JP5991904B2

JP5991904B2 - 加振装置

Info

Publication number: JP5991904B2
Application number: JP2012257003A
Authority: JP
Inventors: 山崎　修; 修山崎
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: JP2014104377A

Description

本発明は、取り付けられた回路基板等に振動を伝播させる加振装置に関する。

携帯電話やスマートフォン等の携帯機器が使用者へ振動による操作感を与える試みがなされている。特許文献１は、このような操作感を与えるため、圧電バイモルフ素子によりタッチパネルを振動させることを提案している。

また特許文献２は、振動板に圧電体を貼り付けたバイモルフ素子に錘を取り付けた圧電振動装置を提案している。

特開２００５−３０３９３７号公報特開平７−２１３９９７号公報

携帯機器は落下等の衝撃力を受ける場合も多く、携帯機器内部の加振装置がこのような衝撃力を受けることで圧電素子が損傷を受けた場合には、振動を発生する能力が低下するという問題がある。

従って本発明の目的は、加振装置における圧電素子を衝撃力から保護することにある。

上記課題を本発明は、支持部と、導体板と、平板状の圧電素子と、錘を備え、前記導体板の長手方向両端部は前記支持部により支持され、前記導体板における第１の主面の中央部には前記錘が固定され、前記導体板における第２の主面の中央部には前記圧電素子が固定され、前記導体板の中央部には前記第１の主面側、または前記第２の主面側へ延長する延長部を有する加振装置によって解決する。

なお、前記延長部は前記導体板の中央部の前記長手方向に対して直交する幅方向の両端部に設けた突出部をそれぞれ折り曲げることにより前記第２の主面側に設けられたものであることが望ましい。

また、前記延長部は前記第２の主面側に設けられ、前記圧電素子の厚み方向よりはみ出すよう設けられていることが望ましい。

また、前記導体板の長手方向に沿った前記延長部の幅は、前記錘と前記導体板の接続部の幅よりも広いことが望ましい。

また、さらに第１の制限部と、第２の制限部を備え、前記錘の変位の上限は、前記第１の制限部により制限され、さらに前記延長部の先端の変位の上限は、前記第２の制限部により制限されることで、前記圧電素子の変形する範囲が制限されていることが望ましい。

また、前記支持部が弾性体であることが望ましい。

本発明によって、加振装置における圧電素子を衝撃力から保護することができる。

本発明における加振装置の実施形態の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。本発明における実施形態１の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。本発明における実施形態１の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。本発明における実施形態２の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。本発明における実施形態２の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。本発明における実施形態３の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。本発明における実施形態３の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。本発明における実施形態４の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。本発明における実施形態４の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。

図１は本発明における加振装置の実施形態の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。

加振装置１は、図示されない駆動電極と共に回路基板１０に接続され、固定されている。

加振装置１を駆動すると、図示されない圧電素子により加振装置１内部の図示されない錘が振動し、回路基板１０に慣性力が伝播し、回路基板１０及び付属する筐体等が振動する。

回路基板１０を含む携帯機器を構成すれば、携帯機器が振動し、使用者に振動を知覚させることができる。

加振装置１による振動を回路基板１０を介して快適に使用者へ与える上では、振動の周波数は、騒音を不快に感じない３００Ｈｚ以下が望ましく、騒音がほとんど聞き取れない１００Ｈｚ以下、あるいは騒音がより聞き取れない２０Ｈｚ以下（０を含まず）であればなお望ましい。

加振装置１内部の構造について、以下に具体的な実施形態を例示する。

（実施形態１）
図２は、本発明における実施形態１の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。

加振装置１内壁には支持部２１、２２、２３、２４が固定され、導体板３は長手方向両端部を支持部２１乃至２４により支持されている。

ここで支持部２１乃至２４は、圧電素子６に対する衝撃力を吸収するため、シリコーン樹脂等の弾性体とすることが望ましい。なお、支持部２１乃至２４を弾性体とすることで、圧電素子６の駆動時における振動のＱが下がるため、加振装置内の圧電素子６が共振することを防ぎ、圧電素子６への駆動信号を停止した後に圧電素子６が停止するまでの応答時間を短縮することができる。

導体板３の一方の主面の中央には接続部４を介して錘５が固定され、他方の主面の中央には圧電素子６が固定されている。

錘５は、中央部より端部に行くにつれて静止時の導体板３から離れてゆく形状としているため、加振装置全体が薄型化した場合でも必要な慣性力を得るための錘５の重量を確保することができる。

ここで、導電性接着剤により圧電素子６を導体板３へ固定することで、導体板３がそのまま圧電素子６の電極となり、余分なリード線を省略できるため、望ましい。

なお、導体板３の中央にある延長部３１は、圧電素子６の取り付けられた面に向かって折り曲げられている。

圧電素子６からリード線やフレキシブル基板により図示されない加振装置１の外部電極へ駆動電極を導出し、回路基板からの電圧信号により圧電素子６を屈曲振動させることで、加振装置１より慣性力が発生する。

すなわち、圧電素子６への交流等の時間変化する電圧を印加することにより、圧電素子６は屈曲振動を起こし、導体板３と錘５が振動する。この際、錘５の慣性力が導体板３、支持部２１乃至２４を介して加振装置１を取り付けた回路基板等に伝達され、回路基板等を振動させることができる。

ここで、錘５の振動変位は制限部１１により制限され、延長部３１先端の振動変位は制限部１２により制限されている。従って、圧電素子６の強度の限界を超すような屈曲を起こさないよう、制限部１１、１２により振動変位を制限することが可能となる。

また、延長部３１の長手方向に沿った幅を接続部４の幅よりも広くすることで、延長部３１の剛性により、導体板３の振動変位をさらに制限することもできる。

図３は、本発明における実施形態１の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。

延長部３１は、導体板３の中央部断面における両端に設けられているが、このように導体板３を面対称な構成とすることで、圧電素子６により駆動される振動モードが安定化することができるため、望ましい。

なお、延長部３１を、導体板３の中央部断面における片端のみに設けても良い。

すなわち本発明は、支持部２１乃至２４と、導体板３と、平板状の圧電素子６と、錘５を備え、導体板３の長手方向両端部は支持部２１乃至２４により支持され、導体板３における第１の主面の中央部には錘５が固定され、導体板３における第２の主面の中央部には圧電素子６が固定され、導体板３の中央部には第１の主面側、または第２の主面側へ延長する延長部３１を有する加振装置の実施形態を取り得る。

延長部３１により圧電素子６の変形が制限されるため、強度の限界を超すような屈曲が起きることを防ぐことができる。

また、本発明は、延長部３１は導体板３の中央部の長手方向に対して直交する幅方向の両端部に設けた突出部をそれぞれ折り曲げることにより第２の主面側に設けられた加振装置の実施形態を取り得る。

延長部３１を、導体板３を折り曲げる簡単な工程で作成することができ、そもそも導体板３と一体化されていることから、導体板３との接合部の強度を確保することができる。

また、本発明は、延長部３１は第２の主面側に設けられ、圧電素子６の厚み方向よりはみ出すよう設けられている加振装置の実施形態を取り得る。

上記構成とすることで、圧電素子６が加振装置１の内壁に衝突することを防ぎ、圧電素子６の保護を確実に行うことができる。

また、本発明は、導体板３の長手方向に沿った延長部３１の幅は、錘５と導体板３の接続部４の幅よりも広い加振装置の実施形態を取り得る。

上記構成とすることで、延長部３１の剛性により、導体板３の振動変位をさらに制限し、圧電素子６の保護を確実に行うことができる。

（実施形態２）
図４は、本発明における実施形態２の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。

実施形態１における図２とは、延長部３１の長手方向に沿った幅が接続部４の幅よりも狭く、弾性体１１１、１２１を制限部１１、１２の中央部に配している点で異なる。

本実施形態は、延長部３１の長手方向に沿った幅が接続部４の幅よりも狭くすることで、導体板３の制限範囲内での振動力を高め、ひいては加振装置としての慣性力を高めることができる。

この際、接続部４の剛性により導体板３の振動を制限しないよう、接続部４をシリコーン樹脂等の弾性体とすることが望ましい。

図５は、本発明における実施形態２の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。

実施形態１と異なり、錘５の振動変位は制限部１１上の弾性体１１１により制限され、延長部３１先端の振動変位は制限部１２上の弾性体１２１により制限されている。

従って、錘５と延長部３１先端が制限部１１、１２と直接衝突することはなく、圧電素子６への衝撃を緩和することができる。

（実施形態３）
図６は、本発明における実施形態３の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。

実施形態１における図２とは、導体板３の中央にある延長部３１が、錘５の取り付けられた面に向かって折り曲げられている点で異なっている。

このように構成しても、延長部３１の剛性により導体板３の振動変位を制限することができる。

図７は、本発明における実施形態３の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。

錘５は、接続部４を介して導体板３の中央に固定されている。

本実施形態は、延長部３１の分だけ実施形態１よりも薄型化できる点で優れている。

（実施形態４）
図８は、本発明における実施形態４の加振装置を示す断面図であり、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面を示している。

実施形態３における図６とは、圧電素子６の主面における２つの両面に弾性体７１、７２を介して２つの導体板３、３２、さらに接続部４１、４２を介して２つの錘５１、５２とを配している点が異なる。

また、２つの導体板３、３２の間に支持部２５、２６を追加している。

図９は、本発明における実施形態４の加振装置を示す断面図であり、図１（ｃ）におけるＢ−Ｂ線の断面を示している。

加振装置１に衝撃力が加わった場合には、延長部３１、３３、さらには弾性体７１、７２により圧電素子６への衝撃が実施形態３よりも緩和される。

１加振装置
１０回路基板
１１、１２制限部
２１、２２、２３、２４、２５、２６支持部
３、３２導体板
３１、３３延長部
４、４１、４２接続部
５、５１、５２錘
６圧電素子
１１１、１２１、７１、７２弾性体

Claims

支持部と、
導体板と、
平板状の圧電素子と、
錘を備え、
前記導体板の長手方向両端部は前記支持部により支持され、
前記導体板における第１の主面の中央部には前記錘が固定され、
前記導体板における第２の主面の中央部には前記圧電素子が固定され、
前記導体板の中央部には前記第１の主面側、または前記第２の主面側へ延長する延長部を有することを特徴とする加振装置。
前記延長部は前記導体板の中央部の前記長手方向に対して直交する幅方向の両端部に設けた突出部をそれぞれ折り曲げることにより前記第２の主面側に設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の加振装置。
前記延長部は前記第２の主面側に設けられ、前記圧電素子の厚み方向よりはみ出すよう設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加振装置。
前記導体板の長手方向に沿った前記延長部の幅は、前記錘と前記導体板の接続部の幅よりも広いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の加振装置。
さらに第１の制限部と、
第２の制限部を備え、
前記錘の変位の上限は、前記第１の制限部により制限され、
さらに前記延長部の先端の変位の上限は、前記第２の制限部により制限されることで、
前記圧電素子の変形する範囲が制限されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の加振装置。
前記支持部が弾性体であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の加振装置。