JP5540249B1 - Vibration device and electronic device - Google Patents
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Abstract
【課題】平面視における小型化を図ることができる振動装置及び振動装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸22と、一端を連結した駆動軸22を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材20と、駆動軸22または微振動発生部材20の少なくとも一方を駆動軸22が軸方向に微振動自在となるように支持する筐体12と、駆動軸22の往復非対称の微振動によって駆動軸22の軸方向に移動可能に駆動軸22と結合する衝突部材24と、を備え、衝突部材24が駆動軸22上を移動して筐体12に設けた被衝突部26に衝突することで筐体26に振動を発生させる。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a vibration device that can be miniaturized in a plan view and an electronic apparatus using the vibration device.
A drive shaft 22 that slightly vibrates in the axial direction in a reciprocating asymmetric manner, a fine vibration generating member 20 that finely vibrates the drive shaft 22 having one end connected in a reciprocating asymmetric manner in the axial direction, and the drive shaft 22 or the fine vibration generating member. A housing 12 that supports at least one of 20 so that the drive shaft 22 can freely vibrate in the axial direction, and the drive shaft 22 that can move in the axial direction of the drive shaft 22 by reciprocating asymmetrical fine vibration of the drive shaft 22. A collision member 24 to be coupled, and the collision member 24 moves on the drive shaft 22 to collide with a collision target 26 provided in the housing 12, thereby generating vibration in the housing 26.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、タッチパネル等の入力機器等に用いられる振動装置及び振動装置を用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a vibration device used for input devices such as a touch panel and an electronic device using the vibration device.
従来、表示装置にタッチパネル機能を組み込んだものや操作キーを用いた入力装置が導入されている。これらの中には、予め振動装置を内蔵しておき、操作者が指やペンで押圧して情報を入力したときに、振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与えるものがある。このような振動装置として、例えば、特許文献1では、一端部を台座に固定した圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータの他端部にダンパを介して錘と、を有するようにした。これにより振動装置の薄型化を実現することができた。 Conventionally, a display device incorporating a touch panel function and an input device using operation keys have been introduced. Among these, the vibration device is built in beforehand, and when the operator inputs information by pressing with a finger or a pen, the feeling that the vibration is returned to the finger or the pen and the operation is performed reliably is operated. There is something to give to the person. As such a vibration device, for example, in
しかし、特許文献1の振動装置では、確かに厚さは薄くできたが、所定の振動を得るために数十mmという長さの錘が必要であり、平面視における小型化することは困難であった。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、平面視における小型化を図ることができる振動装置及び振動装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。However, although the thickness of the vibration device of
The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a vibration device and an electronic device using the vibration device that can be reduced in size in plan view.
上記目的を達成するために、本発明は、往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸と、一端を連結した前記駆動軸を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材と、前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、前記駆動軸の往復非対称の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させることを特徴とする。
この構成により、所期の目的が達成できる。In order to achieve the above object, the present invention provides a drive shaft that slightly vibrates axially in a reciprocating asymmetric manner, a fine vibration generating member that finely vibrates the drive shaft in a reciprocating asymmetric manner in the axial direction, and the drive A housing that supports at least one of the drive shaft or the fine vibration generating member so that the shaft can freely vibrate in the axial direction, and moves in the axial direction of the drive shaft by a reciprocating asymmetrical fine vibration of the drive shaft. A collision member that can be coupled to the drive shaft, and the collision member moves on the drive shaft and collides with a collision target provided on the housing, thereby generating vibration in the housing. It is characterized by.
With this configuration, the intended purpose can be achieved.
本発明によれば、往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸と、一端を連結した前記駆動軸を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材と、前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、前記駆動軸の往復非対称の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させる構成にしたことにより、衝突部材は筐体に設けた被衝突部に高速度で衝突するので筐体に大きな振動を発生させることができる。筐体に発生した振動は振動装置を備えた電子機器に伝達される。そのため、衝突部材を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置の小型化を図れるという効果が得られる。 According to the present invention, the drive shaft that slightly vibrates in the axial direction in a reciprocating asymmetric manner, the fine vibration generating member that finely vibrates in the axial direction in the axial direction the reciprocating asymmetric drive shaft, and the drive shaft in the axial direction. A housing that supports at least one of the drive shaft or the micro-vibration generating member so as to be free to vibrate; and the drive shaft that is movable in the axial direction of the drive shaft by reciprocating asymmetrical micro-vibration of the drive shaft; A collision member to be coupled, and the collision member moves on the drive shaft and collides with a colliding portion provided in the casing, thereby generating vibration in the casing. Since the member collides at high speed with a collision target provided in the casing, it is possible to generate a large vibration in the casing. The vibration generated in the housing is transmitted to an electronic device equipped with a vibration device. Therefore, a large vibration can be obtained without increasing the size of the collision member, and the effect of reducing the size of the vibration device in plan view can be obtained.
本発明の請求項1記載の発明は、 軸方向に微振動する駆動軸と、
一端を連結した前記駆動軸を軸方向に微振動させる微振動発生部材と、
前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
前記駆動軸の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、
前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させる振動装置である。
衝突部材は筐体に設けた被衝突部に高速度で衝突するので筐体に大きな振動を発生させることができる。筐体に発生した振動は振動装置を備えた電子機器に伝達される。そのため、衝突部材を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置の小型化を図れるという効果が得られる。
The invention according to
A fine vibration generating member that finely vibrates the drive shaft connected at one end in the axial direction;
A housing that supports at least one of the drive shaft or the fine vibration generating member such that the drive shaft is capable of fine vibration in the axial direction;
A collision member coupled to the drive shaft so as to be movable in the axial direction of the drive shaft by a slight vibration of the drive shaft;
It is a vibration device that generates vibration in the casing when the collision member moves on the drive shaft and collides with a collision target provided in the casing.
Since the collision member collides with a collision target provided in the housing at a high speed, a large vibration can be generated in the housing. The vibration generated in the housing is transmitted to an electronic device equipped with a vibration device. Therefore, a large vibration can be obtained without increasing the size of the collision member, and the effect of reducing the size of the vibration device in plan view can be obtained.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記微振動発生部材は、弾性薄板の少なくとも一面に配置した伸縮薄板に駆動電圧を印加することで前記伸縮薄板が伸縮して中央部と周縁部とが前記弾性薄板の法線方向に相対変位するように変形する薄板である振動装置である。
微振動発生部材が薄板なので、振動装置自体も厚みを薄くできる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the fine vibration generating member is configured such that the elastic thin plate is expanded and contracted by applying a driving voltage to the elastic thin plate disposed on at least one surface of the elastic thin plate, so that the central portion And the peripheral portion are vibration devices that are thin plates that are deformed so as to be relatively displaced in the normal direction of the elastic thin plate.
Since the fine vibration generating member is a thin plate, the vibration device itself can be thinned.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記微振動発生部材は前記駆動軸を介してのみ前記筐体に支持された振動装置である。
微振動発生部材の微振動が他の部材に吸収されること無く駆動軸に伝達されるので駆動軸の微振動量を大きくできる。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the fine vibration generating member is a vibration device supported by the casing only through the drive shaft.
Since the fine vibration of the fine vibration generating member is transmitted to the drive shaft without being absorbed by other members, the amount of fine vibration of the drive shaft can be increased.
請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記微振動発生部材は周縁部が点で周方向に等間隔に前記筐体に固定された振動装置である。
微振動発生部材が直接筐体に固定されるので、安定した駆動が得られる。According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the fine vibration generating member is a vibration device in which a peripheral portion is fixed to the housing at equal intervals in the circumferential direction with points.
Since the fine vibration generating member is directly fixed to the casing, stable driving can be obtained.
請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記衝突部材または前記被衝突部の少なくとも一方は、対面する相手側に向けて突出している振動装置である。
衝突部材の移動距離が短いので、衝突部材の駆動が楽になる。また、衝突部材が突出している場合は、衝突部材が重いのでより大きい振動を筐体に与えることができる。A fifth aspect of the present invention is the vibration device according to the first aspect of the present invention, wherein at least one of the collision member or the collided portion protrudes toward a facing counterpart.
Since the moving distance of the collision member is short, the driving of the collision member becomes easy. Further, when the collision member protrudes, a larger vibration can be given to the casing because the collision member is heavy.
請求項6記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記筐体は前記衝突部材の両面それぞれに対面する壁面を有し、前記被衝突部は前記壁面のそれぞれに設けて前記衝突部材は往復ともに前記被衝突部に衝突する振動装置である。
往復で衝突するので、効率良く振動を発生できる。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the housing includes wall surfaces facing both surfaces of the collision member, and the collision target portion is provided on each of the wall surfaces, and the collision member is It is a vibration device that collides with the colliding part in both reciprocation.
Since it collides with reciprocation, vibration can be generated efficiently.
請求項7記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記衝突部材は前記駆動軸が挿通する貫通孔を有し、前記貫通孔と前記駆動軸との隙間は熱収縮した熱収縮性樹脂が充填されて前記熱収縮性樹脂の熱収縮力で前記衝突部材が前記駆動軸に係合されている振動装置である。
構造が簡単であり、部品点数を減らすことができる。また、駆動軸の周囲全体を均一な構造にできるので、衝突部材の中央に駆動軸を配置することができ、対称な形状に仕上げることができる。The invention according to claim 7 is the heat shrinkable resin according to
The structure is simple and the number of parts can be reduced. Further, since the entire periphery of the drive shaft can be made uniform, the drive shaft can be arranged at the center of the collision member, and can be finished in a symmetrical shape.
請求項8記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材を基準位置から前記被衝突部に近づく方向に移動させる時間が、前記基準位置における前記衝突部材と前記被衝突部との間の距離よりも長い第一距離を移動するように設定し、前記衝突部材は、設定された前記第一距離を移動することなく前記被衝突部に衝突する振動装置である。
確実に衝突部材を被衝突部に衝突させることができる。According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the driving voltage waveform for moving the collision member in the axial direction of the drive shaft moves the collision member from a reference position toward the collision target. The time to be set is set to move a first distance that is longer than the distance between the collision member and the colliding part at the reference position, and the collision member moves the set first distance. It is a vibration apparatus which collides with the said to-be-collised part without.
A collision member can be made to collide with a to-be-collised part reliably.
請求項9記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材を一方の前記被衝突部に当接する位置から他方の前記被衝突部に向けて移動させる時間が、前記一方の被衝突部に当接する前記衝突部材と前記他方の被衝突部との間の距離よりも長い第二距離を移動するように設定し、前記衝突部材は設定された前記第二距離を移動することなく前記他方の被衝突部に衝突する振動装置である。
確実に衝突部材を被衝突部に衝突させることができる。According to a ninth aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the drive voltage waveform for moving the collision member in the axial direction of the drive shaft is different from the position where the collision member is brought into contact with one of the collision target portions. The time for moving toward the collided portion is set to move a second distance longer than the distance between the colliding member that contacts the one collided portion and the other collided portion. The collision member is a vibration device that collides with the other colliding part without moving the set second distance.
A collision member can be made to collide with a to-be-collised part reliably.
請求項10記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材の前記被衝突部への衝突を検知したセンサの信号に基づいて前記衝突部材の移動方向が反転するように設定された振動装置である。
衝突を検知して移動方向を反転させるので、確実に衝突部材を被衝突部に衝突させることができる。According to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the driving voltage waveform for moving the collision member in the axial direction of the drive shaft is a sensor that detects a collision of the collision member with the collision target portion. The vibration device is set such that the moving direction of the collision member is reversed based on the signal.
Since the collision direction is detected and the moving direction is reversed, the collision member can be reliably collided with the colliding part.
請求項11記載の発明は、請求項1記載の振動装置を備えた電子機器である。
衝突部材は筐体に設けた被衝突部に高速度で衝突するので筐体に大きな振動を発生させることができる。筐体に発生した振動は振動装置を備えた電子機器に伝達される。そのため、衝突部材を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置の小型化を図れるため、電子機器の小型化を図ることができるという効果が得られる。An eleventh aspect of the invention is an electronic apparatus including the vibration device according to the first aspect.
Since the collision member collides with a collision target provided in the housing at a high speed, a large vibration can be generated in the housing. The vibration generated in the housing is transmitted to an electronic device equipped with a vibration device. Therefore, a large vibration can be obtained without enlarging the collision member, and the size of the vibration device in a plan view can be reduced, so that the electronic device can be reduced in size.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における振動装置について、図面を参照しながら説明する。図面において、紙面の上方を上、下方を下として説明する。図1に示す振動装置10は、表示装置にタッチパネル機能を組み込んだ電子機器や操作キーを用いた入力装置といった電子機器に用いられる。これらの電子機器の中には、予め振動装置10を内蔵しておき、操作者が指やペンで押圧して情報を入力したときに、振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与えるものがある。(Embodiment 1)
Hereinafter, the vibration device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, description will be made with the upper side of the paper as the upper side and the lower side as the lower side. A
図1に示すように、本実施の形態1の振動装置10は、往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸22と、一端を連結した駆動軸22を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材20と、駆動軸22が軸方向に微振動自在となるように駆動軸22を支持する筐体12と、駆動軸22の往復非対称の微振動によって駆動軸22の軸方向に移動可能に駆動軸22と結合する衝突部材24と、を備える。振動装置10は、衝突部材24が駆動軸22上を移動して筐体12に設けた被衝突部26に衝突することで筐体12に振動を発生させる。 As shown in FIG. 1, the
後述するように、所定の駆動電圧を微振動発生部材20に印加すると、駆動軸22が往復非対称に微振動し、その微振動の1ストローク毎に衝突部材24が上昇し、筐体12に設けた被衝突部26に高速度で衝突する。この衝突により筐体12に大きな振動が発生し、この振動が前記の電子機器に伝達され、さらに操作者に伝わることで、確実に操作を行ったという感触を操作者に与えることができる。 As will be described later, when a predetermined drive voltage is applied to the fine
振動装置10は、数mm角〜1cm角×数mm高さという大きさで構成することができ、衝突部材24を大きくしなくても大きな振動を得ることができる。そのため平面視における振動装置10の小型化を図れるという効果が得られる。 The
以下、本実施の形態1の振動装置10の構成を詳細に説明する。
図1に示すように、筐体12は、振動・衝撃を伝達しやすいように金属や合金等の材料で形成される。筐体12は、側壁12aの上端から上壁12bが突出し側壁12aの下端から上壁12bと対向する下壁12cが突出して形成される。上壁12bには貫通孔12dが、下壁12cには貫通孔12eが形成され、貫通孔12d、12eにはゴムブッシュ28、28を介して駆動軸22が挿入される。そのため、貫通孔12d、12eの中心を結ぶ線は上壁12b及び下壁12cと垂直になるように設けられる。また、上壁12bの下面に周囲より突出した被衝突部26を設ける。被衝突部26は、下壁12cの上面に設けても良いし、後述するように、別体で設けても構わない。また、被衝突部26は突出させなくても構わない。Hereinafter, the configuration of the
As shown in FIG. 1, the
衝突部材24を移動させる駆動部材14は、微振動発生部材20と駆動軸22とで構成される。微振動発生部材20は、弾性薄板18の少なくとも一面に配置した伸縮薄板16に駆動電圧を印加することで伸縮薄板16が伸縮して中央部と周縁部とが弾性薄板18の法線方向に相対変位するように変形する薄板である。本実施の形態1において、微振動発生部材20は、伸縮薄板16を弾性薄板18の一面に配置した、いわゆるユニモルフ型とした。 The
伸縮薄板16は両面に電極材料を付着させた圧電材料、電歪材料で構成される。電極材料としては例えば銅や銅合金等が用いられる。圧電材料、電歪材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、鉛ニオブ酸マグネシウム等がある。伸縮薄板16は円形状や多角形状に形成される。 The stretchable
弾性薄板18は例えば銅や銅合金等の弾性材料が用いられる。弾性薄板18は、図1に示すような伸縮薄板16を弾性薄板18の片面に設ける場合は、伸縮薄板16に対応した外形を持つことが好ましいが、対応させなくても構わない。伸縮薄板16は弾性薄板18に例えば導電性接着剤で固着され、微振動発生部材20の両面の各々に伸縮薄板16に電圧を印加するための配線が設けられる。配線は駆動制御部30に接続される。 The elastic
駆動軸22は軽量で剛性が高い例えば炭素系の材料が用いられ、柱状に形成される。駆動軸22は、軸先端部が微振動発生部材20に固定される。本実施の形態1において、軸先端部は軸中央部と同じ太さとしたが、軸先端部を軸中央部よりも小径としても良い。また、駆動軸22は軸先端部の先端面を微振動発生部材20の表面に(接着剤で)固定する構成としたが、微振動発生部材20に貫通孔を設け、軸先端部の側面部を固定する構成としても良い。 The
駆動軸22はゴムブッシュ28で微振動自在に支持される。ゴムブッシュ28は、駆動軸22を支持するための弾性部材であり、駆動軸22を挿通するための中心孔を有している。貫通孔12dに配置されるゴムブッシュ28は、微振動発生部材20に固定した側と反対側の駆動軸22の先端部を中心孔の内面で接着固定する。しかし、貫通孔12eに配置されるゴムブッシュ28は、中心孔の内面で駆動軸22を接着固定せずに、外側から加圧支持するのみである。この構成により、駆動軸22は軸方向に微振動するが、その微振動によって駆動軸22自身が衝突部材24のように長い距離を移動することはない。 The
衝突部材24は、衝突によって筐体12に振動エネルギーを与えるために、比較的大きな質量を有する。小型化するために、振動部材24は、例えばタングステン合金のような密度が大きい材料が使われる。振動部材24は円形状や多角形状の外形を持ち、中央に駆動軸22が挿通する貫通孔24aを有する。貫通孔24aと駆動軸22との隙間は、駆動軸22との摩擦結合部としての熱収縮した熱収縮性樹脂25が充填されて、熱収縮性樹脂25の熱収縮力(駆動軸22を外側から加圧する摩擦力)で衝突部材24が駆動軸22に係合されている。 The
駆動制御部30は、伸縮薄板16に所定波形の駆動電圧を印加する。駆動制御部30は数十kHz程度の周波数の矩形波、鋸歯状波、立ち上がり時間と立ち下がり時間が異なる三角波等を伸縮薄板16に印加して振動部材24を被衝突部26に向けて移動させる。そして、振動部材24が被衝突部26に衝突したら振動部材24の移動方向が反転するように駆動電圧の波形を変更して伸縮薄板16に印加する。本実施の形態1では、図2に示すような立ち上がり時間と立ち下がり時間が異なる三角波を用いた。 The
次に本実施の形態1の振動装置10の製造方法について説明する。まず、弾性薄板18に電極を両面に形成した伸縮薄板16を導電性接着剤等で固着して微振動発生部材20を製造する。次に微振動発生部材20に駆動軸22を固定して駆動部材14とする。次に駆動軸22を筐体12の貫通孔12e、衝突部材24の貫通孔24a、筐体12の貫通孔12dに挿通し、ゴムブッシュ28で支持させるとともに、熱収縮性樹脂25で衝突部材24を駆動軸22に係合させる。また、微振動発生部材20の両面から配線を設けて駆動制御部30と接続する。 Next, a method for manufacturing the
次に本実施の形態1の振動装置10の動作について説明する。
駆動電圧が立ち上がると伸縮薄板16は厚さ方向が伸び、面内方向が縮むが、弾性薄板18はそのような伸縮はしないので、微振動発生部材20は中央部が上方へ変位し周縁部が下方へ変位するように変形する。微振動発生部材20の中央部に固定されている駆動軸22も上方へ移動し、駆動軸22に係合している衝突部材24も上方へ移動する。駆動電圧が所定の電圧Vdに達すると、駆動電圧は急激に立ち下がり、微振動発生部材20の変形も急激に元に戻る。それに伴い駆動軸22も元の位置に戻るが、衝突部材24は、駆動軸24の下方への移動には追随せず、その位置に留まる。結果として、衝突部材24はわずかに上方へ移動する。駆動軸22のこの往復非対称な軸方向の移動によって、衝突部材24は1往復当たり上方へ1〜数μm移動する。前述のようにこの動作を数十kHzの周波数で繰り返す。Next, the operation of the
When the drive voltage rises, the stretchable
図2に示すように、衝突部材24を駆動軸22の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材24を基準位置から被衝突部26に近づく方向に移動させる時間が、基準位置における衝突部材24と被衝突部26との間の距離D1よりも長い第一距離L1を移動するように設定した。衝突部材24は、設定された第一距離L1を移動することなく被衝突部26に衝突する。 As shown in FIG. 2, the drive voltage waveform for moving the
すなわち、衝突部材24は、基準位置から距離D1だけ移動すると被衝突部26に衝突するが、駆動電圧波形はそのままの波形を維持したまま、第一距離L1を移動するのに要する時間が来るまで印加し続ける。そして、第一距離L1を移動するのに要する時間が来ると、衝突部材24が下方に移動するように駆動電圧波形を変え、衝突部材24が距離D1を戻る時間だけ印加する。衝突部材24が距離D1を戻る時間が来ると再び衝突部材24が上方に第一距離L1を移動するような時間だけ印加する。衝突部材24が被衝突部26に衝突した後、衝突部材24が下方に移動するように駆動電圧波形を変えるまでは、衝突部材24は被衝突部26に当接したままである。これを繰り返すことで衝突部材24が被衝突部26に繰返し衝突し、操作者に振動として感じるものになる。 That is, the
このように本実施の形態1の振動装置10は、衝突部材24を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置10の小型化を図れるという効果が得られる。また、微振動発生部材20が薄板なので、振動装置10自体も厚みを薄くできる。微振動発生部材20は駆動軸22を介してのみ筐体12に支持されている。そのため、微振動発生部材20の微振動が筐体12のような他の部材に吸収されること無く駆動軸22に伝達されるので駆動軸22の微振動量を大きくできる。また、被衝突部26は、対面する相手側である衝突部材24に向けて突出している。そのため、突出している分だけ衝突部材24の移動距離が短い。すると、例えば、駆動軸22の往復非対称な軸方向の移動量を減らすことができ、その分駆動電圧Vdを下げることができるので、衝突部材24の駆動が楽になる。 As described above, the
また、衝突部材24は駆動軸22が挿通する貫通孔24aを有し、貫通孔24aと駆動軸22との隙間は熱収縮した熱収縮性樹脂25が充填されて熱収縮性樹脂25の熱収縮力で衝突部材24が駆動軸22に摩擦係合されている。そのため、構造が簡単であり、部品点数を減らすことができる。また、駆動軸22の周囲全体を均一な構造にできるので、衝突部材24の中央に駆動軸22を配置することができ、対称な形状に仕上げることができる。 Further, the
衝突部材24を駆動軸22の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材24が基準位置から被衝突部26に近づく方向に移動させる時間が、基準位置における衝突部材24と被衝突部26との間の距離D1よりも長い第一距離L1を移動するように設定した。そのため衝突部材24は、設定された第一距離L1を移動することなく被衝突部26に衝突する。したがって、確実に衝突部材24を被衝突部26に衝突させることができる。 The drive voltage waveform for moving the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2における振動装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と同様の構成を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略する。(Embodiment 2)
Next, a vibration device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the part which has the structure similar to
本実施の形態2の振動装置10は、図3に示すように、筐体12が衝突部材24の両面それぞれに対面する壁面を有するようにした。被衝突部26は上壁12bの下側の壁面及び下壁12cの上側の壁面のそれぞれに設けて衝突部材24は往復ともに被衝突部26に衝突するようにした。 As shown in FIG. 3, the
また、実施の形態1では、被衝突部26が衝突部材24に向けて突出するようにしたが、本実施の形態2では、衝突部材24の外周部が対面する相手側である被衝突部26に向けて突出しているようにした。その突出部分は、被衝突部26が衝突部材24の両面にあるので、衝突部材24の両面に設けた。 In the first embodiment, the collided
図4に示すように、本実施の形態2において、衝突部材24を駆動軸22の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材24を一方の被衝突部26に当接する位置から他方の被衝突部26に向けて移動させる時間が、一方の被衝突部26に当接する衝突部材24と他方の被衝突部26との間の距離D2よりも長い第二距離L2を移動するように設定した。衝突部材24は設定された第二距離L2を移動することなく他方の被衝突部26に衝突する。 As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the driving voltage waveform for moving the
距離D2は、基準位置にある衝突部材24と被衝突部26との距離でもある。この場合の基準位置は衝突部材24が一方の被衝突部材26に当接している位置である。すなわち、衝突部材24は、基準位置から距離D2だけ移動すると他方の被衝突部26に衝突するが、駆動電圧波形はそのままの波形を維持したまま、第二距離L2を移動するのに要する時間が来るまで印加し続ける。衝突部材24が他方の被衝突部26に衝突した後、衝突部材24が下方に移動するように駆動電圧波形を変えるまでは、衝突部材24は他方の被衝突部26に当接したままである。 The distance D2 is also the distance between the
そして、第二距離L2を移動するのに要する時間が来ると、衝突部材24が下方に移動するように駆動電圧波形を変え、衝突部材24が第二距離L2を戻る時間だけ印加する。衝突部材24は下方に距離D2だけ移動すると一方の被衝突部26に衝突するが駆動電圧波形はそのままの波形を維持したまま、第二距離L2を移動するのに要する時間が来るまで印加し続ける。衝突部材24が一方の被衝突部26に衝突した後、衝突部材24が上方に移動するように駆動電圧波形を変えるまでは、衝突部材24は一方の被衝突部26に当接したままである。 When the time required to move the second distance L2 is reached, the drive voltage waveform is changed so that the
衝突部材24が第二距離L2を戻る時間が来ると再び上方に移動するように駆動電圧波形を変え、衝突部材24が上方に第二距離L2を移動するような時間だけ印加する。これを繰り返すことで衝突部材24が一方及び他方の被衝突部26に繰返し衝突し、操作者に振動として感じるものになる。 When the time for the
本実施の形態2の振動装置10は、衝突部材24が被衝突部26に往復で衝突するので、効率良く振動を発生できる。そして、駆動電圧波形は、衝突部材24を一方の被衝突部26に当接する位置から他方の被衝突部26に向けて移動させる時間が、一方の被衝突部26に当接する衝突部材24と他方の被衝突部26との間の距離D2よりも長い第二距離L2を移動するように設定した。そのため、衝突部材24は設定された第二距離L2を移動することなく他方の被衝突部26に衝突する。したがって、確実に衝突部材24を被衝突部26に衝突させることができる。 In the
また、衝突部材24は、対面する相手側である被衝突部26に向けて突出しているので、衝突部材24の移動距離が短く、衝突部材24の駆動が楽になる。また、単なる平板状の場合に比べて衝突部材24が重いのでより強い振動を筐体12に与えることができる。特に本実施の形態2の場合、両面に突出部分を設けているので衝突部材24がより重く、より強い振動を筐体12に与えることができる。また、衝突部材24の周縁部を突出部分としているので効率良く衝突部材24の重さを重くすることができるが、より中心部に近い位置を突出部分としても構わない。また、衝突部材24は鋳造、焼結等で製造され突出部分も同時に製造できるので、筐体12に突出部分を設けるよりも容易に製造することができる。 Moreover, since the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3における振動装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1、2と同様の構成を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形態3の振動装置10は、変形例を組み合わせた例である。(Embodiment 3)
Next, a vibration device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the part which has the structure similar to
図5に示すように、本実施の形態3の振動装置10において、衝突部材24を駆動軸22の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材24の被衝突部26への衝突を検知したセンサ32の信号に基づいて衝突部材24の移動方向が反転するように設定されたものである。 As shown in FIG. 5, in the
本実施の形態2においてセンサ32は、衝突を検知できる圧電センサ等を被衝突部26の一部に配置した。
また、被衝突部26を、筐体12とは別体で設けた。例えば、筐体12の本体は所望の形状に形成しやすい材料とし、被衝突部26は衝突部材24からの衝撃を筐体12に良く伝達できる材料とするという使い分けをすることができる。
また、微振動発生部材20はいわゆるバイモルフ型とした。すなわち、微振動発生部材20は、弾性薄板18の両面に配置した伸縮薄板16に駆動電圧を印加することで伸縮薄板16が伸縮して中央部と周縁部とが弾性薄板18の法線方向に相対変位するように変形する薄板である。
また、駆動軸22は微振動発生部材20に固定した方と反対側の先端面を筐体12の上壁12bの貫通孔12dに設けたゴムブッシュ28の下面に接着固定した。本実施の形態3においてゴムブッシュ28は中心孔を有さない。さらに、下壁12cにはゴムブッシュ28を設けず、駆動軸22は貫通孔12eを貫通するのみとした。
本実施の形態3の振動装置10における衝突部材24を駆動軸22の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材24の被衝突部26への衝突を検知したセンサ32の信号に基づいて衝突部材24の移動方向が反転するように設定した。In the second embodiment, the
Further, the colliding
The fine
Further, the
The drive voltage waveform for moving the
図6に示すように、駆動制御部30は、まず図5の下側の伸縮薄板16に第一駆動電圧を印加する。すると、基準位置にあった衝突部材24は上昇して距離D3を移動して上側の被衝突部26に衝突する。衝突部材24が上側の被衝突部26の位置に来ると上側のセンサ32が検知し、第一トリガを生成する。第一トリガにより第一駆動電圧は停止し、上側の伸縮薄板16を駆動する第二駆動電圧を印加する。第二駆動電圧は第一駆動電圧と同じ波形であるため、上側の伸縮薄板16は、第一駆動電圧が印加された下側の伸縮薄板16を同じ伸縮をするので、微振動発生部材20は、第一駆動電圧が印加された場合と逆向きの変形をする。そのため、衝突部材24は下降して距離D3を移動して下側の被衝突部26に衝突する。衝突部材24が下側の被衝突部26の位置に来ると下側のセンサ32が検知し、第二トリガを生成する。第二トリガにより第二駆動電圧は停止し、下側の伸縮薄板16を駆動する第一駆動電圧を印加する。そのため、衝突部材24は再び上昇する。
衝突を検知して移動方向を反転させるので、確実に衝突部材24を被衝突部26に衝突させることができる。As shown in FIG. 6, the
Since the collision is detected and the moving direction is reversed, the
なお、実施の形態1や実施の形態2のように、衝突を検知後、所定の時間や微振動の回数等をさらに同方向に印加してから、移動の方向を反転させるようにしても良い。さらに確実に衝突部材24を被衝突部26に衝突させることができる。 As in the first and second embodiments, after the collision is detected, a predetermined time, the number of micro vibrations, and the like may be further applied in the same direction, and then the direction of movement may be reversed. . Furthermore, the
本実施の形態3では、センサ32は圧電センサとしたが、例えばMRセンサやホールセンサ等の磁気センサとし、被衝突部26に対応した筐体12の所定の位置に配置しても構わない。センサ32に対応するスケール34は、二つの磁極を駆動軸22の軸方向に並べた磁気スケールを、衝突部材24が被衝突部26に衝突したときにセンサ32と対向するように衝突部材24の側部に配置する。また、光学的な位置センサとしても良い。 In the third embodiment, the
なお、実施の形態1〜3における筐体12は、一枚の板を折り曲げて形成することができる。その際、貫通孔12d、12eは予め設けておいても良いし、筐体12の形状を形成した後で設けても良い。しかし、筐体12は他の形状に形成することができる。
例えば、図7に示すように筐体12を底部が無い箱型に形成し、一つの側壁12aを切り開き、上壁12bと平行になるように折り曲げて下壁12cとしても良い。また、別途貫通孔12d、12eを設ける。このような形状にすると、筐体12の剛性を実施の形態1〜3で説明してきた筐体12よりも大きくすることができるので、振動装置10から電子機器に伝達される振動を大きくすることができる。その際、破線で示すように不要な部分は切り欠いて開口12fとすることが好ましい。振動装置10を軽量にすることができるとともに筐体12内に衝突部材24等の部品を容易に収容できるので組み立てしやすい。Note that the
For example, as shown in FIG. 7, the
また、例えば、図8に示すように筐体12を図7と同様な箱型とし、対向する側壁12aを切り開き、それぞれを上壁12bと平行になるように折り曲げて下壁12cとしても良い。その際、それぞれの下壁12cは切り開く前の下端部同士がほぼ突き当たるようにする。また、それぞれの下壁12cの切り開く前の下端部を切り欠いておき折り曲げた際に貫通孔12eとなるようにしても良い。貫通孔12dは別途形成する。また図7と同様に開口12fを設けることが好ましい。箱型を製造する際に側壁12aの端部を切り欠いておき、折り曲げると貫通孔12eも同時にできるので製造が容易である。 Further, for example, as shown in FIG. 8, the
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4における振動装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1と同様の構成を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略する。図9に示すように、本実施の形態4の振動装置10において、微振動発生部材20は周縁部が点で周方向に等間隔に筐体12に固定されている。(Embodiment 4)
Next, a vibration device according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the part which has the structure similar to
筐体12は底部が無い箱型をしており、上壁12bにゴムブッシュ28を配置して駆動軸22を微振動自在に支持する貫通孔12dが形成されている。また、側壁12aの下端部12gは外周側の縁よりも内周側の縁の方を一段上方に設け、微振動発生部材20の固定部12hとした。 The
微振動発生部材20は周縁部20aを筐体12の固定部12hに点(小面積)で固定した。本実施の形態4においては、図10(a)に示すように筐体12が下方向から見て四角形とし、微振動発生部材20は筐体12の固定部12hに周縁部20aの四箇所がわずかに載るような円形状とした。また、図9に示すように周縁部20aは弾性薄板18の方を伸縮薄板16よりも外周側に張り出させて形成し、弾性薄板18を上側、伸縮薄板16を下側として筐体12の固定部12hに取付けた。このように伸縮薄板16、弾性薄板18のうち、筐体12の固定部12hに固定する方を外側に張り出させて周縁部20aとし上側に配置することにより、電気配線を容易にすることができる。 The fine
微振動発生部材20が直接筐体12に固定されるので、駆動部材14の安定した駆動が得られる。また、周縁部20aの全体ではなく点で固定されているので、微振動発生部材20の発生する微振動が筐体12に吸収される量は大きくなく、駆動部材14の駆動能力は大きい。 Since the fine
また、図9に示すように、固定部12hの段差を微振動発生部材20の厚さよりも深くすることにより、微振動発生部材20は筐体12の下端部12gからはみ出さずに筐体12に囲まれるので、振動装置10の組立中、組立後に微振動発生部材20は外部からの力によって破壊されにくい。 Further, as shown in FIG. 9, by making the step of the fixing
また、被衝突部26は、筐体12の上壁12bだけでなく、微振動発生部材20の上面側にも設け、衝突部材24が往復で衝突するようにした。往復で衝突するので、効率良く振動を発生できる。また、微振動発生部材20の周縁部20aに近い領域の質量が大きいので、微振動発生部材20の発生する駆動能力を大きくすることができる。 Further, the colliding
なお、本実施の形態4の振動装置10の筐体12と微振動発生部材20の形状の組合せは上述以外にもある。例えば、図10(b)は図10(a)とは逆に筐体12が円形状、微振動発生部材20が四角形である。図10(c)は筐体12も微振動発生部材20も四角形である。この場合、微振動発生部材20の四角形の角部の周縁部20aが筐体12の四角形の辺部の固定部12hに載置される。図10(d)は筐体12が八角形で微振動部材20が四角形である。図10(c)の四角形の筐体12の角部が面取りされた形状と考えても良い。したがって、筐体12は八角形でなくて角丸四角形としても良い。図10(e)は図10(d)の微振動発生部材20の形状が円形状としたものである。図10(f)は微振動発生部材20が円形状や四角形ではなく、六角形状としたものである。このような形状でも構わない。このように筐体12と微振動発生部材20の形状は多様な形状を組合せることができる。 There are other combinations of the shapes of the
また、図9では示していないが、筐体12の側壁12aには、図7や図8で示したような開口12fを設けても良い。また、本実施の形態4の筐体12の形状は箱型としたが、実施の形態1等と同様に一枚の板を折り曲げて形成しても良い。 Although not shown in FIG. 9, an
また、本発明の実施の形態1〜4において、微振動発生部材20はユニモルフやバイモルフ型のものを用いたが、それに限るものではなく、いわゆる積層型のものを用いても良い。小さい駆動電圧で駆動することができるので、駆動制御部30を安価にすることができる。 In the first to fourth embodiments of the present invention, the fine
10 振動装置
12 筐体
12a 側壁
12b 上壁
12c 下壁
12d、12e 貫通孔
12f 開口
12g 下端部
12h 固定部
14 駆動部材
16 伸縮薄板
18 弾性薄板
20 微振動発生部材
20a 周縁部
22 駆動軸
24 衝突部材
24a 貫通孔
25 熱収縮性樹脂
26 被衝突部
28 ゴムブッシュ
30 駆動制御部
32 センサDESCRIPTION OF
Claims (11)
一端を連結した前記駆動軸を軸方向に微振動させる微振動発生部材と、
前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
前記駆動軸の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、
前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させることを特徴とする振動装置。 A drive shaft that vibrates slightly in the axial direction;
A fine vibration generating member that finely vibrates the drive shaft connected at one end in the axial direction;
A housing that supports at least one of the drive shaft or the fine vibration generating member such that the drive shaft is capable of fine vibration in the axial direction;
A collision member coupled to the drive shaft so as to be movable in the axial direction of the drive shaft by a slight vibration of the drive shaft;
A vibration device, wherein the collision member generates vibration in the casing by moving on the drive shaft and colliding with a collision target provided in the casing.
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