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JP7386062B2 - 振動発生装置 - Google Patents

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JP7386062B2
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Description

本発明は、振動発生装置に関するものである。
携帯電話、ゲーム機等の携帯型の電子機器においては、振動により利用者に電話の着信を知らせたりゲームの展開に応じた感触を与えたりするため振動発生装置が搭載されているものがある。例えば、このような振動発生装置としては、金属板材を異なる方向に折り曲げて形成した皿付きバネにマグネットを搭載してそのマグネットを振動させる振動発生装置が開示されている(例えば、特許文献1)。
特開2010-207731号公報
上記のような振動発生装置においては、金属板材を異なる方向に複数回折り曲げて形成するので、複数の金型や複数のプレス工程等が必要になり、製造が容易でない、という問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決し、製造が容易な振動発生装置を提供することを目的とする。
本実施の形態の一観点によれば、ハウジングと、振動体と、前記ハウジングと前記振動体とを接続する弾性部材と、前記振動体を振動させる駆動手段と、を有する振動発生装置において、前記弾性部材は、前記ハウジングと接続されるハウジング接続部と、前記振動体を支持する振動体支持部と、前記ハウジング接続部と前記振動体支持部とを接続するスプリング部と、を有しており、前記ハウジング接続部と、前記振動体支持部は、同一面であって、前記スプリング部は、前記ハウジング接続部及び前記振動体支持部に対し、略垂直に形成されていることを特徴とする。
開示の振動発生装置によれば、複数の金型や複数のプレス工程等が不要になり、製造が容易である。
第1の実施の形態における振動発生装置の斜視図 第1の実施の形態における振動発生装置の分解斜視図 第1の実施の形態における振動発生装置のハウジングの斜視図 第1の実施の形態における振動発生装置のハウジングの上面図 第1の実施の形態における振動発生装置のコイル及びブラケットの斜視図 第1の実施の形態における振動発生装置の振動体の分解斜視図 第1の実施の形態における振動発生装置のコイル及びブラケットと振動体の斜視図 第1の実施の形態における振動発生装置のコイル及びブラケットと振動体の正面図 第1の実施の形態における振動発生装置の弾性部材の斜視図 第1の実施の形態における振動発生装置の弾性部材の説明図 第1の実施の形態における振動発生装置に生じる磁界の説明図 第1の実施の形態における振動発生装置の正面図 第1の実施の形態における振動発生装置の説明図(1) 第1の実施の形態における振動発生装置の説明図(2) 第1の実施の形態における振動発生装置の変形例の弾性部材の斜視図 第2の実施の形態における振動発生装置の斜視図 第2の実施の形態における振動発生装置のハウジングの斜視図 第2の実施の形態における振動発生装置の説明図 第2の実施の形態における振動発生装置の断面斜視図
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。尚、本願においては、X1-X2方向、Y1-Y2方向、Z1-Z2方向を相互に直交する方向とする。また、X1-X2方向及びY1-Y2方向を含む面をXY面と記載し、Y1-Y2方向及びZ1-Z2方向を含む面をYZ面と記載し、Z1-Z2方向及びX1-X2方向を含む面をZX面と記載する。
〔第1の実施の形態〕
第1の実施の形態における振動発生装置について、図1及び図2に基づき説明する。図1は、本実施の形態における振動発生装置の斜視図であり、図2は、分解斜視図である。本実施の形態における振動発生装置は、カバー10、上側ヨーク20、コイル30、ブラケット40、マグネット50、下側ヨーク60、弾性部材70、ハウジング80等を有している。尚、本実施の形態においては、カバー10、ブラケット40、弾性部材70、ハウジング80は、非磁性のステンレスにより形成されており、上側ヨーク20及び下側ヨーク60は、Fe等を含む磁性材料により形成されている。
本実施の形態における振動発生装置は、図1に示されるように、外観は略直方体の形状で形成されており、XY面に平行な面の面積が一番広くなっている。この振動発生装置は、例えば、面積が一番広い面のX1-X2方向(長手方向)の長さが15mm、Y1-Y2方向(短手方向)の長さが10mmであり、Z1-Z2方向(高さ方向)の高さが3mmとなるように形成されており小型である。
ハウジング80とカバー10により、本実施の形態における振動発生装置の筐体部分が形成される。図3及び図4に示されるように、ハウジング80は略長方形の枠状に形成されており、Z1-Z2方向に貫通している開口部81が形成されており、Z2側のY2側には、XY面と平行な底板部82が形成されている。また、ハウジング80のY1側及びY2側には、中央部分にブラケット支持部83が設けられている。
ハウジング80の内部には、弾性部材70、下側ヨーク60、マグネット50、ブラケット40、コイル30、上側ヨーク20が入れられており、上側となるZ1側よりカバー10が被せられている。本願においては、ハウジング80、または、カバー10とハウジング80により形成される筐体部分をケースと記載する場合がある。
図5に示されるように、コイル30は、Y1-Y2方向に長くなるように巻かれており、電流を流すための端子31及び32を有している。コイル30は、ブラケット40のZ1側の面40aに載せられた状態で固定されており、ブラケット40のY1側及びY2側には、ハウジング80と接続するためのハウジング取付部41がZ2方向に延びるように形成されている。尚、ブラケット40は、非磁性ステンレス等の金属板を打ち抜き折り曲げることにより形成されている。
図6に示されるように、上側ヨーク20は、X1-X2方向が長手方向、Y1-Y2方向が短手方向となる長方形の平板状に形成されている。下側ヨーク60は、X1-X2方向が長手方向となっており、Z2方向に凹んだ凹部61が設けられている。下側ヨーク60の凹部61の底面61aのX1側の端及びX2側の端にはZ1方向に延びる側面61bが形成されており、更に、双方の側面61bよりも外側のX1方向及びX2方向側には、X1方向及びX2方向に延びる接続部62が形成されている。マグネット50は、Z1側の面では、X1側がS極、X2側がN極となっており、Z2側の面では、X1側がN極、X2側がS極となっている。
尚、本実施の形態における振動発生装置の振動体を組み立てる際には、下側ヨーク60の凹部61の底面61aにマグネット50を接合し、更に、下側ヨーク60の接続部62と上側ヨーク20とを接合する。本実施の形態においては、マグネット50を囲む下側ヨーク60と上側ヨーク20が別部材であるため、組み立てがしやすい。
図7及び図8に示されるように、マグネット50のZ2側の面は、下側ヨーク60の凹部61の底面61aに接合されており、下側ヨーク60のX1側及びX2側の接続部62のZ1側の面は、上側ヨーク20の接続部21と接合されている。また、下側ヨーク60の凹部61により形成される下側ヨーク60と上側ヨーク20とに囲まれた領域の内部には、マグネット50よりもZ1側に、ブラケット40に固定されたコイル30が設置されている。
ブラケット40は、ブラケット40に設けられたハウジング取付部41をハウジング80に設けられたブラケット支持部83の開口部に入れることにより取り付けられている。従って、上側ヨーク20、マグネット50及び下側ヨーク60により振動体が形成されるが、この振動体と、ブラケット40及びコイル30とは接続されてはいない。
図9に示されるように、弾性部材70は、ハウジング接続部71、振動体支持部72、スプリング部73を有している。ハウジング接続部71は、Z2側の面がハウジング80の底板部82のZ1側の面に接続されることにより固定される。また、振動体支持部72のZ1側の面には、上側ヨーク20、マグネット50及び下側ヨーク60により形成された振動体のZ2側が接合され固定されている。スプリング部73は、ハウジング接続部71と振動体支持部72との間に設けられている。
弾性部材70は、最初に、非磁性ステンレスの金属板、例えば、厚さが0.1mmの非磁性ステンレスの金属板を打ち抜き加工することにより、図10に示されるような打ち抜かれた状態の金属板を形成する。この後、打ち抜かれた状態の金属板を折り曲げることにより、図9に示されるような弾性部材70を形成することができる。スプリング部73は、図10に示される打ち抜かれた状態の金属板のX1側及びX2側の両側をY1-Y2方向に平行な折り曲げ線70a(折り曲げ線70aは、図9に示す)で、Z1方向に向かって略垂直に折り曲げることにより形成される。従って、弾性部材70においては、ハウジング接続部71と振動体支持部72とは、同一面となっている。
弾性部材70を形成するための金属板には、打ち抜き加工により溝74が形成されており、溝74の第1の溝領域74aにより、ハウジング接続部71と振動体支持部72とが分離されている。溝74の第1の溝領域74aは、X1-X2方向に長く形成されており、折り曲げ線70aの延びる方向であるY1-Y2方向と直交している。これにより、溝74の第1の溝領域74aのY2側にハウジング接続部71が形成され、Y1側に振動体支持部72が形成される。
また、スプリング部73は、YZ面に略平行に形成されており、Y1-Y2方向に沿って長く形成された溝74の第2の溝領域74bを形成することにより、所望の弾性を得ることができる。スプリング部73は、ハウジング接続部71と接続されており、ハウジング接続部71よりZ1方向に延びる第1の領域73a、第1の領域73aよりY1方向に長く延びる第2の領域73b、第2の領域73bよりZ2方向に延びる第3の領域73c、第3の領域73cと振動体支持部72とを接続し、一部がY1-Y2方向に延びる第4の領域73dを有している。第2の領域73bと第4の領域73d等とはY1-Y2方向に長い溝74の第2の溝領域74bにより分離されており、第2の領域73bはY1-Y2方向に長く形成されており、この部分が特にバネとして機能する。従って、スプリング部73の第2の領域73bは、折り曲げ線70aと平行な方向に長く形成されている。
尚、金属板を折り曲げ加工してバネ等の弾性部材を形成する際には、180°に近い角度で折り曲げ加工することは製造上困難であり、また、折り曲げられた部分の強度は低くなるため、振動させた際に破断等しやすい。このため、本実施の形態においては、製造が容易であり、強度の低下を防ぐため、約90°で折り曲げ加工することにより弾性部材70を形成している。これにより、振動発生装置の製造しやすく、また、信頼性を向上させることができる。
また、振動体支持部72には、振動体が接合されるが、この振動体のX1側及びX2側には、振動体支持部72の一部をZ1方向に略垂直に折り曲げることにより形成された折り曲げ部75が設けられている。折り曲げ部75は、振動体支持部72に振動体を接合する際の位置合わせの目印として用いてもよく、また、振動体のX1側及びX2側を支持するための支持部として用いてもよい。
次に、本実施の形態における振動発生装置の振動について説明する。図11は、本実施の形態における振動発生装置の上側ヨーク20、マグネット50、下側ヨーク60により形成された振動体と、下側ヨーク60と上側ヨーク20とに囲まれた空間の内部に設置されたコイル30及びブラケット40とを示す。マグネット50の磁界により、図11の破線矢印で示されるような磁力線が発生している。尚、図12は、本実施の形態における振動発生装置の正面図である。
具体的には、マグネット50のX1側では、Z2側のN極から、下側ヨーク60及び上側ヨーク20の内部、上側ヨーク20とマグネット50のX1側のS極との間の空間をとおり、マグネット50のX1側のS極に入る。また、マグネット50のX2側では、Z1側のN極から、マグネット50のX2側のN極と上側ヨーク20の間の空間、上側ヨーク20及び下側ヨーク60の内部をとおり、マグネット50のX2側のS極に入る。また、マグネット50のZ1側では、マグネット50のZ1側のN極からS極に入る磁力線、マグネット50のZ2側では、マグネット50のZ2側のN極からS極に入る磁力線も存在している。
従って、上側ヨーク20と下側ヨーク60に囲まれた領域においては、上側ヨーク20とマグネット50の間の空間に磁力線が集中し、磁界が強くなっており、コイル30はこの空間に設置されている。本実施の形態においては、コイル30の端子31と端子32との間に交流電流を流すことにより、上側ヨーク20、マグネット50、下側ヨーク60により形成された振動体をX1-X2方向に振動させることができる。
例えば、コイル30の端子31が正、端子32が負となるように電流を流すと、上側ヨーク20、マグネット50、下側ヨーク60により形成された振動体がX2方向に向けて動く。また、コイル30の端子31が負、端子32が正となるように電流を流すと、上側ヨーク20、マグネット50、下側ヨーク60により形成された振動体がX1方向に向けて動く。従って、コイル30の端子31及び端子32を正と負とが交互になるように電流を流すことにより、上側ヨーク20、マグネット50、下側ヨーク60により形成された振動体をX1-X2方向に振動させることができる。尚、コイル30が取り付けられているブラケット40は、ハウジング80に接続されており、振動体とは分離されているため、コイル30及びブラケット40は振動することはない。
ところで、振動体は、重ければ重い程強い振動を得ることができる。このため、下側ヨーク60の接続部62及び下側ヨーク60の接続部62の接続される上側ヨーク20の接続部21のX1-X2方向における長さを長くすることにより、振動体を重くしている。本願においては、下側ヨーク60の接続部62と、この接続部62の接続される上側ヨーク20の接続部21とを合わせて延設領域63と記載する場合がある。本実施の形態においては、延設領域63におけるX1-X2方向の長さLは約1.3mmであり、両側に設けられた延設領域63の分だけ、振動体が重くなる。尚、上側ヨーク20の厚さは0.3mmであり、下側ヨーク60の厚さは0.5mmである。よって、上側ヨーク20よりも、下側ヨーク60の方が厚い。
本実施の形態においては、上側ヨーク20、マグネット50、下側ヨーク60により形成された振動体の重さは1.03gである。また、この振動体を固有振動数となる99Hzで振動させた場合、X1-X2方向において、±1.2mm、全体で2.4mmのストローク長が得られ、強い振動を得ることができる。図13は、本実施の形態における振動発生装置を振動させて、振動体の位置が変位した状態を示す。図13に示されるように、弾性部材70のスプリング部73の第2の領域73bが大きく変形し、この部分が主な弾性領域となりバネとしての機能を果たしている。
上側ヨーク20及び下側ヨーク60により形成される延設領域63は、振動方向であって、下側ヨーク60の凹部61よりも外側に設けられていることが好ましい。本実施の形態においては、振動方向はX1-X2方向であるが、振動方向に直交するY1-Y2方向は、コイル30を支持しているブラケット40がハウジング80と接続されている。このため、十分な質量の延設領域を設けることはできない。また、Z1-Z2方向では、振動発生装置の高さが高くなり、小型化の要求を満たすことができない。よって、延設領域63は、振動方向であるX1-X2方向に設けられている。
本実施の形態における振動発生装置においては、図14に示されるように、ハウジング80の開口部81は、弾性部材70の振動体支持部72に対応する領域に形成されている。即ち、ハウジング80のZ2方向側では、弾性部材70の振動体支持部72に対応する領域には開口部81が設けられている。このように、ハウジング80の開口部81を弾性部材70の振動体支持部72に対応する領域に設けることにより、ハウジング80と弾性部材70の振動体支持部72とは接触しないため、ハウジング80が振動体の振動の妨げとなることはない。即ち、本実施の形態においては、弾性部材70のハウジング接続部71と振動体支持部72とは同一面となっているが、この場合、振動体支持部72が設けられている領域にも底板部が存在していると、この底板部と振動体支持部72とが接触するため、振動体が振動すると摩擦が生じ、振動体の振動の妨げとなる。本実施の形態においては、弾性部材70の振動体支持部72に対応する部分に、ハウジング80の開口部81を設けることにより、弾性部材70の振動体支持部72とハウジング80とが接触することを防ぎ、振動体の振動に影響を与えることを防いでいる。
尚、ハウジング接続部よりも振動体支持部がZ2側に位置するように弾性部材を形成し、ハウジング接続部の位置と振動体支持部の位置に差を設けることにより、振動体支持部が設けられている領域にハウジングの底板部が存在していても、振動体支持部とハウジングの底板部との間に隙間が形成され、振動体の振動が妨げられることを防ぐことも考えられる。
しかしながら、この場合、ハウジング接続部を形成する際の折り曲げ線と振動体支持部を形成する際の折り曲げ線とが異なるため、製造工程が増え手間がかかり、コストアップにつながる。また、振動体支持部とハウジングの底板部との間に生じる隙間の分だけ、Z1-Z2方向の高さが高くなるため、振動発生装置が大きくなってしまう。
これに対し、本実施の形態における振動発生装置は、ハウジング接続部71を形成する際の折り曲げ線と振動体支持部72を形成する際の折り曲げ線とが同一線上に存在しているため、製造が容易であり、低コストにすることができ、また、上記の隙間の分だけ高さを低くすることができるため、小型にすることができる。
(変形例)
次に、本実施の形態における変形例について、図15に基づき説明する。振動体支持部72に振動体を接合する際の位置合わせの目印や、振動体のX1側及びX2側の支持等が不要な場合には、図15に示されるように、弾性部材70には、折り曲げ部75が設けられていないものであってもよい。弾性部材70において、折り曲げ部75を形成しない場合には、折り曲げ部75を形成するための折り曲げ加工等の工程が不要となるため、より簡単に低コストで弾性部材70を作製することができ、振動発生装置のコストを更に低くすることができる。
〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態における振動発生装置について、図16から図19に基づき説明する。図16は、本実施の形態における振動発生装置の底面側から見た斜視図であり、図17は、本実施の形態における振動発生装置のハウジング180の斜視図であり、図18は、弾性部材70がハウジング180に取り付けられている状態の斜視図であり、図19は、本実施の形態における振動発生装置の断面斜視図である。
本実施の形態における振動発生装置は、第1の実施の形態とは異なり、ハウジング180には、Z1-Z2方向に貫通する大きな開口部は設けられてはいない。具体的には、ハウジング180は、外形が略直方体の形状で形成されており、Z2側に設けられたXY面と平行な底面部181及び底面側支持部182と、YZ面またはZX面に平行な4つの側面部を有している。本願においては、ハウジング180、または、カバー10とハウジング180により形成される筐体部分をケースと記載する場合がある。
このようなハウジング180の側面部のうち、底面部181のY1側において、上側となるZ1方向に延設されたZX面に平行な側面部183より、XY面に平行に折り曲げられた舌片が、底面側支持部182である。よって、底面部181と底面側支持部182とは平行である。
底面側支持部182は、第1の実施の形態における底板部82と同様に、弾性部材70のハウジング接続部71を接続し固定するために設けられており、Y1側に設けられている。これにより、ハウジング180の底面側支持部182のZ1側の面に、弾性部材70のハウジング接続部71のZ2側の面が接続されることにより固定される。
底面側支持部182は、底面部181よりも、1mm~2mm、Z1側に設けられており、底面側支持部182は、弾性部材70のハウジング接続部71に接続され、弾性部材70を支持しており、底面部181は、弾性部材70の振動体支持部72の略全体を覆っている。このように、ハウジング180において、弾性部材70の振動体支持部72の全体を覆う底面部181を設けることにより、弾性部材70の振動体支持部72が、外部の他の部材と接触することを防ぐことができる。また、底面部181を設けることにより、ハウジング180の強度を高めることができる。
以上より、本実施の形態においては、弾性部材70よりも下側に、ハウジング180の底面側支持部182が設けられており、底面側支持部182よりも下側に、底面部181が設けられている。即ち、弾性部材70の振動体支持部72よりも下側となるZ2側には、ハウジング180の底面部181が設けられており、底面部181は、底面側支持部182よりも下側となるZ2側に設けられている。
従って、弾性部材70の振動体支持部72と、ハウジング180の底面部181との間には、隙間が形成されるため、弾性部材70の振動体支持部72が振動しても、ハウジング180の底面部181と接触して擦れることはなく、振動体支持部72の振動の妨げとなることはない。
尚、本実施の形態においては、弾性部材70のハウジング接続部71はハウジング180の底面側支持部182の上側に取り付けられているが、弾性部材70の振動体支持部72とハウジング180の底面部181との間に隙間を形成できるならば、弾性部材70のハウジング接続部71はハウジング180の底面側支持部182の下側に取り付けられていてもよい。
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
10 カバー
20 上側ヨーク
21 接続部
30 コイル
31、32 端子
40 ブラケット
41 ハウジング取付部
50 マグネット
60 下側ヨーク
61 凹部
61a 底面
61b 側面
62 接続部
63 延設領域
70 弾性部材
70a 折り曲げ線
71 ハウジング接続部
72 振動体支持部
73 スプリング部
73a 第1の領域
73b 第2の領域
73c 第3の領域
73d 第4の領域
74 溝
74a 第1の溝領域
74b 第2の溝領域
75 折り曲げ部
80 ハウジング
81 開口部
82 底板部
83 ブラケット支持部

Claims (8)

  1. ハウジングと、
    振動体と、
    前記ハウジングと前記振動体とを接続する弾性部材と、
    前記振動体を振動させる駆動手段と、を有する振動発生装置において、
    前記振動体は、X方向に振動し、
    前記弾性部材は、
    前記ハウジングと接続されるハウジング接続部と、前記振動体を支持する振動体支持部と、前記ハウジング接続部と前記振動体支持部とを接続するスプリング部と、を有しており
    記スプリング部は前記振動体支持部に対し、略垂直に形成されており、
    前記スプリング部は、
    前記ハウジング接続部より、前記X方向と直交するZ方向のうちの一方の方向であるZ1方向に延びる第1領域と、
    前記第1領域より、前記X方向と直交するY方向のうちの一方の方向であるY1方向に延びる第2領域と、
    前記第2領域より、前記Z方向のうちの他方の方向であるZ2方向に延びるに延びる第3領域と、
    前記第3領域より、前記Y方向のうちの他方の方向であるY2方向に延び、前記第3領域と前記振動体支持部とを接続する第4領域と
    を有することを特徴とする振動発生装置。
  2. 前記ハウジングには、前記弾性部材の前記振動体支持部が設けられている側において、前記弾性部材の前記振動体支持部に対応する領域が開口していることを特徴とする請求項1に記載の振動発生装置。
  3. 前記ハウジングは、前記弾性部材の下側に位置する底面部と、前記底面部よりも上側に位置する底面側支持部と、を有し、
    前記弾性部材の前記ハウジング接続部は、前記ハウジングの前記底面側支持部に取り付けられており、
    前記弾性部材の前記振動体支持部と、前記ハウジングの前記底面部との間には、隙間が生じていることを特徴とする請求項1に記載の振動発生装置。
  4. 前記ハウジングには、前記底面部と接続され上側に延設された側面部を有し、
    前記底面側支持部は、前記側面部より前記底面部と平行となるように折り曲げられた舌片であることを特徴とする請求項3に記載の振動発生装置。
  5. 前記弾性部材は、金属板を折り曲げることにより形成されており、
    前記スプリング部は、前記スプリング部を折り曲げる際の折り曲げ線と平行な方向に延びる弾性領域を有していることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の振動発生装置。
  6. 前記弾性部材において、前記ハウジング接続部と前記振動体支持部は、前記金属板に設けられた溝により分離されていることを特徴とする請求項5に記載の振動発生装置。
  7. 前記弾性部材の前記振動体支持部には、振動方向に前記振動体を支持するため、または、前記振動体支持部に前記振動体を接合する際の位置合わせのための折り曲げ部が、前記金属板を折り曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の振動発生装置。
  8. 前記駆動手段は、前記振動体に設けられたマグネットと前記ハウジングに固定されたコイルからなり、
    前記振動体は、前記マグネットと、前記マグネットの上側に設けられた上側ヨークと、前記マグネットの下側に設けられた下側ヨークと、を有し、
    前記コイルは、前記上側ヨークと前記マグネットとの間に設けられているものであることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の振動発生装置。
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