JP4246861B2 - 多機能型発音体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やペイジャー等の移動体通信機に組み込んで、着信を音響あるいは振動により使用者に知らせる多機能型発音体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような携帯機器は、一般に、使用者に着信を知らせるのにブザー音やメロディ音を発することと、音は出さずに振動することを切り替えて使えるよう構成されており、そのため小型スピーカーに類する音響発生用の発音体と、偏心重りを小型モータで回転させて振動を発生する振動体を内蔵させる構造が取られてきた。このように発音体と振動体の両方を組み込むのは機器の小型化や低価格化の上で不利であったが、近年、１個の発音体で音響と振動の両方を発生するものが出現している。このような発音体にはハンズフリー状態での会話時の音声出力用にも使用できる多機能なものもある。
【０００３】
図８は特開平１０−２２９５９６号公報に開示された多機能型発音体で、同図（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＶ−Ｖ断面である。カバー１と底板２で構成したケースの上面に、円形の振動板３の外周を接着し、振動板３の下面にコイル４を固定してある。また、カバー１の下部には支持ばね５の外周を固定してあり、支持ばね５の中央部にトッププレート８を備えた磁石６とヨーク７を固定してある。磁石６、ヨーク７、トッププレート８は磁気回路を形成し、トッププレート８の外周とヨーク７の凹部の内周とで作る磁気ギャップ内にコイル４が位置している。コイル巻線の端末９はカバー１に設けた穴から発音体の外に導かれている。
【０００４】
支持ばね５とこれに固定された磁石６とトッププレート８およびヨーク７は、磁気回路であるとともに振動部を形成し、図８（Ｂ）に見るように支持ばね５には切り込み１０をいくつか設けてばね性を持たせている。ある周波数を持つ電気信号がコイル４に供給されると、コイル４と上記の磁気回路の間に電磁気力が働いて互いに振動を始める。この時、電気信号の周波数がある程度高くて可聴周波数領域であれば、コイル４が固定された振動板３の振動が大きくなってブザー音を発生し、一方、支持ばね５で支持された振動部の方は固有振動数が低いためほとんど振動しない。逆に、可聴周波数帯を下回る比較的低い周波数の信号が加わると、振動板３からは音が出なくなり、代わりに支持ばね５に磁石６とヨーク７を固定した振動部の振動が大きくなって、この振動がカバー１を介して発音体を組み込んだ携帯機器に伝わり、使用者に着信を知らせる。このようにして、１個の発音体が発音と振動の両様の動作をする。
【０００５】
図９は特開平１０−２１５４９９号公報に開示された多機能型発音体で、同図（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のVI−VI断面である。カバー１１の上面側に振動板１３の外周を固定し、一方、カバー１１の下面に支持ばねＡ（１５）の外周を固定してある。支持ばねＡ（１５）に深皿状の重り１８を固定してあり、重り１８の内側にはヨーク１７を取り付け、ヨーク１７の中央部の扁平な円柱状のセンターポールの外周にコイル１４、その外側に円環状の磁石１６が固定してある。さらに、重り１８の上面に支持ばねＢ（１９）が固定してあって、重り１８およびこれと一体になっている部品をカバー１１に対し支持している。従ってコイル１４、磁石１６、ヨーク１７は磁気回路を形成する一方、重り１８とともに支持ばねＡ（１５）、支持ばねＢ（１９）で支持されて振動系をなしている。支持ばねＡ（１５）と支持ばねＢ（１９）は、図９（Ｂ）にそれぞれ実線と破線で画いたような腕を持つサスペンション部材で、腕はほぼ同形状であるが逆の向きに取り付けて、支持状態を平衡させている。
【０００６】
コイル１４に可聴周波数の信号電流が流れると、振動板１３がコイル１４、磁石１６、ヨーク１７による磁気回路の吸引力を受けて振動し、ブザー音を発生する。信号の周波数が低くて機械振動領域であると、振動板１３からは音が出なくなる一方、支持ばねＡ（１５）、支持ばねＢ（１９）、コイル１４、磁石１６、ヨーク１７、重り１８からなる振動系が振動して使用者に着信を知らせる。重り１８は電磁作用には関係ないが、振動部の質量を増して振動エネルギーを大きくするためのもので、発音体内部の空気の出入りをよくして音圧や振動の低下を防止するように空気抜き穴２０が設けてある。
【０００７】
図１０は本願の発明者らが先に特願平１１−１３９３３３号により出願した多機能型発音体で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。カバーＡ（２１）とカバーＢ（２２）で構成するケースの上面側に、振動板２３の外周を固定し、振動板２３の下面にコイル２４を固定してある。深皿状のヨーク２７の内側に磁石２６とトッププレート２８を固定したものを、支持ばね２５でケースに支持してあり、支持ばね２５は図１０（Ａ）に見るように４本の腕のある弾性サスペンション部材で、内側の環状部をヨーク２７の上面に点溶接し、腕の外端部をプラスチックのカバーＢ（２２）にインサート成形してある。ヨーク２７と磁石２６とトッププレート２８が磁気回路を作るとともに、支持ばね２５に支えられて振動部を形成している。ヨーク２７の内周とトッププレート２８の外周が作る磁気ギャップ内に、コイル２４が位置している。
【０００８】
同図（Ｂ）のように、ヨーク２７の外周に設けた鍔部３１がケース内周の肩部３２、３３の間の凹部３４に入り込んでいて、この発音体やこれを組み込んだ機器を誤って落下して衝撃を受けたとき等に、鍔部３１が肩部３２、３３に当たることによって振動部の過大な変位を押さえ、支持ばね２５が変形したり、部品と部品が衝突して破損したりするのを防ぐ。鍔部３１と肩部３２はいずれも円環状につながった形状でなく、円周の３、４箇所に分散して設けてある。鍔部３１と肩部３２の切れ目はケース内の空気が出入りする通路となり、振動板２３や振動部の振動に対する流体抵抗を減らす。カバーＢ（２２）には２個の接続端子３５をインサートしてあり、コイル巻線の端末３７を接続端子３５の半田付け部３８に半田付けしてある。ヨーク２７の下部に横振れ防止膜２９を設けてあり、これは通気性のある円形の不織布でヨーク２７の下面全部を覆い、外周をケース内周の肩部３２に固定し、中央部をヨーク２７の中央の凸部３０に固定してある。横振れ防止膜２９は可撓性であるがばね性はほとんどなくて、振動特性にはあまり関与しないが、ヨーク２７の下面が横振れするのを防ぐ。動作に関しては、コイルに流れる信号周波数の高低によりブザー音、メロディー音、音声などの発音と振動の区別を生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図８の従来例の場合、磁石６やヨーク７を搭載している支持ばね５が下面近くにあり、一方、コイル４は上方にあって両者の断面配置が段違いになっている。このため、低周波の電気信号を受けた場合、支持ばね５とそれに乗っている部品からなる振動部が行う振動は、基本的には単純な上下運動であっても、部品形状や寸法の僅かなアンバランスなどのために傾きを生じやすい。すなわち図１１に示すように、静止時に破線の位置にあるヨーク７は振動時には実線のように傾いて動く。すると図８（Ａ）にて、ヨーク７の上部やトッププレート８が左右に振れ、コイル４に当たって異音を生じたり、動作が乱れたりして問題となる。
【００１０】
他の二つの従来例は、振動部がこのように傾斜するのを防止することを意図している。図９の発音体は、振動部のサスペンション部材を実質的に支持ばねＡ（１５）と支持ばねＢ（１９）の２枚に分割したものであり、これら２枚の支持ばねで重り１８の上下面を挟んで振動部を構成するので、両面懸垂などと呼ばれる。振動部の上下両面がそれぞれ支持ばねＡ、Ｂ（１５、１９）によって拘束されて平面的な動きが制限されるので、振動部が図１１のように傾くことが防がれる。図８の発音体が動電型であるのに対し図９の発音体は電磁型であるが、図９のように振動部の上下に２枚の支持ばねを配置する構造は、もちろん図８のような動電型の発音体にも適用できる。
【００１１】
一方、図１０の多機能型発音体は、振動部の上面を支持ばね２５で支持し、下面を不織布の横振れ防止膜２９で覆って、これをヨーク２７の中央部に固定してある。支持ばね２５がコイルとほぼ同高さにあるので、支持ばね２５が傾斜してもコイル付近の部品の横方向の変位は僅かであり、さらに横振れ防止膜２９でヨーク２７の下面の横振れを押さえるので振動部の傾斜が効果的に防がれる。これは振動部の弾性支持と振動部下面の横振れ防止を、支持ばね２５と横振れ防止膜２９に明瞭に分担させた構成である。
【００１２】
図９、図１０等の発音体は、いずれも振動部が傾斜して部品同士が接触することのないように構成されているが、振動部の傾斜を防ぐ構造はこれらに限るものではない。本発明はこのような従来構造とは異なる構成で振動部の傾斜を制限し、部品同士の接触を防ぐ多機能型発音体を実現するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、振動部の一方の面を支持ばねで弾性支持し、他方の面に横振れ防止構造を設けて振動部の傾斜を防ぐようにした多機能型発音体であって、特に横振れ防止構造を新規にしたものである。
本出願の第一の発明は、図１０の発音体構造からの発展であり、図１０の横振れ防止膜２９が円板状でヨーク２７の下面全体を覆うものだったのに対し、中心から放射状に枝の出たＹ字形または十字形等のスタビライザを用いるものである。これによって従来の横振れ防止膜のように通気性のある材料というような制限がなくなり、材料選択の自由度が増す。
【００１４】
第二の発明は、多機能型発音体の振動部の両面のうち支持ばねの固定面とは反対側の面の中央部を、レバー状のスタビライザで周辺のケースの一部に橋渡しするように連結する。スタビライザは振動部の振動とともに揺動し、振動部の中央部を横方向に拘束することによってこの面の横振れを制限する。スタビライザは単純なＩ字形、あるいはＶ字形やＬ字形であったりするが、レバー要素を角度的に等間隔に配置した構成ではなく、振動部の中央部とケースの一方の側だけにまたがるものである。
【００１５】
先の従来例において、図９の発音体で２枚の支持ばねＡ、Ｂ（１５、１９）で振動部の両面を支持する構造、あるいは図１０の発音体で下面全部を覆う横振れ防止膜２９にヨーク２７を結合する構造などは、いずれも横振れ防止部材や支持ばねを中心から見て片寄りのない形状にすることにより、動作に方向性がないようにして、振動部中央の横振れを皆無に近づけようとするものであった。本出願の第二の発明においてはこのような発想を切り替え、非対称に動作するスタビライザを用いて、当初から振動部中央に僅かな横振れを許すとともに、横揺れを部品の接触を生じない範囲内に規制することにより目的を達するものである。
【００１６】
スタビライザはレバー状で、一端を振動部の中央部に連結し、他端をケースの一部に連結するので、連結部に蝶番や継ぎ手に類する構造を用いれば好都合であるが、小型の発音体ではそのようにするのが困難なことも多いから、連結部近傍を肉薄にしてその箇所の可撓性を増したり、あるいは弾性材料の薄板などで作ることができる。形状は前記のように単純なＩ字形のほか、Ｖ字形、Ｌ字形などのものを用いる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本出願の第一の発明の実施形態で、先の図１０から発展した発音体の下面図である。図１０のものでは同図（Ｂ）に断面の見える横振れ防止膜２９はヨーク２７の下面を全部覆う円形だったのであるが、本発明では横振れ防止部材が必ずしも全円である必要はないと考えて、図１に見るようにこれを中心から放射状に３本の枝を持つスタビライザ４１とした。スタビライザ４１の中央部をヨーク２７の中央部に固定し、３本の枝部の外端はカバーＡ（２１）に固定してある。図示は省くが、スタビライザを十字形にすることももとより可能である。スタビライザの目的は振動部の横振れ防止であって振動特性を決めることではないから
、ばね性は不要であるが、振動に追随して動くために枝部に伸縮性が必要である。材料は従来のような不織布のほか、もはや材料自体に通気性は不要なので、ナイロン・シートなどを用いることができる。
【００１８】
スタビライザを金属で製作する場合は厚さを薄くしてばね作用を小さくし、振動特性への影響を極力減らす。図２の断面図は金属スタビライザ４１の枝に沿った形状を示し、金属製の場合このように枝を波形に成形するなどして伸縮性を持たせる。
【００１９】
図３は本出願の第二の発明による第１の実施形態であって、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は下面図で、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面である。ヨーク２７は上面に支持ばね２５を固定して支持してある。下面側にスタビライザ４２を設けてあり、これは金属またはプラスチック等であって、左端を蝶番４２ｃでヨーク２７の下面中央部に連結し、右端は蝶番４２ｂで基部４２ａにつながっている。基部４２ａをカバーＡ（２１）のダボ４３にはめ、熱かしめで固定してある。
【００２０】
この構成により、低周波の信号を受けてヨーク２７に磁石やトッププレートを搭載した振動部が上下に振動する際、スタビライザ４２は蝶番４２ｂを軸として揺動し、ヨーク２７に連結している蝶番４２ｃの箇所は、図３（Ａ）に示す円弧４４の軌跡に沿って上下に変位する。すなわちヨーク２７の下面中央部の動きは直線ではないが、円弧４４は十分半径が大きくて直線から僅かしか外れず、従って振動部の傾斜も僅かとなってトッププレートとコイルの接触などの不具合を生じない。ヨーク２７の下面に設けた凹部４５は、振動中に振動部の下面がスタビライザ４２に当たらないようにするための逃げである。
【００２１】
図３のようにスタビライザ４２を蝶番構造にすることは振動への影響を小さくする上で好ましいが、実際の製品は小型で、例えば鍔部３１を含めたヨーク２７の外径が１５ｍｍ程度であり、蝶番構造の製作が困難だったり、製作費がかさむため採用し難かったりする場合がある。図４は本発明の別の実施形態で、スタビライザ４６はプラスチック製であり、右端の基部４６ａ側に薄肉部４６ｂ、左端のヨーク２７への連結側に薄肉部４６ｃを設けてこの部分の可撓性を増し、蝶番の代わりにしてある。そして基部４６ａに設けた穴をカバーＡ（２１）のダボ４３にはめて熱かしめで固定し、左端部に設けた穴をヨーク２７の下面中央のダボに押し込んで固定してある。
【００２２】
図４のようなスタビライザ４６をプラスチックで作る場合、同じくプラスチックであるカバーＡ（２１）と初めから一体化して成形することも可能である。図５はそのような実施形態で、同図（Ａ）に示すようにスタビライザ４７をカバーＡ（２１）と一体に、ただしカバーＡ（２１）から右方に伸ばす形で成形する。カバーＡ（２１）との接続部に薄肉部４７ｂ、右端部に薄肉部４７ｃを設けてある。磁石やトッププレートを搭載したヨーク２７をケースに納めた後、スタビライザ４７を根本の薄肉部４７ｂの箇所を中心に右端の矢印のように曲げて、同図（Ｂ）のように反転させ、先端部の穴をヨーク２７の下面中央のダボに押し込む。同図（Ｃ）は下面図である。
【００２３】
図６は本発明のさらに別の実施形態で、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は下面図で（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面である。スタビライザ４８はステンレス、燐青銅等の金属薄板で製作し、形状はＶ字形で、Ｖ字の上端をつなぐ基部４８ａをカバーＢ（２２）にダボ４３の熱かしめで固定してある。Ｖ字形の先端部は点溶接４９でヨーク２７に接合してある。このスタビライザ４８は片持ち梁の一種であって、点溶接４９部分の軌跡は正確な円弧ではないが円弧に近く、振動部の傾斜を十分小さい値に押さえる。またこのようにスタビライザ４８を２本の枝部を持つＶ字形に形成することにより、図６（Ｂ）の平面図にて上下方向の変形に対する剛性が大きくなり、ヨーク２７の下面が同図（Ｂ）の上下方向に不要に変位することがほとんどなくなる。
【００２４】
なお、図６（Ｂ）でカバーＢ（２２）から右側に出ている３本の端子のうち、両側の２本はコイル両端をつないだ接続端子であり、中間の１本は支持ばね２５と一体であって、多機能型発音体を回路に接続する際、支持ばねの帯電によって回路のＩＣが静電破壊したりすることのないよう電荷を接地に逃がすための接地端子である。
【００２５】
図７は本発明のさらに別の実施形態で、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は下面図で（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面である。これはスタビライザ５０を図６の実施形態と同様に金属で製作した場合であるが、図６ではＶ字形だった枝部の角度を広げて９０°のＬ字形にしたものである。枝の端部をつなぐ基部５０ａをカバーＡ（２１）のダボ４３の熱かしめで固定し、Ｌ字の角部を点溶接４９でヨーク２７の下面中央に固定してある。発明者らの試作実験では一応所期の機能が得られたが、枝の角度が開くにつれて同図（Ｂ）に記入した片持ち梁の実効長さｌが短くなって、図３（Ａ）に示したヨーク２７の下面中央の振動時の軌跡４４の曲率半径が小さくなり、スタビライザー５０の基部５０ａ側の枝の根本部分の応力も過大になる傾向があるから、枝間の角度を広げるのはこの辺が限界である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば多機能型発音体の振動部をコイルとほぼ同じ高さの箇所で支持ばねにより振動可能に支え、振動部の反対側の面の中央部をスタビライザに係止して横振れを確実に一定値以内に規制するから、振動部の傾きが許容値内に保たれ、部品同士が接触して異音を生じたり振動が乱れたりすることがなくなる。これによってサスペンション部材を二重に用いたりしなくとも安定した振動が得られる。
【００２７】
また、本発明のスタビライザは数本の枝部からなる形状で、振動部はスタビライザによって覆われてない面積が大部分であるから、振動部の収容空間からの空気の出入りが自由で振動が妨げられることがなく、スタビライザに通気性の材料を用いたり、部品に空気抜き穴を設けたりする必要がない。
このように、本発明によれば発音と振動の二つの作用をする多機能型発音体であって、構造簡単で高性能、高信頼性のものが廉価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多機能型発音体の実施形態の下面図である。
【図２】本発明の多機能型発音体の実施形態の断面図である。
【図３】本発明の多機能型発音体の別の実施形態で（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面である。
【図４】本発明の多機能型発音体のさらに別の実施形態で（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面である。
【図５】本発明の多機能型発音体のさらに別の実施形態で（Ａ）、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は下面図であり、（Ｂ）は（Ｃ）のＢ−Ｂ断面である。
【図６】本発明の多機能型発音体のさらに別の実施形態で（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面である。
【図７】本発明の多機能型発音体のさらに別の実施形態で（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面である。
【図８】従来の多機能型発音体で（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＶ−Ｖ断面である。
【図９】従来の別の多機能型発音体で（Ａ）は断面図、（Ｂ）は下面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のVI−VI断面である。
【図１０】従来のさらに別の多機能型発音体で（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面である。
【図１１】従来の多機能型発音体の動作状態を示す図である。
【符号の説明】
１、１１ カバー
３、１３、２３ 振動板
４、１４、２４ コイル
５、２５ 支持ばね
６、１６、２６ 磁石
７、１７、２７ ヨーク
８、２８ トッププレート
１５ 支持ばねＡ
１８ 重り
１９ 支持ばねＢ
２１ カバーＡ
２２ カバーＢ
２９ 横振れ防止膜
３１ 鍔部
３２、３３ 肩部
３５ 接続端子
４１、４２、４６、４７、４８、５０ スタビライザ
４２ｂ、４２ｃ 蝶番
４３ ダボ
４５ 凹部
４９ 点溶接

Claims (8)

1. コイルを固定した振動板をカバーに取り付け、ヨークおよび磁石を含む振動部を支持ばねでカバー内に支持してなる多機能型発音体において、支持ばねをコイルと断面的にほぼ同じ高さに配置し、
   振動部を挟んで支持ばねと反対の側に、振動部の中央部から複数の枝部をＹ字形、十字形など放射状に等角度間隔に有するスタビライザを設け、スタビライザの中央部を振動部の中央部に固定し、枝部の外端をカバーに固定し、
   スタビライザと振動部の間は互いの固定部を除き断面的に隙間を設けてあることを特徴とする多機能型発音体。
2. 請求項１に記載の多機能型発音体において、
   スタビライザは不織布またはナイロンシートなど、枝部に沿って伸縮性のある材料であることを特徴とする多機能型発音体。
3. 請求項１に記載の多機能型発音体において、
   スタビライザは金属薄板であって、枝部を波形に成形して伸縮性を持たせたことを特徴とする多機能型発音体。
4. コイルを固定した振動板をカバーに取り付け、ヨークおよび磁石を含む振動部を支持ばねでカバー内に支持してなる多機能型発音体において、支持ばねをコイルと断面的にほぼ同じ高さに配置し、
   振動部を挟んで支持ばねと反対の側に、振動部の中央部と振動部の周辺のカバーの一部に橋渡しするようにまたがるスタビライザを設け、スタビライザの両端を振動部の中央部とカバーにそれぞれ連結し、
   スタビライザと振動部の間は互いの固定部を除き断面的に隙間を設けてあることを特徴とする多機能型発音体。
5. 請求項４に記載の多機能型発音体において、
   スタビライザは振動部およびカバーへの連結部の一方または両方を蝶番構造にしたことを特徴とする多機能型発音体。
6. 請求項４に記載の多機能型発音体において、
   スタビライザは振動部およびカバーへの連結部の一方または両方に肉薄部を設けて、その部分の可撓性を増したことを特徴とする多機能型発音体。
7. 請求項４に記載の多機能型発音体において、
   スタビライザはプラスチックのカバーと一体に成形してあることを特徴とする多機能型発音体。
8. 請求項４に記載の多機能型発音体において、
   スタビライザはＶ字形ないしＬ字形の金属薄板であることを特徴とする多機能型発音体。

Images