JP4146346B2 - 多機能型振動アクチュエータ - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、体感振動の発生機能と共に、着信音等の音響発生機能を備えた多機能型振動アクチュエータの体感振動特性の改良に関するものである。
背景技術
携帯電話に代表される携帯用端末機器の着信報知手段である、着信音の発生と体感振動の発生を、１つの装置で行うことが可能な多機能型振動アクチュエータが考案され、前記端末機器に搭載されている。
このような多機能型振動アクチュエータは、図１９に示すように、相方に開口を有する略筒形状のハウジング１と、磁気ギャップとして作用する隙間Ｇ１を形成するようにポールピース２とヨーク３とをマグネット４に一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイル５を面上に取り付けたダイヤフラム６と、前記磁気回路部を固定して支持する支持部７ａを有するサスペンション７，７’とを備えて構成されている。
そのサスペンション７，７’の一例として、図２０で示す様に、磁気回路部を固定、支持する支持部である円環部７ａと、円環部７ａの外形から等間隔（図２０では１２０°等間隔）に、その外形形状（図２０では円周形状）に沿って同一方向に伸長する三つのアーム７ｂ〜７ｄとからなるものが挙げられる。
各サスペンション７，７’の円環部７ａで磁気回路部を固定、支持し、アーム７ｂ〜７ｄの端をハウジング１の内側側面に固定することで、各アーム７ｂ〜７ｄの撓りにより磁気回路部を図１９の上下方向に振動可能に支持する。より詳しく述べると、サスペンション７、７’を、スペーサリング１０ａ，１０ｂを介在させてストッパリング１１で固定することにより、中央の円環部７ａをヨーク３の外周に嵌め合わせる。
更に、ボイスコイル５のリード線をハウジング１の外部に引き出すと共に、ハウジング１の外側に取り付けた端子金具８に接合し、そのボイスコイル５が磁気ギャップＧ１に配置されるようにダイヤフラム６でハウジング１の一方の開口を覆うように設置する。更に、ハウジング１のもう一方の開口には貫通孔９ａを設けたカバー９が覆われて、固定される。
前記多機能型振動アクチュエータは、アーム７ｂ〜７ｄの撓りを許容するクリアランスＧ２をハウジング１の内側側面とヨーク３の外形面との間に保つことにより組み立てられている。
このような構成の多機能型振動アクチュエータのボイスコイル５に低周波数帯域の電気信号を印加すると、磁気ギャップＧ１付近の電磁的作用により磁気回路部が図１９の上下方向に振動して、その振動が多機能型振動アクチュエータの外部へと伝搬され、伝搬された振動が体感振動として端末機器の使用者に報知される。一方、高周波数帯域の電気信号を印加すると、同じく電磁的作用によりダイヤフラム６が振動して、着信音等の音響を発生して使用者に報知される。
このような従来の多機能型振動アクチュエータの体感振動の特性は、図６の実線で示す特性のように、共振が鋭い即ち急峻な立ち上りで、かつ所望の振動加速度が得られる周波数帯域幅が狭い特性を描くものであった。よって、製造に起因した多機能型振動アクチュエータ毎の振動特性のバラツキが存在したり、多機能型振動アクチュエータを搭載した端末機器の使用環境が変化した場合は、共振点が定め難く、且つ、所望の振動加速度が得られる周波数帯域幅が狭いため、振動特性がその帯域幅からはずれ易かった。従って、所望の振動加速度を得ることは難しく、振動特性の安定性並びに利便性の点から見て、従来の多機能型振動アクチュエータは改良の余地があった。
又、図１９に示す多機能型振動アクチュエータを搭載した携帯端末機器が着信待ち状態、即ち前記多機能型振動アクチュエータが動作していない時に、携帯端末機器の外装ケースを叩くと、前記磁気回路部が振動して「ビーン」と表現される、弦を弾く様な音（以下、この様な音を異音と云う）が発生する。この異音が、使用者に自分の携帯端末機器の外装ケースが剛性不足と感じさせたり、また、端末機器内部の搭載部品の取付不良や故障を疑わせるもととなっていた。
発明の開示
本出願人は、鋭意開発の結果、体感振動の特性の安定性を改善する上で、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使用することが有効であることを突き止めた。従って、本発明の目的とするところは、従来の多機能型振動アクチュエータに存在したクリアランスＧ２の大きさを調節することによって、ダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気の移動を制限し、振動特性の安定性と利便性の向上を図ることである。
又、携帯用端末機器はその製造者ごとに性能や仕様が異なるのが一般的でありその端末機器に搭載される個々の部品も、その製造者ごとの要求に応じて、性能や仕様に違いをつけるのが一般的である。よって、本発明の更なる目的は、前記クリアランスＧ２の大きさを調節することによって、前記空間内の空気の移動を調節、制限し、製造者ごとの要求を実現することである。
更に、本発明は上記クリアランスＧ２の調節、制限のみならず、磁気回路部に上記２つの空間の空気移動を調節、制限する貫通孔を設けることによっても上記２空間の空気の移動を制限して振動特性の安定性と利便性を図るものである。
更に、本発明の更なる目的は、着信待ち状態における異音を低減することである。
本発明は、相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記ヨークの外形面を前記ハウジングの内側側面に近接させてクリアランスを形成し、少なくともそのクリアランスによってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータを提供するものである。
以上の様に、ヨークの外形面をハウジングの内側側面と近接させることで、多機能型振動アクチュエータ内部の空気の移動を調節して制限することができるため、空気がダンパとして作用する。これにより、本発明は、体感振動特性の安定性と利便性の向上を図るものである。
更に、本発明は、相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記ヨークの外形形状に一致するリングを前記ヨークの外形面に嵌合させて、リングの外形面と前記ハウジングの内側側面との間にクリアランスを形成し、少なくともそのクリアランスによってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータを提供するものである。
以上の様に構成すれば、大きさの異なるリングを用意し、そのリングを、予め大きさを定めているヨークの外形面に嵌合することでクリアランスＧ２の調節が可能になる。従って、本発明は、体感振動特性の安定性と利便性の向上に加え、振動特性を容易に且つ製造コストを抑えて変更することができる。
更に、本発明は、少なくとも相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記磁気回路部に貫通孔を設け、少なくともその貫通孔によってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータを提供するものである。
以上の様に構成すれば、部品の大きさの変更や、新たに付属する部品が不要となるため、体感振動特性の安定性と利便性の向上に加え、振動特性を更に容易に且つ製造コストを抑えて変更することができる。
本発明は、磁路を形成する磁気回路部と、前記磁気回路部を支持するサスペンションと、前記磁気回路部に対向配置されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、前記磁気回路部を収容するハウジングとを備え、前記磁気回路部は、該磁気回路部の側面が前記ハウジングの内面に対して、空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータである。
本発明は、磁路を形成する磁気回路部と該磁気回路部の径方向に張り出す張り出し部とを備える可動部と、前記可動部を支持するサスペンションと、前記可動部に対向配置されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、前記可動部を収容するハウジングとを備え、前記可動部は、前記張り出し部の側面が前記ハウジングの内面に対して、空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータである。
本発明は、磁路を形成する磁気回路部と該磁気回路部の側面に沿って設けられたリングとを備える可動部と、該可動部を支持するサスペンションと、前記可動部に対向配置されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、前記可動部を収容するハウジングとを備え、前記可動部は、前記リングの側面が前記ハウジングの内面に対して空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータである。
本発明は、前記ハウジングに空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている多機能型アクチュエータである。
本発明は、前記磁気回路部又は前記可動部に空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている多機能型アクチュエータである。
本発明は、前記ハウジングに空気の移動量を調整する貫通孔が設けられていると共に、前記磁気回路部又は前記可動部に空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている多機能型アクチュエータである。
発明を実施するための最良の形態
＜内磁型の実施形態＞
＜第１の実施形態＞
以下に、本発明に係る多機能型振動アクチュエータの第１の実施形態について、図１〜６を参照しながら説明する。従来のアクチュエータと同様の構成部品は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
図１及び２に示すように、サスペンション７のアーム７ｂ〜７ｄと対向するヨーク３の箇所には、体感振動発生の際にアーム７ｂ〜７ｄが撓った時、そのアーム７ｂ〜７ｄと接触しないように逃げ部３０ａ〜３０ｃを、外周寄りの段部面３１にアームと相応する凹形状で設ける。段部面３１は、サスペンション７の円環部をあてがい固定する外端面３２から段下げされて設けられる。その外端面３２から、円環部７ａと嵌合する外径を有するリング状の止め枠３３が立ち上げて設けられている。
なお、本実施形態の場合、張り出し部は、外端面３２から段下げされている段部面３１の厚肉部分であり、ヨーク３と一体的に形成されている。また、本実施形態の場合、可動部は、磁気回路部を構成するポールピース２とヨーク３とマグネット４と、ヨーク３の径方向に一体的に形成された張り出し部とで構成されている。
逃げ部３０ａ〜３０ｃの更に外周側には、逃げ部３４ａ〜３４ｃが凹状にヨーク外周縁を切り欠くことで設けられる。図１で示すように、ハウジング１の内側側面を凹状に窪ませて、サスペンション７のアーム７ｂ〜７ｄを端で固定する段部１ａを設けるので、この段部１ａの張出し縁１ｂと接触しない逃げ部３４ａ〜３４ｃをヨーク３の外周縁に設ける必要がある。
その逃げ部３４ａ〜３４ｃの更に外側が、ヨークの外形形状を形成する外形面３５である。サスペンション７は、図１並びに図３で示すように円環部７ａを止め枠３３の外側に嵌め合せると共に、アーム７ａ〜７ｄを逃げ部３０ａ〜３０ｃと位置合わせさせて厚み方向の外端面３２にあてがい固定することにより、ヨーク３に取り付けられている。
また、各アーム７ｂ，７ｃ（７ｄは、図１の奥に隠れているため図示しない。）をアーム７ｂ〜７ｄの端でハウジング１の段部１ａに接着固定させてハウジング１の内側に張設し、ヨーク３の外形面４０をハウジング１の内側側面にできるだけ近接させ、クリアランスＧ２を形成して組み付ける。
その他の構成として、ボイスコイル５のリード線５ａ、５ｂをハウジング１の外部に引き出すと共に、ハウジング１の外側に取り付けた端子金具８ａ，８ｂと電気的接合する。
端子金具８ａ，８ｂとしては、コの字状の嵌込み部８０を中央に有し、この嵌込み部８０の片辺端から所定の隙間を保つ立上り部８１を介して相並行に折れ曲がるリード線接続用の平板部８２と、嵌込み部８０の他辺端から斜めに延びる板バネ部８３より上弦状に湾曲する給電ランド接続用の接点部８４とから折曲げ形成したものが備え付けられている。
その端子金具８ａ，８ｂは、図１並びに図３で示すようにハウジング１の端子台１ｃ，１ｄに嵌込み部８０で嵌着固定し、ボイスコイル５のリード線５ａ，５ｂを端子台１ｃ，１ｄの間から配線させて平板部８２と接続し、接点部８４をバネ変位させて回路基板の給電ランドと圧接することにより電気的接触を確実に取れるよう組み付けられている。
次に、本発明の多機能型振動アクチュエータの動作原理と効果について説明する。図４及び５に示すように、ボイスコイル５に例えば、１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下、好ましくは１２０〜１６０Ｈｚの電気信号を印加すると、磁気ギャップＧ１近傍におけるボイスコイル５と磁気回路部との電磁的作用によって、クリアランスＧ２を保ちながら、磁気回路部が上下に振動する。磁気回路部が上下に振動すると、多機能型振動アクチュエータ内部の空気、即ち、ダイヤフラム６と磁気回路部とで形成される空間Ｓ１の内部空気と、磁気回路部とカバー９とで形成される空間Ｓ２の内部空気にその動きが伝搬し、それらの空気も上下に移動する。
空気を流体とみなした場合、空間Ｓ１，Ｓ２内の上下移動した空気は、クリアランスＧ２を通って空間Ｓ１と空間Ｓ２とを行き来しようとする。しかし前記の通り、クリアランスＧ２はヨーク３の外形面４０をハウジング１の内側側面にできるだけ近接させることで形成されているので、従来の多機能型振動アクチュエータ（図１９参照）のクリアランスＧ２に比べると極めて微小である。従って、上下に移動する空間Ｓ１，Ｓ２の内部空気は、その移動に起因した空気圧を微小なクリアランスＧ２に加えることになる。空気圧を加えられた空気が微小なクリアランスを通ることは困難となるため、結果的に２空間Ｓ１，Ｓ２の空気が相互の空間を移動する量は制限される。
移動量が制限された空気は、それぞれの空間Ｓ１，Ｓ２に留まろうとする。そして留まった空気は、磁気回路部の上下の振動の動きを受け止めるダンパとして機能する。よって、磁気回路部の上下振動の振り幅が制御されるので、図６の一点鎖線で示すように、周波数の変化量に対する加速度の変化量が少ない、緩やかな山なりの振動特性が得られる。この振動特性は次のような種々の効果を有する。
まず第１に、体感振動に必要となる加速度を、より幅広い周波数帯域幅で得られる事である。図６を用いて説明すると、例えば、体感振動に必要な加速度をＡ０［Ｇ］以上と設定した場合、その加速度が得られる周波数帯域幅は、従来の多機能型振動アクチュエータでは周波数範囲ｆａ［Ｈｚ］であるのに対し、本発明の多機能型振動アクチュエータでは範囲ｆｂ［Ｈｚ］となり、明らかに拡大している。このように、帯域幅が広いので動作信号を定め易くなる。よって、所望の振動加速度が得られ易くなり、体感振動特性の安定性並びに利便性の向上が図れる。
第２に、体感振動量の落ち込みが少なくなるという事である。やはり図６を用いて、体感振動に必要な加速度をＡ０［Ｇ］以上と設定した場合を例に説明を行う。従来の多機能型振動アクチュエータではｆ１［Ｈｚ］付近で最大加速度Ａ１［Ｇ］が得られ、ここが最大体感振動量の発生点すなわち共振点である。しかし、周波数がｆ１［Ｈｚ］以上に移動した途端に、加速度は急激に落ち込み、ｆ３［Ｈｚ］以上になるとＡ０［Ｇ］以下となり必要な加速度が得られなくなる。ｆ１［Ｈｚ］以下の周波数帯域では、前記ほど加速度の落ち込みは急激ではないものの、それでも落ち込みは見られ、ｆ４［Ｈｚ］以下でＡ０［Ｇ］以下となる。よって、共振点から僅かに周波数が変化しても体感振動量が急激に落ち込み、場合によっては端末機器に組み込んだ際に、着信報知に必要な体感振動量が得られない事態を招くことも考えられる。
一方、本発明の多機能型振動アクチュエータではｆ２［Ｈｚ］付近で最大加速度Ａ０［Ｇ］を得る。２つの振動特性を比べれば明らかなように、従来の多機能型振動アクチュエータに比べ、周波数の変化幅に対する加速度の落ち込みを緩やかにすることが可能となった。よって、製造に起因して多機能型振動アクチュエータ毎の共振点がずれて体感振動特性にバラツキが発生したり、多機能型振動アクチュエータを搭載した端末機器の使用環境が変化して共振点がずれたとしても、体感振動量の急激な落ち込みが防止されると共に、必要な体感振動量が得られなくなる事態も防げる。
なお、本発明に係る多機能型振動アクチュエータは、ダイヤフラム６から音を発生するという音響発生機能も兼備しているため、多機能型振動アクチュエータの外枠（ダイヤフラム６とハウジング１とカバー９で構成する）全てを気密にしてしまうと、低域音発生の際のダイヤフラムの振動特性に悪影響を及ぼし、音響特性が劣化してしまう。しかし一方では、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使うために、空気の流出を制限する必要がある。この二律背反する要素を１つの多機能型振動アクチュエータで実現するために、本実施形態では、カバー９に空気入出用の貫通孔９ａ，９ｂを設けている。これにより、空間Ｓ２の内部空気の出入りがスムーズに行われて音響特性が良好に保たれる。反面、空間Ｓ２の内部空気は空気圧が加わらなくなるので、ダンパとして使用できない。しかし、クリアランスＧ２の空気の出入りは前記の通り制限されるため、空間Ｓ１側の空気がダンパとして使用でき、図６の一点鎖線で示す振動特性を得ることが可能となる。
以上のように本発明は、音と体感振動の両方を１つの装置で発生する多機能型振動アクチュエータにおいて、音響特性を犠牲にすることなく、体感振動特性の安定性と利便性の向上を図る上で、非常に有効な解決手段である。
また、本発明に係る多機能型振動アクチュエータでは、従来の多機能型振動アクチュエータに比べ、ボイスコイル５により大きな電力値の電気信号を印加することが可能となる。
なお、本発明はその技術思想に基づいて種々に変更可能であることは云うまでもなく、例えば、図７に示すようにカバー９を気密構造にして空間Ｓ２側の空気をダンパとして使用すると共に、ハウジング１側面に空間Ｓ１の内部空気の出入りを自由にする貫通孔１ｅを設けて音響特性の改善を図っても良い。このように、ハウジング１側面に貫通孔１ｅを設けることにより多機能型振動アクチュエータと取付台との空間を必要としないため、実装状態の厚みを抑える効果がある。
更に、本発明の異音低減の原理と効果について説明する。図１９の多機能型振動アクチュエータを搭載した携帯端末機器の外装ケースを叩くと、その振動が多機能型振動アクチュエータ内部に伝わり、磁気回路部が振動する。前記の通り、磁気回路部はサスペンションで支持されているため、磁気回路部の振動は時間と共に徐々に収束、減衰する。前記外装ケースを通して計測した磁気回路部の振動特性を、図２１に一点鎖線で示す。この一点鎖線の曲線の通りに磁気回路部が振動して空気を震わす事で、「ビーン」と弦を弾いた様な異音が発生するのである。
一方、本発明に係る多機能型振動アクチュエータでは、アクチュエータ内部の空気が磁気回路部の振動を受け止めるダンパとして機能するため、磁気回路部の振動は抑制されて早く収束する。本発明に係る多機能型振動アクチュエータの振動特性の曲線を図２１に実線で示す。実線で示すように、本発明に係る多機能型振動アクチュエータの振動特性は、図１９に示す従来の多機能型振動アクチュエータの振動特性に比べ、早く零に収束する。従って、携帯端末機器の使用者が耳で聴いた時の残響感が大幅に減少される。これにより前記使用者に異音が低減されて聴覚される。
また、本発明に係る多機能型振動アクチュエータは、図２２に示すように、振動の立ち上がり特性も改善される。即ち、点線で示すように、制動無しの場合（従来のように、クリアランスＧ２の空気の移動量を制限していない場合）、定常状態の加速度を振動限界レベルに近い値に設定すると、加速度が定常状態になるまでに振動限界レベルを越えてしまうため、異音が発生してしまう。これに対して、制動有りの場合（本発明のように、クリアランスＧ２の空気の移動量を制限している場合）、実線で示すように、立ち上がり特性が安定する。また、振幅の減衰が早くなるため、加速度が振動限界レベルを超えない。このため、異音の発生を防止できる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図８〜１０を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成及び部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
上述のように、端末機器に搭載される個々の部品は端末機器の製造者ごとの要求に応じて、性能や仕様に違いをつけるのが一般的である。従って、多機能型振動アクチュエータに求められる体感振動特性も様々なので、理想的な体感振動特性というのも一律に決まるものではない。従って、端末機器に搭載される多機能型振動アクチュエータにおいては、第１の実施形態のようにクリアランスＧ２を小さくすれば小さくする程良いと一概には云えず、様々な要求に応じてアクチュエータ内部の構造を微妙に変更する必要がある。
上記の要求を満たすために、本実施の形態では多機能型振動アクチュエータのヨーク３の面方向の大きさ（ヨーク３の径方向）を要求に応じて変更するものである。具体的な構成としては、図８と図９に示すように、空間Ｓ１の内部空気がダンパとして機能する範囲内で、ハウジング１内側側面へのヨーク３の張出量Ｒ１を変更してヨーク３を作り分ける。クリアランスＧ２を変更、調節することによって空間Ｓ１とＳ２との空気の移動量が調節、制限され、磁気回路部の上下振動に加わる空気のダンパ作用を調節することができる。
図１０に模式的に示すように、クリアランスＧ２の大きさを拡大することによって加速度を高めることが可能となるし、一方、クリアランスＧ２の大きさを縮小することによって加速度の落ち込みを緩やかにして周波数帯域幅を拡大することが可能となる。なお、図１０で示す振動特性は、いずれも同一の電気信号をボイスコイルに印加した状態で、クリアランスＧ２の大きさを変化させたものであるが、電気信号の電力値を大きくすれば、加速度を高めることが可能である。従って、所望の振動量と電気信号の大きさとのバランスを取ることによって共振の鋭さを調整し、振動特性を前記要求に合う設定にすることが可能となる。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について図１１〜１５を用いて説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一の構成及び部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。第２の実施形態のように、要求ごとにヨーク３の大きさを変更して作り分けることは、製造コストや製造に要する時間と手間がかかる。そこで、より容易に且つコストと時間と手間を抑えてクリアランスＧ２を変更するために、ヨーク３の外形形状と一致するリングを、ヨーク３の外形面３５に嵌合させる。図１１〜１２にヨーク３とリング４１の具体的な構成例を示す。ヨーク３外形面とハウジング１の内側側面とのクリアランスを、あらかじめ大きめとなるようにヨーク３を面方向に小型に製造し、更に、ヨーク３の面方向と平行な方向（リング４１の面方向）に大きさが異なるリングを数パターン用意する。
そのリング４１をヨーク３外形面に嵌合するだけで、リング４１の外形面４２とハウジング１の内側側面とのクリアランスＧ２の大きさを自在に変更することが可能となる。リング４１の大きさは、リング４１が嵌合されたヨーク３からなる磁気回路部を多機能型振動アクチュエータに組み込み、その磁気回路部を上下に振動したとき、リング４１の外形面４２が、ハウジング１の内側側面と触れない範囲で変更する。
図１３は、図１２のヨーク３を組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。図１４は面方向に拡大したリング４１を嵌合したヨーク３の斜視図であり、図１５は図１４のヨーク３を組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。これにより、ヨーク３の大きさは一定に設定することができるので、作り分ける必要が無くなる。又、リング４１の内周面のサイズはヨーク３の外形面３５のサイズと同一であるので変更する必要が無く、変更が要するのはリング４１の外周サイズのみなので、より容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて、電気信号と調整を取りながら、共振の鋭さや加速度の落ち込み、及び周波数帯域幅を自在に変化させることが可能となる。
リング４１の材料としては、樹脂、金属、又はヨークと同じ材料等が考えられるが、弾性変形しないものが好ましい。これは、弾性変形するリングがヨークに嵌合されていると、多機能型振動アクチュエータに径方向の外部衝撃が加わってリング外形面がハウジング内側側面に接触した時、弾性変形して押しつぶされ、その押しつぶされた分だけ更にヨークが変位して、最終的に磁気回路部の変位量が大きくなるためである。径方向の変位量が大きくなると、ヨークに固定されているサスペンションが捩れて変形を起こし、元の形状に戻らなくなる事が考えられる。すなわちアクチュエータが破損を起こす。従って弾性変形しない材料が好ましい。
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、第１乃至第３の実施形態と同一の構成及び部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、図１６で示すように、貫通孔３６ａ〜３６ｃをヨーク３に設けることによって体感振動の特性を設定変更するものである。貫通孔３６ａ〜３６ｃは、前記空間Ｓ１とＳ２の内部相互の空気の移動量を調整、制限するために、ヨーク３を貫通して設けている。図１８に、ボイスコイルに印加する電気信号の電力値の大きさを一定にしたときに、貫通孔を設けない場合（実線参照）、貫通孔をヨーク３に一つ設けた場合（破線参照）、二つ設けた場合（一点鎖線参照）、三つ設けた場合（二点鎖線参照）、四つ設けた場合（三点鎖線参照）のそれぞれの振動特性を示す。
その振動加速度は、図１８より孔数の増加によって増加する。これは孔が増え、空間Ｓ１とＳ２内の相互の空気の移動が容易になるに従い、空間Ｓ１内部の空気圧が減少してダンパとしての機能が弱まるためである。従って、共振の鋭さや加速度の落ち込み、及び周波数帯域幅を孔数に応じて変化させることが可能となる。むろん、ボイスコイルに印加する電気信号の電力値を大きくしても、加速度は大きくできるので、電気信号の大きさとバランスを取りながら、孔数を設定することが望ましい。
本実施の形態は、上記のような体感振動特性の変更を、孔数を変更して実現するものである。従って、ヨークの大きさを変更して作り分けたり、リング４１のような新たな付属部品を作成する必要が無いため、体感振動特性の安定性と利便性の向上に加え、第２又は第３の実施形態に比べ振動特性を更に容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて変更することが可能となる。
なお、貫通孔の数は、磁気回路部の重量バランスを保つ必要から、ヨーク３の面上に相対的に一つ若しくは二つ、或いはヨーク３周方向の定間隔毎に三つ又は六つ程度と変更して設ける事が望ましい。
なお、第４の実施形態は、その技術思想に基づいて種々に変更可能であることは云うまでもなく、例えば、図１７に示すように貫通孔３６ａ〜３６ｆを設ける位置を逃げ部３０ａ〜３０ｃや段部面３１に変更しても良い。また、図１２に示すリング４１を嵌合したヨーク３に貫通孔を設けても良い。更に、貫通孔の径の大きさを変更しても良い。
＜外磁型の実施形態＞
以下、外磁型の多機能型振動アクチュエータ装置について、図２３〜４０を用いて説明する。なお、便宜上、装置全体として、ダイヤフラム側を「上」とし、カバー側を「下」として説明する。図２３〜図２７は、外磁型の多機能型振動アクチュエータ装置全体の基本構造を示すものである。その基本構造は、図２３で示すように円板部２０ｂの板面中央にポールピース２０ａを有するヨーク２０と、リング状のマグネット２１と、略リング状のヨークプレート２２とを一体に取り付けて形成される外磁型の磁気回路部２を備えてなるものである。この他、装置全体として、両端を開口とする略筒形のハウジング１と、ボイスコイル３を面上に取り付けたダイヤフラム４と、一つのサスペンション５と、カバー６とを備えている。
磁気回路部２は、図２４で示すようにポールピース２０ａを、マグネット２１及びヨークプレート２２の各内径内に配置し、磁気ギャップとして作用する隙間Ｇ１を、ポールピース２０ａの周側面と、マグネット２１及びヨークプレート２２の各内面との間に隔てて設け、マグネット２１を中間に介在させてヨーク２０とヨークプレート２２とを三部品一体に取り付けることにより外磁型に形成されている。
サスペンション５としては、図２５で示すように磁気回路部を固定支持する支持部５０を円環状に形成すると共に、その支持部５０の円周形状に沿って１２０°等間隔毎の付け根部５１ａ〜５１ｃから同一方向に伸びる三つのバネアーム５２ａ〜５２ｃを有する。更に、各バネアーム５２ａ〜５２ｃの端部には、前記ハウジングとの取付個所である固定片５３ａ〜５３ｃが形成される。
ヨークプレート２２は、図２５で示すようにリング部２２ａを主体とし、前記支持部５０を保持するための止め輪２２ｂが内径縁に沿って設けられる。更に、そのリング部２２ａの外周面に、マグネット２１からの磁束を前記磁気ギャップＧ１に有効に導くために、張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅが前記バネアームの本数に応じて三つ１２０°等間隔毎に設けられている。
その張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの配置位置と周方向の長さは、磁気回路部２が上側に振動し上死点に達したときに、固定片５３ａ〜５３ｃと接触しないよう、予め固定片５３ａ〜５３ｃと重ならないように設定されている。更に、張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの上部面は、磁気回路部２が上側に振動する際にバネアーム５２ａ〜５２ｃとの接触を回避するところから、付け根部５１ａ〜５１ｃより固定片５３ａ〜５３ｃに向かって傾斜するテーパ部２２ｆ〜２２ｈで面取りされている。
サスペンション５は、図２６で示すように磁気回路部の支持部５０をヨークプレート２２の止め輪２２ｂに嵌め合せてリング部２２ａの面上にあてがい、付け根部５１ａ〜５１ｃを張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの非テーパ面上に配置し、バネアーム５２ａ〜５２ｃをテーパ部２２ｆ〜２２ｈの上側に配置し、固定片５３ａ〜５３ｃを張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの端面近くに配置することによりヨークプレート２２に組付け固定される。
その構成により、図２７で示すようにバネアーム５２ａ〜５２ｃは、テーパ部２２ｆ〜２２ｈの上側で撓り偏倚することを許容されるため、ヨークプレート２２を備えて形成される磁気回路部を上死点に至るまで大きく振動させられるよう磁気回路部に対して組み付けられる。
サスペンション５は、バネアーム５２ａ〜５２ｃを固定片５３ａ〜５３ｃでハウジング１の側面に取り付けて磁気回路部２をハウジング１の内部に支持する。ダイヤフラム４は、ボイスコイル３を磁気ギャップＧ１の内部に配置すると共に、外周縁をハウジング１の開口縁に取り付けてハウジング１の片方開口を覆う。カバー６は、外周縁をハウジング１のもう一方の開口縁に嵌め合せてハウジング１の他方開口を覆うよう組み付けられている。
このような外磁型の多機能型振動アクチュエータの基本構造に基づいて、第５〜第８の実施形態を説明する。
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態においては、図２３並びに図２８で示すように複数の貫通孔１０ａ〜１０ｃがハウジング１の側面に設けられている。また、ヨーク２０の円板部２０ｂの外周面をハウジング１の内側面に近接させることにより、クリアランスＧ２がヨークの外周面とハウジングの内側面との間に形成される。これにより、ダイヤフラム４と磁気回路部２とから形成される空間Ｓ１の内部空気と、磁気回路部２とカバーとから形成される空間Ｓ２の内部空気との相互の移動量を制限する。
この第５の実施形態では、サスペンション５のバネアーム５２ａ〜５２ｃと数的に合わせて三つの貫通孔（図２３の符号１０ａ〜１０ｃ参照）をハウジング１の側面に設け、その貫通孔を兼用し、バネアームの固定片（図２６の符号５３ａ〜５３ｃ参照）を各貫通孔に接着固定することにより（図２８の符号１０ｃと５３ｃ参照）、サスペンション５がハウジングの内部に取り付けられている。また、ダイヤフラム４，カバー６としては気密構造のものが備え付けられている。
＜第６の実施形態＞
第６の実施形態では、内磁型の第２の実施形態と同様に、ヨーク２０の面方向の大きさ（円板部２０ｂの径方向）を要求に応じて変更する。即ち、空間の内部空気がダンパとして機能する範囲内で、ハウジング１の内側面に対する円板部２０ｂの径寸法を変更するようにヨークを作り分ける。これにより、空間Ｓ１，Ｓ２相互の内部空気の移動を調節，制限することから、磁気回路部の上下振動に加わる空気のダンパ作用を調節する。
＜第７の実施形態＞
図３１並びに図３２で示すように、内磁型の第３の実施形態と同様に、ヨーク２０の外周面にリング１１を嵌め合わせる構成でもよい。リング１１の厚み寸法ｔは、所定の空気制動がハウジング１との内径との間で掛かるように、マグネット２１の外径面まで亘るように設定する。なお、リングを設ける効果については、第３の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
＜第８の実施形態＞
第８の実施形態は、上述した貫通孔１０ａ〜１０ｃ並びにクリアランスＧ２と共に、図３３で示すように貫通孔１２ａ〜１２ｃをヨーク２０に設けることによって体感振動の特性を設定変更するよう構成するものである。この貫通孔１２ａ〜１２ｃは、空間Ｓ１，Ｓ２相互の内部空気の移動量を調整、制限するため、ヨーク２０を刳り貫いて設けられている。
その貫通孔を設けるには、図示の形態のようにポールピース２０ａ，円板部２０ｂの双方の他、ポールピース２０ａまたは円板部２０ｂのどちらかに分けて穿孔位置を選択できる。数は、磁気回路部の重量バランスを保つ必要から、一つ若しくは二つ、或いは周方向の定間隔毎に三つまたは六つ程度と変更することにより設けるのが望ましい。
＜その他の実施形態＞
上述の外磁型の実施形態のようにハウジングに貫通孔に設ける構成に代えて、図３４並びに図３５で示すようにカバー６に複数個の貫通孔１３ａ，１３ｂ．．．を設け、無孔のハウジング１を備えて多機能型振動アクチュエータ装置を構成してもよい。
以上、本明細書中で用いた用語及び表現は単に説明のために用いたものに過ぎず、本発明の内容を何ら限定するものではない。従って、例えば、第１から第８の実施形態では、サスペンションが一つの場合を例に説明したが、図１９に示す多機能型振動アクチュエータのように、サスペンションが２つあるタイプにも適用可能である。即ち、図１９に示す多機能型振動アクチュエータの場合には、ストッパリングの側面をハウジング内面に接近させることにより、空気の移動量を制限するクリアランスを形成できる。
また、第１から第８の実施形態では、内磁型の多機能型振動アクチュエータと外磁型の多機能型振動アクチュエータとを例に説明したが、本発明はこれらのタイプに限定されるものではない。従って、図示しないが、ラジアル配向型の多機能型振動アクチュエータにも適用可能である。即ち、ラジアル配向型の多機能振動アクチュエータの可動部又は磁気回路部の側面をハウジングの内面に対して接近させることにより、空気の移動量を制限するクリアランスを形成できる。また、磁気回路部や可動部の構造は、第１〜第８の実施形態で説明した構造に限定されるものではない。
さらに、第１〜第８の実施形態では、ハウジングの両端面が開放されており、ダイヤフラムと反対側の開放端に、カバーが設けられているタイプを例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ハウジングが有底筒状に形成されているものであってもよい。
また、明細書中に、具体的寸法や具体的数値を用いて説明している箇所があるが、これらは説明の便宜上、記載しているものであり、本発明を限定する値ではない。
以上のように、仮に、本明細書中に限定的な用語や表現を用いたとしても、そのことにより、上述した本発明の形態と均等なものやその一部を排除する意図はない。このため、権利が要求されている本発明の範囲内で種々の変更が加えられる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明では、多機能型振動アクチュエータの内部の空気がクリアランスを通過する際の空気抵抗を利用して磁気回路部又は可動部に制動をかけるものである。また、クリアランスを小さくすることにより、空気抵抗が生じるため、多機能型振動アクチュエータの立ち上がり特性と立ち下がり特性がスムーズになり、振動の制御が容易になる。さらに、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使用し、そのダンパ作用を利用して磁気回路部の上下の振動の動きを受け止めることによって、着信報知に必要な体感振動量を得る周波数帯域幅を拡大することが可能となる。よって体感振動に必要となる加速度を、より幅広い周波数帯域幅で得られる事が可能になるので、共振点が定め易くなる。これにより、所望の振動加速度が得られ易くなり、体感振動特性の安定性並びに利便性の向上が図れる。
更に、周波数の変化幅に対する加速度の落ち込みを緩やかにすることが可能となる。これにより、製造に起因して多機能型振動アクチュエータ毎の共振点がずれて体感振動特性にバラツキが発生したり、多機能型振動アクチュエータを搭載した端末機器の使用環境が変化して共振点がずれたとしても、体感振動量の急激な落ち込みを防止できると共に、必要な体感振動量が得られなくなるといった事態も防げる。
更に、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使用し、そのダンパ作用で磁気回路部の上下の振動の動きを受け止めることによって、携帯端末機の着信待ち状態における異音を低減することが可能である。
また、本発明に係る多機能型振動アクチュエータでは、従来の多機能型振動アクチュエータに比べ、ボイスコイルにより大きな電力を印加することが可能となる。
更に、磁気回路部の面方向の大きさを変更することにより、携帯端末機器の製造者ごとの要求に応じて体感振動特性を変更することが可能となる。
本発明では、上記各効果に加え、ヨークの外形面に、その外形形状と一致するリングを嵌合し、そのリングの面方向の大きさによってリングの外形面とハウジングの内側側面とのクリアランスを調節することにより、より容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて、共振の鋭さや加速度の落ち込み、及び周波数帯域幅を自在に変化させることが可能となる。
更に、本発明は、上記各効果に加え、磁気回路部に貫通孔を設けて体感振動特性を変更することにより、更に容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて体感振動特性を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータを示す断面図である。
図２は、図１の多機能型振動アクチュエータに組み付けられるヨークを示す斜視図である。
図３は、図１の多機能型振動アクチュエータをダイヤフラム側から示す平面図である。
図４は、図１の多機能型振動アクチュエータを磁気回路部の下振幅状態で示す動作説明図である。
図５は、図１の多機能型振動アクチュエータを磁気回路部の上振幅状態で示す動作説明図である。
図６は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータと従来例に係る多機能型振動アクチュエータとの振動特性を示す特性グラフである。
図７は、貫通孔をヨーク側面に設けた本発明に係る多機能型振動アクチュエータの断面図である。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータを示す断面図である。
図９は、図８の多機能型振動アクチュエータの変更例を示す断面図である。
図１０は、クリアランスＧ２に応じた体感振動特性の変化を示す特性グラフである。
図１１は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータに組み付けられるヨークにリングを嵌合する状態を示す斜視図である。
図１２は、図１１のリングを嵌合したヨークを示す斜視図である。
図１３は、図１２のヨークを組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。
図１４は、図１１の変更例を示すヨークの斜視図である。
図１５は、１４のヨークを組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。
図１６は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータに組み付けられる貫通孔を設けたヨークを示す斜視図である。
図１７は、貫通孔を設けたヨークの変更例を示す斜視図である。
図１８は、ヨークに設ける貫通孔の数に応じた体感振動特性の変化を示す特性グラフである。
図１９は、一般例に係る多機能型振動アクチュエータを示す側断面図である。
図２０は、一般例に係る多機能型振動アクチュエータに組み付けられる一例のサスペンションを示す斜視図である。
図２１は、携帯端末機器の外装ケースを通して計測された多機能型振動アクチュエータ内部の磁気回路部の振動特性を示す曲線図である。
図２２は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータ装置の立ち上がり特性を説明するグラフである。
図２３は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータ装置の各構成部品を示す展開斜視図である。
図２４は、図２３の多機能型振動アクチュエータ装置に組み付けられる磁気回路部を示す断面図である。
図２５は、図２３の多機能型振動アクチュエータ装置に組み付けられるサスペンション並びにヨークプレートを示す展開斜視図である。
図２６は、図２５のサスペンション並びにヨークプレートを組み付けて示す斜視図である。
図２７は、図２６の組み立て状態におけるサスペンションのバネアームの撓り状態を示す側面図である。
図２８は、本発明の第５の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図２９は、本発明の第７の実施の形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図３０は、図２９の多機能型振動アクチュエータ装置に組み付けられるヨーク，マグネット並びにリングを示す展開斜視図である。
図３１は、本発明の第８の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図３２は、本発明のその他の実施の形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図３３は、図３２に示す多機能型振動アクチュエータ装置に備えられるカバーの斜視図である。
本発明は、体感振動の発生機能と共に、着信音等の音響発生機能を備えた多機能型振動アクチュエータの体感振動特性の改良に関するものである。
背景技術
携帯電話に代表される携帯用端末機器の着信報知手段である、着信音の発生と体感振動の発生を、１つの装置で行うことが可能な多機能型振動アクチュエータが考案され、前記端末機器に搭載されている。
このような多機能型振動アクチュエータは、図１９に示すように、相方に開口を有する略筒形状のハウジング１と、磁気ギャップとして作用する隙間Ｇ１を形成するようにポールピース２とヨーク３とをマグネット４に一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイル５を面上に取り付けたダイヤフラム６と、前記磁気回路部を固定して支持する支持部７ａを有するサスペンション７，７’とを備えて構成されている。
そのサスペンション７，７’の一例として、図２０で示す様に、磁気回路部を固定、支持する支持部である円環部７ａと、円環部７ａの外形から等間隔（図２０では１２０°等間隔）に、その外形形状（図２０では円周形状）に沿って同一方向に伸長する三つのアーム７ｂ〜７ｄとからなるものが挙げられる。
各サスペンション７，７’の円環部７ａで磁気回路部を固定、支持し、アーム７ｂ〜７ｄの端をハウジング１の内側側面に固定することで、各アーム７ｂ〜７ｄの撓りにより磁気回路部を図１９の上下方向に振動可能に支持する。より詳しく述べると、サスペンション７、７’を、スペーサリング１０ａ，１０ｂを介在させてストッパリング１１で固定することにより、中央の円環部７ａをヨーク３の外周に嵌め合わせる。
更に、ボイスコイル５のリード線をハウジング１の外部に引き出すと共に、ハウジング１の外側に取り付けた端子金具８に接合し、そのボイスコイル５が磁気ギャップＧ１に配置されるようにダイヤフラム６でハウジング１の一方の開口を覆うように設置する。更に、ハウジング１のもう一方の開口には貫通孔９ａを設けたカバー９が覆われて、固定される。
前記多機能型振動アクチュエータは、アーム７ｂ〜７ｄの撓りを許容するクリアランスＧ２をハウジング１の内側側面とヨーク３の外形面との間に保つことにより組み立てられている。
このような構成の多機能型振動アクチュエータのボイスコイル５に低周波数帯域の電気信号を印加すると、磁気ギャップＧ１付近の電磁的作用により磁気回路部が図１９の上下方向に振動して、その振動が多機能型振動アクチュエータの外部へと伝搬され、伝搬された振動が体感振動として端末機器の使用者に報知される。一方、高周波数帯域の電気信号を印加すると、同じく電磁的作用によりダイヤフラム６が振動して、着信音等の音響を発生して使用者に報知される。
このような従来の多機能型振動アクチュエータの体感振動の特性は、図６の実線で示す特性のように、共振が鋭い即ち急峻な立ち上りで、かつ所望の振動加速度が得られる周波数帯域幅が狭い特性を描くものであった。よって、製造に起因した多機能型振動アクチュエータ毎の振動特性のバラツキが存在したり、多機能型振動アクチュエータを搭載した端末機器の使用環境が変化した場合は、共振点が定め難く、且つ、所望の振動加速度が得られる周波数帯域幅が狭いため、振動特性がその帯域幅からはずれ易かった。従って、所望の振動加速度を得ることは難しく、振動特性の安定性並びに利便性の点から見て、従来の多機能型振動アクチュエータは改良の余地があった。
又、図１９に示す多機能型振動アクチュエータを搭載した携帯端末機器が着信待ち状態、即ち前記多機能型振動アクチュエータが動作していない時に、携帯端末機器の外装ケースを叩くと、前記磁気回路部が振動して「ビーン」と表現される、弦を弾く様な音（以下、この様な音を異音と云う）が発生する。この異音が、使用者に自分の携帯端末機器の外装ケースが剛性不足と感じさせたり、また、端末機器内部の搭載部品の取付不良や故障を疑わせるもととなっていた。
発明の開示
本出願人は、鋭意開発の結果、体感振動の特性の安定性を改善する上で、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使用することが有効であることを突き止めた。従って、本発明の目的とするところは、従来の多機能型振動アクチュエータに存在したクリアランスＧ２の大きさを調節することによって、ダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気の移動を制限し、振動特性の安定性と利便性の向上を図ることである。
又、携帯用端末機器はその製造者ごとに性能や仕様が異なるのが一般的でありその端末機器に搭載される個々の部品も、その製造者ごとの要求に応じて、性能や仕様に違いをつけるのが一般的である。よって、本発明の更なる目的は、前記クリアランスＧ２の大きさを調節することによって、前記空間内の空気の移動を調節、制限し、製造者ごとの要求を実現することである。
更に、本発明は上記クリアランスＧ２の調節、制限のみならず、磁気回路部に上記２つの空間の空気移動を調節、制限する貫通孔を設けることによっても上記２空間の空気の移動を制限して振動特性の安定性と利便性を図るものである。
更に、本発明の更なる目的は、着信待ち状態における異音を低減することである。
本発明は、相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記ヨークの外形面を前記ハウジングの内側側面に近接させてクリアランスを形成し、少なくともそのクリアランスによってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータを提供するものである。
以上の様に、ヨークの外形面をハウジングの内側側面と近接させることで、多機能型振動アクチュエータ内部の空気の移動を調節して制限することができるため、空気がダンパとして作用する。これにより、本発明は、体感振動特性の安定性と利便性の向上を図るものである。
更に、本発明は、相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記ヨークの外形形状に一致するリングを前記ヨークの外形面に嵌合させて、リングの外形面と前記ハウジングの内側側面との間にクリアランスを形成し、少なくともそのクリアランスによってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータを提供するものである。
以上の様に構成すれば、大きさの異なるリングを用意し、そのリングを、予め大きさを定めているヨークの外形面に嵌合することでクリアランスＧ２の調節が可能になる。従って、本発明は、体感振動特性の安定性と利便性の向上に加え、振動特性を容易に且つ製造コストを抑えて変更することができる。
更に、本発明は、少なくとも相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記磁気回路部に貫通孔を設け、少なくともその貫通孔によってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータを提供するものである。
以上の様に構成すれば、部品の大きさの変更や、新たに付属する部品が不要となるため、体感振動特性の安定性と利便性の向上に加え、振動特性を更に容易に且つ製造コストを抑えて変更することができる。
本発明は、磁路を形成する磁気回路部と、前記磁気回路部を支持するサスペンションと、前記磁気回路部に対向配置されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、前記磁気回路部を収容するハウジングとを備え、前記磁気回路部は、該磁気回路部の側面が前記ハウジングの内面に対して、空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータである。
本発明は、磁路を形成する磁気回路部と該磁気回路部の径方向に張り出す張り出し部とを備える可動部と、前記可動部を支持するサスペンションと、前記可動部に対向配置されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、前記可動部を収容するハウジングとを備え、前記可動部は、前記張り出し部の側面が前記ハウジングの内面に対して、空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータである。
本発明は、磁路を形成する磁気回路部と該磁気回路部の側面に沿って設けられたリングとを備える可動部と、該可動部を支持するサスペンションと、前記可動部に対向配置されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、前記可動部を収容するハウジングとを備え、前記可動部は、前記リングの側面が前記ハウジングの内面に対して空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータである。
本発明は、前記ハウジングに空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている多機能型アクチュエータである。
本発明は、前記磁気回路部又は前記可動部に空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている多機能型アクチュエータである。
本発明は、前記ハウジングに空気の移動量を調整する貫通孔が設けられていると共に、前記磁気回路部又は前記可動部に空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている多機能型アクチュエータである。
発明を実施するための最良の形態
＜内磁型の実施形態＞
＜第１の実施形態＞
以下に、本発明に係る多機能型振動アクチュエータの第１の実施形態について、図１〜６を参照しながら説明する。従来のアクチュエータと同様の構成部品は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
図１及び２に示すように、サスペンション７のアーム７ｂ〜７ｄと対向するヨーク３の箇所には、体感振動発生の際にアーム７ｂ〜７ｄが撓った時、そのアーム７ｂ〜７ｄと接触しないように逃げ部３０ａ〜３０ｃを、外周寄りの段部面３１にアームと相応する凹形状で設ける。段部面３１は、サスペンション７の円環部をあてがい固定する外端面３２から段下げされて設けられる。その外端面３２から、円環部７ａと嵌合する外径を有するリング状の止め枠３３が立ち上げて設けられている。
なお、本実施形態の場合、張り出し部は、外端面３２から段下げされている段部面３１の厚肉部分であり、ヨーク３と一体的に形成されている。また、本実施形態の場合、可動部は、磁気回路部を構成するポールピース２とヨーク３とマグネット４と、ヨーク３の径方向に一体的に形成された張り出し部とで構成されている。
逃げ部３０ａ〜３０ｃの更に外周側には、逃げ部３４ａ〜３４ｃが凹状にヨーク外周縁を切り欠くことで設けられる。図１で示すように、ハウジング１の内側側面を凹状に窪ませて、サスペンション７のアーム７ｂ〜７ｄを端で固定する段部１ａを設けるので、この段部１ａの張出し縁１ｂと接触しない逃げ部３４ａ〜３４ｃをヨーク３の外周縁に設ける必要がある。
その逃げ部３４ａ〜３４ｃの更に外側が、ヨークの外形形状を形成する外形面３５である。サスペンション７は、図１並びに図３で示すように円環部７ａを止め枠３３の外側に嵌め合せると共に、アーム７ａ〜７ｄを逃げ部３０ａ〜３０ｃと位置合わせさせて厚み方向の外端面３２にあてがい固定することにより、ヨーク３に取り付けられている。
また、各アーム７ｂ，７ｃ（７ｄは、図１の奥に隠れているため図示しない。）をアーム７ｂ〜７ｄの端でハウジング１の段部１ａに接着固定させてハウジング１の内側に張設し、ヨーク３の外形面４０をハウジング１の内側側面にできるだけ近接させ、クリアランスＧ２を形成して組み付ける。
その他の構成として、ボイスコイル５のリード線５ａ、５ｂをハウジング１の外部に引き出すと共に、ハウジング１の外側に取り付けた端子金具８ａ，８ｂと電気的接合する。
端子金具８ａ，８ｂとしては、コの字状の嵌込み部８０を中央に有し、この嵌込み部８０の片辺端から所定の隙間を保つ立上り部８１を介して相並行に折れ曲がるリード線接続用の平板部８２と、嵌込み部８０の他辺端から斜めに延びる板バネ部８３より上弦状に湾曲する給電ランド接続用の接点部８４とから折曲げ形成したものが備え付けられている。
その端子金具８ａ，８ｂは、図１並びに図３で示すようにハウジング１の端子台１ｃ，１ｄに嵌込み部８０で嵌着固定し、ボイスコイル５のリード線５ａ，５ｂを端子台１ｃ，１ｄの間から配線させて平板部８２と接続し、接点部８４をバネ変位させて回路基板の給電ランドと圧接することにより電気的接触を確実に取れるよう組み付けられている。
次に、本発明の多機能型振動アクチュエータの動作原理と効果について説明する。図４及び５に示すように、ボイスコイル５に例えば、１００Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下、好ましくは１２０〜１６０Ｈｚの電気信号を印加すると、磁気ギャップＧ１近傍におけるボイスコイル５と磁気回路部との電磁的作用によって、クリアランスＧ２を保ちながら、磁気回路部が上下に振動する。磁気回路部が上下に振動すると、多機能型振動アクチュエータ内部の空気、即ち、ダイヤフラム６と磁気回路部とで形成される空間Ｓ１の内部空気と、磁気回路部とカバー９とで形成される空間Ｓ２の内部空気にその動きが伝搬し、それらの空気も上下に移動する。
空気を流体とみなした場合、空間Ｓ１，Ｓ２内の上下移動した空気は、クリアランスＧ２を通って空間Ｓ１と空間Ｓ２とを行き来しようとする。しかし前記の通り、クリアランスＧ２はヨーク３の外形面４０をハウジング１の内側側面にできるだけ近接させることで形成されているので、従来の多機能型振動アクチュエータ（図１９参照）のクリアランスＧ２に比べると極めて微小である。従って、上下に移動する空間Ｓ１，Ｓ２の内部空気は、その移動に起因した空気圧を微小なクリアランスＧ２に加えることになる。空気圧を加えられた空気が微小なクリアランスを通ることは困難となるため、結果的に２空間Ｓ１，Ｓ２の空気が相互の空間を移動する量は制限される。
移動量が制限された空気は、それぞれの空間Ｓ１，Ｓ２に留まろうとする。そして留まった空気は、磁気回路部の上下の振動の動きを受け止めるダンパとして機能する。よって、磁気回路部の上下振動の振り幅が制御されるので、図６の一点鎖線で示すように、周波数の変化量に対する加速度の変化量が少ない、緩やかな山なりの振動特性が得られる。この振動特性は次のような種々の効果を有する。
まず第１に、体感振動に必要となる加速度を、より幅広い周波数帯域幅で得られる事である。図６を用いて説明すると、例えば、体感振動に必要な加速度をＡ０［Ｇ］以上と設定した場合、その加速度が得られる周波数帯域幅は、従来の多機能型振動アクチュエータでは周波数範囲ｆａ［Ｈｚ］であるのに対し、本発明の多機能型振動アクチュエータでは範囲ｆｂ［Ｈｚ］となり、明らかに拡大している。このように、帯域幅が広いので動作信号を定め易くなる。よって、所望の振動加速度が得られ易くなり、体感振動特性の安定性並びに利便性の向上が図れる。
第２に、体感振動量の落ち込みが少なくなるという事である。やはり図６を用いて、体感振動に必要な加速度をＡ０［Ｇ］以上と設定した場合を例に説明を行う。従来の多機能型振動アクチュエータではｆ１［Ｈｚ］付近で最大加速度Ａ１［Ｇ］が得られ、ここが最大体感振動量の発生点すなわち共振点である。しかし、周波数がｆ１［Ｈｚ］以上に移動した途端に、加速度は急激に落ち込み、ｆ３［Ｈｚ］以上になるとＡ０［Ｇ］以下となり必要な加速度が得られなくなる。ｆ１［Ｈｚ］以下の周波数帯域では、前記ほど加速度の落ち込みは急激ではないものの、それでも落ち込みは見られ、ｆ４［Ｈｚ］以下でＡ０［Ｇ］以下となる。よって、共振点から僅かに周波数が変化しても体感振動量が急激に落ち込み、場合によっては端末機器に組み込んだ際に、着信報知に必要な体感振動量が得られない事態を招くことも考えられる。
一方、本発明の多機能型振動アクチュエータではｆ２［Ｈｚ］付近で最大加速度Ａ０［Ｇ］を得る。２つの振動特性を比べれば明らかなように、従来の多機能型振動アクチュエータに比べ、周波数の変化幅に対する加速度の落ち込みを緩やかにすることが可能となった。よって、製造に起因して多機能型振動アクチュエータ毎の共振点がずれて体感振動特性にバラツキが発生したり、多機能型振動アクチュエータを搭載した端末機器の使用環境が変化して共振点がずれたとしても、体感振動量の急激な落ち込みが防止されると共に、必要な体感振動量が得られなくなる事態も防げる。
なお、本発明に係る多機能型振動アクチュエータは、ダイヤフラム６から音を発生するという音響発生機能も兼備しているため、多機能型振動アクチュエータの外枠（ダイヤフラム６とハウジング１とカバー９で構成する）全てを気密にしてしまうと、低域音発生の際のダイヤフラムの振動特性に悪影響を及ぼし、音響特性が劣化してしまう。しかし一方では、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使うために、空気の流出を制限する必要がある。この二律背反する要素を１つの多機能型振動アクチュエータで実現するために、本実施形態では、カバー９に空気入出用の貫通孔９ａ，９ｂを設けている。これにより、空間Ｓ２の内部空気の出入りがスムーズに行われて音響特性が良好に保たれる。反面、空間Ｓ２の内部空気は空気圧が加わらなくなるので、ダンパとして使用できない。しかし、クリアランスＧ２の空気の出入りは前記の通り制限されるため、空間Ｓ１側の空気がダンパとして使用でき、図６の一点鎖線で示す振動特性を得ることが可能となる。
以上のように本発明は、音と体感振動の両方を１つの装置で発生する多機能型振動アクチュエータにおいて、音響特性を犠牲にすることなく、体感振動特性の安定性と利便性の向上を図る上で、非常に有効な解決手段である。
また、本発明に係る多機能型振動アクチュエータでは、従来の多機能型振動アクチュエータに比べ、ボイスコイル５により大きな電力値の電気信号を印加することが可能となる。
なお、本発明はその技術思想に基づいて種々に変更可能であることは云うまでもなく、例えば、図７に示すようにカバー９を気密構造にして空間Ｓ２側の空気をダンパとして使用すると共に、ハウジング１側面に空間Ｓ１の内部空気の出入りを自由にする貫通孔１ｅを設けて音響特性の改善を図っても良い。このように、ハウジング１側面に貫通孔１ｅを設けることにより多機能型振動アクチュエータと取付台との空間を必要としないため、実装状態の厚みを抑える効果がある。
更に、本発明の異音低減の原理と効果について説明する。図１９の多機能型振動アクチュエータを搭載した携帯端末機器の外装ケースを叩くと、その振動が多機能型振動アクチュエータ内部に伝わり、磁気回路部が振動する。前記の通り、磁気回路部はサスペンションで支持されているため、磁気回路部の振動は時間と共に徐々に収束、減衰する。前記外装ケースを通して計測した磁気回路部の振動特性を、図２１に一点鎖線で示す。この一点鎖線の曲線の通りに磁気回路部が振動して空気を震わす事で、「ビーン」と弦を弾いた様な異音が発生するのである。
一方、本発明に係る多機能型振動アクチュエータでは、アクチュエータ内部の空気が磁気回路部の振動を受け止めるダンパとして機能するため、磁気回路部の振動は抑制されて早く収束する。本発明に係る多機能型振動アクチュエータの振動特性の曲線を図２１に実線で示す。実線で示すように、本発明に係る多機能型振動アクチュエータの振動特性は、図１９に示す従来の多機能型振動アクチュエータの振動特性に比べ、早く零に収束する。従って、携帯端末機器の使用者が耳で聴いた時の残響感が大幅に減少される。これにより前記使用者に異音が低減されて聴覚される。
また、本発明に係る多機能型振動アクチュエータは、図２２に示すように、振動の立ち上がり特性も改善される。即ち、点線で示すように、制動無しの場合（従来のように、クリアランスＧ２の空気の移動量を制限していない場合）、定常状態の加速度を振動限界レベルに近い値に設定すると、加速度が定常状態になるまでに振動限界レベルを越えてしまうため、異音が発生してしまう。これに対して、制動有りの場合（本発明のように、クリアランスＧ２の空気の移動量を制限している場合）、実線で示すように、立ち上がり特性が安定する。また、振幅の減衰が早くなるため、加速度が振動限界レベルを超えない。このため、異音の発生を防止できる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図８〜１０を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成及び部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
上述のように、端末機器に搭載される個々の部品は端末機器の製造者ごとの要求に応じて、性能や仕様に違いをつけるのが一般的である。従って、多機能型振動アクチュエータに求められる体感振動特性も様々なので、理想的な体感振動特性というのも一律に決まるものではない。従って、端末機器に搭載される多機能型振動アクチュエータにおいては、第１の実施形態のようにクリアランスＧ２を小さくすれば小さくする程良いと一概には云えず、様々な要求に応じてアクチュエータ内部の構造を微妙に変更する必要がある。
上記の要求を満たすために、本実施の形態では多機能型振動アクチュエータのヨーク３の面方向の大きさ（ヨーク３の径方向）を要求に応じて変更するものである。具体的な構成としては、図８と図９に示すように、空間Ｓ１の内部空気がダンパとして機能する範囲内で、ハウジング１内側側面へのヨーク３の張出量Ｒ１を変更してヨーク３を作り分ける。クリアランスＧ２を変更、調節することによって空間Ｓ１とＳ２との空気の移動量が調節、制限され、磁気回路部の上下振動に加わる空気のダンパ作用を調節することができる。
図１０に模式的に示すように、クリアランスＧ２の大きさを拡大することによって加速度を高めることが可能となるし、一方、クリアランスＧ２の大きさを縮小することによって加速度の落ち込みを緩やかにして周波数帯域幅を拡大することが可能となる。なお、図１０で示す振動特性は、いずれも同一の電気信号をボイスコイルに印加した状態で、クリアランスＧ２の大きさを変化させたものであるが、電気信号の電力値を大きくすれば、加速度を高めることが可能である。従って、所望の振動量と電気信号の大きさとのバランスを取ることによって共振の鋭さを調整し、振動特性を前記要求に合う設定にすることが可能となる。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について図１１〜１５を用いて説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一の構成及び部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。第２の実施形態のように、要求ごとにヨーク３の大きさを変更して作り分けることは、製造コストや製造に要する時間と手間がかかる。そこで、より容易に且つコストと時間と手間を抑えてクリアランスＧ２を変更するために、ヨーク３の外形形状と一致するリングを、ヨーク３の外形面３５に嵌合させる。図１１〜１２にヨーク３とリング４１の具体的な構成例を示す。ヨーク３外形面とハウジング１の内側側面とのクリアランスを、あらかじめ大きめとなるようにヨーク３を面方向に小型に製造し、更に、ヨーク３の面方向と平行な方向（リング４１の面方向）に大きさが異なるリングを数パターン用意する。
そのリング４１をヨーク３外形面に嵌合するだけで、リング４１の外形面４２とハウジング１の内側側面とのクリアランスＧ２の大きさを自在に変更することが可能となる。リング４１の大きさは、リング４１が嵌合されたヨーク３からなる磁気回路部を多機能型振動アクチュエータに組み込み、その磁気回路部を上下に振動したとき、リング４１の外形面４２が、ハウジング１の内側側面と触れない範囲で変更する。
図１３は、図１２のヨーク３を組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。図１４は面方向に拡大したリング４１を嵌合したヨーク３の斜視図であり、図１５は図１４のヨーク３を組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。これにより、ヨーク３の大きさは一定に設定することができるので、作り分ける必要が無くなる。又、リング４１の内周面のサイズはヨーク３の外形面３５のサイズと同一であるので変更する必要が無く、変更が要するのはリング４１の外周サイズのみなので、より容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて、電気信号と調整を取りながら、共振の鋭さや加速度の落ち込み、及び周波数帯域幅を自在に変化させることが可能となる。
リング４１の材料としては、樹脂、金属、又はヨークと同じ材料等が考えられるが、弾性変形しないものが好ましい。これは、弾性変形するリングがヨークに嵌合されていると、多機能型振動アクチュエータに径方向の外部衝撃が加わってリング外形面がハウジング内側側面に接触した時、弾性変形して押しつぶされ、その押しつぶされた分だけ更にヨークが変位して、最終的に磁気回路部の変位量が大きくなるためである。径方向の変位量が大きくなると、ヨークに固定されているサスペンションが捩れて変形を起こし、元の形状に戻らなくなる事が考えられる。すなわちアクチュエータが破損を起こす。従って弾性変形しない材料が好ましい。
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、第１乃至第３の実施形態と同一の構成及び部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、図１６で示すように、貫通孔３６ａ〜３６ｃをヨーク３に設けることによって体感振動の特性を設定変更するものである。貫通孔３６ａ〜３６ｃは、前記空間Ｓ１とＳ２の内部相互の空気の移動量を調整、制限するために、ヨーク３を貫通して設けている。図１８に、ボイスコイルに印加する電気信号の電力値の大きさを一定にしたときに、貫通孔を設けない場合（実線参照）、貫通孔をヨーク３に一つ設けた場合（破線参照）、二つ設けた場合（一点鎖線参照）、三つ設けた場合（二点鎖線参照）、四つ設けた場合（三点鎖線参照）のそれぞれの振動特性を示す。
その振動加速度は、図１８より孔数の増加によって増加する。これは孔が増え、空間Ｓ１とＳ２内の相互の空気の移動が容易になるに従い、空間Ｓ１内部の空気圧が減少してダンパとしての機能が弱まるためである。従って、共振の鋭さや加速度の落ち込み、及び周波数帯域幅を孔数に応じて変化させることが可能となる。むろん、ボイスコイルに印加する電気信号の電力値を大きくしても、加速度は大きくできるので、電気信号の大きさとバランスを取りながら、孔数を設定することが望ましい。
本実施の形態は、上記のような体感振動特性の変更を、孔数を変更して実現するものである。従って、ヨークの大きさを変更して作り分けたり、リング４１のような新たな付属部品を作成する必要が無いため、体感振動特性の安定性と利便性の向上に加え、第２又は第３の実施形態に比べ振動特性を更に容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて変更することが可能となる。
なお、貫通孔の数は、磁気回路部の重量バランスを保つ必要から、ヨーク３の面上に相対的に一つ若しくは二つ、或いはヨーク３周方向の定間隔毎に三つ又は六つ程度と変更して設ける事が望ましい。
なお、第４の実施形態は、その技術思想に基づいて種々に変更可能であることは云うまでもなく、例えば、図１７に示すように貫通孔３６ａ〜３６ｆを設ける位置を逃げ部３０ａ〜３０ｃや段部面３１に変更しても良い。また、図１２に示すリング４１を嵌合したヨーク３に貫通孔を設けても良い。更に、貫通孔の径の大きさを変更しても良い。
＜外磁型の実施形態＞
以下、外磁型の多機能型振動アクチュエータ装置について、図２３〜４０を用いて説明する。なお、便宜上、装置全体として、ダイヤフラム側を「上」とし、カバー側を「下」として説明する。図２３〜図２７は、外磁型の多機能型振動アクチュエータ装置全体の基本構造を示すものである。その基本構造は、図２３で示すように円板部２０ｂの板面中央にポールピース２０ａを有するヨーク２０と、リング状のマグネット２１と、略リング状のヨークプレート２２とを一体に取り付けて形成される外磁型の磁気回路部２を備えてなるものである。この他、装置全体として、両端を開口とする略筒形のハウジング１と、ボイスコイル３を面上に取り付けたダイヤフラム４と、一つのサスペンション５と、カバー６とを備えている。
磁気回路部２は、図２４で示すようにポールピース２０ａを、マグネット２１及びヨークプレート２２の各内径内に配置し、磁気ギャップとして作用する隙間Ｇ１を、ポールピース２０ａの周側面と、マグネット２１及びヨークプレート２２の各内面との間に隔てて設け、マグネット２１を中間に介在させてヨーク２０とヨークプレート２２とを三部品一体に取り付けることにより外磁型に形成されている。
サスペンション５としては、図２５で示すように磁気回路部を固定支持する支持部５０を円環状に形成すると共に、その支持部５０の円周形状に沿って１２０°等間隔毎の付け根部５１ａ〜５１ｃから同一方向に伸びる三つのバネアーム５２ａ〜５２ｃを有する。更に、各バネアーム５２ａ〜５２ｃの端部には、前記ハウジングとの取付個所である固定片５３ａ〜５３ｃが形成される。
ヨークプレート２２は、図２５で示すようにリング部２２ａを主体とし、前記支持部５０を保持するための止め輪２２ｂが内径縁に沿って設けられる。更に、そのリング部２２ａの外周面に、マグネット２１からの磁束を前記磁気ギャップＧ１に有効に導くために、張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅが前記バネアームの本数に応じて三つ１２０°等間隔毎に設けられている。
その張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの配置位置と周方向の長さは、磁気回路部２が上側に振動し上死点に達したときに、固定片５３ａ〜５３ｃと接触しないよう、予め固定片５３ａ〜５３ｃと重ならないように設定されている。更に、張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの上部面は、磁気回路部２が上側に振動する際にバネアーム５２ａ〜５２ｃとの接触を回避するところから、付け根部５１ａ〜５１ｃより固定片５３ａ〜５３ｃに向かって傾斜するテーパ部２２ｆ〜２２ｈで面取りされている。
サスペンション５は、図２６で示すように磁気回路部の支持部５０をヨークプレート２２の止め輪２２ｂに嵌め合せてリング部２２ａの面上にあてがい、付け根部５１ａ〜５１ｃを張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの非テーパ面上に配置し、バネアーム５２ａ〜５２ｃをテーパ部２２ｆ〜２２ｈの上側に配置し、固定片５３ａ〜５３ｃを張出し鍔部２２ｃ〜２２ｅの端面近くに配置することによりヨークプレート２２に組付け固定される。
その構成により、図２７で示すようにバネアーム５２ａ〜５２ｃは、テーパ部２２ｆ〜２２ｈの上側で撓り偏倚することを許容されるため、ヨークプレート２２を備えて形成される磁気回路部を上死点に至るまで大きく振動させられるよう磁気回路部に対して組み付けられる。
サスペンション５は、バネアーム５２ａ〜５２ｃを固定片５３ａ〜５３ｃでハウジング１の側面に取り付けて磁気回路部２をハウジング１の内部に支持する。ダイヤフラム４は、ボイスコイル３を磁気ギャップＧ１の内部に配置すると共に、外周縁をハウジング１の開口縁に取り付けてハウジング１の片方開口を覆う。カバー６は、外周縁をハウジング１のもう一方の開口縁に嵌め合せてハウジング１の他方開口を覆うよう組み付けられている。
このような外磁型の多機能型振動アクチュエータの基本構造に基づいて、第５〜第８の実施形態を説明する。
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態においては、図２３並びに図２８で示すように複数の貫通孔１０ａ〜１０ｃがハウジング１の側面に設けられている。また、ヨーク２０の円板部２０ｂの外周面をハウジング１の内側面に近接させることにより、クリアランスＧ２がヨークの外周面とハウジングの内側面との間に形成される。これにより、ダイヤフラム４と磁気回路部２とから形成される空間Ｓ１の内部空気と、磁気回路部２とカバーとから形成される空間Ｓ２の内部空気との相互の移動量を制限する。
この第５の実施形態では、サスペンション５のバネアーム５２ａ〜５２ｃと数的に合わせて三つの貫通孔（図２３の符号１０ａ〜１０ｃ参照）をハウジング１の側面に設け、その貫通孔を兼用し、バネアームの固定片（図２６の符号５３ａ〜５３ｃ参照）を各貫通孔に接着固定することにより（図２８の符号１０ｃと５３ｃ参照）、サスペンション５がハウジングの内部に取り付けられている。また、ダイヤフラム４，カバー６としては気密構造のものが備え付けられている。
＜第６の実施形態＞
第６の実施形態では、内磁型の第２の実施形態と同様に、ヨーク２０の面方向の大きさ（円板部２０ｂの径方向）を要求に応じて変更する。即ち、空間の内部空気がダンパとして機能する範囲内で、ハウジング１の内側面に対する円板部２０ｂの径寸法を変更するようにヨークを作り分ける。これにより、空間Ｓ１，Ｓ２相互の内部空気の移動を調節，制限することから、磁気回路部の上下振動に加わる空気のダンパ作用を調節する。
＜第７の実施形態＞
図３１並びに図３２で示すように、内磁型の第３の実施形態と同様に、ヨーク２０の外周面にリング１１を嵌め合わせる構成でもよい。リング１１の厚み寸法ｔは、所定の空気制動がハウジング１との内径との間で掛かるように、マグネット２１の外径面まで亘るように設定する。なお、リングを設ける効果については、第３の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
＜第８の実施形態＞
第８の実施形態は、上述した貫通孔１０ａ〜１０ｃ並びにクリアランスＧ２と共に、図３３で示すように貫通孔１２ａ〜１２ｃをヨーク２０に設けることによって体感振動の特性を設定変更するよう構成するものである。この貫通孔１２ａ〜１２ｃは、空間Ｓ１，Ｓ２相互の内部空気の移動量を調整、制限するため、ヨーク２０を刳り貫いて設けられている。
その貫通孔を設けるには、図示の形態のようにポールピース２０ａ，円板部２０ｂの双方の他、ポールピース２０ａまたは円板部２０ｂのどちらかに分けて穿孔位置を選択できる。数は、磁気回路部の重量バランスを保つ必要から、一つ若しくは二つ、或いは周方向の定間隔毎に三つまたは六つ程度と変更することにより設けるのが望ましい。
＜その他の実施形態＞
上述の外磁型の実施形態のようにハウジングに貫通孔に設ける構成に代えて、図３４並びに図３５で示すようにカバー６に複数個の貫通孔１３ａ，１３ｂ．．．を設け、無孔のハウジング１を備えて多機能型振動アクチュエータ装置を構成してもよい。
以上、本明細書中で用いた用語及び表現は単に説明のために用いたものに過ぎず、本発明の内容を何ら限定するものではない。従って、例えば、第１から第８の実施形態では、サスペンションが一つの場合を例に説明したが、図１９に示す多機能型振動アクチュエータのように、サスペンションが２つあるタイプにも適用可能である。即ち、図１９に示す多機能型振動アクチュエータの場合には、ストッパリングの側面をハウジング内面に接近させることにより、空気の移動量を制限するクリアランスを形成できる。
また、第１から第８の実施形態では、内磁型の多機能型振動アクチュエータと外磁型の多機能型振動アクチュエータとを例に説明したが、本発明はこれらのタイプに限定されるものではない。従って、図示しないが、ラジアル配向型の多機能型振動アクチュエータにも適用可能である。即ち、ラジアル配向型の多機能振動アクチュエータの可動部又は磁気回路部の側面をハウジングの内面に対して接近させることにより、空気の移動量を制限するクリアランスを形成できる。また、磁気回路部や可動部の構造は、第１〜第８の実施形態で説明した構造に限定されるものではない。
さらに、第１〜第８の実施形態では、ハウジングの両端面が開放されており、ダイヤフラムと反対側の開放端に、カバーが設けられているタイプを例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ハウジングが有底筒状に形成されているものであってもよい。
また、明細書中に、具体的寸法や具体的数値を用いて説明している箇所があるが、これらは説明の便宜上、記載しているものであり、本発明を限定する値ではない。
以上のように、仮に、本明細書中に限定的な用語や表現を用いたとしても、そのことにより、上述した本発明の形態と均等なものやその一部を排除する意図はない。このため、権利が要求されている本発明の範囲内で種々の変更が加えられる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明では、多機能型振動アクチュエータの内部の空気がクリアランスを通過する際の空気抵抗を利用して磁気回路部又は可動部に制動をかけるものである。また、クリアランスを小さくすることにより、空気抵抗が生じるため、多機能型振動アクチュエータの立ち上がり特性と立ち下がり特性がスムーズになり、振動の制御が容易になる。さらに、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使用し、そのダンパ作用を利用して磁気回路部の上下の振動の動きを受け止めることによって、着信報知に必要な体感振動量を得る周波数帯域幅を拡大することが可能となる。よって体感振動に必要となる加速度を、より幅広い周波数帯域幅で得られる事が可能になるので、共振点が定め易くなる。これにより、所望の振動加速度が得られ易くなり、体感振動特性の安定性並びに利便性の向上が図れる。
更に、周波数の変化幅に対する加速度の落ち込みを緩やかにすることが可能となる。これにより、製造に起因して多機能型振動アクチュエータ毎の共振点がずれて体感振動特性にバラツキが発生したり、多機能型振動アクチュエータを搭載した端末機器の使用環境が変化して共振点がずれたとしても、体感振動量の急激な落ち込みを防止できると共に、必要な体感振動量が得られなくなるといった事態も防げる。
更に、多機能型振動アクチュエータ内部の空気をダンパとして使用し、そのダンパ作用で磁気回路部の上下の振動の動きを受け止めることによって、携帯端末機の着信待ち状態における異音を低減することが可能である。
また、本発明に係る多機能型振動アクチュエータでは、従来の多機能型振動アクチュエータに比べ、ボイスコイルにより大きな電力を印加することが可能となる。
更に、磁気回路部の面方向の大きさを変更することにより、携帯端末機器の製造者ごとの要求に応じて体感振動特性を変更することが可能となる。
本発明では、上記各効果に加え、ヨークの外形面に、その外形形状と一致するリングを嵌合し、そのリングの面方向の大きさによってリングの外形面とハウジングの内側側面とのクリアランスを調節することにより、より容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて、共振の鋭さや加速度の落ち込み、及び周波数帯域幅を自在に変化させることが可能となる。
更に、本発明は、上記各効果に加え、磁気回路部に貫通孔を設けて体感振動特性を変更することにより、更に容易に且つ製造コストと時間と手間を抑えて体感振動特性を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータを示す断面図である。
図２は、図１の多機能型振動アクチュエータに組み付けられるヨークを示す斜視図である。
図３は、図１の多機能型振動アクチュエータをダイヤフラム側から示す平面図である。
図４は、図１の多機能型振動アクチュエータを磁気回路部の下振幅状態で示す動作説明図である。
図５は、図１の多機能型振動アクチュエータを磁気回路部の上振幅状態で示す動作説明図である。
図６は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータと従来例に係る多機能型振動アクチュエータとの振動特性を示す特性グラフである。
図７は、貫通孔をヨーク側面に設けた本発明に係る多機能型振動アクチュエータの断面図である。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータを示す断面図である。
図９は、図８の多機能型振動アクチュエータの変更例を示す断面図である。
図１０は、クリアランスＧ２に応じた体感振動特性の変化を示す特性グラフである。
図１１は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータに組み付けられるヨークにリングを嵌合する状態を示す斜視図である。
図１２は、図１１のリングを嵌合したヨークを示す斜視図である。
図１３は、図１２のヨークを組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。
図１４は、図１１の変更例を示すヨークの斜視図である。
図１５は、１４のヨークを組み込んだ多機能型振動アクチュエータの断面図である。
図１６は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータに組み付けられる貫通孔を設けたヨークを示す斜視図である。
図１７は、貫通孔を設けたヨークの変更例を示す斜視図である。
図１８は、ヨークに設ける貫通孔の数に応じた体感振動特性の変化を示す特性グラフである。
図１９は、一般例に係る多機能型振動アクチュエータを示す側断面図である。
図２０は、一般例に係る多機能型振動アクチュエータに組み付けられる一例のサスペンションを示す斜視図である。
図２１は、携帯端末機器の外装ケースを通して計測された多機能型振動アクチュエータ内部の磁気回路部の振動特性を示す曲線図である。
図２２は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータ装置の立ち上がり特性を説明するグラフである。
図２３は、本発明に係る多機能型振動アクチュエータ装置の各構成部品を示す展開斜視図である。
図２４は、図２３の多機能型振動アクチュエータ装置に組み付けられる磁気回路部を示す断面図である。
図２５は、図２３の多機能型振動アクチュエータ装置に組み付けられるサスペンション並びにヨークプレートを示す展開斜視図である。
図２６は、図２５のサスペンション並びにヨークプレートを組み付けて示す斜視図である。
図２７は、図２６の組み立て状態におけるサスペンションのバネアームの撓り状態を示す側面図である。
図２８は、本発明の第５の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図２９は、本発明の第７の実施の形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図３０は、図２９の多機能型振動アクチュエータ装置に組み付けられるヨーク，マグネット並びにリングを示す展開斜視図である。
図３１は、本発明の第８の実施形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図３２は、本発明のその他の実施の形態に係る多機能型振動アクチュエータ装置を示す断面図である。
図３３は、図３２に示す多機能型振動アクチュエータ装置に備えられるカバーの斜視図である。
Claims (9)
- 相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、
前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記ヨークの外形面を前記ハウジングの内側側面に近接させてクリアランスを形成し、少なくともそのクリアランスによってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータ。 - 相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、
前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記ヨークの外形形状に一致するリングを前記ヨークの外形面に嵌合させて、リングの外形面と前記ハウジングの内側側面との間にクリアランスを形成し、少なくともそのクリアランスによってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータ。 - 少なくとも相方に開口を有する略筒形状のハウジングと、磁気ギャップとして作用する隙間を形成するようにポールピースとヨークとをマグネットに一体に固定して形成された磁気回路部と、ボイスコイルを面上に取り付けたダイヤフラムと、前記磁気回路部を固定して支持する支持部を有するサスペンションと、前記開口の一つを覆うカバーとを備え、前記ダイヤフラムは前記ボイスコイルを前記磁気ギャップに配置すると共に、前記カバーで覆われた開口の反対側の開口を覆うようにハウジングの端面に接着され、前記支持部の外形からは複数のアームが前記外形形状に沿って伸長され、伸長されたアームの端が前記ハウジングの内側側面に固定され、前記ボイスコイルに電気信号を印加することで、前記磁気回路部が前記アームの撓りによって前記ハウジング内で振動する多機能型振動アクチュエータにおいて、
前記ハウジングとダイヤフラムとカバーのうちの少なくとも１部品に貫通孔を設けると共に、前記磁気回路部に貫通孔を設け、少なくともその貫通孔によってダイヤフラムと磁気回路部とで形成される空間内の空気と、磁気回路部とカバーとで形成される空間内の空気との移動量を制限することによって、前記磁気回路部の振動を得る周波数帯域幅を拡大したことを特徴とする多機能型振動アクチュエータ。 - 磁路を形成する磁気回路部と、
前記磁気回路部を支持するサスペンションと、
前記磁気回路部に対向配置されるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、
前記磁気回路部を収容するハウジングとを備え、
前記磁気回路部は、該磁気回路部の側面が前記ハウジングの内面に対して、空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータ。 - 磁路を形成する磁気回路部と該磁気回路部の径方向に張り出す張り出し部とを備える可動部と、
前記可動部を支持するサスペンションと、
前記可動部に対向配置されるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、
前記可動部を収容するハウジングとを備え、
前記可動部は、前記張り出し部の側面が前記ハウジングの内面に対して、空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータ。 - 磁路を形成する磁気回路部と該磁気回路部の側面に沿って設けられたリングとを備える可動部と、
該可動部を支持するサスペンションと、
前記可動部に対向配置されるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに設けられ、前記磁気回路部に形成された磁気ギャップに挿入されるボイスコイルと、
前記可動部を収容するハウジングとを備え、
前記可動部は、前記リングの側面が前記ハウジングの内面に対して空気の移動量を制限するクリアランスを隔てて配置されている多機能型アクチュエータ。 - 前記ハウジングに空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている請求の範囲第４項乃至請求の範囲第６項のいずれかに記載の多機能型アクチュエータ。
- 前記磁気回路部又は前記可動部に空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている請求の範囲第４項乃至請求の範囲第６項のいずれかに記載の多機能型アクチュエータ。
- 前記ハウジングに空気の移動量を調整する貫通孔が設けられていると共に、前記磁気回路部又は前記可動部に空気の移動量を調整する貫通孔が設けられている請求の範囲第４項乃至請求の範囲第６項のいずれかに記載の多機能型アクチュエータ。
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