend sein, falls ein elektrischer Kontakt beispielsweise zwischen der unteren Außenelektrode des Aktors und dem elektrisch leitfähigen Schwingarm 2 beabsichtigt ist.Between the piezo actuator 1 and the leg to which it is coupled is according to the 2 an intermediate layer 5 arranged. This layer is preferably electrically insulating if an electrical contact between the actuator and the electrically conductive swing arm 2 should be prevented. However, this layer may also be electrically conductive, if an electrical contact, for example, between the lower outer electrode of the actuator and the electrically conductive swing arm 2 is intended.

Der Piezoaktor 1 umfasst in einer vorteilhaften Variante einen Körper mit mehreren Piezoschichten, die vorzugsweise Keramik enthalten. Zwischen den Piezoschichten sind Innenelektroden 7 und an der Oberfläche des Körpers Außenelektroden 71, 72 angeordnet, siehe 3A, 3B. Mehrere erste Innenelektroden sind leitend mit der ersten Außenelektrode 71 und mehrere zweite Innenelektroden mit der zweiten Außenelektrode 72 verbunden. Erste und zweite Innenelektroden sind abwechselnd angeordnet. Die Außenelektroden 71, 72 sind über Anschlussdrähte 9 elektrisch kontaktierbar.The piezo actuator 1 comprises in an advantageous variant, a body having a plurality of piezoelectric layers, which preferably contain ceramic. Between the piezo layers are internal electrodes 7 and on the surface of the body external electrodes 71 . 72 arranged, see 3A . 3B , Several first internal electrodes are conductive with the first external electrode 71 and a plurality of second internal electrodes with the second external electrode 72 connected. First and second internal electrodes are arranged alternately. The outer electrodes 71 . 72 are over connecting wires 9 electrically contactable.

Die Flächen der Innenelektroden 7 in der Variante gemäß der 3A sind parallel zur Auflagefläche des Piezoaktors 1, d. h. parallel zum Oberflächenbereich des Schwingarms 2 angeordnet, an den der Piezoaktor 1 gekoppelt ist. In diesem Fall werden Schwingungen parallel zu den Innenelektroden mit dem piezoelektrischen Koeffizienten d31 angeregt. Der unten liegende Bereich der Außenelektrode 71 kann in diesem Fall mittels eines Leitklebers, d. h. einer leitfähigen Zwischenschicht 5, leitend mit dem Schwingarm 2 verbunden sein. Der oben liegende Bereich der Außenelektrode 72 ist mit einem Anschlussdraht 9 verbunden. Alternativ besteht die Möglichkeit, die an den Seitenflächen des Aktorkörpers angeordneten Bereiche der Außenelektroden 71, 72 über Anschlussdrähte zu kontaktieren.The surfaces of the internal electrodes 7 in the variant according to the 3A are parallel to the bearing surface of the piezoelectric actuator 1 , ie parallel to the surface area of the swing arm 2 arranged to which the piezoelectric actuator 1 is coupled. In this case, vibrations are excited parallel to the internal electrodes with the piezoelectric coefficient d 31 . The lower area of the outer electrode 71 can in this case by means of a conductive adhesive, ie a conductive intermediate layer 5 , conductive with the swing arm 2 be connected. The overhead area of the outer electrode 72 is with a connecting wire 9 connected. Alternatively, it is possible, the arranged on the side surfaces of the actuator body portions of the outer electrodes 71 . 72 contact via connecting wires.

Die Flächen der Innenelektroden 7 in der Variante gemäß der 3B sind senkrecht zur Auflagefläche des Piezoaktors 1 angeordnet. In diesem Fall werden Schwingungen senkrecht zu den Innenelektroden mit dem piezoelektrischen Koeffizienten d33 angeregt. Damit ein Kurzschluss zwischen den Außenelektroden 71, 72 verhindert werden kann, wird der Piezoaktor in diesem Fall vorzugsweise mittels einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht 5 am Schwingarm 2 befestigt.The surfaces of the internal electrodes 7 in the variant according to the 3B are perpendicular to the contact surface of the piezoelectric actuator 1 arranged. In this case, vibrations are excited perpendicular to the internal electrodes with the piezoelectric coefficient d 33 . So that a short circuit between the outer electrodes 71 . 72 can be prevented, the piezoelectric actuator in this case, preferably by means of an electrically insulating intermediate layer 5 on the swing arm 2 attached.

In der 4 ist eine Variante gezeigt, in der zwischen dem Piezoaktor 1 und dem unteren Schenkel des Schwingarms 2, an dem der Aktor befestigt ist, ein Luftspalt vorgesehen ist. Der Aktor ist mit dem Schwingarm mittels Verbindungselementen 6 verbunden, die als Distanzelemente zur Bildung des Spaltes dienen.In the 4 a variant is shown in which between the piezoelectric actuator 1 and the lower leg of the swing arm 2 , to which the actuator is attached, an air gap is provided. The actuator is connected to the swing arm by means of connecting elements 6 connected, which serve as spacers to form the gap.

In der 5 ist angedeutet, dass die Länge des unteren Schenkels gegen Null gehen kann, so dass der Schwingarm 2 im Prinzip als ein L-Stück ausgebildet ist, dessen abgewinkelter Bereich 2c im Träger 4 befestigt ist.In the 5 is implied that the length of the lower leg can go to zero, so the swing arm 2 is formed in principle as an L-piece, whose angled portion 2c in the carrier 4 is attached.

Der Piezoaktor 1 ist in diesem Fall zwischen der Hauptfläche 2b des Schwingarms und dem Träger angeordnet. Die Lage eines Kontaktbereichs zwischen dem Aktor und der Fläche 2b bestimmt die Länge eines durch einen schwingfähigen Bereich der Fläche 2b gebildeten Hebelarms und seine Schwingfrequenz.The piezo actuator 1 is in this case between the main surface 2 B the swing arm and the carrier arranged. The location of a contact area between the actuator and the surface 2 B determines the length of a swingable area of the surface 2 B formed lever arm and its oscillation frequency.

Der Aktor ist vom abgewinkelten Bereich 2c des Schwingarms 2 beabstandet, aber in der Nähe dieses Bereichs angeordnet. Alternativ kann der Aktor unmittelbar an diesen Bereich angrenzen.The actuator is from the angled area 2c the swing arm 2 spaced, but arranged near this area. Alternatively, the actuator can directly adjoin this area.

In der Variante gemäß der 6 ist der Piezoaktor 1 zwischen den Schenkeln 2a, 2b des U-förmigen Schwingarms 2 angeordnet. Den Träger 4 bildet in diesem Fall ein Gehäuse, in dem der Vibrationsgenerator eingeschlossen ist. Auch in anderen Ausführungsformen kann der Träger 4 als ein Gehäuse ausgebildet sein.In the variant according to the 6 is the piezoelectric actuator 1 between the thighs 2a . 2 B of the U-shaped swing arm 2 arranged. The carrier 4 forms in this case a housing in which the vibration generator is included. In other embodiments, the carrier 4 be formed as a housing.

In der 7 ist angedeutet, dass der untere Schenkel des Schwingarms 2 im Prinzip länger als der obere gewählt werden kann.In the 7 is indicated that the lower leg of the swing arm 2 in principle longer than the upper one can be selected.

In der Variante gemäß der 7 ist zwischen dem Piezoaktor 1 und dem jeweiligen Schenkel des Schwingarms 2 ein Übertragungselement 8 angeordnet, das vorzugsweise fest mit dem Aktorkörper verbunden oder Bestandteil dieses Körpers ist. Die Übertragungselemente 8 dienen zur Übertragung von Schwingungen vom Piezoaktor 1 auf den Schwingarm 2. Jedes Übertragungselement 8 ist in Form eines Prismas ausgebildet, deren Basisfläche dem Piezoaktor zugewandt ist, siehe 8.In the variant according to the 7 is between the piezo actuator 1 and the respective leg of the swing arm 2 a transmission element 8th arranged, which is preferably fixedly connected to the actuator body or part of this body. The transmission elements 8th serve to transmit vibrations from the piezoelectric actuator 1 on the swing arm 2 , Every transmission element 8th is formed in the form of a prism, whose base surface faces the piezoelectric actuator, see 8th ,

Zur Aufnahme eines Kontaktbereichs des Übertragungselements 8 ist in jedem Schenkel eine rillenförmige Ausformung 10 ausgebildet. Die Ausformung 10 ist als eine Ausbuchtung ausgebildet.For receiving a contact region of the transmission element 8th is in each leg a groove-shaped formation 10 educated. The shape 10 is formed as a bulge.

Die Innenelektroden 7 sind bei der Anordnung des Aktors zwischen den Schenkeln des Schwingarms 2 vorzugsweise wie in der Variante gemäß der 8 parallel zu den Hauptflächen der Schenkel ausgerichtet. Die Schwingung wird in diesem Fall senkrecht zu den Innenelektroden 7 mit einem piezoelektrischen Koeffizienten d33 angeregt.The internal electrodes 7 are in the arrangement of the actuator between the legs of the swing arm 2 preferably as in the variant according to 8th aligned parallel to the major surfaces of the legs. The vibration in this case becomes perpendicular to the internal electrodes 7 excited with a piezoelectric coefficient d 33 .

Eine andere Ausrichtung der Innenelektroden ist grundsätzlich auch möglich, wobei insbesondere ein Piezoeffekt ausgenutzt werden kann, der durch piezoelektrische Koeffizienten d31 und d15 charakterisiert ist.A different orientation of the internal electrodes is also possible in principle, wherein in particular a piezoelectric effect can be exploited, which is characterized by piezoelectric coefficients d 31 and d 15 .

Die Ausgestaltung des Vibrationsgenerators, insbesondere die Form des Schwingarms und der Innenaufbau des Piezoaktors, ist auf die in den Figuren gezeigten Beispiele nicht beschränkt.The Embodiment of the vibration generator, in particular the shape of the Swing arm and the internal structure of the piezoelectric actuator, is on the in The examples shown in the figures are not limited.

11
Piezoaktorpiezo actuator
22
Schwingarmswing arm
2a2a
unterer Schenkel des U-Stückslower Thighs of the U-piece
2b2 B
oberer Schenkel des U-Stücksupper Thighs of the U-piece
2c2c
Verbindungsstückjoint
2d2d
Befestigungsbereichfastening area
33
GewichtWeight
44
Trägercarrier
55
Zwischenschichtinterlayer
66
Verbindungselementefasteners
77
Innenelektrodeninternal electrodes
71,71,
72 Außenelektroden 72 external electrodes
88th
Übertragungselement mit Verjüngungtransmission element with rejuvenation
99
Anschlussdrähteleads
1010
Ausformungformation

Claims (11)

Vibrationsgenerator für einen Vibrationsalarm, – mit einem an einem Träger (4) befestigbaren, schwingfähigen Schwingarm (2), der mindestens eine Biegung aufweist, – wobei der Schwingarm (2) mit einem Piezoaktor gekoppelt ist.Vibration generator for a vibration alarm, - with one on a support ( 4 ) attachable, oscillatable swing arm ( 2 ) having at least one bend, - wherein the swing arm ( 2 ) is coupled to a piezoelectric actuator. Vibrationsgenerator nach Anspruch 1, – wobei der Schwingarm (2) einen abgewinkelten Endbereich aufweist, der an den Träger (4) gekoppelt ist.Vibration generator according to claim 1, - wherein the oscillating arm ( 2 ) has an angled end portion which is attached to the support ( 4 ) is coupled. Vibrationsgenerator nach Anspruch 1, – wobei der Schwingarm (2) als ein U-Stück mit zwei Schenkeln und einem die Schenkel verbindenden Verbindungsstück ausgebildet ist, – wobei das vom Verbindungsstück abgewandte Ende eines dieser Schenkel an den Träger (4) gekoppelt ist.Vibration generator according to claim 1, - wherein the oscillating arm ( 2 ) is formed as a U-piece with two legs and a connecting piece connecting the legs, - wherein the end facing away from the connecting piece of one of these legs to the carrier ( 4 ) is coupled. Vibrationsgenerator nach Anspruch 3, – wobei der an den Träger (4) gekoppelte Schenkel kürzer als der Schenkel mit einem freien Ende ausgebildet ist.Vibration generator according to claim 3, - wherein the to the carrier ( 4 ) Coupled leg shorter than the leg is formed with a free end. Vibrationsgenerator nach Anspruch 3, – wobei der an den Träger (4) gekoppelte Schenkel länger als der Schenkel mit einem freien Ende ausgebildet ist.Vibration generator according to claim 3, - wherein the to the carrier ( 4 ) coupled leg longer than the leg is formed with a free end. Vibrationsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, – wobei der Piezoaktor an einem Schenkel des U-Stücks befestigt und vom anderen Schenkel beabstandet ist.Vibration generator according to one of claims 3 to 5, - in which the piezoelectric actuator attached to one leg of the U-piece and the other Leg is spaced. Vibrationsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, – wobei der Piezoaktor zwischen den Schenkeln des U-Stücks vorgespannt ist.Vibration generator according to one of claims 3 to 6 - in which the piezoelectric actuator is biased between the legs of the U-piece. Vibrationsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, – wobei der Piezoaktor zwischen dem Schwingarm (2) und dem Träger (4) vorgespannt ist.Vibration generator according to one of claims 3 to 6, - wherein the piezoelectric actuator between the swing arm ( 2 ) and the carrier ( 4 ) is biased. Vibrationsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, – wobei am frei schwingenden Ende des Schwingarms (2) ein Gewicht (3) befestigt ist.Vibration generator according to one of claims 1 to 8, - wherein at the freely oscillating end of the swing arms ( 2 ) a weight ( 3 ) is attached. Vibrationsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, – wobei der Schwingarm (2) mindestens eine Ausformung aufweist, in die ein Kontaktbereich des Piezoaktors hinein ragt.Vibration generator according to one of claims 1 to 9, - wherein the oscillating arm ( 2 ) has at least one shape in which a contact region of the piezoelectric actuator projects into. Vibrationsgenerator nach Anspruch 10, – wobei der Piezoaktor im Querschnitt eine Verjüngung aufweist, die in die Ausformung hinein ragt.Vibration generator according to claim 10, - in which the piezoelectric actuator has a taper in cross-section, in the Forming protrudes into it.
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