CN211857418U

CN211857418U - 振动装置

Info

Publication number: CN211857418U
Application number: CN202020411868.1U
Authority: CN
Inventors: 大寺昭三
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: JP2020185514A; JP6962348B2

Abstract

本实用新型提供输出提高的振动装置。上述振动装置具备：平板状的振动部；框状部件，其环绕上述振动部；支承部，其将上述振动部与上述框状部件连接；振动膜，其在施加了张力的状态下架设上述振动部与上述框状部件，并在面方向上振动，在架设有上述振动膜的状态与未架设上述振动膜的状态之间，上述振动部与上述框状部件之间的间隔相对于上述振动膜振动的方向亦即第一方向形成变化。

Description

振动装置

技术领域

本实用新型涉及产生振动的振动装置。

背景技术

近年来，提出了一种触觉提示装置，其通过在触摸面板等输入设备中，在用户进行按压操作时传递振动，从而使用户真实感受到已按下。

例如，在专利文献1中，提出了使用膜来给予用户触觉反馈的触觉提示装置。膜因施加电压而在面方向上变形。通过膜的伸缩，使与膜连接的振动部在面方向上振动。

专利文献1：国际公开2019/013164号

希望在触觉提示装置中，进一步得到较大的输出。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供输出提高的振动装置。

本实用新型的振动装置的特征在于，具备：平板状的振动部；框状部件，其环绕上述振动部；支承部，其将上述振动部与上述框状部件连接；以及振动膜，其在施加了张力的状态下架设于上述振动部与上述框状部件，并在面方向上振动，在架设有上述振动膜的状态和未架设上述振动膜的状态之间，上述振动部与上述框状部件之间的间隔相对于上述振动膜振动的方向亦即第一方向形成变化。

在该结构中，在架设有振动膜的状态下，对振动膜施加有使振动部与框状部件之间的间隔相对于未架设振动膜的状态形成变化那样大小的张力。将振动部与框状部件之间连接的支承部因张力而弹性变形。对支承部施加欲返回原来的形状的恢复力。因此，在以规定量以上的张力架设有振动膜的情况下，振动部除了对应于振动膜的伸缩产生振动，还对应于恢复力的量产生振动。因此，振动装置能够得到较大的输出。

根据本实用新型，提高了输出。

附图说明

图1的(A)是振动装置100的立体图，图1的(B)是振动装置100的由图1的(A)所示的Ⅰ-Ⅰ线剖切得到的剖视图。

图2是振动装置100的分解立体图。

图3的(A)是未粘贴振动膜12的状态的振动装置100的俯视图，图3的(B)是振动装置100的俯视图。

图4是表示拉伸膜时的张力与产生加速度间关系的图表。

图5的(A)是支承部15与框状部件16的连接部分的局部放大立体图，图5的(B)是图5的(A)的俯视图，图5的(C)是图5的(B)的进一步局部放大俯视图。

图6的(A)是表示支承部15的直线部151的宽度W比厚度T之比例与支承部15的塑性变形量间关系的图表。图6的(B)是表示支承部15的宽度W比连接部153的沿着Y方向的长度L3之比例与支承部15的塑性变形量间关系的图表。

10…振动单元；12…振动膜；14…振动部；15…支承部；16…框状部件；17…驱动电路；18…第一主面；19…第二主面；50…边；51…第一线段；52…第二线段；100…振动装置；151…直线部；152…变化部分；153…连接部；d1…第一端；d2…第二端；d3…交点；L0…长度(第一线段与第二线段之和)；L01…长度(第一线段的长度)；L02…长度(第二线段的长度)；L1…长度(变化部分的边的长度)；L3…长度(连接部的沿着第一方向的长度)；T…直线部的厚度；W…直线部的宽度。

具体实施方式

图1的(A)是第一实施方式所涉及的振动装置100的立体图，图1的(B)是振动装置100的由图1的(A)所示的Ⅰ-Ⅰ线剖切得到的剖视图。图2是振动装置100的分解立体图。图3的(A)是未粘贴振动膜12的状态的振动装置100的俯视图，图3的(B)是粘贴了振动膜12的状态的振动装置100的俯视图。此外，图1的(B)示出了将振动装置100设置于框体2的状态，其他图省略框体2而示出。另外，除图1的(B)以外的各图省略电路及布线而示出。

如图1的(B)所示，本实施方式的振动装置100具备振动单元10和驱动电路17。关于振动单元10后文详细进行说明，但振动单元10与驱动电路17连接。

振动装置100设置于电子设备等的框体2。振动装置100经由缓冲材料42连接于框体2。缓冲材料42由在受到外力时比框体2及振动单元10易变形的材料形成。缓冲材料42吸收框体2侧的变形。因此，框体2侧的变形不易向振动单元10侧传递。因此，缓冲材料42能够抑制对振动单元10的不必要的变形。

如图1的(A)、图2、图3的(A)、以及图3的(B)所示，振动单元10具有连接部件11、振动膜12、振动部14、支承部15、以及框状部件16。振动单元10具有第一主面18和第二主面19。

框状部件16在俯视时的形状为长方形状。框状部件16具有长方形状的开口20。框状部件16具有两个第一开口21、和两个第二开口22。第一开口21配置在框状部件16的长边方向亦即Y方向的两端侧。第二开口22配置在框状部件16的短边方向亦即X方向的两端侧。在该例中，开口20包含两个第二开口22。第一开口21为大致长方形状，并成为沿着X方向较长的形状。第二开口22为沿着Y方向较长的大致长方形状的开口。另外，第二开口22的Y方向的两端朝向框状部件16的中心轴线(图中的Ⅰ-Ⅰ线)进一步呈长方形状延长。

振动部14在俯视时为长方形状，并配置在开口20的内侧。振动部14的面积不会比由开口20即第二开口22围起来的面积大。

支承部15将振动部14与框状部件16连接。支承部15将振动部14支承于框状部件16。在该例中，支承部15为沿着大致X方向较长的长方形状，并在振动部14的Y方向的两端部保持该振动部14。支承部15的在与振动膜12伸缩的Y方向正交的X方向上的长度比沿着Y方向的长度长。关于支承部15及支承部15与框状部件16的连接部分，后文详细进行说明。

框状部件16、振动部14、以及支承部15由同一部件(例如，丙烯酸树脂、PET、聚碳酸酯、环氧玻璃、FRP、金属、或者玻璃等)形成。作为金属，列举了例如SUS(不锈钢材)，也可以根据需要通过聚酰亚胺等树脂进行涂敷，由此实施绝缘。

框状部件16、振动部14、以及支承部15是通过将一张长方形状的板部件沿着第一开口21和第二开口22的形状进行冲裁加工而形成的。框状部件16、振动部14、以及支承部15也可以是分别分开的部件，但通过由同一部件形成，能够容易地进行制造。或者，通过由同一部件形成，从而不需要对振动部14的支承使用橡胶等其他的部件(存在蠕变劣化的部件)，能够长期稳定地保持振动部14。

如图3的(B)所示，振动膜12连接于振动单元10的第一主面18侧。振动膜12经由连接部件11而与框状部件16及振动部14连接。振动膜12的长边方向的一端连接于框状部件16的Y方向的一端。振动膜12的另一端连接于振动部14的Y方向的一端。振动部14的Y方向的一端为框状部件16的与它的Y方向的一端相反的另一端侧的端部。连接部件11使用具有绝缘性且粘接性的材料。振动膜12通过例如热熔接经由连接部件11而连接于框状部件16。

连接部件11为在俯视时沿着框状部件16的短边方向较长的长方形状。连接部件11具有一定程度的厚度，在使振动膜12不与振动部14接触地令两者分开一定程度的位置，使振动膜12与振动部14连接。由此，设置于振动膜12的两个主面的未图示的电极不与振动部14接触，因此即使振动膜12伸缩而使振动部14振动，也不会刮擦电极。

振动膜12为当施加电压时在面方向上变形而振动的膜的一例。振动膜12为在俯视时沿着框状部件16的长边方向较长的长方形状。振动膜12例如由聚偏氟乙烯(PVDF)构成。除此之外，振动膜12也可以是由手性高分子构成的形态。手性高分子例如使用L型聚乳酸(PLLA)或者D型聚乳酸(PDLA)等。

振动膜12在被施加了张力的状态下架设于振动部14与框状部件16。张力如以下说明那样为支承部15变形的程度的强度。通过振动膜12的张力，振动部14被向Y方向牵拉。若振动部14被向Y方向牵拉，则与振动部14连接的支承部15也被向Y方向牵拉。支承部15为Y方向较短且X方向较长的形状。因此，支承部15若被向Y方向牵拉，则如图3的(B)所示那样变形。

关于振动部14与框状部件16之间的规定的部位的变形，一边比较图3的(A)与图3的(B)一边进行说明。在振动部14与框状部件16之间未被牵拉时，如图3的(A)所示，规定的部位的长度为B1。相对于此，振动膜12若在被施加了张力的状态下架设于振动部14与框状部件16，则支承部15和振动部14被向Y方向牵拉。因此，支承部15和振动部14的位置向Y方向移动。此时，框状部件16由于未被牵拉，因此不向Y方向移动。因此，如图3的(B)所示，规定的部位的长度变成B2。B2比B1长。像这样，支承部15若被向Y方向牵拉，则振动部14与框状部件16之间的长度与未被牵拉时相比发生变化。即，振动部14与框状部件16之间的间隔通过图3的(B)所示的架设有振动膜12的状态、和图3的(A)所示的未架设有振动膜12的状态相对于Y方向变化。

驱动电路17对振动膜12施加电压。振动膜12当施加电压时在面方向上变形。具体而言，振动膜12当施加电压时在Y方向伸缩。通过振动膜12在Y方向伸缩，振动部14在Y方向振动。由此，在振动部14产生的振动传递至用户。

图4是表示拉伸振动膜12时的张力与产生加速度间关系的图表。关于图表，以下详细进行说明。

图4是在使用支承部15的弹簧常数13N/mm、振动部14的重量10g的振动单元10的情况下得到的图表。振动膜12使用30μm厚度的PVDF。振动单元10设计成，当对振动膜12施加200V的电压时，振动部14的共振频率变成330Hz。

如图4所示，对振动膜12施加的张力越大，从振动部14得到的输出加速度越是增加。在本实施方式中，振动膜12被施加使支承部15变形程度的较强的张力。将振动部14与框状部件16之间连接的支承部15弹性变形。由于支承部15弹性变形，因此施加欲返回原来的形状的恢复力。因此，支承部15像弹簧那样发挥功能。因此，振动部14为与弹簧状的支承部15连接的状态。因此，与未被施加使支承部15变形程度的较强的张力的情况相比，振动部14振动较大。因此，振动装置100的输出提高。

图5的(A)是支承部15与框状部件16的连接部分的局部放大立体图，图5的(B)是图5的(A)的俯视图，图5的(C)是图5的(B)的进一步局部放大俯视图。图5的(A)是图3的(A)所示的部分ⅠⅠ的放大立体图。图6的(A)是表示支承部15的直线部151的宽度W比厚度T之比例与支承部15的塑性变形量间关系的图表。图6的(B)是表示支承部15的宽度W比连接部153的沿着Y方向的长度L3之比例与支承部15的塑性变形量间关系的图表。

如图5的(A)～图5(C)所示，支承部15具备直线部151、变化部分152、以及连接部153。变化部分152位于直线部151的X方向的两端。支承部15在变化部分152的X方向的一端与框状部件16连接。连接部153是使支承部15与框状部件16连接的边界的部分。

直线部151是沿着X方向截面均匀且俯视时在Y方向较长的长方体形状。换言之，直线部151的沿着Y方向的长度亦即宽度W是恒定的。另外，Z方向的长度亦即厚度T也是恒定的。在变化部分152中，沿着Y方向的长度亦即宽度W发生变化。变化部分152的边为曲线状，变化部分152的宽度W随着趋向框状部件16而在Y方向扩展。此外，变化部分152的边并不限于曲线状，除此之外也可以是直线状、台阶状弯折的形状。

为了提高振动单元10的输出，振动膜12在被施加了较大的张力的状态下架设于振动单元10。此时，通过振动膜12的张力，使支承部15如图5的(A)所示的箭头55那样被向Y方向牵拉。

直线部151的宽度W和厚度T满足W/T＞1(式1)的关系。在该情况下，即使对支承部15施加箭头55那样的力，支承部15也易沿着Y方向弯曲并进行弹性变形。如图6的(A)所示，随着W/T的值变大，塑性变形量变小。当W/T＞1时，塑性变形量为40μm以下。像这样，在宽度W和厚度T满足式1时，塑性变形量被抑制得较小。

相对于此，在宽度W为厚度T以下、不满足式1的情况下，直线部151如以下那样变形。振动膜12连接于振动单元10的第一主面18即振动部14的第一主面18。因此，与振动部14的第二主面19侧相比，振动膜12的张力将第一主面18侧较强地牵拉。通过振动部14被牵拉，与第二主面19侧相比，直线部151也将第一主面18侧较强地牵拉。由此，作用于支承部15的Z方向上的上下的力的对称性易被破坏。因此，支承部15易扭曲，不易沿着Y方向变形。另外，支承部15由于在扭曲的状态下被局部施加较大的力而塑性变形。因此，在直线部151的宽度W和厚度T满足式1的情况下，抑制了支承部15的扭曲或塑性变形。

变化部分152的边50具有第一端d1和第二端d2。第一端d1为与直线部151相接的接点，第二端d2为与框状部件16相接的接点。图5的(C)所示的长度L1为变化部分152的边50的从第一端d1至第二端d2的长度。将直线部151的边从第一端d1延长至框状部件16的边这段线段为第一线段51。换言之，第一线段51为从直线部151的边的延长线与框状部件16的边的延长线间交点d3至第一端d1这段线段。第一线段51的长度为L01。

沿着框状部件16的边从第二端d2延长至第一线段51这段线段为第二线段52。换言之，第二线段52为从交点d3至第二端d2这段线段。第二线段52的长度为L02。将第一线段51的长度L01与第二线段52的长度L02之和设为L0。

变化部分152的边50的长度L1和L0满足L1/L0＜0.9(式2)的关系。若L1/L0为0.9以上时，例如变化部分152的边50为接近第一线段51及第二线段52的形状，则L1/L0接近1。在该情况下，若对支承部15施加箭头55那样的力，则易在变化部分152产生力集中的部分。变化部分152的边在交点d3处从沿着Y方向的直线向沿着X方向的直线变化。因此，从交点d3对沿着X方向的直线侧施加陡变的力。因此，易产生支承部15的扭曲或塑性变形。

相对于此，在L1/L0＜0.9时、例如边50为直线时，且第一线段51的长度L01与第二线段52的长度L02为相同的长度的情况下，L1/L0为大致0.7。在该情况下，即使对支承部15施加箭头55那样的力，也不易在变化部分152产生力集中的部分。边50从沿着Y方向的直线起沿着与Y方向及X方向成45°的角度的方向。即，边50的朝向在第二端d2未剧烈地变化。另外，在图5的(C)所示的情况下，边50的朝向也未在第二端d2剧烈地变化。因此，即使对支承部15施加箭头55那样的力，也不会在第二端d2处对支承部15施加陡变的力。因此，在L1/L0小于0.9的情况下，抑制了支承部15扭曲或塑性变形。

直线部151的宽度W和连接部153的沿着Y方向的长度L3满足W/L3＜0.9(式3)的关系。如图6的(B)所示，随着W/L3的值变小，塑性变形量变小。当W/L3＜0.9时，塑性变形量为110μm以下。像这样，在宽度W和厚度T满足式3的情况下，塑性变形量被抑制得较小。因此，抑制了支承部15扭曲或塑性变形。相对于此，在W/L3为0.9以上的情况下，即尽管边50为曲线，但直线部151的宽度W与连接部153的长度L3之差较小的情况下，支承部15的塑性变形量增大。因此，在W/L3为0.9以上的情况下，易产生支承部15的扭曲或塑性变形。因此，在直线部151的宽度W和连接部153的沿着Y方向的长度L3满足式3的情况下，抑制了支承部15的扭曲或塑性变形。

接下来，对实施例进行说明。在振动单元10中，直线部151、变化部分152、以及连接部153通过以下的条件形成。

·直线部151的宽度W：0.8mm

·直线部151的厚度T：0.5mm

·变化部分152的边50的长度L1：0.78(π/4)mm

·变化部分152的第一线段51的长度L01：0.5mm

·变化部分152的第二线段52的长度L02：0.5mm

根据上述条件，求出以下的长度。

·变化部分152的长度L0(L01+L02)：1mm

·连接部153的长度L3(W+L02×2)

在振动单元10中，将上述条件套用于式1～式3。

·W/T＝0.8/0.5＝1.6＞1，因此满足式1。

·L1/L0＝0.78/1＝0.78＜0.9，因此满足式2。

·W/L3＝0.8/1.8＝0.44＜0.9，因此满足式3。

在实施例所涉及的振动单元10中，确认出未发生支承部15的扭曲或塑性变形。因此，确认出通过将振动单元10的直线部151、变化部分152、以及连接部153以符合式1～式3的条件进行设计，抑制了支承部15的扭曲或塑性变形。

最后，应认为本实施方式的说明在所有的方面是例示性的，而不是限制性的。本实用新型的范围不是由上述的实施方式示出，而是由权利要求书示出。进而，本实用新型的范围包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有的变更。

Claims

1.一种振动装置，其中，具备：

平板状的振动部；

框状部件，其环绕所述振动部；

支承部，其将所述振动部与所述框状部件连接；以及

振动膜，其在施加了张力的状态下架设于所述振动部与所述框状部件，并在面方向上振动，

在架设有所述振动膜的状态与未架设所述振动膜的状态之间，所述振动部与所述框状部件之间的间隔相对于所述振动膜振动的方向亦即第一方向形成变化。

2.根据权利要求1所述的振动装置，其中，

所述支承部具有直线部，所述直线部的沿着所述第一方向的长度亦即宽度W恒定，且所述直线部的在与所述面方向正交的第二方向上的长度亦即厚度T恒定，

所述W和所述T满足以下的关系，即：

W/T＞1。

3.根据权利要求1所述的振动装置，其中，

所述支承部具有：

沿着所述第一方向的长度亦即宽度W恒定的直线部；和

所述宽度W变化的变化部分，

俯视时将所述直线部的边从所述变化部分的边的第一端延长至所述框状部件的边这段第一线段、与沿着所述框状部件的边从所述变化部分的第二端延长至所述第一线段这段第二线段的长度之和亦即L0、和所述变化部分的边的长度L1满足以下的关系，即：

L1/L0＜0.9。

4.根据权利要求1所述的振动装置，其中，

所述支承部具有：

沿着所述第一方向的长度亦即宽度W恒定的直线部；

所述宽度W变化的变化部分；以及

连接于所述框状部件的连接部，

所述宽度W和所述连接部的沿着所述第一方向的长度L3满足以下的关系，即：

W/L3＜0.9。