JP4883675B2

JP4883675B2 - 振動体

Info

Publication number: JP4883675B2
Application number: JP2006026447A
Authority: JP
Inventors: 巨樹三浦
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007203227A

Description

本発明は携帯電話機、腕時計等の携帯機器または玩具等の小型機器に内蔵する振動体に関し、特に携帯電話機の着信報知等に用いられる振動体に関する。

従来、携帯電話機などの携帯端末装置には着信を知らせる手段として、電話機本体の振動によって報知するための振動体が内蔵されており、この振動体は軽薄短小化することが求められていた。そこで出願人は、図８に示すようなコストを上昇させることなく小型化することができ、且つ振動の立ち上がりを良くした振動体を提案している。（例えば、特許文献１参照。）。

図８に示すように、この振動体は、コイル４２と、コイル４２内に挿入される磁石４４ａ、コイル４２を挟んで磁石４４ａに対向するヨーク４４ｂを有する駆動子４４と、駆動子４４を弾性的に支持するサスペンション４８ａ、４８ｂ、４６ａ、４６ｂとを備え、コイル４２に交流電流を供給することにより駆動子４４をコイル４２の軸心方向に往復運動させて振動を発生するものである。

サスペンション４６、４８は、一対の板バネ４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂによりそれぞれ構成されている。この板バネ４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂは、それぞれ一端にある固定端が後述するケース等に固定され、他端にある解放端が駆動子４４のヨーク４４ｂに係合するか又は取り付けられている。このサスペンション４６、４８は、駆動子４４が移動する方向、即ちコイル４２の軸心に沿った軸心方向に対して交差する方向から板バネ４６ａと４６ｂが、また板バネ４８ａと４８ｂがそれぞれ対称となる位置に配置され、駆動子４４を弾性的に支持するものとなっている。

上記コイル４２、駆動子４４及びサスペンション４６、４８は、ケース内に収められている。ケースは、駆動子４４を囲む枠体５４と、コイル４２を固定すると共に枠体５４の一方の開口側を塞ぐ基板５２と、枠体５４の他方の開口側を塞ぐプロテクター６０とを備えている。また、ケースは、枠体５４との間にサスペンション４６、４８の一端を挟んで固定するスペーサ５６、５８を有している。

また、駆動子を弾性的に支持するサスペンションの他の例として、図６に示すリング状の板バネの例が開示されている。図６は、従来技術におけるリング状の一対の板バネの配置状態を示す斜視図である。図６に示すように、一対の板バネ３０ａ、３０ｂは、それぞれリング状の内周部３１ａ、３１ｂとリング状の外周部３２ａ、３２ｂと、内周部３１ａ、３１ｂから外周部３２ａ、３２ｂに向かって渦巻き状に同一方向に伸びる腕部３３ａ、３３ｂとを備えている。この一対の板バネ３０ａ、３０ｂは、それぞれの内周部３１ａ、３１ｂが駆動子９の往復運動する軸心方向から駆動子９を挟むように対向配設されている。また、この内周部３１ａ、３１ｂが駆動子９の両端にそれぞれ当接され、外周部３２ａ、３２ｂは図示しない枠体またはプロテクター等に固定されている。

特開２００４−２６１６８４号公報（第５頁、図１）

しかしながら従来技術の一対の板バネ３０ａ、３０ｂは、駆動子９を挟んで対向配設されているため、それぞれの腕部３３ａ、３３ｂは互いに面対称をなすことになる。したがって、それぞれの腕部３３ａ、３３ｂの渦巻きの方向は、駆動子９が往復運動する軸心方向の一方から見た場合、互いに異なる方向となる。このため、駆動子９が往復運動するにともない一対の板バネ３０ａ、３０ｂは共に同じ方向に僅かに回転する。例えば、図６に示すように駆動子９が矢印Ａの方向に移動すると一方の板バネ３０ａは、矢印Ａの方向に伸張され、腕部３３ａの渦巻きの方向、即ち矢印Ｆの方向に僅かに回転する外力が作用する。また、他方の板バネ３０ｂは矢印Ａの方向に圧縮され腕部３３ｂの渦巻きの方向と反対の方向、即ち矢印Ｅの方向に僅かに回転する外力が作用する。このとき、矢印Ｆの方向と矢印Ｅの方向とは同一方向となり、駆動子９が往復運動する軸心方向の一方から見た場合、一対の板バネ３０ａ、３０ｂは共に同じ方向（矢印Ｅ、Ｆの方向）に僅かに回転する。また、図示していないが、駆動子９が矢印Ａの方向と反対方向に移動した場合には、一対の板バネ３０ａ、３０ｂは矢印Ｅ、Ｆの方向とは反対の方向で共に同じ方向に僅かに回転する。

このため、駆動子９を一対のリング状の板バネ３０ａ、３０ｂで弾性的に支持した従来の振動体においては、共振が発生する周波数にばらつきが生じるという問題があった。図７は入力電圧に対する従来の振動体の周波数と加速度との関係を表わしたグラフである。図７に示す様に従来の振動体は入力電圧の変化によって共振周波数が変化し安定した振動動作を得ることが困難であった。これは、一対のリング状の板バネ３０ａ、３０ｂが同じ方向に回転することによって、一対の板バネ３０ａ、３０ｂに作用する外力と撓み量の関係が非線形となったためと推定される。

このように、従来技術における一対のリング状の板バネ３０ａ、３０ｂを用いた振動体においては線形的なリニアリティの良い周波数特性を得ることが難しいという問題があった。このため、振動体の振動レベルを十分大きなものにすることが出来ず、携帯電話機等に取り付けた場合、振動により着信を確実に知らせることが難しいと言う問題があった。

（発明の目的）
本発明の目的は上記課題を解決し、線形的なリニアリティの良い周波数特性を持ち、携帯電話機等に取り付けた場合、振動により着信を確実に知らせることができる振動体を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の振動体は、コイルと、該コイル内に挿入される駆動子と、該駆動子を弾性的に支持するサスペンションとを備え、コイルに交流電流を供給することにより駆動子をコイルの軸心方向に往復運動させて振動を発生する振動体において、駆動子を囲む枠体と、コイルを固定すると共に枠体の一方の開口側を塞ぐ基板と、枠体の他方の開口側を塞ぐプロテクターとを有するケースを備え、駆動子は円筒形状をなす磁石と、該磁石の一方の端面に当接するヨークとを有し、サスペンションは、リング状の内周部とリング状の外周部と該内周部から該外周部に向かうとともに内周部の板厚方向に傾斜して渦巻き状に伸びる腕部とを有する第１の板バネと第２の板バネとからなり、第１、第２の板バネの内周部がヨークの両端にそれぞれ当接され、第１の板バネの外周部が枠体に固定され、第２の板バネの外周部がプロテクターに固定されていて、内周部が駆動子の往復運動する軸心方向から駆動子を挟むように対向配設され、第１、第２の板バネのそれぞれの腕部の渦巻きの方向が駆動子が往復運動する軸心方向の一方から見た場合、互いに同じ方向となるように配置されており、駆動子が往復運動により移動するとき第１、第２の板バネのうち、いずれか一方がコイルの軸心方向に伸張され、他方がコイルの軸心方向に圧縮されるように構成されていることを特徴とする。

また、コイルと、駆動子と、第１、第２の板バネとがケース内に収められており、該ケースは駆動子を囲む枠体と、コイルを固定すると共に枠体の一方の開口側を塞ぐ基板と、枠体の他方の開口側を塞ぐプロテクターとを備えていることを特徴とする。

また、駆動子は円筒形状をなす磁石と、該磁石の一方の端面に当接するヨークと、該磁石の他方の端面に当接されるトッププレートと、ヨークに取り付けられている錘を備えていることを特徴とする。

第１、第２の板バネの内周部がヨークの両端にそれぞれ当接され、第１の板バネの外周部が枠体に固定され、第２の板バネの外周部がプロテクターに固定されていることを特徴とする。

このように本発明の振動体は、第１、第２の板バネのそれぞれの腕部の渦巻きの方向が駆動子が往復運動する軸心方向の一方から見た場合、互いに同じ方向となるように配置されている。この第１、第２の板バネは駆動子の往復運動にともなって変位するときにそれぞれ僅かに回転する外力が作用するが、その回転方向が互いに反対の方向となるため回転作用は相殺され作用する外力と撓み量の関係が線形となり、入力電圧による共振周波数が一定となり安定した振動が得られる。

以上のように本発明によれば入力電圧に対して線形的なリニアリティの良い周波数特性を持つ振動体を得ることができ共振発生の動作を確実なものとすることが出来る。

図１は本発明の実施形態における振動体を示す図で、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図２は、本実施形態におけるサスペンションとしての第１の板バネを示す図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、図３は本実施形態におけるサスペンションとしての第２の板バネを示す図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、図４は本実施形態における第１、第２の板バネの配置状態を説明するため模擬斜視図である。また、図５は本実施形態の振動体において入力電圧を変化させたときの周波数と加速度の関係を示すグラフである。以下、本発明の振動体の具体的実施例について図１から図５を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態における振動体は、円筒形状のコイル１０と、コイル１０内に挿入される駆動子２０と、駆動子２０を弾性的に支持するサスペンションとしての第１の板バネ３と第２の板バネ５とを備え、コイル１０に交流電流を供給することにより駆動子２０をコイル１０の軸心方向に往復運動させて振動を発生させるものである。また、コイル１０と、駆動子２０と、第１、第２の板バネ３、５とは、ケース１５に納められており、ケース１５は駆動子２０を囲む枠体４と、コイル１０を固定すると共に枠体４の一方の開口側を塞ぐ基板１と、枠体４の他方の開口側を塞ぐプロテクター６とを備えている。

駆動子２０は円筒形状の磁石８と、磁石８の一方の端面に当接するヨーク９と、磁石８の他方の端面に当接されるトッププレート２とを備えており、さらにヨーク９には錘７が取り付けられている。

第１の板バネ３は図２に示すように円形状をなすリング状の内周部１１と円形状をなすリング状の外周部１２と、内周部１１から外周部１２に向かって渦巻き状に伸びる腕部１３とを備えている。また、第２の板バネ５は図３に示すように円形状をなすリング状の内周部２１と円形状をなすリング状の外周部２２と、内周部２１から外周部２２に向かって渦巻き状に伸びる腕部２３とを備えている。この第１、第２の板バネ３、５は、それぞれの内周部１１、２１が駆動子２０の往復運動する軸心方向から駆動子２０を挟むように対向配設されており、第１の板バネ３の内周部１１はヨーク９の一端に当接し、外周部１２は枠体４に固定されている。また、第２の板バネ５の内周部２１はヨーク９の他端に当接し、外周部２２はプロテクター６に固定されている。

このように、第１、第２の板バネ３、５は駆動子２０を挟んで対向配置した場合、それぞれの腕部１３、２３の渦巻きの方向が駆動子９が往復運動する軸心方向の一方から見たとき互いに同じ方向となるように形成されている。このため、第１、第２の板バネ３、５は駆動子２０の往復運動にともなって変位するときにそれぞれ僅かに回転する外力が作用するが、その回転方向が互いに反対の方向となり回転作用は相殺され回転は生じない。

例えば、図４に示すように駆動子２０が矢印Ａの方向に移動すると第１の板バネ３は、矢印Ａの方向に伸張され、腕部１３の渦巻きの方向、即ち矢印Ｃの方向に僅かに回転する外力が作用する。また、第２の板バネ５は矢印Ａの方向に圧縮され腕部２３の渦巻きの方向と反対の方向、即ち矢印Ｅの方向に僅かに回転する外力が作用する。このとき、矢印Ｃの方向と矢印Ｅの方向とは互い反対方向となる。即ち、駆動子２０が往復運動する軸心方向の一方の方向である矢印Ａの方向から見た場合、第１の板バネ３と第２の板バネ５には互いに反対方向に回転する外力が作用するため回転作用は相殺され回転は生じない。

また、図示していないが、駆動子２０が矢印Ａの方向と反対方向に移動した場合には、第１の板バネ３は矢印Ｃの方向とは反対の方向に僅かに回転する外力が作用し、第２の板バネ５は矢印Ｅの方向とは反対の方向に僅かに回転する外力が作用する。このように、第１の板バネ３と第２の板バネ５には互いに反対方向に回転する外力が作用するため回転作用は相殺され回転は生じない。

図５は本実施形態の振動体の周波数と加速度との関係を表わしたグラフである。図５に示す様に本実施形態の振動体における振動は共振周波数である１６７Ｈｚ付近を中心として左右が対称となっている。また、入力電圧による共振周波数の変化もなく、ほほ一定であるため安定した振動動作が可能となる。このように、第１、第２の板バネ３、５に作用する外力と撓み量の関係は線形となる。以上のように本実施形態の振動体は入力電圧に対して線形的なリニアリティの良い周波数特性を有し共振発生の動作が確実なものとなる。

尚、本実施形態においては円形のリング状の板バネを例として説明したが、これに限定されるものではなく外周部及び内周部の形状は多角形状等でも良い。

本発明の実施形態における振動体を示す図で、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態におけるサスペンションとしての第１の板バネを示す図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。本発明の実施形態におけるサスペンションとしての第２の板バネを示す図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。本発明の実施形態における第１、第２の板バネの配置状態を説明するため模擬斜視図である。本発明の実施形態の振動体において入力電圧を変化させたときの周波数と加速度の関係を示すグラフである。従来技術におけるリング状の板バネの配置状態を示す斜視図である。従来技術の振動体において入力電圧を変化させたときの周波数と加速度の関係を示すグラフである。従来技術における振動体を示す分解斜視図である。

符号の説明

１基板
２トッププレート
３第１の板バネ
４枠体
５第２の板バネ
６プロテクター
７錘
８磁石
９ヨーク
１０コイル
１１、２１内周部
１２、２２外周部
１３、２３腕部
１５ケース
２０駆動子

Claims

コイルと、該コイル内に挿入される駆動子と、該駆動子を弾性的に支持するサスペンションとを備え、前記コイルに交流電流を供給することにより前記駆動子を前記コイルの軸心方向に往復運動させて振動を発生する振動体において、
前記駆動子を囲む枠体と、前記コイルを固定すると共に前記枠体の一方の開口側を塞ぐ基板と、前記枠体の他方の開口側を塞ぐプロテクターとを有するケースを備え、前記駆動子は円筒形状をなす磁石と、該磁石の一方の端面に当接するヨークとを有し、前記サスペンションは、リング状の内周部とリング状の外周部と該内周部から該外周部に向かうとともに前記内周部の板厚方向に傾斜して渦巻き状に伸びる腕部とを有する第１の板バネと第２の板バネとからなり、前記第１、第２の板バネの内周部が前記ヨークの両端にそれぞれ当接され、前記第１の板バネの外周部が前記枠体に固定され、前記第２の板バネの外周部が前記プロテクターに固定されていて、前記内周部が前記駆動子の往復運動する軸心方向から前記駆動子を挟むように対向配設され、前記第１、第２の板バネのそれぞれの腕部の渦巻きの方向が前記駆動子が往復運動する軸心方向の一方から見た場合、互いに同じ方向となるように配置されており、前記駆動子が往復運動により移動するとき前記第１、第２の板バネのうち、いずれか一方が前記コイルの軸心方向に伸張され、他方が前記コイルの軸心方向に圧縮されるように構成されていることを特徴とする振動体。
前記コイルと、前記駆動子と、前記第１、第２の板バネとが前記ケース内に収められていることを特徴とする請求項１記載の振動体。
前記駆動子は、前記磁石の他方の端面に当接されるトッププレートと、前記ヨークに取り付けられている錘を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動体。