JP2007256331A

JP2007256331A - 圧電ブザー

Info

Publication number: JP2007256331A
Application number: JP2006076959A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tsuruta; 鶴田　　誠
Original assignee: Anden Co Ltd
Current assignee: Denso Electronics Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: JP4704257B2

Abstract

【課題】圧電振動板の金属板へのはんだ付けを確保しつつ、かつ、発生音響エネルギーを減少させることなくコンパクト化を実現する。
【解決手段】金属板２１は、圧電セラミック板２２の径方向外側へ突出する輪板状突出部２１０を有する。輪板状突出部２１０は、はんだ９によりコイルスプリング４の先端部４３のうち金属板２１側に曲げられた部分４３１（図１参照）の接触端部に接合されている。輪板状突出部２１０のうちのコイルスプリング４にはんだ付けされるはんだ付け領域２１１は、輪板状突出部２１０のうちの他の領域よりも径方向外側へ幅広に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は圧電ブザーに関し、詳しくはその圧電振動板支持構造に関する。

従来より、円形の圧電セラミック板の一面にこの圧電セラミック板より大径で円形の金属板を同心接合し、圧電セラミック板の露出面に設けられた導電層と、金属板との間に駆動電力を給電して鳴動させる圧電ブザーが知られている。

この圧電ブザーは、導電層が形成された円形の圧電セラミック板と、この圧電セラミック板が同心接合される円形の金属板とにより構成されたダイヤフラム板である圧電振動板を、ケースの円形の振動板収容孔内に収容して構成される。圧電セラミック板よりも径大に形成された金属板の外周縁部は、振動板収容孔の内周面に面して形成されたケースの金属板支持部に接合乃至接着され、これにより圧電振動板がケースに支持される。

圧電セラミック板の露出面側の導電層に電気的に接続される導電層給電部材と、圧電セラミック板より径方向外側に突出する金属板の輪板状突出部に電気的に接続される金属板給電部材との間に、駆動電力を給電することにより、圧電ブザーが鳴動する。

これらの給電部材は、圧電振動板の振動に追従して振動する必要があるため、下記の特許文献１、２に記載されるように易変形性のリード線や板ばねを用いて行われる。
特開昭５９−９２６９９号公報特開平０６−１３８８８１号公報

上記した給電部材と圧電振動板の金属板や導電層との電気的接続は、それらを単に接触させるだけでなくはんだ付けにより接合した方が耐久性の点で良好であり、かつ、給電部材を圧電振動板に押し付ける弾性付勢力すなわち接触圧力を軽減できるため圧電振動板の振動特性（音響特性）への悪影響も小さくなる。

また、単なる接触よりもはんだ付けした方が、給電部材と金属板との間の電気抵抗が格段に小さくなるため、通電電流を増大しても抵抗損失、温度上昇、酸化作用などを低減できる利点も生じる。

しかしながら、小型の圧電ブザーでは、ケースの寸法の制約から圧電セラミック板から径方向外側へ突出する金属板の輪板状突出部の幅が小さく、はんだ付けが困難であるという問題があった。言い換えると、従来、金属板の輪板状突出部は、少なくともはんだ付けが可能な幅以上に形成されており、これにより、圧電ブザーの寸法縮小が制限されていた。

けれども、車両搭載用や電子機器搭載用の圧電ブザーでは、その体格縮小要求は非常に強く、更なる圧電振動板の径小化が必要となった。金属板の輪板状突出部にはんだ付け可能な幅を確保しつつ圧電振動板を径小化するには、圧電セラミック板を径小化する他はないが、圧電セラミック板を径小化は、圧電ブザーの鳴動パワーの減少を招くため、困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、圧電ブザーが発生する音響エネルギーを減少させることなく、その体格縮小を実現することをその目的としている。

上記課題を解決するこの発明の圧電ブザーは、略円形の金属板と、前記金属板に同心に接合された略円形の圧電セラミック板と、前記金属板に対して背向する側の前記圧電セラミック板の主面に形成された略円形の導電層とを有し、前記金属板は前記圧電セラミック板よりも全周にわたって径方向外側へ突出する輪板状突出部を有する圧電振動板と、前記圧電振動板を収容する略円形の振動板収容孔を有し、前記振動板収容孔に面して前記金属板の周縁部を固定するケースと、はんだ付けにより前記導電層に接合される導電層給電部材と、はんだ付けにより前記金属板の輪板状突出部に接合される金属板給電部材とを有する圧電ブザーにおいて、前記金属板の輪板状突出部のうち、前記金属板給電部材にはんだ付けされるはんだ付け領域が、他の領域よりも径方向外側へ幅広に形成されていることを特徴としている。

すなわち、本発明は、音響特性及び振動特性の点から従来円形に形成されていた金属板を、その輪板状突出部のうちのはんだ付け領域を幅広化した異形円形形状としたので、発生する音響エネルギーの減少を招くことなく、圧電ブザーのコンパクト化を実現した点をその特徴としている。

なお、従来の圧電ブザー技術において、本質的にダイヤフラム振動を行う圧電振動板を円形に形成することが、その振動特性（通常、共振現象が利用される）の悪化、たとえばＱの低下を防ぐなどの点で常識となっており、圧電振動板の金属板を非円形化するという技術思想はこの技術常識に反するため、従来において知られていなかったものである。

また、本発明によれば、上記小型化を金属板打ち抜き時の歩留まりに影響を与えることなく行うことができる。

好適な態様において、前記ケースは、円形の前記振動板収容孔を囲んで前記金属板の輪板状突出部の外周縁部を支持する輪板状の台座面を有し、前記ケースの台座面は、前記金属板の輪板状突出部のはんだ付け領域に面する部位にて幅広に形成されている。このようにすれば、金属板の輪板状突出部は、ケースの円形の振動板収容孔に連なる台座面に係止されるため、金属板のうちこの台座面に係止されない部分は円形となり、その結果として圧電振動板の振動特性が悪化することを防止することができる。

本発明の好適な実施形態を図面を参照して以下に具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、その他の公知構成要素を用いて本発明を実現してもよい。

（実施形態１）
実施形態１の圧電ブザーを図１〜図３を参照して説明する。図１は圧電ブザーの側面図、図２はその平面図、図３は図２の部分拡大平面図である。ただし、図１〜図３では、ケース１のカバーの図示が省略されている。

この圧電ブザーは、ケース１と、圧電振動板２と、それぞれ本発明で言う給電部材を構成する一対のコイルスプリング３、４と、抵抗器（レジスタ）５とを有している。

ケース１は、直方体形状を有しており、その上板部１１の一端側には圧電振動板２がはめ込まれる圧電振動板２がはめ込まれる振動板収容孔１２が形成されている。ケース１の上板部１１の他端側には、振動板収容孔１２に隣接して一対のターミナル６、７の一端部が突出している。ターミナル６、７の大部分は、インサート成形によりケース１内に埋設されており、ターミナル６、７の他端部（図示せず）は、ケース１の他端側の側面１３に形成された雌コネクタ部１４の内部に突出してコネクタ端子を構成している。

圧電振動板２は、薄円板形状の金属板２１と、この金属板２１に接合された薄円板形状の圧電セラミック板２２とからなり、圧電セラミック板２２の表主面には銀ペースト焼成電極層（導電層）２３が円形に形成され、同じく圧電セラミック板２２の裏主面にも不図示の銀ペースト焼成電極層（導電層）が円形に形成されている。金属板２１、圧電セラミック板２２及び導電層２３は同心に形成されている。

金属板２１は、圧電セラミック板２２の裏主面に形成された不図示の銀ペースト焼成電極層（導電層）に接着されている。金属板２１の周縁部は、ケース１の振動板収容孔１２の内周に沿って形成されたリング状の段差面に接着されている。金属板２１は圧電セラミック板２２より大径に形成されている。

ケース１の上板部１１から突出するターミナル６の一端部は、コイルスプリングを挟持するための挟持部６１と挟持部６２とを有している。挟持部６１は、上板部１１の幅方向へ所定の隙間を隔てて並立する一対の突起６１１、６１２をもち、この一対の突起６１１、６１２の間に上方開口の溝６１３を有している。挟持部６２は、上板部１１の長さ方向へ所定の隙間を隔てて並立する一対の突起６２１、６２２をもち、この一対の突起６２１、６２２の間に上方開口の溝６２３を有している。

ケース１の上板部１１から突出するターミナル７の一端部は、コイルスプリングを挟持するための挟持部７１と挟持部７２とを有している。挟持部７１は、上板部１１の長さ方向へ所定の隙間を隔てて並立する一対の突起７１１、７１２をもち、この一対の突起７１１、７１２の間に上方開口の溝７１３を有している。挟持部７２は、上板部１１の長さ方向へ所定の隙間を隔てて並立する一対の突起７２１、７２２をもち、この一対の突起７２１、７２２の間に上方開口の溝７２３を有している。

更に、ケース１の上板部１１から突出するターミナル６、７の各一端部は、抵抗器挟持用の挟持部６３、７３を個別に有し、抵抗器５の両端は挟持部６３、７３に個別に挟持されてはんだ付けされている。この種の挟持部６１〜６３、７１〜７３とそれによる線材実装技術は広く使用されているため、これ以上の説明は省略する。

次に、本発明で言う給電部材をなすコイルスプリング３、４について図３を参照して以下に説明する。

コイルスプリング３は、４ターンだけ捻られたコイル部３１と、コイル部３１の一端からケース１の上板部１１と平行に延在して挟持部６１、６２に係止される線状の基端部３２と、コイル部３１の他端からケース１の上板部１１と平行に延在して圧電振動板２の導電層２３に所定の接触圧力で接触する線状の先端部３３とからなる。コイル部３１の軸心はケース１の幅方向とされ、図３に示すようにケース１の幅方向左側における金属板２１の上方に配置されている。コイルスプリング３の基端部３２は、コイル部３１の軸方向と直角方向へ延在する軸直角延在部３２１と、軸直角延在部３２１の先端から直角に屈曲してコイル部３１の軸方向へ延在する軸平行延在部３２２とからなる。軸直角延在部３２１は挟持部６１に圧入されて挟持されており、軸平行延在部３２２も挟持部６２に圧入されて挟持されている。コイルスプリング３の先端部３３は、ケース１の上板部１１の上方を上板部１１と平行かつ直線状に延在した後、図１に示すようにケース１の高さ方向へ直角に屈曲されて導電層２３の外周部に接触し、その後、斜めに遠ざかるように屈曲されている。先端部３３と導電層２３との接触部とは、はんだ８により接合されている。

コイルスプリング４は、５ターンだけ捻られたコイル部４１と、コイル部４１の一端からケース１の上板部１１と平行に延在して挟持部７１、７２に係止される線状の基端部４２と、コイル部４１の他端からケース１の上板部１１と平行に延在して圧電振動板２の金属板２１に所定の接触圧力で接触する線状の先端部４３とからなる。コイル部４１の軸心はケース１の幅方向とされ、図３に示すようにケース１の幅方向右側における金属板２１の上方に配置されている。コイルスプリング４の基端部４２は、コイル部４１の軸方向と直角方向へ延在する軸直角延在部４２１と、軸直角延在部４２１の先端から直角に屈曲してコイル部４１の軸方向へ延在する軸平行延在部４２２とからなる。軸直角延在部４２１は挟持部７１に圧入されて挟持されており、軸平行延在部４２２も挟持部７２に圧入されて挟持されている。コイルスプリング４の先端部４３は、ケース１の上板部１１の上方を上板部１１と平行かつ直線状に延在した後、図１に示すようにケース１の高さ方向へ直角に屈曲されて金属板２１の外周部に接触し、その後、斜めに遠ざかるように屈曲されている。先端部４３と金属板２１との接触部とは、はんだ９により接合されている。

図３からわかるように、コイルスプリング３の基端部３２の軸平行延在部３２２と、コイルスプリング４の基端部４２の軸平行延在部４２２とは、ケース１の長さ方向へ所定ギャップを確保しつつ互いに近づく向きに配置されている。なお、図示省略されているが、圧電振動板２はゲル状の防湿剤により被覆されている。コイルスプリング３、４のコイル部３１、４１及び先端部３３、４３の上板部１１と平行な部分は、この防湿剤の外側に配置されている。

次に、本発明で言う金属板給電部材をなすコイルスプリング４と、金属板２１との接合について図３及び図４を参照して更に詳しく説明する。

金属板２１は、圧電セラミック板２２の径方向外側へ突出する輪板状突出部２１０を有する。輪板状突出部２１０は、はんだ９によりコイルスプリング４の先端部４３のうち金属板２１側に曲げられた部分４３１（図１参照）の接触端部に接合されている。

輪板状突出部２１０のうちのコイルスプリング４にはんだ付けされるはんだ付け領域２１１は、輪板状突出部２１０のうちの他の領域よりも径方向外側へ幅広に形成されている。具体的に言えば、この輪板状突出部２１０のはんだ付け領域２１１は、ケース１の長さ方向の側面と平行、すなわち、輪板状突出部２１０の接線方向へ延在している。ただし、金属板２１は、このはんだ付け領域２１１の部分を除いて円形に形成されている。

この金属板２１をもつ圧電振動板２を収容するケース１の振動板収容孔１２の形状を図４を参照して説明する。振動板収容孔１２は圧電振動板２と同心の円筒形状に形成されており、金属板２１の外周縁部は、振動板収容孔１２に連なるケース１の台座面１３０に接着されている。

したがって、この台座面１３０は、金属板２１の輪板状突出部２１０のはんだ付け領域２１１の部位にて、このはんだ付け領域２１１を搭載可能なように幅広に形成されている。

このようにすれば、金属板２１の輪板状突出部２１０のはんだ付けを確保しつつ、かつ、圧電セラミック板２２の径を縮小することなく、ケース１の幅を縮小することができ、圧電ブザーのコンパクト化を実現することができる。更に、ケース１の振動板収容孔１２は円筒形状とされるため、金属板２１の共振特性が変化乃至悪化することもない。

なお、コイルスプリング３、４の断面は円形としたが、たとえば角形としてもよい。金属板２１をケース１に支持するために種々の公知の固定技術を採用できる。コイルスプリング３、４の先端部３３、４３は、ケース１の上板部１１と平行かつ直線的に延在させる代わりに、たとえば圧電振動板２の円周方向へ湾曲させてその長さを延長させることによりばね定数や接触圧力を変更してもよい。

実施形態１の圧電ブザーの側面図である。図１の圧電ブザーの平面図である。図２の部分拡大平面図である。圧電振動板の厚さ方向断面図を示す図であり、（ａ）はそのＡ−Ａ線矢視断面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線矢視断面図である。

符号の説明

１ケース
２圧電振動板
３コイルスプリング
４コイルスプリング
６ターミナル
７ターミナル
１１上板部
１２振動板収容孔
１３側面
１３０台座面
１４雌コネクタ部
２１金属板
２２圧電セラミック板
２３導電層
３１コイル部
３２基端部
３３先端部
４１コイル部
４２基端部
４３先端部
２１０輪板状突出部
２１１領域

Claims

略円形の金属板と、前記金属板に同心に接合された略円形の圧電セラミック板と、前記金属板に対して背向する側の前記圧電セラミック板の主面に形成された略円形の導電層とを有し、前記金属板は前記圧電セラミック板よりも全周にわたって径方向外側へ突出する輪板状突出部を有する圧電振動板と、
前記圧電振動板を収容する略円形の振動板収容孔を有し、前記振動板収容孔に面して前記金属板の周縁部を固定するケースと、
はんだ付けにより前記導電層に接合される導電層給電部材と、
はんだ付けにより前記金属板の輪板状突出部に接合される金属板給電部材と、
を有する圧電ブザーにおいて、
前記金属板の輪板状突出部のうち、前記金属板給電部材にはんだ付けされるはんだ付け領域は、他の領域よりも径方向外側へ幅広に形成されていることを特徴とする圧電ブザー。
請求項１記載の圧電ブザーにおいて、
前記ケースは、円形の前記振動板収容孔を囲んで前記金属板の輪板状突出部の外周縁部を支持する輪板状の台座面を有し、
前記ケースの台座面は、前記金属板の輪板状突出部のはんだ付け領域に面する部位にて幅広に形成されている圧電ブザー。