JP4602788B2 - Vibration generator - Google Patents
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本発明は筐体に振動を発生させる振動発生装置に係り、特に、振動発生時の振動立ち上がり時間および振動収束時の振動立ち下がり時間を短くでき、また小型の電子機器にも搭載できる振動発生装置に関する。 The present invention relates to a vibration generating device that generates vibrations in a housing, and in particular, a vibration generating device that can shorten the vibration rise time at the time of vibration generation and the vibration fall time at the time of vibration convergence and can be mounted on a small electronic device. about the.
従来、電子機器を操作する操作者に振動を伝える振動発生装置として、例えば下記特許文献1には、図10に示すような分銅モータが記載されている。図10は下記特許文献1に示す従来の分銅モータを示す斜視図である。なお、図10は、特許文献1の図2と同じ図を用いている。
Conventionally, as a vibration generator that transmits vibration to an operator who operates an electronic device, for example,
図10に示す分銅モータ101は、補助ケース102にモータ103が設けられ、さらにモータ103に錘104が設けられて構成されている。補助ケース102は四角箱型に成形されており、一側面全体に開口部102aが形成され、補助ケース102の上面102bに開口部102aと連続した四角形状の切欠部102cが形成されている。
A
モータ103は直流(DC)モータである。モータ103の上面中央には軸受105が突出して設けられており、この軸受105に回転軸106の先端が上方へ突出した状態で回転自在に支持されている。モータ103の側面にはゴム製で帯状の緩衝部材107が巻かれており、モータ103を補助ケース102に挿入する際に、緩衝部材107がモータ103と補助ケース102の内面102dとの間に介在し、モータ103が補助ケース102の内側に保持される。またこのとき、軸受105が切欠部102cに嵌合した状態になる。
The
分銅モータ101では、モータ103の回転軸106に錘104が偏心した状態で設けられている。分銅モータ101では、回転軸106を一方向に連続して回転させて錘104を偏心運動させることで、偏心運動による遠心力によって、分銅モータ101が内部に設けられるコントローラのケースを振動させるというものである。
しかし、前記特許文献1に記載された分銅モータ101は、モータ103の回転軸106を一方向に連続して回転させて錘104を偏心運動させ、この偏心運動によって生じた遠心力が振動を発生させるものである。このため、モータ103の回転が定常状態になるまで振動し難い構成である。すなわち、モータ103の回転が定常状態になるまでには所定の時間を要するため、モータ103に回転を与えてから振動が実際に発生するまでの立ち上がり応答時間が長いという問題がある。
However, the
一方、前記振動の発生を停止させるためには、回転中のモータ103を停止させる必要があるが、分銅には大きなイナーシャが生じているため、モータ103は急停止することは困難である。このため、モータ103に振動停止信号を与えてから実際にモータ103の回転が停止するまでには所定の時間を要する。つまり、従来の分銅モータ101では、前記振動が減衰するのに要する時間が長いという問題がある。この結果、従来の分銅モータ101を用いた振動発生装置では、操作者が満足するような振動、すなわち応答速度が速く歯切れのよい振動を与えるには限界がある。
On the other hand, in order to stop the generation of the vibration, it is necessary to stop the rotating
また、近年、たとえばPDA(パーソナルディジタルアシスタント)のような携帯可能な小型の電子機器においては、タッチパネルやフェザータッチ式の入力装置などを操作したときに、操作したことを操作者に伝えるために、操作確認のためのクリック振動を発生させることが要望されている。 In recent years, for example, in a portable small electronic device such as a PDA (Personal Digital Assistant), when operating a touch panel, a feather touch type input device or the like, It is desired to generate click vibration for operation confirmation.
しかし、前記特許文献1に記載された分銅モータ101は、モータ103を回転させるための図示しない磁気回路がモータ103の軸方向に設けられるのが一般的である。このため、分銅モータ101自体を小型化または薄型化することは困難であり、上記のようにクリック振動を発生させる振動発生装置としてPDAに搭載するには難しいという状況にあった。
However, the
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、携帯情報端末など小型の電子機器にも搭載することが可能な小型で且つ薄型の振動発生装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a small and thin vibration generator that can be mounted on a small electronic device such as a portable information terminal.
また、本発明は、振動が実際に発生するまでの応答時間および振動が実際に停止するまでの減衰時間を短縮することができるようにした振動発生装置を提供することを目的としている。 It is another object of the present invention to provide a vibration generator that can shorten the response time until vibration actually occurs and the decay time until vibration actually stops.
本発明の振動発生装置は、それぞれが筐体の両端に配置されて第1の方向に所定の距離を空けて対向する磁石と、前記磁石の間に位置する磁界発生部とを有し、前記磁石が前記筐体に固定され、前記磁界発生部が振動子に搭載されており、
前記磁界発生部は、第1の方向に延びる中心軸の回りに巻かれたコイルを有し、それぞれの前記磁石の前記振動子に対向する対向面は、異なる磁極が第1の方向と直交する第2の方向に分かれて着磁されているとともに、一方の前記磁石と他方の前記磁石との間では、異なる磁極どうしが対向しており、
第1の方向に間隔を空けて対を成す板バネが、前記筐体の内面と前記振動子の1つの側面との対向空間内にのみ配置され、それぞれの前記板バネは、前記筐体の内面に固定される筐体側固定部と、前記振動子に固定される可動側固定部と、前記筐体側固定部と前記可動側固定部との間に延びる変形部とを有し、それぞれの前記板バネは、前記変形部が同じ向きに傾斜しており、
前記コイルに通電されていないときは、前記磁界発生部の中心軸とそれぞれの磁石の第2の方向の中間部とが対向し、前記コイルに通電されると、それぞれの前記板バネは、前記可動側固定部が、前記筐体側固定部を中心とする回動軌跡に沿って変形して、前記振動子が第2の方向へ振動させられることを特徴とするものである。
Vibration generating device of the present invention includes a magnet, each of which faces at a predetermined distance in the first direction are disposed at opposite ends of the housing, and a magnetic field generator positioned between the magnets, the A magnet is fixed to the housing, and the magnetic field generator is mounted on a vibrator.
The magnetic field generator includes a coil wound around a central axis extending in a first direction, and different magnetic poles are orthogonal to the first direction on the facing surfaces of the magnets facing the vibrator. While being magnetized separately in the second direction, different magnetic poles face each other between the one magnet and the other magnet,
A pair of leaf springs spaced apart in the first direction is disposed only in a facing space between the inner surface of the housing and one side surface of the vibrator, and each of the leaf springs is disposed on the housing. A housing side fixing portion fixed to the inner surface, a movable side fixing portion fixed to the vibrator, and a deforming portion extending between the housing side fixing portion and the movable side fixing portion, The leaf spring has the deformed portion inclined in the same direction,
When the coil is not energized, the central axis of the magnetic field generator and the intermediate portion in the second direction of each magnet face each other, and when the coil is energized, each leaf spring is The movable side fixing portion is deformed along a turning locus centering on the housing side fixing portion, and the vibrator is vibrated in a second direction .
本発明の振動発生装置では、振動子の左右両端に一対の磁石からなる磁界形成部を配置した構成としたため、振動発生装置を薄型化することができる。 In the vibration generator of the present invention, since the magnetic field forming unit composed of a pair of magnets is disposed on both left and right ends of the vibrator, the vibration generator can be made thin.
また振動発生時の振動の立ち上がり時間および振動収束時の振動立ち下がり時間がともに短く、良好な振動感を有する振動を得ることができる。また、上記のような容易な構造によって良好な振動感を有する振動を確実に発生させることができるため、たとえばPDAのような小型の電子機器に搭載することができる。 In addition, the vibration rising time when the vibration is generated and the vibration falling time when the vibration is converged are both short, and a vibration having a good vibration feeling can be obtained. In addition, since the vibration having a good vibration feeling can be reliably generated by the easy structure as described above, it can be mounted on a small electronic device such as a PDA.
あるいは、本発明は、前記磁石が前記筐体に固定され、前記磁界発生部が振動子に搭載されることに代えて、前記磁界発生部が前記筐体に固定され、前記磁界発生部の両側に位置するそれぞれの前記磁石が同じ振動子に搭載されている構造としてもよい。 Alternatively, in the present invention , instead of the magnet being fixed to the casing and the magnetic field generator being mounted on a vibrator, the magnetic field generator is fixed to the casing, and both sides of the magnetic field generator are It is good also as a structure where each said magnet located in is mounted in the same vibrator | oscillator .
上記構造とすると、コイルが筐体に固定されているため、コイルが振動子として上下方向に移動する場合と比べて、コイルを容易に巻回することができ、振動発生装置の組み立てを容易に行うことができる。 With the above structure, since the coil is fixed to the housing, the coil can be easily wound and the assembly of the vibration generator can be easily performed as compared with the case where the coil moves up and down as a vibrator. It can be carried out.
上記構成では、さらに薄型の振動発生装置を提供できる。またバランスのとれた振動を発生させることができる。
また前記コイルの中心に磁界の方向を導く芯棒が設けられているものが好ましい。
With the above configuration, a thinner vibration generator can be provided. Moreover, balanced vibration can be generated.
It is preferable that a core rod for guiding the direction of the magnetic field is provided at the center of the coil.
上記構成では、コイルで発生した磁界の向きを効率よく磁界形成部に向けることができるため、より大きな反発力および吸引力が形成され、振動子を大きな振幅で振動させることが可能となる。 In the above configuration, since the direction of the magnetic field generated in the coil can be efficiently directed to the magnetic field forming unit, a larger repulsive force and attractive force are formed, and the vibrator can be vibrated with a large amplitude.
さらには、それぞれの磁石の前記対向面と逆側に向く端面にヨーク部材が設けられているものが好ましい。 Furthermore, it is preferable that a yoke member is provided on an end surface of each magnet facing away from the facing surface.
上記手段では、磁界形成部に適正な磁路を形成し、磁石が発生した磁界の漏れを少なくすることができる。このため、上記同様に振動子を大きな振幅で振動させることが可能となる。 With the above means, it is possible to form an appropriate magnetic path in the magnetic field forming portion and reduce the leakage of the magnetic field generated by the magnet. For this reason, the vibrator can be vibrated with a large amplitude as described above.
また、それぞれの前記磁石は、下部磁石と上部磁石が第2の方向に積層されて構成され、前記下部磁石と前記上部磁石の板厚寸法が等しく、前記下部磁石の前記磁界発生部に対向する対向面と、前記上部磁石の前記磁界発生部に対向する対向面とが、異なる磁極に着磁されているものとすることができる。 Also, each of the magnets is configured lower magnet and the upper magnet are stacked in a second direction, the plate thickness dimension of the lower magnet upper magnet rather equal, the magnetic field generator of the lower magnet The opposing surface which opposes and the opposing surface which opposes the said magnetic field generation | occurrence | production part of the said upper magnet shall be magnetized by the different magnetic pole.
上記手段では、上部側の磁石で発生する磁界と下部側の磁石で発生する磁界の大きさをほぼ均等に設定することできるため、振動子の中心を中立位置(磁石の接合面)に配置することができる。 In the above means, since the magnitude of the magnetic field generated by the upper magnet and the magnitude of the magnetic field generated by the lower magnet can be set almost evenly, the center of the vibrator is arranged at the neutral position (magnet joining surface). be able to.
また、前記筐体の内面には、前記板バネの前記筐体側固定部の固定箇所の近傍に逃げ穴が形成されているものが好ましい。 Moreover, it is preferable that an escape hole is formed in the inner surface of the casing in the vicinity of the fixing portion of the casing-side fixing portion of the leaf spring .
上記手段では、余分な接着剤を逃げ穴から筐体の外方へ逃がすことができ、板バネの下部固定部側の下端に接着剤が付着することを防止することができる。その結果、ばね定数の変化を防止し、振動子の振動を正確に制御できるようになる。 In the above means, excess adhesive can be released from the escape hole to the outside of the housing, and adhesion of the adhesive to the lower end of the leaf spring on the lower fixing portion side can be prevented. As a result, the change in the spring constant can be prevented and the vibration of the vibrator can be accurately controlled.
また本発明は、前記振動子の固有の振動周波数と同じ周波数の駆動電流が前記コイルに複数回与えられて、前記振動子が駆動させられるものである。 In the present invention, the vibrator is driven by applying a drive current having the same frequency as the inherent vibration frequency of the vibrator to the coil a plurality of times .
上記構成では、振動の振幅量を増大させることができるため、操作者に、よりはっきりとしたクリック振動を体感させることができる。 In the above configuration, the amplitude of vibration can be increased, so that the operator can feel a clearer click vibration.
さらには、振動を停止させるときには、前記振動子の固有の振動周波数とは異なる周波数からなる駆動電流が複数回与えられることにより駆動させられるものが好ましい。 Furthermore, it is preferable that when the vibration is stopped, the vibration is driven by applying a drive current having a frequency different from the natural vibration frequency of the vibrator a plurality of times.
上記手段では振動子の振動の減速効率を高めることがきる。このため、振動収束時の振動の立ち下がり時間がより短くなり、より良好なクリック感を有する振動を得ることができる。 With the above-described means, it is possible to increase the vibration reduction efficiency of the vibrator. For this reason, the fall time of vibration at the time of vibration convergence becomes shorter, and vibration having a better click feeling can be obtained.
本発明の振動発生装置では、振動発生時の振動立ち上がり時間および振動収束時の振動立ち下がり時間を短くでき、また小型の電子機器にも搭載することができる。 In the vibration generator of the present invention, the vibration rise time at the time of vibration generation and the vibration fall time at the time of vibration convergence can be shortened, and can also be mounted on a small electronic device.
図1Aは本発明の第1の実施の形態の振動発生装置を示す断面図、図1Bは図1AのB−B線での切断断面図である。 1A is a cross-sectional view showing a vibration generator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1A.
本実施の形態の振動発生装置1は、例えば携帯電話やPDAなど小型且つ薄型の電子機器に搭載され、タッチパネルやフェザータッチ式の入力装置等を操作したときに、操作確認のための振動(クリック振動)を発生させる装置として利用される。
The
図1Aに示すように、本実施の形態の振動発生装置1は小型かつ薄型の長方体形状の筐体2を有しており、筐体2内のX1およびX2方向の両側には磁界形成部3a,3bが設けられている。
As shown in FIG. 1A, the
一方の磁界形成部3aは、下部磁石4a1の上に上部磁石4a2が積層され、下部磁石4a1と上部磁石4a2のX2側の端面には磁性材料からなるヨーク部材5aが固定されている。下部磁石4a1の着磁はヨーク部材5a側がS極、ヨーク部材5aとは反対側がN極であり、上部磁石4a2の着磁はヨーク部材5a側がN極、ヨーク部材5aとは反対側がS極である。すなわち、下部磁石4a1と上部磁石4a2の着磁は互いに逆極性となるように配置されている。このため、積層状態にある下部磁石4a1と上部磁石4a2とのX2方向の端面にヨーク部材5aを固定して両端面間を連結すると、上部磁石4a2側のN極から下部磁石4a1のS極方向に向かう磁束が前記ヨーク部材5a内に形成される。すなわち、ヨーク部材5aは、磁束が上部磁石4a2側のN極から下部磁石4a1のS極方向に向かう磁路の一部を形成している。なお、他方のX1側では、前記磁束のほとんどは下部磁石4a1のN極側の端面から空間を抜けて上部磁石4a2のS極側の端面へと導かれる磁路を形成している。このため、下部磁石4a1側のN極と上部磁石4a2のS極との間には多くの漏れ磁束が発生している。
In one magnetic
同様に、他方の磁界形成部3bは、ヨーク部材5b側がN極、ヨーク部材5bとは反対側がS極に着磁された下部磁石4b1の上に、ヨーク部材5b側がS極、ヨーク部材5bとは反対側がN極に着磁された上部磁石4b2が積層され、両磁石4b1,磁石4b2のX1側の端面にはヨーク部材5bが固定されている。したがって、X1側では磁束が下部磁石4b1側のN極から上部磁石4b2のS極方向に向かう磁路がヨーク部材5b内に形成され、X2側では上部磁石4b2のN極側から空間を抜けて下部磁石4ab1のS極へと向かう磁路が形成されている。よって、上部磁石4b2のN極と下部磁石4b1のS極との間には多くの漏れ磁束が発生している。
Similarly, the other magnetic
なお、磁界形成部3aを形成する下部磁石4a1のZ方向(Z1−Z2方向)の板厚寸法と上部磁石4a2の板厚寸法は等しく、同様に磁界形成部3bを形成する下部磁石4b1の板厚寸法と上部磁石4b2の板厚寸法は等しい。
The plate thickness dimension of the lower magnet 4a1 forming the magnetic
図1に示すように、筐体2の内部で且つ磁界形成部3aと磁界形成部3bとの間には、板ばねなどからなる弾性支持部材7,7によって支持された振動子6が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
振動子6は、図示X方向(X1−X2方向)に延びる鉄等の磁性材料で形成された芯棒8と、芯棒8の外周にコイル9とが一体に形成された部材として形成されている。すなわち、コイル9は筒状のボビン10の外周に線材を巻回することにより形成されており、芯棒8はボビン10の中心孔10a内に挿入され、この状態で芯棒8とボビン10とが接着剤などを介して互いに固定されている。なお、後述するように、芯棒8とコイル9とは磁界発生部を形成している。
The
振動子6は、X方向のほぼ中央部と図示X1側の端部の2箇所において、略コの字状の保持部材7A,7Aに保持されている。保持部材7A,7Aと筐体2の内面2aとの間には弾性支持部材7,7が設けられている。この実施の形態に示す弾性支持部材7,7は、例えば板バネなど図示Z方向である高さ方向に弾性変形可能な部材で形成されている。
The
図1に示すように、弾性支持部材7は可動有効長sからなる変形部7aと、筐体2の内面2aに固定される下部固定部7bと、保持部材7Aを固定する上部固定部7cとを有しており、変形部7aが図示Z方向に弾性変形可能とされている。なお、上部固定部7cを折り曲げ、保持部材7Aが弾性支持部材7と一体で形成される構成であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
この実施の形態に示す弾性支持部材7は、筐体2の内面2aとコイル9の底面9aとの間に傾斜状に設置されており、下部固定部7bを中心に、上部固定部7c側が変形部7aの可動有効長sを半径とする軌跡に沿って上下方向(Z方向)に移動(振動)することが可能となっている。
The
図1に示す初期状態、すなわちコイル9に電流を与えない状態においては、変形部7aが変形し、振動子6がZ2方向に移動させられると、振動子6のX1側の端面が、磁界形成部3bを構成する下部磁石4b1の端面に接近させられる。また振動子6がZ1方向に移動させられると、振動子6のX2側の端面が、磁界形成部3aを構成する上部磁石4a2の端面に接近させられる。
In the initial state shown in FIG. 1, that is, when no current is applied to the
このとき、芯棒8が鉄心など磁石に吸着されやすい材料で形成されている場合には、振動子6がZ2方向に移動させられると、芯棒8のX1側の端面が、磁界形成部3bを構成する下部磁石4b1の端面に吸着させられ、同様に振動子6がZ1方向に移動させられると、芯棒8のX2側の端面が、磁界形成部3aを構成する上部磁石4a2の端面に吸着させられる。そして、この場合、コイル9に流す電流の向きによっては、振動子6に振動を発生させることができなくなるおそれがある。
At this time, in the case where the
そこで、前記初期状態おいては、振動子6の板厚方向の中心Oが、磁界形成部3aを構成する下部磁石4a1と上部磁石4a2との接合面3a1、および磁界形成部3bを構成する下部磁石4b1と上部磁石4b2の接合面3b1に高さ方向において一致する中立位置となるようにバランス調整されている。
Therefore, in the initial state, the center O of the
このため、前記中立位置では、振動子6の両側方向(X1およびX2方向)の端面と磁界形成部3a,3bの内側の端面との間にそれぞれ所定の間隔La,Lbを介して対向させられている。
Therefore, at the neutral position, the
そして、このようなバランス調整がなされていることにより、芯棒8が鉄心など磁石に吸着されやすい材料で形成されている場合に、前記初期状態において芯棒8の端面が磁界形成部3bの下部磁石4b1または磁界形成部3aの上部磁石4a2のいずれか一方の端面に吸着されてしまうのを防止することができる。
In addition, when such a balance adjustment is performed, when the
図2は図1Aの要部として振動子と筐体の内面との間を拡大して示す要部拡大図である。なお、図2では実線で示す(i)が中立位置を、点線で示す(ii)が上部位置を、一点鎖線で示す(iii)が下部位置を示している。 FIG. 2 is an enlarged view of the main part showing an enlarged portion between the vibrator and the inner surface of the housing as the main part of FIG. 1A. In FIG. 2, (i) indicated by a solid line indicates a neutral position, (ii) indicated by a dotted line indicates an upper position, and (iii) indicated by an alternate long and short dash line indicates a lower position.
弾性支持部材7の下部固定部7bは、筐体2の内面2aに対し例えば液状の接着剤などの固定手段を用いて取り付けられる。しかし、内面2aに対する弾性支持部材7の変形部7aの傾斜角度は小さく、内面2aと変形部7aとの間は微小空間となりやすい。このため、変形部7aの下面からはみ出た接着液が前記微小空間内に毛細管現象により滲入し、変形部7aの下端が内面2aに対して部分的に接着固定させられることがある。
The
このように、変形部7aが部分的にでも内面2aに接着させられると、弾性支持部材7の実質的な可動有効長sが短くなるため、弾性支持部材7のばね定数が変化する。このため、振動子6の質量と前記ばね定数で決定される振動子6系の固有の振動周波数が、想定していた値から外れてしまい振動子6の振動を正確に制御できなくなる。
As described above, when the
そこで、本実施の形態の振動発生装置1では、下部固定部7b、7bの近傍で、かつ変形部7a,7aの下端と対向する内面2aに逃げ穴2b,2bを設けた構成としている。このため、下部固定部7bからはみ出た余分な接着剤は、逃げ穴2bから筐体2の外方へ逃がすことができる。よって、弾性支持部材7,7は可動有効長sで振動することができるため、振動子6の固有の振動周波数を設計どおりの値に設定することが可能となる。
Therefore, in the
次に、本実施の形態の振動発生装置1の動作について説明する。
図2に示すように、振動子6が中立位置(i)にある初期状態において、コイル9に対してX2側からX1方向に向かって図1Aに示す方向(図1Bの時計回り方向)の駆動電流Iを流すと、芯棒8内にはX1方向からX2方向に向かう磁界が発生するため、芯棒8は磁界形成部3a側の端部8aがN極に、磁界形成部3b側の端部8bがS極に磁化される。このように芯棒8の端部8aがN極に磁化されると、これに対向する下部磁石4a1との間には反発力Fa1が作用し、上部磁石4a2との間には吸引力Fa2が作用するため、芯棒8の端部8aに持ち上げ力が作用する。同様に、芯棒8の端部8bがS極に磁化されると、これに対向する下部磁石4b1との間には反発力Fb1が作用し、上部磁石4b2との間には吸引力Fb2が作用するため、芯棒8の端部8bにも持ち上げ力が作用する。したがって、芯棒8全体には反発力Fa1,Fb1および吸引力Fa2,Fb2の合力が同時に駆動力として作用するため、振動子6全体が弾性支持部材7,7の弾性力に抗しながら図示上方(Z1方向)の上部位置(ii)へと移動させられる。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 2, in the initial state where the
この状態からコイル9に流れる駆動電流Iを遮断すると、前記駆動力が消滅するため、振動子6に作用している弾性支持部材7の弾性力により、振動子6は図示Z2方向の元の中立位置(i)に復帰しようとする。ただし、振動子6には慣性力が作用するため、中立位置(i)を越えた図示Z2方向の位置まで移動させられる。以後これらを繰り返すことにより、振動子6は減衰振動(図3Bの(a)参照)しながら安定状態である中立位置(i)に至るようになる。なお、このときの減衰振動の周波数は、振動子6の質量、弾性支持部材7のばね定数から決定される固有の振動周波数である。
When the driving current I flowing through the
このように、本実施の形態の振動発生装置1では、振動子6側に設けられた芯棒8の両端部8a,8bと、筐体2側に設けられた磁界形成部3a,3bとの間に作用する吸引力と反発力との合力により振動を生じさせることができる。
As described above, in the
上記においては、磁界形成部3a,3bにおいて、下部磁石の上に上部磁石が積層された2つの磁石からなる1対の磁石が利用されている。しかし、本発明の磁界形成部3a,3bにおいて利用される磁石は、前記1対の磁石には限定されず、端面をN極とS極の両極に着磁した1つの磁石を利用してもよい。この場合には、図1Aと同様に、磁界形成部3aを構成する1つの磁石においては、ヨーク部材5aとは反対側の端面のうち、上方をS極、下方をN極に着磁する。磁界形成部3bを構成する1つの磁石においては、ヨーク部材5bとは反対側の端面のうち、上方をN極、下方をS極に着磁する。
In the above, in the magnetic
本発明では、上記のように芯棒8が設けられていることが好ましい。芯棒8が設けられていると、コイル9で発生した磁界の向きを効率よく磁界形成部3a,3bに向けることができるため、より大きな前記反発力および前記吸引力が形成され、振動子6を大きな振幅で振動させることが可能となる。なお、芯棒8が設けられていない場合でも、前記反発力および前記吸引力によって、振動子6を振動させることは可能である。
In the present invention, the
図3は振動の立ち上がり時間を短くする場合に駆動電流と振動との関係を示すタイミング波形図であり、Aはコイルに与える駆動電流の出力のタイミングを示すパルス信号、Bは振動子に生じる減衰振動である。 FIG. 3 is a timing waveform diagram showing the relationship between the drive current and vibration when the vibration rise time is shortened. A is a pulse signal indicating the output timing of the drive current applied to the coil, and B is the attenuation generated in the vibrator. It is vibration.
図3に示すように、振動子6が有する固有の周期をTとすると、コイル9に時間T/2だけ駆動電流Iを与えると、すなわち時刻t=0で駆動電流Iを与え、時刻t=T/2のときに駆動電流Iを遮断すると、振動子6に図3Bに点線で示すような減衰振動(a)を生じさせることができる。
As shown in FIG. 3, when T is a specific period of the
このときの減衰振動(a)の最大振幅量h0は、コイル9と磁界形成部3a,3bとの間に発生する前記吸引力および反発力の合力より一義的に決定されるため、これ以上最大振幅量h0を大きくすることができない状態にある。
The maximum amplitude amount h0 of the damped vibration (a) at this time is uniquely determined from the resultant force of the attraction force and the repulsive force generated between the
このため、タッチパネルなどを操作したときのクリック振動として振動発生装置1を使用するときに、操作者に対し十分な振動を与えることができない場合がある。
For this reason, when using the
そこで、本発明では図3Aに示すように減衰振動(a)の1周期目の終了と同時に、即ち時刻t=Tのときに新たに駆動電流Iをコイル9に与えるようにしている。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3A, the drive current I is newly applied to the
すなわち、図3Bに示すように、減衰振動(a)が存在しないと仮定した場合において時刻t=Tのときに駆動電流Iを与えると、振動子6は符号(b)の一点鎖線で示す波形で減衰振動しようとするが、実際には減衰振動(a)が存在している。このため、振動子6の振動波形は、実線で示すように減衰振動(a)と減衰振動(b)とが重なり合って形成される減衰振動(c)とすることができる。
That is, as shown in FIG. 3B, when it is assumed that the damped oscillation (a) does not exist and the driving current I is applied at time t = T, the
よって、減衰振動(c)に示すように、振動子6をさらに大きな振幅量h(>h0)で振動させることが可能である。また、前記の振幅量hでも十分でない場合には上記と同様に、すなわち時刻t=2T,3T,・・・のように振動子6の周期Tごとに駆動電流Iを繰り返し与えることにより、さらに大きな振幅量の振動を発生させることが可能である。このため、操作者に対し十分なクリック振動を与えることができる。
Therefore, as shown in the damped vibration (c), the
上記振動発生装置1では、基本的に駆動電流Iを時間T/2だけ与えることにより、振動子6を振動させることができる。このため、従来と比較して振動の立ち上がり時間を短縮できる。すなわち、応答時間の速い振動発生装置1を提供することができる。
In the
なお、前記吸引力および反発力は、コイル9に発生する磁界の大きさ(ターン数と駆動電流Iとの積)と、磁界形成部3a,3bを構成する個々の磁石(下部磁石4a1,上部磁石4a2,下部磁石4b1および上部磁石4b2)が有する磁極の強さにより一義的に決定される。
The attractive force and repulsive force are the magnitude of the magnetic field generated in the coil 9 (the product of the number of turns and the drive current I) and the individual magnets (the lower magnet 4a1 and the upper part) constituting the magnetic
また電流の流す方向を上記とは逆方向とすると、上記と同様の駆動力によって振動子6は中立位置(i)から移動するが、移動の方向のみが上記と異なり、まず上方へではなく下方へ移動する。しかし、その後は上記と同様に、振動子6は振動子6の固有周波数によって振動し、徐々に減衰していく。
If the direction of current flow is opposite to the above, the
一方、歯切れのよいクリック振動を発生させるためには、振動の立ち上がり時間だけでなく立ち下り時間、すなわち減衰時間をも短くすることが必要である。 On the other hand, in order to generate crisp click vibration, it is necessary to shorten not only the vibration rise time but also the fall time, that is, the decay time.
この場合には、コイル9に与える駆動電流Iの周波数を、振動子6の固有振動数とは異なる周波数で数回(例えば3〜4回)与えるようにすればよい。
In this case, the frequency of the drive current I given to the
例えば、駆動電流Iを与える回数が1回目や2回目の段階では、上記と同様に振動の振幅が合成されて増大されることがあるが、3回または4回目になると必ず振動子6がZ1方向に立ち下がろうとするタイミングのときに、必ずZ2方向に立ち上げようとする新たな振動が発生するため、振動子6の振動の振動減衰を加速、すなわち減速させることが可能である。
For example, when the number of times of supplying the drive current I is the first or second stage, the amplitude of vibration may be combined and increased in the same manner as described above. At the timing of falling in the direction, a new vibration that always starts in the Z2 direction is always generated. Therefore, the vibration attenuation of the vibration of the
このように駆動電流Iの周波数を振動子6の固有振動数とは異なる周波数とすることにより、振動子6の振動の増大を抑制し、結果として減衰時間を短縮することができる。このため、振動開始の立ち上がり時間および振動停止の立ち下りが早い、すなわち歯切れのよい振動発生装置1を提供することができる。
Thus, by setting the frequency of the drive current I to a frequency different from the natural frequency of the
図4は本発明の第2の実施の形態の振動発生装置を示す分解斜視図、図5は図4に示す振動発生装置を組み立てたときの、図示Y2側からみた透視断面図、図6は図5のVI―VI線での切断断面図、図7は図5のVII―VII線での切断断面図である。 4 is an exploded perspective view showing a vibration generator according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective sectional view seen from the Y2 side when the vibration generator shown in FIG. 4 is assembled, and FIG. FIG. 7 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5, and FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
図4ないし図7において、図1Aおよび図1Bに示す振動発生装置1と同様の部材等には同一の符号を付し、説明を省略する。
4 to 7, the same members and the like as those of the
本実施の形態の振動発生装置1Aも、図1Aおよび図1Bに示す振動発生装置1と同様に、例えば携帯電話やPDAなど小型且つ薄型の電子機器に搭載され、タッチパネルやフェザータッチ式の入力装置等を操作したときに、操作確認のための振動(クリック振動)を発生させる装置として利用される。
The
振動発生装置1Aは筐体20を有しており、筐体20は、図4および図5に示すように、小型かつ薄型で、図示X1−X2方向に延びる上部筐体20aと下部筐体20bからなる。図5に示すように、筐体20内の図示X2方向およびX1方向の両側には磁界形成部30a,30bが設けられている。
The
下部筐体20bの図示X2側の端部は、図示Z1方向に折り曲げられており、折り曲げ部20b1が形成されている。上部筐体20aと下部筐体20bとは、上部筐体20aを折り曲げ部20b1を基準に位置合わせをし、図5に示すように、ホルダ40を介して図示Z1−Z2方向に固定される。
An end portion on the X2 side of the
磁界形成部30a,30bは、振動発生装置1の場合と異なり、ばねプレート50に板ばねなどから形成される1対の弾性支持部材50a,50bによって支持された振動子60を構成している。
Unlike the
ばねプレート50は、その基部50cが下部筐体20bの底部20b2の上面に対し、液状の接着剤などの固定手段を用いて固定されることによって、下部筐体20bに固定される。
The
弾性支持部材50a,50bは、振動発生装置1の場合と同様に、板ばねなど図示Z1−Z2方向に弾性変形可能な部材で形成されており、可動有効長uからなる変形部50a1,50b1と、振動子60を載置する固定部50a2,50b2とを有しており、変形部50a1,50b1が図示Z1−Z2方向に弾性変形可能とされている。
As in the case of the
本実施の形態に示す弾性支持部材50a,50bは、図5に示すように、下部筐体20bの底部20b2の上面とヨークフレーム70との間に傾斜状に設置されており、固定部50a2,50b2側が変形部50a1,50b1の可動有効長uを半径とする軌跡に沿って上下方向に移動(振動)することが可能となっている。
As shown in FIG. 5, the
なお、本実施の形態においても、振動発生装置1の場合と同様に、下部筐体20bの底部20b2の上面で、かつばねプレート50の基部50cの近傍に逃げ穴(図示せず)を設けてもよい。このようにすると、基部50cからはみ出た余分な接着剤を、前記逃げ穴から下部筐体20bの外方へ逃がすことができる。その結果、弾性支持部材50a,50bが適切に振動することができるようになる。
Also in the present embodiment, as in the case of the
弾性支持部材50a,50b上には、磁性材料からなり、図示X1−X2方向に延びるヨークフレーム70が固定される。
A
図4に示すように、ヨークフレーム70の底面中央部には、貫通した矩形状の開口部70aが形成され、ヨークフレーム70の底面のうち図示X2方向には載置部70bが設けられ、図示X1方向には載置部70cが設けられている。ヨークフレーム70は、その載置部70bの下面と弾性支持部材50aの固定部50a2とが接着剤などにより固定され、同様に、載置部70cの下面と弾性支持部材50bの固定部50b2とが接着剤などにより固定されて、弾性支持部材50a,50bと固定される。ヨークフレーム70の図示X2方向の端部は、図示Z1方向に折り曲げられて、折り曲げ部70dが形成されており、図示X1方向の端部は、図示Z1方向に折り曲げられて、折り曲げ部70eが形成されている。
As shown in FIG. 4, a
一方の磁界形成部30aは、下部磁石4a1の上に上部磁石4a2が積層され、積層された両磁石が、その図示X2側の端面を折り曲げ部70dに接するように載置部70bに載置されて形成されている。他方の磁界形成部30bも同様に、下部磁石4b1の上に上部磁石4b2が積層され、積層された両磁石が、その図示X1側の端面を折り曲げ部70eに接するように載置部70cに載置されて形成されている。なお、図5に示すように、積層された両磁石の板厚寸法と折り曲げ部70d,70eの高さ寸法はほぼ一致している。
One magnetic
本実施の形態の振動子60は、振動発生装置1の場合と異なり、ヨークフレーム70と、磁界形成部30aを構成する下部磁石4a1および上部磁石4a2と、磁界形成部30bを構成する下部磁石4b1および上部磁石4b2とからなる。
Unlike the case of the
そして、本実施の形態では、振動発生装置1の場合と異なり、芯棒8の外周にボビン(図示せず)を介してコイル9が巻回されてなる磁界発生部80が、ばねプレート50の基部50cのうち、弾性支持部材50aと50bの間の部分に接着剤などで固定され、ヨークフレーム70の開口部70a内に挿入される。そして、挿入された磁界発生部80の上面が、接着剤などで上部筐体20aに固定される。すなわち、磁界発生部80は、ばねプレート50を介して下部筐体20bに固定され、かつ上部筐体20aに固定されて、上下方向には移動しないように設けられている。このため、磁界発生部が振動子として上下方向に移動する振動発生装置1の場合と比べて、芯棒8の外周にコイル9を容易に巻回することができ、振動発生装置1Aの組み立てを容易に行うことができる。
In the present embodiment, unlike the case of the
図5に示す初期状態、すなわちコイル9に電流を与えない状態においては、弾性支持部材50a,50bが変形し、振動子60が図示Z2方向に移動させられると、磁界形成部30bを構成する下部磁石4b1および上部磁石4b2の図示X2側の端面が、磁界発生部80の図示X1側の端面に接近させられる。逆に、振動子60が図示Z1方向に移動させられると、磁界形成部30aを構成する下部磁石4a1および上部磁石4a2の図示X1側の端面が、磁界発生部80の図示X2側の端面に接近させられる。
In the initial state shown in FIG. 5, that is, when no current is applied to the
このとき、芯棒8は鉄心など磁石に吸着されやすい材料で形成されているため、振動子60が図示Z2方向に移動させられると、磁界形成部30bを構成する下部磁石4b1および上部磁石4b2の図示X2側の端面が、芯棒8の図示X1側の端面に吸着させられ、同様に、振動子60が図示Z1方向に移動させられると、磁界形成部30aを構成する下部磁石4a1および上部磁石4a2の図示X1側の端面が、芯棒8の図示X2側の端面に吸着させられる。この場合、コイル9に流す電流の向きによっては、振動子60に振動を発生させることができなくなるおそれがある。
At this time, since the
そこで、前記初期状態においては、磁界発生部80の板厚方向の中心Pが、磁界形成部30aを構成する下部磁石4a1と上部磁石4a2との接合面30a1、および磁界形成部30bを構成する下部磁石4b1と上部磁石4b2との接合面30b1に、高さ方向において一致する中立位置となるようにバランス調整されている。そして、前記中立位置では振動発生装置1と同様に、磁界発生部80の両側(図示X1側およびX2側)の端面と磁界形成部30a,30bの内側の端面との間にそれぞれ所定の間隔La,Lbがあけられている。
Therefore, in the initial state, the center P in the plate thickness direction of the magnetic
次に、本実施の形態の振動発生装置1Aの動作について説明する。
図8は振動子が中立位置から下方へ移動したときの図、図9は振動子が中立位置から上方へ移動したときの図である。なお、図8および図9においては、芯棒にはハッチングを施していない。また、符号を省略した部材等は図5と共通の部材等である。
Next, operation | movement of 1 A of vibration generators of this Embodiment is demonstrated.
FIG. 8 is a view when the vibrator is moved downward from the neutral position, and FIG. 9 is a view when the vibrator is moved upward from the neutral position. In FIGS. 8 and 9, the core rod is not hatched. In addition, members and the like that are omitted from the reference numerals are members that are the same as those in FIG.
振動子60が前記中立位置にある初期状態において、コイル9に対して図示X2側からX1方向に向かって図5に示す方向(図6の反時計回り方向)の駆動電流Iを流すと、振動発生装置1の場合と同様の原理によって、芯棒8の磁界形成部30a側の端部8aと下部磁石4a1との間には反発力が作用し、上部磁石4a2との間には吸引力が作用する。すると、本実施の形態では磁界発生部80が固定されているため、振動発生装置1の場合と異なり、磁界形成部30aに下向きの力が作用する。同様に、芯棒8の磁界形成部30b側の端部8bと下部磁石4b1との間には反発力が作用し、上部磁石4b2との間には吸引力が作用し、磁界形成部30bに下向きの力が作用する。したがって、振動子60全体には前記反発力および前記吸引力の合力が同時に駆動力として作用するため、図8に示すように、振動子60全体が下方(図示Z2方向)へと移動させられる。
In the initial state in which the
この状態からコイル9に流れる駆動電流Iを遮断すると、前記駆動力が消滅するため、振動子60に作用している弾性支持部材50a,50bの弾性力により、振動子60は図示Z1方向の元の中立位置に復帰しようとする。ただし、振動子60には慣性力が作用するため、図9に示すように、前記中立位置を越えた図示Z1方向の位置まで移動させられる。以後、これらを繰り返すことにより、振動子60は、安定状態である前記中立位置に至るようになる。
When the driving current I flowing through the
このように、本実施の形態の振動発生装置1Aにおいても、振動発生装置1の場合と同様に、芯棒8の両端部8a,8bと、磁界形成部30a,30bとの間に作用する吸引力と反発力との合力により振動を生じさせることができる。
Thus, also in the
上記においては、磁界形成部30a,30bにおいて利用される磁石は、振動発生装置1の場合と同様に、前記1対の磁石には限定されず、端面をN極とS極の両極に着磁した1つの磁石を利用してもよい。
In the above, the magnets used in the magnetic
また、本実施の形態の振動発生装置1Aにおいても、振動発生装置1の場合と同様に、コイル9に図3Aに示すように駆動電流Iを与えると、図3Bの(c)の振動を発生させることができ、操作者に対し十分なクリック振動を与えることができる。また、従来と比較して振動の立ち上がり時間および立ち下り時間を短縮することができ、歯切れのよい振動発生装置1Aとすることができる。
Also in the
本発明の振動発生装置1および1Aは上記のような容易な構造によって良好な振動感を有する振動を確実に発生させることができるため、たとえばPDAのような小型の電子機器に搭載することができる。PDAに搭載した場合には、操作者がPDAのタッチパネルの画面やメンブレンスイッチ等を電子ペンや指などで操作したときに、前記良好なクリック振動を操作者に伝えることができる。しかも、歯切れの良いクリック振動であるため、操作者が素早い操作を行った場合であっても、操作者には個々の操作に応じたクリック振動を確実に認識させることできる。
Since the
なお、本発明の振動発生装置が搭載される小型の電子機器は、PDAには限定されず、携帯電話や携帯オーディオ、電子辞書、リモコンにも搭載でき、バッテリー残量不足等の警告を振動によって携帯者に確実に伝えることができる。 Note that a small electronic device on which the vibration generator of the present invention is mounted is not limited to a PDA, but can also be mounted on a mobile phone, a portable audio device, an electronic dictionary, or a remote controller. Can be surely communicated to the carrier.
1,1A 振動発生装置
2,20 筐体
2b 逃げ穴
3a,3b,30a,30b 磁界形成部
4a1,4b1 下部磁石
4a2,4b2 上部磁石
5a,5b ヨーク部材
6,60 振動子
7,50a,50b 弾性支持部材(板バネ)
7a,50a1,50b1 変形部
7b 下部固定部
8 芯棒
9 コイル
10 ボビン
20a 上部筐体
20b 下部筐体
40 ホルダ
50 ばねプレート
50c 基部
ヨークフレーム 70
70a 開口部
70b,70c 載置部
80 磁界発生部
s,u 可動有効長
DESCRIPTION OF
7a, 50a1, 50b1
Claims (8)
前記磁界発生部は、第1の方向に延びる中心軸の回りに巻かれたコイルを有し、それぞれの前記磁石の前記振動子に対向する対向面は、異なる磁極が第1の方向と直交する第2の方向に分かれて着磁されているとともに、一方の前記磁石と他方の前記磁石との間では、異なる磁極どうしが対向しており、
第1の方向に間隔を空けて対を成す板バネが、前記筐体の内面と前記振動子の1つの側面との対向空間内にのみ配置され、それぞれの前記板バネは、前記筐体の内面に固定される筐体側固定部と、前記振動子に固定される可動側固定部と、前記筐体側固定部と前記可動側固定部との間に延びる変形部とを有し、それぞれの前記板バネは、前記変形部が同じ向きに傾斜しており、
前記コイルに通電されていないときは、前記磁界発生部の中心軸とそれぞれの磁石の第2の方向の中間部とが対向し、前記コイルに通電されると、それぞれの前記板バネは、前記可動側固定部が、前記筐体側固定部を中心とする回動軌跡に沿って変形して、前記振動子が第2の方向へ振動させられることを特徴とする振動発生装置。 Includes a magnet, each of which faces at a first direction at a predetermined distance are disposed at both ends of the housing, and a magnetic field generator positioned between the magnets, the magnets are fixed to the housing , The magnetic field generator is mounted on the vibrator,
The magnetic field generator includes a coil wound around a central axis extending in a first direction, and different magnetic poles are orthogonal to the first direction on the facing surfaces of the magnets facing the vibrator. While being magnetized separately in the second direction, different magnetic poles face each other between the one magnet and the other magnet,
A pair of leaf springs spaced apart in the first direction is disposed only in a facing space between the inner surface of the housing and one side surface of the vibrator, and each of the leaf springs is disposed on the housing. A housing side fixing portion fixed to the inner surface, a movable side fixing portion fixed to the vibrator, and a deforming portion extending between the housing side fixing portion and the movable side fixing portion, The leaf spring has the deformed portion inclined in the same direction,
When the coil is not energized, the central axis of the magnetic field generator and the intermediate portion in the second direction of each magnet face each other, and when the coil is energized, each leaf spring is The vibration generating device , wherein the movable side fixing portion is deformed along a turning locus centering on the housing side fixing portion, and the vibrator is vibrated in a second direction .
前記磁界発生部が前記筐体に固定され、前記磁界発生部の両側に位置するそれぞれの前記磁石が同じ振動子に搭載されている請求項1記載の振動発生装置。 Instead of the magnet being fixed to the housing and the magnetic field generator being mounted on a vibrator,
The vibration generating apparatus according to claim 1 , wherein the magnetic field generation unit is fixed to the housing, and the magnets located on both sides of the magnetic field generation unit are mounted on the same vibrator .
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