CN1404201A

CN1404201A - 可变振动发生装置及装备有振动发生装置的电子机器

Info

Publication number: CN1404201A
Application number: CN02142102A
Authority: CN
Inventors: 增田淳
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: CN1168192C; EP1292009A3; US20030067231A1; EP1292009A2

Abstract

提供一种也能够装配在小型装置中的可发生多样振动的振动发生装置，在盒体(1)内设置电机(2)，并使其旋转轴(5)突出在盒体(1)外部，在旋转轴(5)上设置锤(12)和弹性部件，弹性部件是固定在旋转轴(5)并同时固定在盒体(1)上的螺旋弹簧(16)。螺旋弹簧(16)的一部分卷在旋转轴(5)上，所述螺旋弹簧(16)的一端扣在轴(14)上，另一端扣在扣锁突起(15)上。当通过旋转轴(5)的往复运动使锤(12)进行往复运动时，锤(12)在反转动作时形成的冲击能够使盒体(1)发生振动。而且可利用驱动脉冲对步进电机(2)进行控制，通过改变振动的频率和幅度可使盒体(1)发生多样化的振动。

Description

可变振动发生装置及装备有振动发生装置的电子机器

技术领域

本发明涉及一种配置在便携机器等中的对便携机器施加震动的振动发生装置，特别是关于振动可变的振动发生装置及配置有所述装置的电子机器。

背景技术

在盒体内发生振动的振动发生装置一般被配置在用于进行电视游戏等的控制器中。通过配置这种振动发生装置，可对应游戏的状况使盒体发生振动，通过使操作者感触到所述振动，而提高游戏的临场感。

这种振动发生装置在带有电刷的DC电机或空心电机的旋转轴上配置可进行偏心运动的锤(砝码)，通过使该锤旋转所获得的离心力而形成电机的振动，从而使盒体发生振动。例如，在电视游戏机中使用的控制器中，通过在盒体内配置大小两种振动发生装置，可改变振动的强弱。

另外，作为其他的振动发生装置，还有电磁线圈方式的振动装置，它是通过由在线圈中流过电流而形成的磁场使铁制的铁芯在轴方向上进行往复运动而发生振动。

但是在上述的以往的使用锤的振动发生装置中，虽然通过配置大小的装置可发生不同种类的振动，但只能进行无起伏的单调的振动，在把其作为游戏机器使用的情况下，只限于使用在可利用所述振动的游戏种类。另外，关于电磁线圈方式，需要用大电流，而且难于实现小型化。

另外，随着移动电话机画面的彩色化的普及，在市场上已有安装有游戏软件的移动电话机的出售。但是，由于移动电话机非常小且装配密度高，所以难于装配作为游戏用途的多个振动发生装置。

发明内容

本发明为了解决上述以往的问题，目的在于提供一种地耗电量且能够配置在小型盒体内，并且能够发生多样振动的的振动发生装置及装配有所述装置的电子机器。

本发明的特征在于：具有被支撑在盒体内的电机和驱动该电机旋转的控制部，所述控制部驱动所述电机的旋转轴进行往复旋转动作，通过该旋转轴的往复旋转动作使所述盒体发生振动。

例如，也可以在所述旋转轴与所述盒体之间设置弹性部件，在所述旋转轴向一方旋转后又向另一方旋转时，使所弹性部件的还原力可作用到所述旋转轴上。而且，也可以在所述电机的旋转轴与所述盒体之间设置弹性部件，使所述旋转轴的振动通过所述弹性部件被传导至所述盒体。

另外，理想的是在所述旋转轴上设置其质量分布相对旋转中心偏向一方的锤。或者也可以使所述旋转轴的至少一部分具有相对旋转中心其质量分布偏向一方的形状。

并且理想的是所述电机是步进电机。

再有，也可以由所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的频率可变。而且也可以由所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的振幅可变。

在上述的本发明中，在使电机进行往复运动时，可获得由在反转动作时发生的冲击而形成的振动或衰减振动。而且，在这种情况下如果使用步进电机，则由于具有优于其他种类电机的振动动作，并且只需改变驱动频率便可改变旋转频率，所以可实现多样化的振动。另外，由于步进电机具有良好的启动停止的反应特性，所以能够付与振动更多的变化。并且不需要为获得多样化的振动模式而设置多个振动发生装置，所以能够装配在移动电话机等的小型移动终端的盒体内。

另外，本发明的特征在于：具有被支撑在盒体内的步进电机和驱动该步进电机旋转的控制部，所述控制部对所述步进电机的旋转轴进行步进驱动，通过该步进驱动使所述盒体发生振动。

在这种情况下，可在所述旋转轴与所述盒体之间设置弹性部件，所述旋转轴的振动通过所述弹性部件被传导至所述盒体。

上述的本发明，由于使用步进电机驱动旋转，可通过在步进驱动时发生的冲击和衰减振动使盒体发生振动。而且，当使用步进电机时，只需控制驱动脉冲(频率)便可使旋转轴进行多样化的旋转动作，从而获得多样化的振动。另外，通过设置锤或改变转子的形状，可使旋转轴进行更大的偏心运动，从而可使盒体进行更强烈的振动。

另外，本发明的电子机器是设置有所述的振动发生装置的电子机器，例如可包括移动电话、PHS(personal handyphone system)、寻呼机、PDA(personal digital assistant)、笔记本PC、鼠标等的指向设备、键盘及玩具等。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的振动发生装置的立体图。

图2是表示实施例1的振动发生装置的侧视图。

图3是图2的沿3-3线的剖面图。

图4是表示本发明实施例2的振动发生装置的侧视图。

图5是图4的5-5线的剖面图。

图6是表示本发明实施例3的振动发生装置的立体图。

图7是表示配置在振动发生装置中的电机的变形例的立体图。

图8是表示图6的振动发生装置的变形例的立体图。

图9是使电机发生振动时获得的波形图。

图10是表示时间与变位的关系的基准波形图。

图11是在每隔2步进行反转动作时的波形图。

图12是在1次脉冲使其进行2步间隔移动时的波形图。

图13是说明为了使振动的变化得到明显发挥的装置的说明图。

图14是说明为了使振动的变化得到明显发挥的其他装置的说明图。

图15是使频率发生变化时的波形图。

图16是表示配置有振动发生装置的电子机器的方框图。

图中：1、21、31-盒体，2、22、32-电机。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的实施例进行说明。

图1是表示本发明实施例1的振动发生装置的立体图，图2是侧视图，图3是图2的沿3-3线的剖面图。另外，图16是表示配置有本发明的振动发生装置的电子机器的基本构成的方框图。

该振动发生装置10在盒体1内设有电机2。盒体1用合成树脂形成四角箱形，在一侧面形成全体开放的开口1a，并且在盒体1的上面1b形成从所述开口1a的上边缘的中央部分向后凹进的四角形状的缺口部1c。但是在下面，用被简化的小型盒体1为例进行说明，所述盒体1也可以是构成游戏控制器或移动电话机等的盒体。

电机2是能够用脉冲驱动的步进电机，对应一个驱动脉冲而旋转一定的角度。在电机2的上面中央设有轴承4，该轴承4对旋转轴5构成旋转自如的支撑，并使旋转轴5的前端呈向上方突出的状态。另外，在所述电机2的侧面上，卷有橡胶制的带状缓冲部件6，在把所述电机2插入所述盒体1的开口1a内时，所述缓冲部件6被配置在电机2的侧面与盒体1的内侧面1d之间的间隙内，使所述电机2被稳固地保持在所述盒体1内。不过，在把电机2固定在盒体1内时，也可以同时使用粘合剂或螺钉。另外，通过把所述缓冲部件6夹在中间，可除去电机2被驱动时的高频噪声。

在所述电机2的旋转轴5上设置呈偏心状态的锤12。而且在旋转轴5上，在所述锤12与所述盒体1的上面1b之间固定向与锤12相同方向延伸的臂13，在所述臂13与所述锤12之间的外缘上一体地设置接合双方的轴14。另外，在所述盒体1的上面1b上，在把所述旋转轴5夹在中间的与轴14相对向的位置上形成扣锁突起15。

在所述旋转轴5的周围，设置作为弹性部件的螺旋弹簧16。该螺旋弹簧16缠绕在旋转轴5的周围，从而获得支撑，所述螺旋弹簧16的一端扣锁在所述轴14上，另一端扣锁在所述扣锁突起15上。图3所示的状态是，所述螺旋弹簧16处于中立的状态，此时，旋转轴5和轴14及扣锁突起15相互平行，并且位于一条直线上。

所述振动发生装置10在使所述电机2向与图3所示的图面上的时针旋转方向相反的时针方向作往复运动时，在从A方向向B方向的反转动作时或在从B方向向A方向的反转动作时发生冲击，所述冲击能够使盒体1发生振动。另外，在向一方开始动作然后停止时的衰减运动也可以使盒体1发生振动。

这里所使用的电机2虽然也可以使用一贯使用的DC电机使旋转轴进行往复的运动，但尤其是如果使用步进电机使其进行往复运动，则只需改变频率(驱动脉冲)便可容易地控制转速。其结果，由于可改变震动的频率，所以可以使盒体发生多样的振动。而且，如果使用步进电机，则由于具有良好的对应起动和停止的反应性，所以可产生多样的振动。

另外，所述振动发生装置10中，作为电机2，也可以使用例如2相激磁方式的步进电机。这种方式的电机2对两相进行1次激磁，并具有把被N、S磁化的旋转磁石的构成体旋转自如地支撑在固定的旋转轴上，在所述旋转磁石的构成体的周围配置定子绕组的构成体的构造。通过配置这样的2相激磁方式的电机，可获得比1相激磁更大的驱动扭矩。

如图15所示，所述振动发生装置10具有控制部，该控制部11通过电机驱动器2a与电机2构成连接。该控制部11对所述电机2的驱动脉冲进行控制，该驱动脉冲可改变震动的频率或震动的振幅。

另外，所述振动发生装置10通过与所述控制部11中的操作部150连接，可作为电子机器200使用。但是电子机器150不是必须设有操作部150。另外，在所述控制部11内也可以进一步设置液晶显示屏等的显示部和声音的输出装置。通过利用所述操作部150向所述控制部11输入操作信号，可驱动所述振动发生装置10的电机2，使盒体发生振动。作为这样的电子机器200，例如可以是移动电话机、PHS、寻呼机、PDA、笔记本电脑、鼠标、键盘和游戏机操作柄等。

图4和图5是表示本发明实施例2的振动发生装置的侧视图和图4的5-5线的剖面图。

该振动发生装置20是把所述振动发生装置10进行小型化改进后的装置，在电机22的旋转轴23突出的一侧用螺钉固定21a、21a盒体21。盒体21具有包覆旋转轴23的周围、并且开放上部及一部分侧面的形状，并设有与所述振动发生装置10相同的变换装置。即，把锤24、臂25、和轴26一体地固定在旋转轴23上，在盒体21中形成扣锁突起27。并且在旋转轴23上设置螺旋弹簧28，其一端扣在所述周26上，另一端扣在所述扣锁突起27上。

这样的振动发生装置20与所述振动发生装置10相同，通过使电机22的旋转轴23在图中所示的箭头方向上进行往复运动，在反转动作时的冲击所致的振动或由衰减动作所致的振动，可以使盒体21发生振动。

图6是表示本发明实施例3的振动发生装置的立体图。在图6所示的振动发生装置30中，在盒体31中设有电机32和金属制的弹簧板34(弹性部件)。

所述电机32通过橡胶制的缓冲部件33被固定在盒体31的上面31a上。另外，所述弹簧板34设置在从盒体31的上面31a垂直延伸而形成的支撑板31b的侧面上。另外，在支撑板31b上形成定位突起31c和安装孔，在弹簧板34上形成定位孔34a和螺孔，通过把所述定位孔34a嵌入所述定位孔31c内，并且把螺钉部件插入安装孔内并拧紧，从而使弹簧板34被固定在盒体31上。

在所述振动发生装置30中，所述弹簧板34通常压在所述旋转轴36上。通过与上述相同地驱动电机32，使旋转轴36进行往复运动，把在旋转轴36进行反转动做时产生的冲击或衰减振动作为振动传导至盒体31。另外，在图6所示的振动发生装置30中，通过对所述旋转轴36进行向单一方向的步进驱动，可由弹簧板34把旋转轴36的旋转振动传导至盒体31，使盒体31发生振动。

图7所示的电机37是装配在图6的振动发生装置30中的电机32的变形例。在该电机37中，设有由在以X-Y平面剖开的剖面上为圆形状的轴38a和在所述轴38a的前端相对旋转中心质量分布不同的在以X-Y平面剖开的剖面上为椭圆形状的接触部38b构成的旋转轴38。在这样的情况下，弹簧板34通常压在所述旋转轴38的接触部38b的侧面上。另外，在所述电机37中，也可以采用轴38a与接触部38b形成一体的构成，另外，也可以把椭圆形状的接触部38b设置成至少只有与弹簧板34相接触的部分。如果采用装配有这样的电机37的振动发生装置，与接触部为圆形的情况相比，可增大从弹簧板34传导至盒体31的振动。

图8所示的振动发生装置40是图6所示的振动发生装置30的其他变形例。另外，振动发生装置40与振动发生装置30的构造基本相同，使用相同符号表示的部分具有相同的构成，并省略对其的说明。

该振动发生装置40，是在所述振动发生装置30的基础上，在电机32的旋转轴36上固定有锤41。通过这样地设置锤41，在驱动电机32旋转时，相比所述振动发生装置30，在同样的动作量下可获得更大的振动。所述振动发生装置40中，当驱动所述旋转轴36及锤41进行往复旋转时，旋转轴36所发生的振动通过弹簧板34的传导被传导至盒体31，使盒体31发生振动。通过这样地由弹簧板34把振动传导至所述盒体31，使振动发生装置40全体发生振动。

另外，在图8所示的振动发生装置40中也和图7所示的装置相同，被弹簧板34所挤压的部分的旋转轴36的形状也可以是椭圆形状。

本发明的振动发生装置不限于上述的实施例，例如，作为图8所示的振动发生装置40的变形例，也可以用固定在盒体上的弹簧板34压在锤41上。另外，也可以不设置图6和图8所示的振动发生装置30、40、中的弹簧板34及锤41，而只驱动电机本身使盒体31振动。另外，此时的电机也可以是图7所示的电机37。

另外，所述振动发生装置40通过驱动步进电机32可获得更大的进行步进驱动时的冲击和基于所述冲击的振动，所述冲击或振动从旋转轴36通过弹簧板34的传导，使盒体1发生的振动要强于由所述振动发生装置10发生的振动。

图9表示在驱动所述振动发生装置30或40时所获得的波形图。该振动发生装置30、40由于使用了步进电机，所以对应1个脉冲的输入信号可进行1步的动作。如图4所示，当在动作时，在每一步动作之间空留若干间隔，则如图中的范围A、范围B所示，在1步的驱动结束时发生衰减振动。可利用该衰减振动作为使盒体31振动的振动力。另外，通过加大1步动作的旋转角度或加快旋转速度，可在步进驱动时形成冲击，在步骤驱动时形成冲击，在该冲击下，也可以使盒体31发生振动。另外，通过驱动步进电机32的旋转轴36连续旋转，也可以使盒体31发生连续的振动。

下面，参照图9至图14对本发明的振动发生装置中的振动的控制方法进行说明。

图9所示的波形是图10及图11的基准波形，横轴表示时间t、纵轴表示旋转轴的旋转角度。

当向电机2输入1个脉冲时，锤12从中立位置O移动(旋转)到a1点。此时，锤12使螺旋弹簧16、28(或弹簧板34)弯曲。并且此时，当进行与所述相反方向的激磁时，在所述螺旋弹簧16、28(或弹簧板34)上产生反转的冲击力。之后，锤12在所述螺旋弹簧16、28(或弹簧板34)的弹性复原力和激磁的作用下移动到b1点。通过这样地使锤12进行往复运动，把在每1步发生的反转冲击力通过所述螺旋弹簧16、28(弹簧板34)转换成盒体1的振动。

所述振动发生装置，在所述a1点、b1点、a2点、b2点、…发生切换激磁时的反转所致的冲击及基于该冲击的衰减振动，并通过所述弹簧的传导被传导至盒体1，结果发生与所述旋转轴的往复运动的周期成比例的断续的振动。

另外，图10所示的波形图表示由步进电机以2步驱动旋转轴向单一方向旋转，然后切换成向反旋转方向的激磁，使旋转轴以2步进行反向旋转的往复动作的情况。另外，所谓1步是指用1个脉冲使步进电机旋转一个规定的角度。

在图10中，表示从中立位置O向一方向1步移动到a1点，并且，在下1步向同一方向移动到b1点。然后通过反转激磁使其向与所述相反方向在各步中移动到a2点、c1点、d1点的进行往复动作的状态。

该驱动方式由于在a1点、a2点、c1点、c2点、…旋转轴的旋转速度发生急速的变化，所以在所述各个点发生冲击和由该冲击所致的衰减振动，并且由于在b1点、d1点、b2点、d2点、…旋转轴的方向被弹簧反转，所以，发生大的冲击及基于该冲击的衰减振动。由该振动形成连续的断续振动。

另外，图11所示的波形图表示反复地进行在步进电机的1个脉冲下，使转子的旋转角度通过旋转相当于2步的间隔的角度而移动到a1点，然后解除激磁，通过弹簧的弹性还原力使旋转轴返回到O点，并且用1个脉冲使其向反方向旋转2步角度的过程。

在图11中，旋转轴的往复旋转角度为图9所示的角度的2倍。因此，在a1点、b1点、…弹簧的还原力形成对旋转轴的强的作用力。因此，在a1点、b1点、…的速度变化点的冲击和基于该冲击的衰减振动强，使通过弹簧传导至盒体的振动加强，从而使盒体发生强的振动。

下面，图12所示的波形图表示在把向电机2的输入信号频率从高频切换到低频时设置不通电时间情况。当设置了不通电时间，则可强烈地感受到振动种类的变化，特别是在低频与高频的间隔短的情况下，可感觉到微妙的振动变化。其结果，可构成多样性的振动。另外，如图13所示，即使在中立位置O的b1点、d1点、b2点进行激磁，也可以实现多样化的振动，并可切实地感觉到振动的变化。

图14所示的波形图表示为了使振动进一步多样化的控制方法。是通过改变频率来改变在每1步的移动速度。通过这样地在每1步可改变其速度，可改变冲击的程度，从而可感觉到多样化的振动。

另外，在使所述电机进行往复运动时的振动能够发出声音，通过改变该振动频率可生成带有音阶的振动音，并可奏出所需的乐曲，而且不仅能够形成如图9所示的具有周期性的振动波形，而且还能够通过形成图14所示的波形，使由振动发生的音带有节奏的变化。

如上所述的本发明尽管被配置在小型的盒体内也可以发生多样的振动。并且，由于可生成各种各样的振动，所以能够使人们切实地感受到振动的变化。特别是通过使用步进电机可容易地控制旋转动作，从而可生成多样化的振动。

Claims

1.一种振动发生装置，其特征在于：具有被支撑在盒体内的电机和驱动该电机旋转的控制部，所述控制部驱动所述电机的旋转轴进行往复旋转动作，通过该旋转轴的往复旋转动作使所述盒体发生振动。

2.根据权利要求1所述的振动发生装置，其特征在于：在所述旋转轴与所述盒体之间设置弹性部件，在所述旋转轴向一方旋转后又向另一方旋转时，通过所弹性部件的还原力对所述旋转轴的作用，使所述盒体发生振动。

3.根据权利要求2所述的振动发生装置，其特征在于：在所述旋转轴上设置其质量分布相对旋转中心偏向一方的锤。

4.根据权利要求3所述的振动发生装置，其特征在于：所述电机是步进电机。

5.根据权利要求4所述的振动发生装置，其特征在于：所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的频率可变。

6.根据权利要求4所述的振动发生装置，其特征在于：所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的振幅可变。

7.根据权利要求2所述的振动发生装置，其特征在于：所述旋转轴的至少一部分具有相对旋转中心其质量分布偏向一方的形状。

8.根据权利要求7所述的振动发生装置，其特征在于：所述电机是步进电机。

9.根据权利要求8所述的振动发生装置，其特征在于：所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的频率可变。

10.根据权利要求8所述的振动发生装置，其特征在于：所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的振幅可变。

11.一种振动发生装置，其特征在于：具有被支撑在盒体内的步进电机和驱动该步进电机旋转的控制部，所述控制部对所述步进电机的旋转轴进行步进驱动，通过该步进驱动使所述盒体发生振动。

12.根据权利要求11所述的振动发生装置，其特征在于：在所述旋转轴与所述盒体之间设置弹性部件，所述旋转轴的振动通过所述弹性部件被传导至所述盒体。

13.根据权利要求12所述的振动发生装置，其特征在于：在所述旋转轴上设置其质量分布相对旋转中心偏向一方的锤。

14.根据权利要求12所述的振动发生装置，其特征在于：所述步进电机的转子具有其质量分布相对旋转中心偏向一方的形状。

15.根据权利要求11所述的振动发生装置，其特征在于：所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的频率可变。

16.根据权利要求11所述的振动发生装置，其特征在于：所述控制部通过对用于驱动所述步进电机的驱动脉冲实施控制，使所述振动的振幅可变。

17.一种电子机器，其特征在于：包括所述的振动发生装置，该装置具有被支撑在盒体内的电机和驱动该电机旋转的控制部，所述控制部驱动所述电机的旋转轴进行往复旋转动作，通过该旋转轴的往复旋转动作使所述盒体发生振动。

18.一种电子机器，其特征在于：包括所述的振动发生装置，该装置具有被支撑在盒体内的步进电机和驱动该步进电机旋转的控制部，所述控制部对所述步进电机的旋转轴进行步进驱动，通过该步进驱动使所述盒体发生振动。