JP2010221138A

JP2010221138A - 振動発生用錘

Info

Publication number: JP2010221138A
Application number: JP2009071691A
Authority: JP
Inventors: Ai Nakajima; 乃中嶋
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】非力な（小さな）モータであっても起動性の向上と強振動を併せ持たせること。
【解決手段】機器に内蔵され、振動を発生させる振動モータの振動発生用錘であって、回転軸１０４に固定するための穴または突起を有し、バネ１０２の付勢力により内包する錘体１０３を非回転時は常に回転軸１０４の近傍に支持し、回転時は錘体１０３に働く遠心力によりバネ１０２の付勢力との釣り合いによる位置まで錘体１０３が回転軸１０４から離れる構造とする。
【選択図】図１−２

Description

本発明は、携帯機器や、家庭用ゲーム機等の娯楽機に内蔵され、振動を発生させる振動モータの振動発生用錘に関するものである。

従来、携帯機器などの報知手段として振動が用いられる場合が多いが、振動を発生させる振動発生手段としては主に振動モータが用いられている。これは主に円柱の軸に垂直な切断面が扇形になるように軸に沿って切り出した形状（扇形柱）をしており、中心部がモータ回転軸に固定され、これを回転することでその錘の形状から回転軸に対してアンバランスな力が加わり、それが振動としてモータ全体に加わり、搭載した携帯機器に振動を与えるというものである。

このようにモータの出力軸に取り付けて振動発生に用いる偏心錘を構成する場合、まず、図４に示すように、比重の大きな材料を錘全体に用いて扇形柱状の偏心錘１１をモータ１０の出力軸に取り付けた構造が一般的に知られている。また、図５に示すように、転中心に近い部分を樹脂で構成し離れた部分に金属を配するよう製作した２体の部品を組み合わせて扇形柱とした偏心錘１２をモータの出力軸に取り付けた振動モータ用分銅が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、図６に示すように、錘となる金属１３をバネ性のフレーム１４により挟み込んで回転中心から離して保持するものが開示されている（たとえば、特許文献２参照）。

実公平８−１１０３２号公報特許第３９５８９８１号公報

上記に示されるような、従来の振動モータに用いる偏心錘は、図４の場合は一体成型であるため製造は容易であるが、全体に同一材料で構成されている。また、図５、図６の構成は軸から外周部の錘の間の比重は外周部に比べると軽いため、回転重心はより外周よりになるため同じ全体重量であれば図４に比べると振動に寄与する力は大きくなる。

しかしながら、上記に示されるような、従来の偏心錘にあっては、たとえば、錘自体を２体以上の部品での構成となるため製造時の工数が増えるというデメリットがあり、また、これら図４〜図６に示すような錘の形状が固定形のため回転重心は一定であり、起動時にモータにかかる負荷は大きなものとなる。上記の錘を用いたこれまでの振動モータでは、非力な（小さな）モータあるいは小さな投入電力では小さな（軽い）錘しか回せないため期待する振動が得られず、大きな（重い）錘を用いて強振動を得ようと思っても、起動できないという事態になる。そのため大きな振動を得ようとすると大きな（重い）錘を回すことが必要なため、強力なモータが必要である。しかしながら、この場合、モータサイズが大きくなったり、投入電力を大きくしなければならずエネルギーやサイズに制約のある携帯機器に使うには向いていないことが多かった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非力な（小さな）モータであっても起動性の向上と強振動を併せ持たせることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転軸に固定するための穴または突起を有し、バネの付勢力により内包する錘体を非回転時は常に回転軸の近傍に支持し、回転時は錘体に働く遠心力により前記バネの付勢力との釣り合いによる位置まで前記錘体が前記回転軸から離れる構造とすることを特徴とする。

本発明にかかる振動発生用錘は、起動時は回転軸の近傍付近に錘体があるので大きなトルクを必要としないため非力なモータでも起動性が良く、起動後はその回転による遠心力により錘の回転半径が大きくなるため大きな振動を発生するという、起動性と振動量が両立できるという効果を奏する。

図１−１は、第１の実施の形態にかかる振動錘の構成（停止時）を示す説明図である。図１−２は、第１の実施の形態にかかる振動錘の構成（回転時）を示す説明図である。図２−１は、第２の実施の形態にかかる振動錘の構成（停止時）を示す説明図である。図２−２は、第２の実施の形態にかかる振動錘の構成（回転時）を示す説明図である。図３−１は、第３の実施の形態にかかる振動錘の構成（停止時）を示す説明図である。図３−２は、第３の実施の形態にかかる振動錘の構成（回転時）を示す説明図である。図４は、従来における振動発生用の偏心錘例（１）を示す説明図である。図５は、従来における振動発生用の偏心錘例（２）を示す説明図である。図６は、従来における振動発生用の偏心錘例（３）を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる振動発生用錘の最良な実施の形態を詳細に説明する。

この実施の形態にかかる振動発生用錘は、携帯電話やモバイル機器などの携帯機器や、家庭用ゲーム機等の娯楽機などに内蔵され、モータの出力軸に取り付けられ、その回転により振動を発生させるものである。以下、具体例をあげて説明する。

（第１の実施の形態）
この第１の実施の形態について図１−１、図１−２を参照して説明する。図１−１、図１−２はこの実施の形態にかかる振動発生用錘の原理的な構造例を示し、図１−１はモータの停止時、図１−２はモータの回転時を示す。これらの図において、符号１０１は錘体１０３を遊嵌する長穴（図参照）を有して回転する振動錘、符号１０２は錘体１０３を支持し付勢力を与えるバネ、符号１０３は図示するように長穴内でバネ３０２によって適度の付勢力を受けながら遊嵌される錘体、符号１０４は振動の駆動源であるモータ（不図示）の出力軸に固定されている回転軸である。バネ１０２は非回転時に長穴内で錘体１０３を中心軸側に寄せて初期状態にし、かつ回転時に遠心力で移動する程度にバネ力（付勢力）を設定する。なお、この実施の形態では、モータとしてはたとえば円筒型のＤＣモータを用いる。

以上のように構成された振動発生用錘において、たとえば、携帯機器内に内蔵され、モータの出力軸に取り付けられた振動錘１０１は、振動信号によってモータが起動し、回転軸１０４を中心にして回転すると、停止時に錘体１０３が回転軸１０４の近傍から（図１−１参照）、モータの回転により錘体１０３は遠心力を受けて長穴内で外周方向に移動（図１−２）して回転する、ように構成されている。

すなわち、図１−１に示すように、モータが停止時は錘体１０３が回転軸１０４の近傍に偏在する。一方、図１−２に示すようにモータの回転中は錘体１０３が、その遠心力によって回転軸から離れる構造の振動錘１０１とする。停止時は錘体１０３が回転軸の近傍に偏在するためモータは起動トルクが小さくても起動する。起動すると起動時に回転軸１０４の近傍に有った錘体１０３はモータの回転による遠心力により回転軸１０４から遠ざかる方向に移動する。このため錘体１０３はより以上にバランスの崩れた偏心振動錘となり振動発生源として作用する。なお、錘体１０３を内包する振動錘全体は錘体１０３よりもはるかに比重の軽い、たとえば樹脂等の材質で構成されるのが望ましい。

したがって、上記に示したように起動時は大きなトルクを必要としないため非力なモータでも起動性が良く、起動後はその回転による遠心力により錘の回転半径が大きくなるため大きな振動を発生するという、起動性と振動量が両立できる。

（第２の実施の形態）
つぎに第２の実施の形態について図２−１、図２−２を参照して説明する。錘体が球形から円柱状になっていることが第１の実施の形態との違いである。図２−１、図２−２において、符号２０１は錘体２０３が移動するように遊嵌する長穴（図参照）を有して回転する振動錘、符号２０２は錘体２０３を支持し付勢力を与えるバネ、符号２０３は図示するように長穴内でバネ３０２によって適度の付勢力を受けながら遊嵌される球状の錘体、符号２０４はモータに固定される回転軸である。

モータである負荷（振動錘２０１）を回転させるのに必要な力はその負荷の持つ慣性モーメントに比例することは物理学では知られていることである。つまり慣性モーメントが小さいほうが回転しやすく、大きいほうが発生する力も大きい。

さて、モータが停止している時（図２−１）は、錘体２０３はバネ２０２の自然の形状により軸の近傍に在るように支持される。このとき、錘体２０３の重心と回転軸２０４の中心との距離をＲｓとし、錘体２０３の重さをｍとすると、この錘体２０３の慣性モーメントＪｓは、
Ｊｓ＝ｍ・Ｒｓ²
と表される。

同じく、回転中（図２−２）では錘体２０３が釣り合いによってＲｖの距離に移動しているので同様に慣性モーメントＪｖは、
Ｊｖ＝ｍ・Ｒｖ²
と表される。

ここで、その条件よりＲｓ＜Ｒｖであるので、起動しやすく、回転時は大きな力を発生し、その錘の重さ分布によって偏心の大きな振動を発生することができる。

したがって、錘体２０３を球形とすることで重心が集中した錘を構成することができ、小型での起動性能に優れ回転振動の大きな振動錘２０１を構成することができる。

（第３の実施の形態）
つぎに第３の実施の形態について図３−１、図３−２を参照して説明する。錘体が球形から円柱状になっていることが第２の実施の形態との違いである。図３−１、図３−２において、符号３０１は錘体３０３が移動するように遊嵌する長穴（図参照）を有して回転する振動錘、符号３０２は錘体３０３を支持し付勢力を与えるバネ、符号３０３は図示するように長穴内でバネ３０２によって適度の付勢力を受けながら遊嵌される円柱状の錘体、符号２０４はモータの回転軸である。

図３−１に示すように振動錘３０１はモータが停止しているとき、および回転時の錘体３０３の位置変化とこれによる力のかかり方は第２の実施の形態と同様になり、錘体３０３の重さをｍ₂とすると、停止時の慣性モーメントＪｓ₂は、
Ｊｓ₂＝ｍ₂・Ｒｓ₂ ²
である。

また、回転時の慣性モーメントＪｖ₂は、
Ｊｖ₂＝ｍ₂・Ｒｖ₂ ²
となる。

したがって、第２の実施の形態と同じくＲｓ₂＜Ｒｖ₂であるので起動しやすく回転時は大きな振動を得ることができる。

したがって、錘体３０３を円柱状にすることで、錘体３０３の厚さ方向を有効に利用することができ、錘体３０３の重さをより大きくさせることが可能であるので、起動性能と回転性能を兼ね備えた振動錘を構成できる。

なお、この明細書では、円筒型の振動モータを例にとって説明をしたが、この他に対象モータが扁平型振動モータであっても良く、振動錘内を中心方向から回転時に外周方向に移動する錘体の形状も球状と円柱状以外にも平板状、方形状などで構成しても良い。また、上述したように錘体を長穴内で移動するようにしたがこれに限らず移動可能な形状であればよい。さらに、錘体を保持しかつ適度な付勢力を与えるバネは板バネ状を例として示したがこれに限定するものではなく、その構成上とり得る最良の形態を用いることが好ましい。また、上記構造から他の振動錘に比べ錘体となる金属量を少なく構成できるので環境にも配慮されたものとなる。

以上のように、本発明にかかる振動発生用錘は、アラーム時やマナーモード時のバイブ機能を有する携帯電話、モバイル機器などといった携帯機器や、家庭用ゲーム機等の娯楽機などに有用であり、特に、機器に内蔵され、起動性がよく強振動を発生させる振動モータの振動発生用錘に適している。

１０１，２０１，３０１振動錘
１０２，２０２，３０２バネ
１０３，２０３，３０３錘体
１０４，２０４，３０４回転軸

Claims

回転軸に固定するための穴または突起を有し、バネの付勢力により内包する錘体を非回転時は常に回転軸の近傍に支持し、回転時は錘体に働く遠心力により前記バネの付勢力との釣り合いによる位置まで前記錘体が前記回転軸から離れる構造とすることを特徴とする振動発生用錘。
内包する錘体の形状を球状にした構造とすることを特徴とする請求項１に記載の振動発生用錘。
内包する錘体の形状を円筒形にした構造とすることを特徴とする請求項１に記載の振動発生用錘。