JP2014028349A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、異音の発生を防止し、安定した振動を得られるようにした振動アクチュエータを提供する。
【解決手段】振動アクチュエータ１における第１の錘部６には、中実のヘッド部２２ｂの端部から振動軸線Ｌ方向に突出して、第１の圧縮コイルバネ２１内で振動軸線Ｌ方向に沿って延在する中空部Ｓ１内に挿入される内側拡大部２３が設けられている。この内側拡大部２３の外周面２３ａは、基端側から遊端側に向かって、振動軸線Ｌを中心とした径が連続的に小さくなる。すなわち、内側拡大部２３は、円錐台形状をなしている。そして、この内側拡大部２３は、第１の圧縮コイルバネ２１の中空部Ｓ１内に挿入され、この中空部Ｓ１を利用して、内側拡大部２３の振動軸線Ｌ方向における長さを変えることで第１の錘部６の質量の増減を図っている。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話などの携帯無線装置の着信を利用者に知らせるための振動発生源や、タッチパネルの操作感触や遊戯機の臨場感を指や手に伝えるための振動発生源などに利用される小型の振動アクチュエータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００３−２２０３６３号公報がある。この公報に記載された振動アクチュエータは、筐体（フレーム）内にカップ状のヨークを備えている。ヨークの底部を挟むようにして、一方には円筒状のマグネットが固定され、他方には錘が固定され、マグネットとヨークとの間には、コイルが配置されている。そして、振動軸線方向において、錘と筐体の一端部との間には第１の圧縮コイルバネが配置され、ヨークの開放側の端部と筐体との間には、第２の圧縮コイルバネが配置されている。このように第１の圧縮コイルバネと第２の圧縮コイルバネとで錘及びヨークとを挟むことで、振動アクチュエータの小型化を図っている。また、第１の圧縮コイルバネのガタ付きを防止するために、錘には、第１の圧縮コイルバネの端部内に嵌め込まれる凸部が形成されている。

特開２００３−２２０３６３号公報

しかしながら、前述した従来の振動アクチュエータでは、第１の圧縮コイルバネのガタ付きを防止するために、錘の凸部が第１の圧縮コイルバネ内に嵌合され、これによって、錘の振動時に伸縮を繰り返す第１の圧縮コイルバネの内周面は、端部で錘の凸部の外周面が当接し続ける。その結果、錘の振動時に伸縮を繰り返す第１の圧縮コイルバネが凸部の外周面に擦れたり衝突したりして、この当接部分で第１の圧縮コイルバネから異音が発生する虞がある。さらには、第１の圧縮コイルバネが凸部に擦れたり衝突したりすることで、錘の振幅に影響を与えて振動量が不安定になるといった問題点がある。特に、小型の振動アクチュエータは、圧縮コイルバネの線径は非常に小さく、圧縮コイルバネ自体も捩れ易いので、前述した問題が起こり易い。
また、この特許文献１に開示された錘は、その凸部を錘の一部として有効活用しようとする技術的思想は無く、錘の端部を凹状にすることでバネ座を作り出しているに過ぎない。その根拠として、ヨークの開放側の端部と筐体との間に配置された第２の圧縮コイルバネの端部も、第１の圧縮コイルバネのバネ座と同様の形状をもったバネ座によって保持されている。

本発明は、異音の発生を防止し、安定した振動を得られるようにした振動アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、筐体内に配置されたコイルと、このコイルに包囲されたマグネットとの協働により、マグネットが筐体内で振動軸線に沿ってリニアに振動する振動アクチュエータにおいて、
マグネットと一緒に振動軸線に沿って振動する錘は、
振動軸線に沿って配置された圧縮コイルバネによって付勢される錘本体部と、
錘本体部から振動軸線方向に突出して、圧縮コイルバネ内で振動軸線方向に沿って延在する中空部内に挿入される内側拡大部と、を有し、
内側拡大部の外周面は、基端側から遊端側に向かって、振動軸線を中心とした径が小さくなることを特徴とする。

この振動アクチュエータに適用される錘には、錘本体部から振動軸線方向に突出する内側拡大部が設けられ、この内側拡大部は、圧縮コイルバネの中空部内に挿入され、この中空部を利用して、内側拡大部の振動軸線方向における長さを変えることで錘の質量の増減を図っている。しかも、圧縮コイルバネの中空部内での内側拡大部の増減を考慮して、内側拡大部は、基端側から遊端側に向かって、振動軸線を中心とした径が小さくなっているので、錘を重くしても、錘の振動時に伸縮を繰り返す圧縮コイルバネが内側拡大部に擦れたり衝突したりし難くなり、その結果、圧縮コイルバネから異音が発生し難くなる。さらには、圧縮コイルバネが内側拡大部に擦れたり衝突したりすると、錘の振幅に影響を与えて振動量が不安定になるが、このような事態も起きにくくなる。また、線径が非常に小さな圧縮コイルバネが採用されている小型の振動アクチュエータでは、圧縮コイルバネ自体が捩れ易いので、前述した構成は、非常に効果的であると言える。

また、錘には、圧縮コイルバネの外側で錘本体部から振動軸線方向に突出する外側拡大部が設けられている。
このような構成を採用すると、外側拡大部の突出量を増減させるだけで、錘の質量を容易に増減させることができ、内側拡大部と相俟って錘の質量の設計自由度を大幅に広げることができる。

また、外側拡大部で圧縮コイルバネに対面する内周面は、基端側から遊端側に向かって、振動軸線を中心とした径が大きくなる。
このような構成を採用すると、内側拡大部と同様に、錘の振動時に伸縮を繰り返す圧縮コイルバネが外側拡大部に擦れたり衝突したりし難くなり、これによって、圧縮コイルバネから異音が発生し難くなる。さらには、圧縮コイルバネが外側拡大部に擦れたり衝突したりすることで、錘の振幅に影響を与えて振動量が不安定になり易いが、このような事態も起きにくくなる。

本発明によれば、異音の発生を防止し、安定した振動が得られる。

本発明に係る振動アクチュエータの一実施形態を示す外観斜視図である。 図１の半断面斜視図である。 図１の断面図である。 第１の錘部の半断面斜視図である。 第１の筐体及び第１の圧縮コイルバネの半断面斜視図である。 第２の錘部の半断面斜視図である。 第１の錘部の他の例を示す半断面斜視図である。 第１の錘部の更に他の例を示す斜視図である。 本発明に係る振動アクチュエータの他の実施形態を示す半断面斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る振動アクチュエータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示されるように、小型の振動アクチュエータ１は、縦４ｍｍ×横６ｍｍ×長さ１５ｍｍの中空の直方体からなる筺体２を有している。磁性体からなる筺体２内には、筺体２の振動軸線Ｌを中心に断面矩形状に巻かれたコイル３と、このコイル３に包囲された直方体形状のマグネット４と、筺体２の振動軸線Ｌ方向においてマグネット４の両側に隣接して配置された第１及び第２の錘部６，７と、マグネット４の両端面に固着されると共に、磁性体からなる環状の第１及び第２のポールピース８，９と、が収容されている。なお、大型の第１の錘部６と小型の第２の錘部７とで錘Ｐが構成される。

第１のポールピース８は、マグネット４と第１の錘部６とで挟まれ、第１のポールピース８とマグネット４と第１の錘部６とは、接着剤により互いに固定されている。同様に、第２のポールピース９は、マグネット４と第２の錘部７とで挟まれ、第２のポールピース９とマグネット４と第２の錘部７とは、接着剤により互いに固定されている。そして、この振動アクチュエータ１では、可動子を構成するマグネット４と第１及び第２の錘部６，７とが、一体となって、コイル３とマグネット４との協働により、筺体２の振動軸線Ｌ方向に沿ってリニアに振動する。

筺体２は、振動軸線Ｌを分割する方向において第１の筐体１０と第２の筐体１１とに２分割されている。より具体的には、２分割された筺体２のうち第１の筺体１０は、筺体２の振動軸線Ｌ方向における一端に位置する長方形の端壁１０ａと、この端壁１０ａの縁から振動軸線Ｌ方向に延びた４枚の側壁１０ｂと、からなり、第１の錘部６、コイル３、及びマグネット４を収容している。

第２の筺体１１は、第１の筺体１０に振動軸線Ｌ方向で対向して配置されている。この第２の筺体１１は、筺体２の振動軸線Ｌ方向における他端に位置する長方形の端壁１１ａと、この端壁１１ａの縁から振動軸線Ｌ方向に延びた４枚の側壁１１ｂと、からなり、第２の錘部７を収容している。そして、第１の筐体１０の開口側の端部と第２の筐体１１の開口側の端部とは、付き合わされて溶接により接合されている。第１及び第２の筺体１０，１１は、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）などの磁性体により成形されている。そして、第１の筺体１０と第２の筺体１１との間から、樹脂製のボビン１２の一部をなす端子台１２ｄが露出している。

ボビン１２は、断面長方形で振動軸線Ｌ方向に延在して、第１のコイル部３Ａと第２のコイル部３Ｂとが並設して巻回されている。そして、隣接する第１のコイル部３Ａと第２のコイル部３Ｂは、巻線の巻き方向が逆であり、周方向において逆向きの電流が流れることになる。

また、コイル３が巻かれる断面矩形の筒状部１２ａは、振動軸線Ｌ方向における筺体２の略中央に位置し、筒状部１２ａの一方に形成されたフランジ部１２ｂは、第１の筺体１０の側壁１０ｂの内面に当接し、筒状部１２ａの他端には、第２の筐体１１の側壁１１ｂの外面に沿って延在する端子台１２ｄが設けられている。この端子台１２ｄには、図示しない機器の回路基板上にリフローで半田付けさせるための端子１２ｃが埋設されている。

図４に示されるように、錘Ｐの一方をなす第１の錘部６は、振動軸線Ｌに沿って配置された第１の圧縮コイルバネ２１によって付勢される錘本体部２２を有している。この錘本体部２２は、ボビン１２の筒状部１２ａ（図３参照）内に挿入されて、筒状部１２ａに沿って振動軸線Ｌ方向に摺動する直方体形状で且つ中実の胴部２２ａと、胴部２２ａの端部に一体成形されると共に、胴部２２ａより外方に拡大された直方体形状で且つ中実のヘッド部２２ｂと、からなる。胴部２２ａには、環状の第１のポールピース８の中央開口内に挿入される凸部２２ｃが形成されている。

第１の錘部６には、中実のヘッド部２２ｂの端部から振動軸線Ｌ方向に突出して、第１の圧縮コイルバネ２１内で振動軸線Ｌ方向に沿って延在する中空部Ｓ１内に挿入される内側拡大部２３が設けられている。この内側拡大部２３の外周面２３ａは、基端側から遊端側に向かって、振動軸線Ｌを中心とした径が連続的に小さくなる。すなわち、内側拡大部２３は、円錐台形状をなしている。

この内側拡大部２３は、第１の圧縮コイルバネ２１の中空部Ｓ１内に挿入され、この中空部Ｓ１を利用して、内側拡大部２３の振動軸線Ｌ方向における長さを変えることで第１の錘部６の質量の増減を図っている。しかも、第１の圧縮コイルバネ２１の中空部Ｓ１内での内側拡大部２３の増減を考慮して、内側拡大部２３は、基端側から遊端側に向かって、振動軸線Ｌを中心とした径が小さくなっているので、第１の錘部６を重くしても、第１の錘部６の振動時に伸縮を繰り返す第１の圧縮コイルバネ２１が内側拡大部２３に擦れたり衝突したりし難くなり、その結果、第１の圧縮コイルバネ２１から異音が発生し難くなる。

さらには、第１の圧縮コイルバネ２１が内側拡大部２３に擦れたり衝突したりすると、第１の錘部６の振幅に影響を与えて振動量が不安定になるが、このような事態も起きにくくなる。また、線径が非常に小さな第１の圧縮コイルバネ２１が採用されている小型の振動アクチュエータ１では、第１の圧縮コイルバネ２１自体が捩れ易いので、前述した構成は、非常に効果的であると言える。

更に、第１の錘部６には、第１の圧縮コイルバネ２１の外側で錘本体部２２のヘッド部２２ｂから振動軸線Ｌ方向に突出する外側拡大部２４が設けられている。この外側拡大部２４は、第１の圧縮コイルバネ２１を囲むように全周に渡っており、外側拡大部２４の外周面２４ｂは、ヘッド部２２ｂの外周面２２ｄと同一平面をなす。このような構成を採用すると、外側拡大部２４の突出量を増減させるだけで、第１の錘部６の質量を容易に増減させることができ、内側拡大部２３と相俟って第１の錘部６の質量の設計自由度を大幅に広げることができる。

そして、外側拡大部２４において第１の圧縮コイルバネ２１に対面する内周面２４ａは、基端側から遊端側に向かって、振動軸線Ｌを中心とした径が連続的に大きくなる。このような構成を採用すると、内側拡大部２３と同様に、第１の錘部６の振動時に伸縮を繰り返す第１の圧縮コイルバネ２１が外側拡大部２４に擦れたり衝突したりし難くなり、これによって、第１の圧縮コイルバネ２１から異音が発生し難くなる。さらには、第１の圧縮コイルバネ２１が外側拡大部２４に擦れたり衝突したりすることで、第１の錘部６の振幅に影響を与えて振動量が不安定になり易いが、このような事態も起きにくくなる。

また、図４及び図５に示されるように、第１の圧縮コイルバネ２１の一端は、内側拡大部２３と外側拡大部２４との間に形成されたバネ収容凹部２６の底面２６ａに当接され、第１の圧縮コイルバネ２１の他端には、筐体１０の長方形の端壁１０ａの中央に形成された凸状の台座部１０ｃが挿入され、台座部１０ｃの周囲で第１の圧縮コイルバネ２１の着座安定性を図っている。

図６に示されるように、錘Ｐの他方をなす第２の錘部７は、第１の錘部６よりも小型且つ軽量であり、振動軸線Ｌに沿って配置された第２の圧縮コイルバネ３１によって付勢される錘本体部３２を有している。この錘本体部３２は、ボビン１２の筒状部１２ａ（図３参照）内に挿入されて、筒状部１２ａに沿って振動軸線Ｌ方向に摺動する直方体形状で且つ中実である。そして、この錘本体部３２は、第１の錘部６の胴部２２ａに対応する。端子台１２ｄが存在する関係上、この錘本体部３２にはヘッド部は設けられていないが、ヘッド部を設けることもできる。この錘本体部３２には、環状の第２のポールピース９の中央開口内に挿入される凸部３２ａが形成されている。

第２の錘部７には、中実の錘本体部３２の端部から振動軸線Ｌ方向に突出して、第２の圧縮コイルバネ３１内で振動軸線Ｌ方向に沿って延在する中空部Ｓ２内に挿入される内側拡大部３３が設けられている。この内側拡大部３３の外周面３３ａは、基端側から遊端側に向かって、振動軸線Ｌを中心とした径が連続的に小さくなる。すなわち、内側拡大部３３は、円錐台形状をなしている。この内側拡大部３３は、前述した内側拡大部２３と同様の作用効果を奏する。

更に、第２の錘部７には、第２の圧縮コイルバネ３１の外側で錘本体部３２の端部から振動軸線Ｌ方向に突出する外側拡大部３４が設けられている。この外側拡大部３４は、第２の圧縮コイルバネ３１を囲んではいるが、一部が切り欠かれている。外側拡大部３４は、対向する長辺側の側面３４ａと、対向する短辺側の側面３４ｂとを有する。そして、第２の圧縮コイルバネ３１のバネ径の大形化を可能にするために、長辺側の側面３４ａには、コ字状の切欠き部Ｃが径方向で対向する位置に形成されている。バネ径は、大形化されればされる程、バネの伸縮を安定させることができる。そして、この切欠き部Ｃは、内側拡大部３３と外側拡大部３４との間に形成されたバネ収容凹部３６に達し、第２の圧縮コイルバネ３１の露出化を図っている。なお、符合Ｆは、切欠き部Ｃの周囲に施された面取り部である。外側拡大部３４の内周面３４ｃは、基端側から遊端側に向けて振動軸線Ｌを中心とした径が連続的に大きくなる。この外側拡大部３４は、前述した外側拡大部２４と同様の作用効果を奏する。

また、図２に示されるように、第２の圧縮コイルバネ３１の一端は、内側拡大部３３と外側拡大部３４との間に形成されたバネ収容凹部３６の底面３６ａに当接され、第２の圧縮コイルバネ３１の他端には、筐体１１の長方形の端壁１１ａの中央に形成された凸状の台座部１１ｃが挿入され、台座部１１ｃの周囲で第２の圧縮コイルバネ３１の着座安定性を図っている。

肉厚の薄い断面矩形の筒状スライダ３８は、マグネット４と第１の錘部６の錘本体部２２の胴部２２ａと第２の錘部７の錘本体部３２とを包囲すると共に、マグネット４と第１の錘部６と第２の錘部７の外面に接着剤により固定されている。この筒状スライダ３８の採用によって、ボビン１２の筒状部１２ａの内面に沿ってマグネット４と第１の錘部６と第２の錘部７を振動軸線Ｌ方向にスムーズに振動させることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。なお、下記の実施形態にあっては、前述した振動アクチュエータ１と同一又は同等な構成について同一符合を付してその説明は省略する。

図７に示されるように、変形例としての第１の錘部４０において、その内側拡大部４１の外周面４１ａは、基端側から遊端側に向かって、振動軸線Ｌを中心とした径が段階的に小さくなる。また、外側拡大部４２の内周面４２ａは、振動軸線Ｌ方向に延在する。なお、外側拡大部４２の内周面４２ａを、基端側から遊端側に向かって段階的に大きくしてもよい。

第１の錘部６，４０においては、第２の錘部７と同様に、切欠き部Ｃ（図６参照）を形成してもよい。また、第２の錘部７に切欠き部Ｃを設けなくともよい。

図８に示されるように、他の第１の錘部４４において、錘本体部４５のヘッド部４５ａには、円錐台形状の内側拡大部４６が設けられ、外側拡大部は存在しない。

図９に示されるように、他の振動アクチュエータ１Ａとして、マグネット４と第１及び第２の錘部６，７を振動軸線Ｌ方向に貫通するガイドシャフト５０を有し、このガイドシャフト５０の両端は、筺体２の端壁１０ａ，１１ａに溶接により固定されている。

１，１Ａ…振動アクチュエータ、２…筐体、３…コイル、４…マグネット、６，４０，４４…第１の錘部（錘）、７…第２の錘部（錘）、２１，３１…圧縮コイルバネ、２２，３２，４５…錘本体部、２３，３３，４１，４６…内側拡大部、２３ａ，３３ａ，４１ａ…内側拡大部の外周面、２４，３４，４２…外側拡大部、２４ａ，３４ｃ，４２ａ…外側拡大部の内周面、Ｌ…振動軸線、Ｐ…錘、Ｓ１，Ｓ２…圧縮コイルバネの中空部。

Claims (3)

1. 筐体内に配置されたコイルと、このコイルに包囲されたマグネットとの協働により、前記マグネットが筐体内で振動軸線に沿ってリニアに振動する振動アクチュエータにおいて、
   前記マグネットと一緒に前記振動軸線に沿って振動する錘は、
   前記振動軸線に沿って配置された圧縮コイルバネによって付勢される錘本体部と、
   前記錘本体部から前記振動軸線方向に突出して、前記圧縮コイルバネ内で前記振動軸線方向に沿って延在する中空部内に挿入される内側拡大部と、を有し、
   前記内側拡大部の外周面は、基端側から遊端側に向かって、前記振動軸線を中心とした径が小さくなることを特徴とする振動アクチュエータ。
2. 前記錘には、前記圧縮コイルバネの外側で前記錘本体部から前記振動軸線方向に突出する外側拡大部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の振動アクチュエータ。
3. 前記外側拡大部で前記圧縮コイルバネに対面する内周面は、基端側から遊端側に向かって、前記振動軸線を中心とした径が大きくなることを特徴とする請求項２記載の振動アクチュエータ。

Images