DE60115989T2

DE60115989T2 - Lineare Schwingungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60115989T2
Application number: DE60115989T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kadoma-shi Shimizu; Ryo Kadoma-shi Motohashi; Hidekazu Kadoma-shi Yabuuchi; Takahiro Kadoma-shi Nishinaka; Noboru Kadoma-shi Kobayashi
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: DE60115989D1; EP1162721B1; EP1162721A3; US6559563B1; US20030094861A1; EP1162721A2

Description

TECHNISCHES FELD
Die vorliegende Erfindung ist auf einen linearen Schwingungsaktuator und insbesondere auf einen linearen Schwingungsaktuator gerichtet, der ein Paar Oszillatoren aufweist, die sich auf parallelen Bahnen bewegen, um individuelle Lasten anzutreiben.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein linearer Schwingungsaktuator wurde auf zahlreichen Feldern als Alternative zur rotatorischen Antriebsquelle benutzt. Insbesondere hat sich, wie in US-Patentschrift Nr. 5.632.087 beschrieben, der lineare Aktuator als vorteilhaft zur Verwendung als Antriebsquelle von Trockenrasierern des Hin- und Herbewegungstyps gezeigt. Bei Anwendung am Rasierer, der ein Paar innerer Schermesser aufweist, d.h. die sich hin- und herbewegenden Lasten, ist der lineare Schwingungsaktuator ausgelegt, ein entsprechendes Paar Oszillatoren aufzuweisen, die in parallelen Schwingungsbahnen laufen, und zur jeweiligen treibenden Verwindung mit den inneren Schermessern ausgeführt. In diesem Fall ist der Schwerpunkt jedes individuellen Schwingungssystems, das aus dem Oszillator und der entsprechenden sich hin- und herbewegenden Last besteht, gegenüber einem Schwerpunkt des Aktuators oder des Rasierers in einer Querrichtung senkrecht zur Schwingungsrichtung versetzt. Auf Grund dieser versetzten Anordnung der individuellen Schwingungssysteme gegenüber dem Schwerpunkt des Aktuators leidet der Aktuator an unerwünschten Vibrationen um seinen Schwerpunkt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des obigen Problems bewerkstelligt, um einen verbesserten linearen Schwingungsaktuator bereitzustellen, der fähig ist, die unerwünschten Vibrationen zu verhindern, während er ein Paar Oszillatoren auf parallelen Bahnen bewegt. Der lineare Schwingungsaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Stator, welcher einen von einem Elektromagneten und einem Permanentmagneten aufweist, einen ersten und einen zweiten Oszillator, welche jeweils den anderen von dem Elektromagneten und dem Permanentmagneten aufweisen, und ein Chassis, welches den Stator sicher befestigt und den ersten und den zweiten Oszillator auf solche Weise beweglich trägt, daß diese sich jeweils auf parallelen linearen Bahnen bewegen können. Der Elektromagnet umfaßt eine Wicklung, welche einen Antriebsstrom zum Erzeugen eines magnetischen Feldes empfängt, welches mit dem Permanentmagneten in Wechselwirkung steht, um zu bewirken, daß die Oszillatoren relativ zu dem Stator jeweils auf parallelen linearen Bahnen schwingen. Ein erstes Antriebselement steht integral aus dem ersten Oszillator hervor und ist so ausgelegt, daß es mit einer sich hin- und herbewegenden Last zum Antreiben derselben verbunden werden kann, während das zweite Antriebselement integral aus dem zweiten Oszillator hervorsteht und so ausgelegt ist, daß es mit einer sich hin- und herbewegenden Last zum Antreiben derselben verbunden werden kann. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das erste und das zweite Antriebselement jeweils von dem ersten und dem zweiten Oszillator nach oben hervorstehen, so daß das erste Antriebselement unmittelbar oberhalb des zweiten Oszillators und das zweite Antriebselement unmittelbar oberhalb des ersten Oszillators angeordnet ist. Mit dieser umgekehrten Anordnung des ersten und des zweiten Antriebselements relativ zum ersten und zum zweiten Oszillator, kann jedes einzelne oszillierende System, welches den Oszillator, das Antriebselement und die entsprechende sich hin- und herbewegende Last umfaßt, seinen Schwerpunkt in unmittelbarer Nähe zu einem Schwerpunkt des Aktuators angeordnet aufweisen, wodurch es möglich ist, unerwünschte Vibrationen zu verringern, die anderenfalls um den Schwerpunkt des Aktuators auftreten würden.
Der erste und der zweite Oszillator sind konfiguriert, Längen aufzuweisen, die sich jeweils entlang der linearen Bahnen erstrecken, und jeweils eine aufrechte Achse aufzuweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Antriebselement durch einen Mittelsteg, der sich schräg bezüglich der aufrechten Achse des ersten Oszillators erstreckt, integral mit einer Mitte in der Längsrichtung eines ersten Oszillators verbunden, während das zweite Antriebselement durch ein Gatter, welches seitlich in einer Richtung senkrecht zu der Länge des zweiten Oszillators verschoben ist, integral mit in Längsrichtung entgegengesetzten Enden des zweiten Oszillators verbunden ist. Das Gatter weist eine Öffnung auf, durch welche sich der- Mittelsteg des ersten Oszillators beweglich erstreckt, so daß das erste Antriebselement oszillieren kann, ohne sich mit dem zweiten Antriebselement zu behindern.
Somit können das erste und das zweite Antriebselement erfolgreich jeweils unmittelbar oberhalb des zweiten und des ersten Oszillators angeordnet werden, ohne die Schwingungsbewegung zu opfern.
Oben aus dem ersten Oszillator steht eine Verstärkungsrippe hervor, die in eine Verbindungsstelle des Mittelstegs mit dem ersten Oszillator übergeht. Die Verstärkungsrippe erstreckt sich in der Längsrichtung des ersten Oszillators über eine größere Strecke als eine Abmessung des Mittelstegs in Längsrichtung, welche bezüglich der Länge des ersten Oszillators gemessen ist. Durch die Beinhaltung der Verstärkungsrippe ist der erste Oszillator mit ausreichender Steifigkeit gegen Verformungskraft versehen, die in der Längsrichtung entlang der Schwingungsbahn wirkt, wodurch stabile und zuverlässige Schwingungseigenschaften sichergestellt sind.
Das Gatter auf der Seite des zweiten Oszillators ist geformt, eine Brücke aufzuweisen, die an ihren entgegengesetzten Enden mit den Längsenden oben auf dem zweiten Oszillator verankert ist, um so die Öffnung zwischen der Brücke und dem zweiten Oszillator zu definieren. Die Verstärkungsrippe steht der Brücke mit einem kleinen Zwischenraum dazwischen gegenüber, so daß diese in der Lage ist, die Brücke zu stützen, wenn das zweite Antriebselement niedergedrückt wird. Somit kann das Gatter gegen einen möglichen Stoß oder eine Beanspruchung geschützt werden, der bzw. die auf die sich hin- und herbewegende Last oder das zweite Antriebselement aufgebracht wird.
Ferner kann die Brücke an ihrer Längsmitte mit einer erhabenen Plattform ausgebildet sein, von der das zweite Antriebselement hervorsteht, um die Verbindung zwischen dem zweiten Antriebselement und dem zweiten Oszillator ausreichend zu verstärken, um dem Stoß oder der Beanspruchung zu widerstehen, der bzw. die auf das zweite Antriebselement aufgebracht wird.
Der erste und der zweite Oszillator weisen jeweilige Schenkel zur verankerten Verbindung mit dem Chassis auf. Des Weiteren ist vom Aktuator ein Verbindungsstück umfaßt, welches den ersten und den zweiten Oszillator auf eine solche Weise miteinander verriegelt, daß die Oszillatoren gegenphasig zum Schwingen gebracht werden können. In dieser Verbindung ist der Schenkel des ersten und des zweiten Oszillators mit dem Verbindungsstück an einem Punkt unterhalb der verankerten Verbindung des Schenkels mit dem Chassis verbunden. Das heißt, daß jeder Oszillator mit dem Chassis und auch mit dem Verbindungsstück an vertikal in einem Abstand angeordneten Punkten verbunden ist, wodurch kein zusätzliches Maß in Bezug auf die Längs- und Querrichtungen für die verriegelnde Verbindung erforderlich ist und dadurch zu einer kompakten Konstruktion beigetragen wird.
Dem Mittelsteg des ersten Oszillators kann durch ein darin eingebettetes Verstärkungselement mit erhöhter Steifigkeit versehen sein. Das Verstärkungselement kann entweder in Form eines Metallstifts oder eines Teils eines Rückjochs sein, welches in dem ersten Oszillator in der Nähe des Permanentmagneten bereitgestellt ist. Der Metallstift kann aus dem ersten Antriebselement zur treibenden Verbindung mit der hin- und hergehenden Last hervorstehen.
Der erste und der zweite Oszillator sind an dem Chassis mit Hilfe jeweiliger Blattfedern aufgehängt, so daß die Oszillatoren unter der Vorspannung der Federn nur entlang der linearen Schwingungsbahnen beweglich sind. Jede Blattfeder weist einen Abschnitt auf, der breiter ist als eine Dicke eines entsprechenden ersten oder zweiten Oszillators, um so mit ausreichend Widerstand gegen Torsion zum stabilen Tragen des Oszillators versehen zu sein. Die Blattfeder ist in Querrichtung relativ zu dem entsprechenden ersten oder zweiten Oszillator in Richtung ihrer Dicke versetzt, während sie in Richtung der Dicke nahe beieinander angeordnet sind. Somit können der erste und der zweite Oszillator nahe beieinander gehalten werden und dennoch die Verwendung der Blattfedern ermöglicht werden, die den Abschnitt aufweisen, der breiter als die Dicke des Oszillators ist. Hierdurch ist es möglich, den Aktuator in der Dickenrichtung der Oszillatoren kompakt zu machen, während die Oszillatoren am Chassis stabil gehalten werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Blattfeder an ihrem oberen Ende mit dem Chassis und an ihrem unteren Ende entweder mit dem ersten oder dem zweiten Oszillator verbunden. Das untere Ende der Blattfeder kann konfiguriert sein, eine Breite aufzuweisen, die entweder im wesentlichen gleich der oder kleiner als die des oberen Endes der Blattfeder ist.
Ferner kann, um die Verbindung der Blattfeder zum Oszillator zu vereinfachen, die Blattfeder an ihrem untere Ende eine Verbindung tragen, die aus einem Kunststoff geformt ist, um eine Einrichtung zur Verbindung mit dem entsprechenden ersten oder zweiten Oszillator aufzuweisen. In dieser Verbindung kann die Blattfeder mit einem Loch ausgebildet sein, in das ein Teil der Verbindung zum sicheren Befestigen der Verbindung an die Blattfeder eingreift. Die Verbindung weist einen Vorsprung zum Einbringen in eine Vertiefung auf, die in dem unteren Ende des entsprechenden ersten oder zweiten Oszillators ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ferner eine einzigartige Struktur des Anbringens des Stators am Chassis. Der Stator umfaßt den Elektromagneten, der aus einem Kern und der Wicklung zusammengesetzt ist, welche um den Kern herum angeordnet ist. Der Kern weist ein oberes Ende auf, welches den Permanentmagneten auf der Seite des ersten und des zweiten Oszillators zur Definition einer magnetischen Lücke dazwischen gegenüberliegt. Der Kern ist an seinem unteren Ende mit einer Erweiterung ausgebildet, welche eine Berührungsfläche des Stators aufweist, die an eine Berührungsfläche des Chassis in einem entsprechenden Abschnitt des Chassis zur Schweißverbindung des Stators mit dem Chassis stößt. Vorzugsweise sind sowohl die Berührungsfläche des Stators als auch die Berührungsfläche des Chassis als ebene horizontale Flächen fertiggestellt.
Die Erweiterung kann auch einen ersten Stopper, welcher in das Chassis eingreift, um den Stator daran bezüglich einer Längsrichtung entlang der linearen Bahn zu befestigen, und einen zweiten Stopper umfassen, welcher in das Chassis eingreift, um den Stator daran bezüglich einer Querrichtung, die senkrecht zu der Längsrichtung steht, zu befestigen. Somit kann der Stator relativ zum Chassis genau positioniert werden, ohne daß eine externe Vorrichtung erforderlich ist.
Ferner kann der Kern mit einer Einrichtung zum einrastenden Eingriff mit einer Wicklungsspule versehen sein, die zwischen den Kern und die Wicklung gesetzt ist, um die Wicklungsspule stabil an ihrer Position zu halten.
Diese und noch andere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Hinzuziehung der angehängten Zeichnungen offensichtlicher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines linearen Schwingungsaktuator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Vorderansicht des Aktuators;
3 ist eine Seitenansicht des Aktuators;
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Aktuators;
5A und 5B sind Vorder- und Seitenansicht eines ersten Oszillators, der im Aktuator benutzt wird;
6A und 6B sind Vorder- und Seitenansicht eines zweiten Oszillators, der im Aktuator benutzt wird;
7A, 7B und 7C sind Vorder- und Seitenansicht sowie Draufsicht einer Kombination des ersten und des zweiten Oszillators;
8 ist eine Schnittansicht entlang Linie 8-8 aus 7A;
9 ist eine Schnittansicht des ersten Oszillators;
10 ist eine perspektivische Ansicht einer internen Struktur des ersten Oszillators;
11 bis 13 sind Ansichten, die jeweils modifizierte Strukturen des ersten Oszillators darstellen;
14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die Verbindungen des ersten und des zweiten Oszillators mit jeweils zugeordneten Blattfedern zeigt;
15 ist eine Schnittansicht eines Teils des Oszillators;
16A und 16 sind Teilansichten des unteren Endes der jeweiligen Blattfeder;
17A und 17B sind Teilansichten des unteren Endes einer jeweiligen modifizierten Blattfeder;
18A und 18B sind Teilansichten des unteren Endes einer modifizierten Blattfeder, gezeigt mit einem entsprechenden Abschnitt des jeweiligen Oszillators;
19A und 19B sind Teilansichten des unteren Endes einer modifizierten Blattfeder, gezeigt mit einem entsprechenden Abschnitt des jeweiligen Oszillators;
20 und 21 sind perspektivische Ansichten, die das Chassis und den Kern darstellen, jeweils aus unterschiedlichen Richtungen betrachtet;
22 und 23 sind perspektivische Ansichten, die das Chassis und einen modifizierten Kern darstellen, jeweils aus unterschiedlichen Richtungen betrachtet;
24 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Kombination eines Kerns und einer Wicklungsspule des Stators;
25 ist eine Explosionsdarstellung der Kombination des Kerns und der Wicklungsspule von vorn und
26 ist eine Seitenansicht eines modifizierten Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Jetzt bezugnehmend auf 1 bis 4 ist dort ein linearer Schwingungsaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, der dazu eingerichtet ist, in einen Trockenrasierer als Antriebsquelle zum Oszillieren eines Paares innerer Schermesser jeweils auf parallelen linearen Bahnen relativ zu einem äußeren Schermesser integriert zu sein. Der Aktuator besteht grundsätzlich aus einem Chassis 10, an dem ein Stator 20 und ein Paar Oszillatoren, d.h. ein erster Oszillator 40 und ein zweiter Oszillator 60, angebracht sind. Der Stator 20 ist in der Form eines Elektromagneten realisiert, der aus einem Kern 22 und einem Paar Wicklungen 24 besteht, die jeweils um zwei aufrechte Pole 23 des Kerns 22 herum angeordnet sind. Die Wicklungen 24 sind in Reihe geschaltet und werden mit einem Wechselstrom versorgt, um ein Magnetfeld wechselnder Polarität zu erzeugen. Der erste und der zweite Oszillator 40 und 60 sind am Chassis 10 jeweils mit Hilfe einer Blattfeder 80 aufgehängt, um so nur in den linearen Bahnen beweglich zu sein, die entlang einer horizontalen Länge des Chassis 10 definiert sind. In dieser Verbindung weist das Chassis 10 die horizontale Länge, eine aufrechte Achse, welche die Höhe des Aktuators definiert, und eine Breite in Querrichtung auf, welche die Breite des Aktuators definiert. Die Oszillatoren und die zugeordneten Teile sind in dieser Beschreibung so erklärt, daß sie eine Länge entlang der horizontalen Lände des Chassis aufweisen, daß sie eine Dicke entlang der Breite in Querrichtung des Chassis aufweisen und daß sie eine Höhe entlang der aufrechten Achse des Chassis 10 aufweisen. Der erste und der zweite Oszillator 40 und 60 sind jeweils mit einem Permanentmagneten 44 und 54 versehen, die so magnetisiert sind, daß sie mit dem Magnetfeld des Elektromagneten in Wechselwirkung treten, um die Oszillatoren entlang der Längsrichtung in umgekehrter Phasenbeziehung zueinander zu oszillieren. Der erste und der zweite Oszillator sind aus einem Kunststoff geformt, um integrale erste und zweite Antriebselemente 50 und 70 aufzuweisen, welche ausgeführt sind, um mit den inneren Schermessern, d.h. den sich hin- und herbewegenden Lasten, verbunden zu sein, um selbige anzutreiben.
Wie am besten in 5A und 5B gezeigt, ist der erste Oszillator 40 von einer im allgemeinen U-förmigen Konfiguration, die einen Oberholm 41 und ein Paar Schenkel 42 aufweist, die von entgegengesetzten Enden des Oberholms abhängen. Das erste Antriebselement 50 erstreckt sich integral von der Längsmitte des Oberholms 41 durch einen geneigten Steg 52 in derartiger Weise. daß es aufrecht, aber in seitlich verschobener Beziehung zum ersten Oszillator 40 hervorsteht. Ein Antriebsstift 58 ist in das erste Antriebselement 50 eingesetzt, um daraus zur Verbindung mit dem inneren Schermesser hervorzustehen. In den Oberholm 41 eingebettet ist ein Rückjoch 43, welches den Permanentmagneten 44 sichert. Eine Verstärkungsrippe 45 verringerter Höhe erstreckt sich integral vom Oberholm 41 über eine Längsstrecke, die größer als das Maß des Steges 52 entlang derselben Längsstrecke ist, und geht in das untere Ende des Steges 52 über, wodurch die Verbindung des Antriebselements 50 mit dem Oszillator 40 verstärkt ist.
Wie in 6A und 6B gezeigt, ist der zweite Oszillator 60 von mit dem ersten Oszillator 40 im allgemeinen identischer Konfiguration, um einen Oberholm 61 und ein Paar entgegengesetzter Schenkel 62 aufzuweisen. Das zweite Antriebselement 70 erstreckt sich integral vom zweiten Oszillator 60 durch ein Gatter 7l, welches von einer im allgemeinen U-förmigen Konfiguration ist, die eine horizontale Brücke 72 und ein Paar Ankerschenkel 73 aufweist, die sich an den jeweiligen unteren Enden mit den entgegengesetzten Enden des Oberholms 61 verbinden. Im Einzelnen steht das zweite Antriebselement 70 aufrecht von der Längsmitte der Brücke 72 in gegenüber der aufrechten Achse des zweiten Oszillators 60 seitlich verschobener Beziehung hervor. Das heißt, daß das Gatter 71 selbst gegenüber dem zweiten Oszillator 60 seitlich verschoben ist, wobei die Ankerschenkel 73 an ihren seitlichen Enden mit dem Oberholm 61 des zweiten Oszillators 60 verbunden sind, wie in 6B gezeigt. Zwischen der Brücke 72 und dem Oberholm 61 ist eine Öffnung 74 gebildet, durch die sich der Steg 52 des ersten Antriebselements 50 derart erstreckt, daß, wie in 7C und 8 gezeigt, das erste Antriebselement 50 unmittelbar oberhalb des zweiten Oszillators 60 abgeordnet ist und das zweite Antriebselement 70 unmittelbar oberhalb des ersten Oszillators 40 angeordnet ist. Die untere Grenze der Öffnung 74 ist nur durch den Oberholm 61 des ersten Oszillators definiert, der seitlich gegenüber der Brücke 72 verschoben ist. Dies bedeutet, daß das direkte untere Ende der Öffnung 74 derart offen verblieben ist, daß der Oberholm 41 des ersten Oszillators 40 unmittelbar unterhalb des Gatters 71 positioniert ist und auf Höhe des Oberholms 61 des zweiten Oszillators 60 gehalten ist. Mit dieser umgekehrten Anordnung des ersten und des zweiten Antriebselements 50 und 70 relativ zum ersten und zum zweiten Oszillator 40 und 60 können die Schwerpunkte M1 und M2 der einzelnen Schwingungssysteme, welches jeweils den Oszillator, das Antriebselement und die entsprechende sich hin- und herbewegende Last umfaßt, in unmittelbarer Nähe zu einem Schwerpunkt des Aktuators entlang der Querrichtung angeordnet sein, die senkrecht zu der Längsrichtung steht, d.h. der Schwingungsrichtung des Oszillators, wie in 8 gezeigt. Das heißt, daß die individuellen Schwerpunkte M1 und M2 auf oder nahe einer Mittellinie CL ausgerichtet sein können, wenn die sich hin- und herbewegenden Lasten an den individuellen Antriebselementen 50 und 60 befestigt sind. Hierdurch ist es möglich, unerwünschte Vibrationen stark zu verringern, die anderenfalls um eine aufrechte Achse herum auftreten würden, die durch den Schwerpunkt der gesamten Baugruppe, d.h. des Aktuators verläuft.
Das zweite Antriebselement 70 steht von einer erhabenen Plattform 75 hervor, die an einer Längsmitte der Brücke 72 gebildet ist und in ihrer Unterseite eine Vertiefung 76 aufweist, um Widerstandsfähigkeit gegen einen Stoß zu verleihen, der durch das zweite Antriebselement auf das Gatter ausgeübt werden kann. Wenn der zweite Oszillator 60 mit dem ersten Oszillator 40 kombiniert ist, ist die Verstärkungsrippe 45 des ersten Oszillators 40 gerade unterhalb der Brücke 72 mit einem kleinen Zwischenraum dazwischen angeordnet, so daß die Verstärkungsrippe 45 die Brücke 72 stützen kann, wenn die Brücke dadurch verformt wird, daß das zweite Antriebselement dein Stoß ausgesetzt ist. Das zweite Antriebselement 70 beinhaltet auch einen Antriebsstift 78 zur treibenden Verbindung mit dem inneren Schermesser, d.h. der sich hin- und herbewegenden Last.
Zwischen den Steg 52 des ersten Oszillators 40 und den Ankerschenkeln 73 des zweiten Oszillators 60 sind Wickelfedern (coil springs) 90 gesetzt, die mit den Blattfedern 80 zur Erzeugung von Rückstellkräften kooperieren, um der vom Elektromagneten entwickelten magnetischen Antriebskraft entgegenzuwirken und somit das Schwingungssystem einzurichten. Der erste und der zweite Oszillator 40 und 60 sind mit Hilfe eines Verbindungsstücks 100 miteinander verriegelt, das zum Chassis 10 schwenkbar getragen wird, so daß die Oszillatoren 40 und 60 in Gegenrichtungen schwingen. Wie in 3 gezeigt, weist das Verbindungsstück 100 ein Loch 101 auf, das eine Schwenkachse 1l aufnimmt, die auf dem Boden des Chassis 10 hervorsteht, und weist ein Paar Stifte 102 zum beweglichen Eingreifen in entsprechende Schwenklöcher 49, 69 auf, die jeweils in der Unterseite des Schenkels jedes des ersten und des zweiten Oszillators 40 und 60 gebildet sind, wie in 15 gezeigt.
Wie in 9 und 10 gezeigt, trägt der erste Oszillator 40 ein aus Metall hergestelltes Verstärkungselement 53, das in einem Abschnitt eingebettet ist, der sich vom Oberholm 41 durch den Steg 52 erstreckt, wobei dessen unteres Ende mit dem Rückjoch 43 verankert ist, um der Verbindung zwischen dem ersten Oszillator 40 und dem ersten Antriebselement 50 größere Steifigkeit zu verleihen. Zusätzlich zum Verstärkungseffekt ist das Metallelement 53 eingearbeitet, um die Position des Schwerpunkts für das Schwingungssystem einschließlich des Oszillators und des Antriebselements zu justieren. Das Verstärkungselement 53 kann integral mit dem Antriebsstift 58 gebildet sein, wie in 11 gezeigt, oder kann integral mit dem Rückjoch 43 gebildet sein, wie in 12 gezeigt. Ferner kann das Verstärkungselement 53 in der Form eines Stiftes sein, der an seinem unteren Ende mit dem Rückjoch 43 verankert ist, wie in 13 gezeigt.
Zurückgehend zu 1 bis 4 trägt jede der Blattfedern 80 an ihrem oberen Ende ein Befestigungsteil 81 zum sicheren Eingriff mit dem oberen Ende des Chassis 10, und trägt an ihrem unteren Ende eine Verbindung 82 zum sicheren Eingriff mit dem unteren Ende des Schenkels 42, 62 jedes Oszillators. Wie in 14 gezeigt, ist die Verbindung 82 um das untere Ende der Feder 80 herum geformt, um einen rechteckigen Zapfen 83 aufzuweisen, der in ein entsprechendes rechteckiges Loch 46, 66 am unteren Ende des Schenkels 42, 42 jedes Oszillators 40, 60 eingreift und danach durch das bekannte Ultraschallschweißen damit verschweißt wird. Einer der Schenkel jedes Oszillators ist länger als der andere, um das Loch 46, 66 an einer Stelle unmittelbar oberhalb des Schwenklochs 49, 69 aufzuweisen, wie in 15 gezeigt, während der andere Schenkel das Loch 46, 66 an seinem unteren Ende aufweist. Wie in 16A und 16B gezeigt, deckt die Verbindung 82 die gesamte Breite des unteren Endes der Feder 80 ab, um den rechteckigen Querschnitt des Zapfens 83 so groß wie möglich zu machen, um den Oszillator gerade aufzuhängen und daher eine präzise Positionierung des Permanentmagneten relativ zu den Polenden des Elektromagneten zu halten, wodurch eine stabile Schwingungsbewegung der Oszillatoren sichergestellt ist. Wie in 3 gezeigt, weist die Feder 80 eine verengte Breite an ihrer Längsmitte auf, um eine gewünschte Vorspannkraft zu erzeugen, während sie die oberen und unteren Enden mit Breiten aufweist, die größer als die Dicke des Schenkels des Oszillators sind, um so die obige Wirkung der präzisen Positionierung des Oszillators sowie eine sichere Verbindung der Feder zu den Oszillatoren zu erzeugen. In dieser Verbindung sind die Federn 80, die die vergrößerte obere und untere Breite aufweisen, seitlich gegenüber den Oszillatoren verschoben, befinden sich aber innerhalb der Dicke des Chassis 10, um die Oszillatoren in einer Beziehung in dichter Nähe zueinander zu halten, wodurch die gesamte Baugruppe kompakt gemacht wird. Zur höheren Haftfestigkeit für die Verbindung 82 kann die Feder 80 mit einem Durchgangsloch 84 gebildet sein, um einen Teil der Verbindung 82 einzuschließen, wie in 17A und 18B gezeigt. Ferner kann, wie in 18 und 19 gezeigt, die Verbindung 82 an einem Abschnitt unmittelbar entgegengesetzt des Zapfens 83 mit einem Höcker 85 gebildet sein, der ausgeführt ist, mit einem Horn des Ultraschallschweißgeräts in Berührung zu stehen, um den Ultraschallbindungsdruck auf den Zapfen zu konzentrieren.
Wie in 20 gezeigt, ist der Kern 22 aus einem Stapel der Metallplatten hergestellt, um horizontale Erweiterungen 25 aufzuweisen, die sich in Längsrichtung von den Polen 23 fort erstrecken. Die Erweiterungen 25 sind jeweils mit einer Berührungsfläche des Stators 26 gebildet, die eine ebene horizontale Fläche zum Abstützen gegen eine Berührungsfläche des Chassis 12 ist, die ebenfalls eine ebene horizontale Fläche ist, die sich am unteren Ende des Chassis 10 befindet. Danach werden die Erweiterungen 25 mit dem Chassis 10 verschweißt. Somit kann der Kern 22, d.h. der Stator 20, der den Elektromagneten bildet, einfach und genau an das Chassis 10 montiert werden, um die präzise magnetische Lücke zwischen den Polen 23 und den Permanentmagneten 44 und 64 zu erzeugen. Ebenfalls auf den Erweiterungen 25 in der Nähe der Berührungsfläche des Stators 26 sind erste Stopper 27 gebildet, die in die unteren inneren Kanten des Chassis 10 eingreifen, wie aus 20 und 21 zu ersehen, um so den Stator 20 an dem Chassis 10 relativ zur Längsrichtung, d.h. zur Schwingungsrichtung der Oszillatoren 40 und 60 zu befestigen. Ferner können, wie in 22 und 23 gezeigt, die Erweiterungen 25 mit zweiten Stoppern 28 gebildet sein, die von den Berührungsflächen des Stators 26 hervorstehen, um in Schlitze 14 einzugreifen, die jeweils in den unteren inneren Kanten des Chassis 10 gebildet sind, um so den Stator 20 an dem Chassis 10 bezüglich der Querrichtung zu befestigen, die senkrecht zu der Schwingungsrichtung steht, wobei das Herstellen korrekter Positionierung des Stators zum Chassis vor dem Schweißen vereinfacht wird.
Wie in 24 und 25 gezeigt, ist jeder der Pole 23 des Kerns 22 mit einer Wicklungsspule 30 aus dielektrischem Werkstoff ausgestattet, um die Wicklung 24 zu halten. Die Wicklungsspule 30 ist an ihrem oberen Ende mit einem Rastvorsprung 31 gebildet, der radial einwärts zum einrastenden Eingriff mit einer entsprechenden Kerbe 29 hervorsteht, die am oberen Ende jedes Poles 23 des Kerns 22 gebildet ist. Somit kann die Wicklungsspule 30 einfach am Kern 22 montiert werden.
26 stellt einen modifizierten Aktuator dar, der mit dem vorstehend beschriebenen identisch ist mit der Ausnahme, daß das untere Ende jeder Blattfeder 80 eine Breite aufweist, die gleich der Dicke des entsprechenden der Schenkel 42 und 62 des ersten und des zweiten Oszillators 40 und 60 ist. Die Blattfeder 80 weist eine Breite auf, die am oberen Ende größer als am unteren Ende ist. Das obere Ende der Blattfeder 80 ist seitlich gegenüber der aufrechten Achse des entsprechenden der Schenkel 42 und 62 des ersten und des zweiten Oszillators verschoben, während die Schenkel in unmittelbarer benachbarter Beziehung gehalten werden.

10: Chassis
11: Schwenkachse
12: Berührungsfläche des Chassis
14: Schlitz
20: Stator
22: Kern
23: Pol
24: Wicklung
25: Erweiterung
26: Berührungsfläche des Stators
27: erster Stopper
28: zweiter Stopper
29: Kerbe
30: Wicklungsspule
31: Rastvorsprung
40: erster Oszillator
41: Oberholm
42: Schenkel
43: Rückjoch
44: Permanentmagnet
45: Verstärkungsrippe
46: Loch
49: Schwenkloch
50: erstes Antriebselement
52: Steg
53: Verstärkungselement
58: Antriebsstift
60: zweiter Oszillator
61: Oberholm
62: Schenkel
63: Rückjoch
64: Permanentmagnet
66: Loch
69: Schwenkloch
70: zweites Antriebselement
71: Gatter
72: Brücke
73: Ankerschenkel
74: Öffnung
75: Plattform
76: Vertiefung
78: Antriebsstift
80: Blattfeder
81: Befestigungsteil
82: Verbindung
83: Zapfen
84: Durchgangsloch
85: Höcker
90: Wickelfeder
100: Verbindungsstück
101: Loch
102: Stift

Claims

Linearer Schwingungsaktuator, welcher umfaßt: – einen Stator (20), welcher einen von einem Elektromagneten (22, 24) und einem Permanentmagneten (44, 64) aufweist; – einen ersten und einen zweiten Oszillator (40, 60), welche jeweils den anderen von dem Elektromagneten und dem Permanentmagneten aufweisen; – ein Chassis (10), welches den Stator sicher befestigt und den ersten und den zweiten Oszillator auf solche Weise beweglich trägt, daß diese sich jeweils auf parallelen linearen Bahnen bewegen können; – wobei der Elektromagnet eine Wicklung (24) umfaßt, welche einen Antriebsstrom zum Erzeugen eines magnetischen Feldes empfängt, welches mit dem Permanentmagneten in Wechselwirkung steht, um zu bewirken, daß die Oszillatoren sich relativ zu dem Stator jeweils auf den parallelen linearen Bahnen hin- und herbewegen; – ein erstes Antriebselement (50), welches integral aus dem ersten Oszillator (40) hervorsteht und so ausgelegt ist, daß es mit einer sich hin- und herbewegenden Last zum Antreiben derselben verbunden werden kann; und – ein zweites Antriebselement (70), welches integral aus dem zweiten Oszillator (60) hervorsteht und so ausgelegt ist, daß es mit einer sich hin- und herbewegenden Last zum Antreiben derselben verbunden werden kann; dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Antriebselement (50, 70) jeweils von dem ersten und dem zweiten Oszillator (40, 60) nach oben hervorstehen, so daß das erste Antriebselement unmittelbar oberhalb des zweiten Oszillators und das zweite Antriebselement unmittelbar oberhalb des ersten Oszillators angeordnet ist.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Oszillator Längen aufweisen, die sich jeweils entlang der linearen Bahnen erstrecken, und jeweils eine aufrechte Achse aufweisen, wobei das erste Antriebselement (50) durch einen Mittelsteg (52), der sich schräg bezüglich der aufrechten Achse des ersten Oszillators erstreckt, integral mit einer Mitte in der Längsrichtung eines ersten Oszillators (40) verbunden ist, wobei das zweite Antriebselement (70) durch ein Gatter (71), welches seitlich in einer Richtung senkrecht zu der Länge des zweiten Oszillators verschoben ist, integral mit in Längsrichtung entgegengesetzten Enden des zweiten Oszillators (60) verbunden ist, und wobei das Gatter eine Öffnung (74) aufweist, durch welche sich der Mittelsteg (52) beweglich erstreckt, so daß das erste Antriebselement oszillieren kann, ohne sich mit dem zweiten Antriebselement zu behindern.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 2, wobei eine Verstärkungsrippe (45) oben aus dem ersten Oszillator (40) hervorsteht und in eine Verbindungsstelle des Mittelstegs mit dem ersten Oszillator übergeht, wobei die Verstärkungsrippe sich in der Längsrichtung des ersten Oszillators über eine größere Strecke als eine Abmessung des Mittelstegs in Längsrichtung erstreckt, welche bezüglich der Länge des ersten Oszillators gemessen ist.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 3, wobei das Gatter (71) eine Brücke (72) umfaßt, welche an ihren in Längsrichtung entgegensetzten Enden mit den in Längsrichtung liegenden Enden des zweiten Oszillators (60) verankert ist, um die Öffnung (74) zwischen der Brücke und dem zweiten Oszillator zu definieren, wobei die Verstärkungsrippe (45) der Brücke (72) mit einem kleinen Zwischenraum dazwischen gegenübersteht, so daß diese in der Lage ist, die Brücke zu stützen, wenn das zweite Antriebselement (70) niedergedrückt wird.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 2, wobei das Gatter (71) eine Brücke (72) umfaßt, die an ihren in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden mit den in Längsrichtung liegenden Enden des zweiten Oszillators (60) verankert ist, um die Öffnung (74) zwischen der Brücke und dem zweiten Oszillator zu definieren, wobei die Brücke an ihrer Mitte in Längsrichtung mit einer erhabenen Plattform (75) ausgebildet ist, aus dem das zweite Antriebselement hervorsteht.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Oszillator (40, 60) jeweilige Schenkel (42, 62) zur verankerten Verbindung mit dem Chassis (10) aufweisen, wobei der Aktuator des weiteren ein Verbindungsstück (100) umfaßt, welches den ersten und den zweiten Oszillator auf eine solche Weise miteinander verriegelt, daß diese gegenphasig zum Schwingen gebracht werden können, und die Schenkel des ersten und des zweiten Oszillators mit dem Verbindungsstück an einem Punkt unterhalb der verankerten Verbindung der Schenkel mit dem Chassis verbunden sind.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 1, wobei ein Verstärkungselement (53) in dem Mittelsteg (52) des ersten Oszillators (40) eingebettet ist.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 7, wobei das Verstärkungselement (53) in der Form eines Metallstifts ausgebildet ist.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 7, wobei das Verstärkungselement (53) durch einen Teil eines Metallstifts (58) definiert ist, der durch das erste Antriebselement (50) zur treibenden Verbindung mit der hin- und hergehenden Last hervorsteht.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 7, wobei das Verstärkungselement (53) Teil eines Rückjochs (43) ist, welches in dem ersten Oszillator (40) in der Nähe des Permanentmagneten (44) bereitgestellt ist.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Oszillator (40, 60) an dem Chassis (10) mit Hilfe jeweiliger Blattfedern (80) aufgehängt sind, wobei jede dieser Blattfedern einen Abschnitt aufweist, der breiter ist als eine Stärke eines entsprechenden ersten oder zweiten Oszillators, und wobei die Blattfedern relativ zu dem entsprechenden ersten oder zweiten Oszillator in Richtung ihrer Dicke versetzt sind, während sie in Richtung der Dicke nahe beieinander angeordnet sind.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 11, wobei die Blattfeder (80) an ihrem oberen Ende mit dem Chassis (10) und an ihrem unteren Ende entweder mit dem ersten oder dem zweiten Oszillator (40, 60) verbunden ist, wobei das untere Ende der Blattfeder eine Breite aufweist, die im wesentlichen der des oberen Endes der Blattfeder entspricht.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 11, wobei die Blattfeder (80) an ihrem oberen Ende mit dem Chassis (10) und an ihrem unteren Ende entweder mit dem ersten oder dem zweiten Oszillator verbunden ist, wobei das untere Ende eine Breite aufweist, die geringer als die des oberen Endes der Blattfeder ist.
Linearer Schwinungsaktuator nach Anspruch 11, wobei die Blattfeder (80) an ihrem oberen Ende mit dem Chassis und an ihrem unteren Ende mit einem von dem ersten und dem zweiten Oszillator verbunden ist, wobei das untere Ende der Blattfeder eine Verbindung (82) trägt, die aus einem Kunststoff geformt ist, um eine Einrichtung (83) zur Verbindung mit dem entsprechenden ersten oder zweiten Oszillator aufzuweisen.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 14, wobei die Blattfeder (80) an ihrem unteren Ende mit einem Loch (84) ausgebildet ist, in das ein Teil der Verbindung (82) zum sicheren Befestigen der Verbindung an die Blattfeder eingreift.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 14, wobei die Verbindung (82) einen Vorsprung (83) aufweist, welcher in eine Vertiefung (46, 66) eingebracht wird, die in dem unteren Ende des entsprechenden ersten oder zweiten Oszillators ausgebildet ist.
Linearer Schwinkgungsaktuator nach Anspruch 16, wobei der Vorsprung (83) einen Querschnitt aufweist, der kleiner ist als der der Verbindung.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 1, wobei der Stator (20) den Elektromagneten umfaßt, der aus einem Kern (22) und der Wicklung (24) zusammengesetzt ist, welche um den Kern herum angeordnet ist, wobei der Kern ein oberes Ende aufweist, welches den Permanentmagneten gegenüberliegt, die auf der Seite des ersten und des zweiten Oszillators zur Definition einer magnetischen Lücke dazwischen bereitgestellt sind, und wobei der Kern an seinem unteren Ende mit einer Erweiterung (25) ausgebildet ist, welche eine Berührungsfläche des Stators (26) aufweist, die an eine Berührungsfläche des Chassis (12) in einem entsprechenden Abschnitt des Chassis zur Schweißverbindung des Stators mit dem Chassis stößt.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 18, wobei sowohl die Berülrungsfläche des Stators (26) als auch die Berührungsfläche des Chassis (12) ebene horizontale Flächen darstellen.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 18, wobei die Erweiterung (25) einen ersten Stopper (27) umfaßt, welcher in das Chassis eingreift, um den Stator an dem Chassis bezüglich einer Längsrichtung entlang der linearen Bahn zu befestigten.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 20, wobei die Erweiterung (25) einen zweiten Stopper (28) umfaßt, welcher in das Chassis eingreift, um den Stator an dem Chassis bezüglich einer Querrichtung, die senkrecht zu der Längsrichtung steht, zu befestigen.
Linearer Schwingungsaktuator nach Anspruch 20, wobei eine Wicklungsspule (30) zwischen den Kern (22) und die Wicklung (24) gesetzt ist, wobei der Kern eine Einrichtung (29) zum einrastenden Eingriff mit der Wicklungsspule aufweist.