JP4680291B2 - 多機能型振動発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイアフラム振動体による音響振動を発生させることができるほか、共振振動アクチュエーターの固有振動数との関係で見出される共振点を利用して携帯電話器を含む小型モバイルツールが必要とする低周波数の体感振動をも確実に発生させることができる多機能型振動発生装置に関する技術である。

携帯電話器を含む各種の小型モバイルツールは、着信などのメッセージを持ち運ぶ者に振動として報知するマナーモード機能を備えている。該マナーモード機能は、通常、モータの回転軸に偏心重りを取り付けてその回転時に振動を発生させることができる振動モータにより得られるようになっている例が多い。

しかし、上記振動モータによる場合には、実用性のある振動を得るために偏心重りの重量を重くする必要があることから、それだけ大型化やコストアップを招いてしまうという問題があった。

一方、このような振動モータを用いずに振動を発生させるものとしては、共振振動アクチュエータ（スピーカ）にバイブレーション機能である機械的振動による信号伝達機能をも付加したものもある。この手法による場合には、消費電力の低減だけでなく、実装部品点数を削減することもできることになる。

そして、このようなバイブレーション機能付きの共振振動アクチュエータ（スピーカ）を駆動する方法としては、共振振動アクチュエータ（スピーカ）自体が持つ最低共振周波数（１００〜２００Ｈｚ）を利用して共振振動アクチュエータ（スピーカ）を支持する筐体自体を駆動する手法がある。

しかし、共振振動アクチュエータ（スピーカ）の持つ最低共振周波数は、共振振動アクチュエータ（スピーカ）自体の製造バラツキ、共振振動アクチュエータ（スピーカ）自体の温度変化によるバラツキ、共振振動アクチュエータ（スピーカ）自体の経時変化による
バラツキ、筐体自体のバラツキ、筐体自体の温度変化によるバラツキ、筐体の経時変化によるバラツキなどにより、設定した中心周波数から１０Ｈｚ前後の範囲内で変動してしまって共振が得られなくなるなどして体感振動が小さくなってしまう場合が多い。

一方、下記特許文献１には、このような共振振動アクチュエータ（スピーカ）と筐体とによる最低共振周波数の製造バラツキ、温度変化ばらつき、経時変化等によるバラツキの影響を最小限に抑え、低コスト、省スペース、低消費電力で安定した機械的振動をもたらす「多機能振動アクチュエータ」が開示されている。
特開２００１−７０８８０号公報

そして、上記「多機能振動アクチュエータ」による場合には、揺動アクチュエータの共振周波数を検出する周波数検出回路と、該周波数検出回路により検出された周波数を電圧に変換する周波数電圧変換回路と、該周波数電圧変換回路で得られた電圧値に応じて発信周波数を変化させる電圧制御発信回路と、該電圧制御発信回路の出力を増幅して振動アクチュエータに供給する正相増幅器および逆相増幅器による増幅器とから構成される駆動回路によって駆動周波数を振動アクチュエータの共振周波数に調整しながら振動アクチュエータを駆動できるとされている。

しかし、上記特許文献１に開示されている「多機能振動アクチュエータ」による場合には、周波数検出回路と周波数電圧変換回路と電圧制御発信回路と増幅器とから構成される駆動回路が必要になり、該駆動回路によらなければ駆動周波数を振動アクチュエータの共振周波数に調整することができず、その回路構成が複雑化するという不都合があった。

本発明は、従来技術の上記課題に鑑み、ダイアフラム振動体による高周波数の音響振動を発生させることができるほか、共振振動アクチュエーターの固有振動数との関係で見出される共振点を利用して携帯電話器を含む小型モバイルツールが必要とする低周波数での体感振動をも事後的な調整を可能にして確実に発生させることができる多機能型振動発生装置を提供することにその目的がある。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、振動板の下面側に円筒コイルを取り付けてなるダイアフラム振動体と、ヨークおよび厚さ方向に着磁された永久磁石を少なくとも備える磁気回路ユニットに前記円筒コイルが配置される磁気ギャップを設けてなる共振振動アクチュエーターと、前記円筒コイル側に一端部を各別に接続した一対のリード線の他端部が各別に接続された一対のリード端子を位置固定させて外部にその端部側が引き出される円筒部を中央部に備える固定板と、同一半径の同心円状の位置関係のもとでつなぎ部を介して連結された複数固の弾性腕部を有して前記共振振動アクチュエーターを浮かせた状態のもとで下支えしつつ前記円筒部に遊挿配置され、かつ、その外周縁部を介して前記固定板上に載置される弾性板と、前記弾性腕部の別に前記弾性板側と前記固定板側とを保持しつつ前記共振振動アクチュエーター側の固有振動数との関係で定まる共振点の検知を可能に周方向への回動を可能に配置される共振点調整体とで少なくとも構成され、該共振点調整体を除く各構成部材を本体カバーで包み込んで一体化した後であっても、 前記弾性板と前記固定板とに対し前記共振点調整体を回動操作して共振点位置の事後調整を可能とすべく、該共振点調整体を前記本体カバーの下面開口側から露出させて配置したことに構成上の特徴がある。

また、前記共振振動アクチュエーターは、その外周面に側面重りを具備させておくのが好ましい。

本発明によれば、共振振動アクチュエーターの固有振動数との関係で定まる共振点は、共振振動アクチュエーター側を弾性支持する弾性板の弾性腕部に沿わせつつ共振点調整体を回動させることで検知することができるので、事後的に共振点調整体を単に回動調整することで、個々の製品毎に最も好ましい共振振動を簡単に得ることができる振動発生装置を提供することができる。また、共振振動アクチュエーターの外周面に側面重りを具備させてある場合には、より強い体感振動を発生させることができる。

図１は、本発明の部材構成例を分解して示す斜視図であり、図２は、組み立てた後の部材相互の配置関係を示す端面図である。これらの図によれば、多機能型振動発生装置１１は、共振振動アクチュエーター１２、ダイアフラム振動体２２、固定板３２、弾性板４２および共振点調整体５２を少なくとも備え、共振振動アクチュエーター１２を浮かせた状態で下支えしながらそれぞれの外周縁部３２ａ，４８を介して重なり合う弾性板４２および固定板３２と、振動板２３との間にスペーサ６２を介在させてその全体を本体カバー７２で一体化することで形成されている。

これらのうち、共振振動アクチュエーター１２は、一方の極が上側部に、他方の極が下側部に位置するようにその厚さ方向に着磁されたリング状の永久磁石１４と、鉄などの磁性材からなるヨーク１５とで形成される磁気回路ユニット１３と、該磁気回路ユニット１３の外周面１８に固着させた側面重り２０とで構成されている。

この場合、ヨーク１５は、永久磁石１４の外径と同径でその上面と対面合致するように磁着される上側ヨーク部１６と、永久磁石１４の下面側からやや庇状に突出させた水平面部１７ａの外縁側から起立面部１７ｂを直立させてその上面に開口部１９を有する断面略Ｕ字状を呈する下側ヨーク部１７とで構成されている。

すなわち、磁気回路ユニット１３は、永久磁石１４と上側ヨーク部１６との連続外周面と、下側ヨーク部１７の開口部１９の内径が永久磁石１４の外径より大径に形成されている下側ヨーク部１７における起立面部１７ｂの内側面との間に磁気ギャップＧを設けて形成されている。そして、共振振動アクチュエーター１２は、下側ヨーク部１７における起立片部１７ｂの外側面（外周面１８）に例えば鉄や銅などの比較的比重の重い適宜の金属からなる側面重り２０を固着させたその全体で形成されることになる。なお、磁気回路ユニット１３は、永久磁石１４と上側ヨーク部１６と下側ヨーク部１７とに設けた同一径の円孔からなる遊挿孔１３ａをその軸中心部位に備えている。

ダイアフラム振動体２２は、薄い樹脂フィルムなどからなる振動板２３と、該振動板２３にボイスコイルとして取り付けられる円筒コイル２４とで構成されている。この場合、該円筒コイル２４は、磁気回路ユニット１３の磁気ギャップＧ内に配置できる位置関係のもとで振動板２３の下面側に取り付けられている。

真鍮や洋白などの適宜の金属からなる固定板３２は、弾性板４２を位置固定させるために配置されるものであり、その外径が磁気回路ユニット１３の遊挿孔１３ａよりも小径にして立設された円筒部３３を中央部に備えて形成されている。

また、固定板３２の水平面部３４の周縁寄りには、等間隔をおいて同一半径の同心円状の位置関係のもとで配置された３個の部分切欠部３５を備えており、該部分切欠部３５は、その一端側に備える導入孔３５ａと、該導入孔３５ａと連通させて他端方向に設けられたガイド溝孔３５ｂとでそれぞれが形成されている。

しかも、固定板３２は、段部３６を介して立ち上げられた水平庇部３７をその外周縁部３２ａに備えて形成されている。

また、固定板３２の円筒部３３内には、一端部７５ａ，７６ａを各別に接続した一対のリード線７５，７６の他端部７５ｂ，７６ｂが各別に接続された一対のリード端子７７，７８を外部にその端部７７ａ，７８ａ側がバネ性接触部７９として突出するように配置して位置固定されている。

この場合、一対のリード端子７７，７８は、円筒部３３内に絶縁樹脂材などの絶縁性充填材８０を充填して位置固定したり、予め絶縁性充填材８０で位置固定して形成しておき、円筒部３３内に事後的に圧入するなどして配置されることになる。

リン青銅などの適宜の金属からなる弾性板４２は、共振振動アクチュエーター１２側を弾性的に下支えしつつ、固定板３２とともに本体カバー７２側に一体的に位置固定できるようにして形成されている。

これを図示例に即して詳しく説明すれば、固定板３２と略対面合致する面サイズを有する弾性板４２は、図２に示されているように固定板３２の部分切欠部３５の位置と略対面する同一半径の同心円状の位置関係のもとで形成された３個の弾性腕部４６を備えて形成されている。

この場合、各弾性腕部４６は、その両端側につなぎ部４４を残して本体部４３との間に形成された挿入孔４７付きの狭幅切欠部４５を介することで仕切られてそれぞれが形成されている。なお、各挿入孔４７は、固定板３２の各導入孔３５ａと各別に対面合致する位置関係のもとで弾性板４２に形成されている。また、弾性板４２は、その軸心中心部位に磁気回路ユニット１３の遊挿孔１３ａと略同径の挿通孔４２ａを備えている。

一方、例えばアルミニウムなどの金属やポリカーボネートなどの合成樹脂からなる共振点調整体５２は、固定板３２を介して弾性腕部４６の別に弾性板４２を保持しながら共振振動アクチュエーター１２の固有振動数との関係で共振点の検知を可能に周方向への回動を可能に配置されている。

すなわち、共振点調整体５２は、その中央部に磁気回路ユニット１３の遊挿孔１３ａの内径よりも大径な開口部５３を有し、かつ、共振振動アクチュエーター１２側の最大径よりもやや大径な外径を有するリング状に形成されている。

しかも、共振点調整体５２における固定板３２の各導入孔３５ａおよび弾性板４２の各挿入孔４７と対面する位置には、これら導入孔３５ａおよび挿入孔４７を介して挿通させることができる支持用突起部５４が各別に突設されている。

各支持用突起部５４は、部分切欠部３５におけるガイド溝孔３５ｂを画成している水平面部３４の一側開放縁部３４ａと他側開放縁部３４ｂとを、径方向での前後位置にて各別に保持する一側溝部５５と他側溝部５６とをその基部５４ａに備えている。

また、各支持用突起部５４における一側溝部５５と他側溝部５６との上方に位置する上側部５４ｂには、その導入開口５７ａを径方向での外側に向けた受け溝部５７が、弾性板４２が備える弾性腕部４６を挟み込むようにして支持するために形成されている。なお、固定板３２の部分切欠部３５と弾性板４２の弾性腕部４６と共振点調整体５２の支持用突起部５４とは、その数と位置とを対応させて形成される関係にあり、図示例では各３個が示されているが、所望により各２個であったり各４個以上であってもよい。

一方、適宜の合成樹脂や比較的軽量な金属などからなるスペーサ６２は、共振振動アクチュエーター１２側の最大外径よりも大径な開口部６３を有するリング状に形成されている。しかも、スペーサ６２は、共振振動アクチュエーター１２側の上下方向での可動域を確保し得る厚さを備えて、ダイアフラム振動体２２を構成している振動板２３の周縁部２３ａと、共振振動アクチュエーター１２を浮かせた状態のもおとで下支えしながら外周縁部３２ａ，４８を介して重なり合っている弾性板４２および固定板３２との間に介在配置されている。

適宜の合成樹脂や金属からなる本体カバー７２は、スペーサ６２を介して配置されているダイアフラム振動体２２と、弾性板４２および固定板３２とを含む構成部材を、共振点調整体５２を下面開口７２ａ側から露出させた状態のもとで包み込むことで、その全体を一体化している。

すなわち、本体カバー７２は、ダイアフラム振動体２２上を覆う音通孔７３ａ付きの天板部７３と、該天板部７３の外周縁側から垂設された周壁部７４とで構成されている。そして、本体カバー７２は、周壁部７４の下端部に櫛歯状に形成されている裾部７４ａを内側に折り返してなる折返し部７４ｂを固定板３２の水平庇部３７の下面側に圧接させることで共振点調整体５２を除く構成部材の全体を一体化している。

このため、共振点調整体５２は、弾性板４２と固定板３２とに対し回動が可能となるように本体カバー７２の下面開口７２ａ側から露出させて配置される結果、これを適宜回動させながら共振振動アクチュエーター１２の固有振動数との関係で定まる共振点を事後的に検知することができることになる。

このような構成からなる多機能型振動発生装置１１は、次の手順を経ることでその全体が組み立てられる。すなわち、固定板３２の円筒部３３内には、一対のリード端子７７，７８を有する絶縁性充填材８０が位置固定される。

また、共振振動アクチュエーター１２は、永久磁石１３とヨーク１５とを一体的に磁着して磁気ギャップＧを備える磁気回路ユニット１３を形成し、該磁気回路ユニット１３の外周面１８に側面重り１９を固定することで組み立てられる。

これを具体的に説明すれば、永久磁石１３の上面には、外径を同じくする上側ヨーク部１６を、永久磁石１３の下面には、下側ヨーク部１７における水平面部１７ａを、それぞれの軸中心位置を一致させてそれぞれ磁着する。このとき、永久磁石の外径は、下側ヨーク部１７の開口部の内径よりも小径であることから、永久磁石１３と上側ヨーク部１６との連続外周面と下側ヨーク部１７の起立面部１７ｂの内周面との間に磁気ギャップＧが形成されることになる。

また、側面重り１９は、磁気回路ユニット１３の外周面１８を構成している下側ヨーク部１７の起立面部１７ｂの外側面に固着されることになるが、その重量は必要に応じて増減調整することができる。

また、固定板３２と、該固定板３２の円筒部３３に挿通孔４２ａを介して送り込まれた弾性板４２とは、各導入孔３５ａと各挿入孔４７とが対面合致する位置関係のもとで固定板３２の水平庇部３７（外周縁部３２ａ）上に弾性板４２の外周縁部４８を載置することで組み合わされる。

共振点調整体５２は、各支持用突起部５４を固定板３２の下面側から対応関係にある各導入孔３５ａと弾性板４２の各挿入孔４７とに挿入することで配置される。

そして、共振点調整体５２は、固定板３２が備える部分切欠部３５のガイド溝孔３５ｂ方向に沿わせてやや回動させることで、支持用突起部５４が備える一側溝部５５には部分切欠部３５を仕切っている一側開放縁部３４ａを、他側溝部５６には他側開放縁部３４ｂをそれぞれ導入して組み合わせることができる。

このように共振点調整体５２をやや回動させた際には、同時に支持用突起部５４が備える各受け溝部５７内に弾性板４２の対応する位置関係にある弾性腕部４６を各別に導入して組み合わせることもできる。

一方、円筒コイル２４側に一対のリード線７５，７６の一端部７５ａ，７６ａが接続されているダイアフラム振動体２２は、リード線７５，７６の他端部７５ｂ，７６ｂを一対のリード端子７７，７８に接続した上で用意される。

そして、ダイアフラム振動体２２における振動板２３は、その周縁部２３ａを本体カバー７２における天板部７３の内側周縁位置に配置した上で、本体カバー７２における周壁部７４の内側面に沿わせて配置されるスペーサ６２で押さえ付けるようにして接着される。

また、組み合わせ後の固定板３２と弾性板４２と共振点調整体５２とは、弾性板４２上に共振振動アクチュエーター１２側を載置した上で、本体カバー７２内に送り込まれる。

このとき、ダイアフラム振動体２２が備える円筒コイル２４は、磁気ギャップＧ内に導入される。また、弾性板４２の外周縁部４２ａは、固定板３２の外周縁部３２ａに形成されている水平庇部３７上に載置された状態のもとでスペーサ６２の下面側に配置される。

このような位置関係でそれぞれが配置された後は、本体カバー７２の周壁部７４の裾部７４ａをかしめるようにして内側に折り返すことで、固定板３２の周縁部３２ａ側を押圧するようにして下支えする折返し部７４ｂが形成され、その全体が一体的に組み合わされた多機能型振動発生装置１１を得ることができる。なお、一対のリード端子７７，７８は、最終的に図２に示すように端部７７ａ，７８ａ側が交差方向に折曲されてバネ性接触部８０となる。

次に、このようにして組み立てられた多機能型振動発生装置１１の作用・効果を説明すれば、振動発生装置１１は、一対のリード端子７７，７８のバネ性接触部８０を介して給電される１５０Ｈｚ〜数十ＫＨｚの適宜の音響周波数でダイアフラム振動板２２を振動させることで、音声的振動を得ることができる。

また、携携帯電話器を含む小型モバイルツールに着信などのメッセージを持ち運ぶ者に機械的振動として報知するマナーモード機能を付与するために振動発生装置１１を用いる場合には、一対のリード端子７７，７８のバネ性接触部８０を介して１０〜１５０Ｈｚの低周波数、例えば１４０Ｈｚの振動周波数で共振振動アクチュエーター１２を振動させながら本体カバー７２の下面開口７２ａ側から露出されている共振点調整体５２を人為的に回動させることで、完全な共振振動を得ることができ、体感振動も最大となる。

このように該共振点調整体５２は、図３および図４からも明らかなように、各支持用突起部５４の受け溝部５７を介して弾性板４２の弾性腕部４６を支持しているので、その支持位置を変化させながら弾性板４２が弾性的に支持している共振振動アクチュエーター１２の共振点の弾性腕部４６の腕長さを事後的に検知することができる。

しかも、共振振動アクチュエーター１２は、上側ヨーク部１６と永久磁石１４と下側ヨーク部１７とからなる磁気回路ユニット１３と、該磁気回路ユニット１３の外周面１８に固着されている側面重り１９とで構成されていることから、その重量も他の構成部材よりも比較的重くすることができ、その共振時にそれだけ強く振動させることができることになる。

つまり、共振点調整体５２は、種々の要因により共振振動アクチュエーター１２側の固有振動数が若干変動しても、その変動の程度に合致するように共振振動アクチュエーター１２側の共振点を事後的に検知し、これを位置固定するなどしてその状態を維持させることでマナーモード機能に最適な体感振動を常に発生させることができる。

しかも、振動発生装置１１は、従来からある偏心重りを有する振動モータに比較して軽量化することができるほか、その全体を薄く小型化して形成することもできるので、携帯電話器を含む小型モバイルツールに好適に組み込むことができる。

したがって、本発明によれば、共振点の事後調整機能を備える単体のもとで、音響と体感振動との両方の機能を兼備させた多機能型振動発生装置を提供することができることになる。

本発明の部材構成例を分解して示す斜視図。 組み立てた後の部材相互の配置関係を示す端面図。 固定板のガイド溝部と弾性板の弾性腕部と共振点調整体の支持用突起部との配置関係を示す部分斜視図。 図３の要部拡大図。

１１ 多機能型振動発生装置
１２ 共振振動アクチュエーター
１３ 磁気回路ユニット
１３ａ 遊挿孔
１４ 永久磁石
１５ ヨーク
１６ 上側ヨーク部
１７ 下側ヨーク部
１７ａ 水平面部
１７ｂ 起立面部
１８ 外周面
１９ 開口部
２０ 側面重り
２２ ダイアフラム振動体
２３ 振動板
２３ａ 周縁部
２４ 円筒コイル
３２ 固定板
３２ａ 外周縁部
３３ 円筒部
３４ 水平面部
３４ａ 一側開放縁部
３４ｂ 他側開放縁部
３５ 部分切欠部
３５ａ 導入孔
３５ｂ ガイド溝孔
３６ 段部
３７ 水平庇部
４２ 弾性板
４２ａ 挿通孔
４３ 本体部
４４ つなぎ部
４５ 狭幅切欠部
４６ 弾性腕部
４７ 挿入孔
４８ 外周縁部
５２ 共振点調整体
５３ 開口部
５４ 支持用突起部
５４ａ 基部
５４ｂ 上側部
５５ 一側溝部
５６ 他側溝部
５７ 受け溝部
５７ａ 導入開口
６２ スペーサ
６３ 開口部
７２ 本体カバー
７２ａ 下面開口
７３ 天板部
７３ａ 音通孔
７４ 周壁部
７４ａ 裾部
７４ｂ 折返し部
７５，７６ リード線
７５ａ，７６ａ 一端部
７５ｂ，７６ｂ 他端部
７７，７８ リード端子
７７ａ，７８ａ 端部
７９ バネ性接触部
８０ 絶縁性充填材
Ｇ 磁気ギャップ

Claims (2)

1. 振動板の下面側に円筒コイルを取り付けてなるダイアフラム振動体と、
   ヨークおよび厚さ方向に着磁された永久磁石を少なくとも備える磁気回路ユニットに前記円筒コイルが配置される磁気ギャップを設けてなる共振振動アクチュエーターと、
   前記円筒コイル側に一端部を各別に接続した一対のリード線の他端部が各別に接続された一対のリード端子を位置固定させて外部にその端部側が引き出される円筒部を中央部に備える固定板と、
   同一半径の同心円状の位置関係のもとでつなぎ部を介して連結された複数固の弾性腕部を有して前記共振振動アクチュエーターを浮かせた状態のもとで下支えしつつ前記円筒部に遊挿配置され、かつ、その外周縁部を介して前記固定板上に載置される弾性板と、
   前記弾性腕部の別に前記弾性板側と前記固定板側とを保持しつつ前記共振振動アクチュエーター側の固有振動数との関係で定まる共振点の検知を可能に周方向への回動を可能に配置される共振点調整体とで少なくとも構成され、、
   該共振点調整体を除く各構成部材を本体カバーで包み込んで一体化した後であっても、 前記弾性板と前記固定板とに対し前記共振点調整体を回動操作して共振点位置の事後調整を可能とすべく、該共振点調整体を前記本体カバーの下面開口側から露出させて配置したことを特徴とする多機能型振動発生装置。
2. 前記共振振動アクチュエーターは、その外周面に側面重りを備える請求項１に記載の多機能型振動発生装置。

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