KR101698424B1 - 진동발생장치 - Google Patents

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KR101698424B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치는 내부공간을 구비하는 하우징에 진동가능하도록 복수회 절곡되어 구비되는 진동부재를 고정하고, 진동부재에 중량체 및 압전소자를 결합하여 구성된다.
따라서, 진동 발생장치의 고유 주파수를 유지하되 소형화에 유리한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 압전소자를 진동부재의 자유단쪽에 치우치게 구비하여 충분한 진동력을 확보할 수 있다.

Description

진동발생장치{Vibrator}
본 발명은 진동 발생장치에 관한 것이다.
진동 발생장치는 휴대전화 등의 휴대용 전자기기에 탑재되어 여러 가지 용도로 활용되고 있다.
한편, 휴대용 전자기기에 다양한 기능이 부가되는 추세에 따라 휴대용 전자기기에는 다양한 전자부품들이 실장된다.
따라서, 휴대용 전자기기에 탑재되는 진동 발생장치의 소형화가 요구되고 있는다.
그러나, 진동 발생장치의 크기를 감소시키는 경우 공진 주파수가 변하는 문제가 있으며, 충분한 진동력을 확보하는데 어려움이 있었다.
따라서, 진동 발생장치의 크기를 감소시키되 공진 주파수를 유지 및 충분한 진동력 확보에 관한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 공진 주파수를 유지하면서, 크기가 감소된 진동 발생장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 크기가 감소하여도 충분한 진동력을 갖는 진동 발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치는 내부공간을 구비하는 하우징, 상기 하우징에 일단이 고정된 고정단 및 상기 고정단에서 연장 형성되어 진동가능하게 구비되는 자유단을 포함하는 진동부재, 상기 진동부재에 구비되는 중량체 및 상기 진동부재의 일면에 설치되는 적어도 하나의 압전소자를 포함하고 상기 압전소자에서 상기 자유단까지의 거리는 상기 압전소자에서 상기 고정단까지의 거리보다 짧게 구비된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치에서 상기 진동부재는 상기 하우징에 일단이 고정된 고정단 및 상기 고정단에서 연장형성되어 진동가능하게 구비되는 자유단을 포함하는 제1 부재, 상기 제1 부재의 자유단에서 상기 제1 부재의 상면방향으로 연장구비되는 제2 부재 및 상기 제2 부재의 단부에서 상기 제1 부재의 일단쪽으로 연장구비되는 제3 부재를 구비하며, 이때 제2 부재는 적어도 4회가 절곡되어 구비된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 진동 발생장치는, 압전소자의 위치를 자유단쪽으로 치우지게 구비하여 충분한 진동력을 확보함과 동시에 복수회 절곡된 진동부재를 구비하여 크기를 감소시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치에 의하면 진동 발생장치의 공진주파수를 유지하면서 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 진동 발생장치의 크기를 감소시켜도 충분한 진동력을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치의 결합 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 부재의 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동부재의 저면 사시도이다.
도 4는 도 3a의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중량체의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량체와 진동부재가 결합한 모습을 도시한 평면도이다.
발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치(10)의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치(10)의 결합 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치(10)는 하우징(100), 진동 부재(200), 중량체(300) 및 압전소자(400)를 포함한다.
상기 하우징(100)은 상기 진동 발생장치(10)의 외관을 형성하는 부재로서, 일측이 개방된 상부 케이스(110)와 상기 개방된 일측에 결합하여 내부공간을 형성하는 하부 케이스(120)를 포함한다.
이때, 상기 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)는 용접, 접착제를 이용한 본딩, 후크 결합 등의 다양한 방법으로 결합할 수 있다.
한편, 상기 내부공간에는 후술할 진동 부재(200), 중량체(300) 및 압전소자(400)가 구비된다.
또한, 상기 하부 케이스(120)에는 진동 부재(200)의 일단이 고정되는 지지부재(121)가 구비될 수 있으며, 지지부재(121)는 상기 내부공간으로 돌출되도록 구비된다.
지지부재(121)는 하부 케이스(120) 제작 후 하부 케이스(120)의 일측을 절곡하여 제작하거나, 상기 하부 케이스(120)의 제작 시 동시에 제작될 수 있다.
물론, 지지 부재(121)는 하우징(100) - 더욱 상세하게는, 하부 케이스(120) - 을 절곡하는 것에 한정되지 않으며, 하우징(100) - 더욱 상세하게는, 하부 케이스(120) -의 내부에 별도의 서포트 부재를 부착하여 구비될 수도 있다. 이 경우, 서포트 부재는 용접, 접착제를 이용한 본딩, 후크 결합 등의 다양한 방법으로 하우징(100)에 결합될 수 있다.
지지부재(121)에는 진동부재(200)의 일단이 고정될 수 있으며, 진동부재(200)는 지지부재(121)에 일단이 고정된 상태에서 진동하게 된다. 즉, 진동부재(200)는 기본적으로 캔틸래버(Cantilever, 외팔보) 방식으로 구비되어, 자유단부가 진동할 수 있다.
또한, 하부 케이스(120)에서 돌출 구비되는 지지부재(121)에 의해 진동부재(200)와 하부 케이스(120) 사이에는 진동부재(200)가 진동할 수 있는 공간(G)이 구비된다.
한편, 하우징(100)에는 진동부재(200)와의 충돌을 방지하고 진동부재(200)의 진동 변위를 조절하는 스토퍼(130)가 구비될 수 있으며, 스토퍼(130)는 진동 발생장치(10)의 구동시 진동부재(200)와 접촉할 수 있다.
즉, 진동 발생장치(10)가 구동하는 경우 진동부재(200)는 상하로 진동하게 되며, 이때 진동부재(200)는 하우징(100)의 내면과 충돌할 수 있다. 여기서, 충돌이 발생하는 경우 진동부재(200)가 훼손될 우려가 있으므로, 스토퍼(130)를 구비하여 진동부재(200)와 하우징(100)의 충돌을 방지한다.
스토퍼(130)는 충격을 흡수하도록 탄성을 갖는 재질로 구비되며 예를 들어 실리콘이나 고무재질 등으로 구비될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동부재(200)의 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동부재(200)의 저면 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 진동부재(200)는 하우징(100)의 내부공간에 일단이 고정된 고정단(216) 및 고정단(216)에서 연장형성되어 진동가능하게 구비되는 자유단(217)을 포함한다.
상세하게는, 진동부재(200)는 하우징(100)에 일단이 고정되고 타단은 자유단(217)인 제1 부재(210), 상기 제1 부재(210)의 자유단(217)에서 상기 제1 부재(210)의 상면 방향으로 연장 구비되는 제2 부재(220) 및 상기 제2 부재(220)의 단부에서 상기 제1 부재(210)의 일단 쪽으로 연장 구비되는 제3 부재(230)를 구비하며, 제1 내지 제3 부재(210, 220, 230)에는 충돌을 방지하기 위한 적어도 하나의 댐퍼(240)가 구비된다.
여기서 방향에 대한 용어를 정의하면, 부재의 상면이라 함은 상기 부재의 상기 상부 케이스(110)와 대면하는 일면을 의미하며, 부재의 하면이라 함은 상기 부재의 상기 하부 케이스(120)와 대면하는 타면을 의미한다.
상기 제 1 부재(210)는 지지부재(121)에 일단이 고정될 수 있다. 즉, 상기 제1 부재(210)의 일단은 지지부재(121)에 고정된 고정단(216)이고, 타단은 자유단(217)일 수 있다. 이때, 제1 부재(210)의 고정 방법은 용접, 접착제를 이용한 본딩 등 다양한 방법 중 적어도 하나의 방법일 수 있다.
또한, 제1 부재(210)와 하부 케이스(120) 사이에는 공간(G)이 구비될 수 있다.
한편, 제1 부재(210)에는 전기적 신호에 의해 진동부재(200)를 가진 시키는 압전소자(400)가 구비될 수 있다.
여기서 압전소자(400)는 폴리머 재질 또는 티탄산 지르콘산연(타이타늄 지르콘산 연)[PZT, lead zirconate titanate] 재질일 수 있다.
다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 진동부재(200)를 가진 시킬 수 있는 다양한 종류의 압전소자가 사용될 수 있다.
또한, 상기 제1 부재(210)의 일면에는 압전소자(400)가 안착되어 결합할 수 있도록 함입되어 형성된 결합홈(211)이 구비될 수 있으며, 결합홈(211)은 압전소자(400)의 외형에 대응되도록 구비될 수 있다.
압전소자(400)는 결합홈(211)에 안착되어 결합함으로써, 보다 견고하게 제1 부재(210)와 결합할 수 있다.
한편, 압전소자(400)는 제1 부재(210)의 자유단(217)쪽으로 치우치게 구비될 수 있다. 즉, 압전소자(400)에서 자유단(217)까지의 거리(B)는 압전소자(400)에서 고정단(216)까지의 거리(C)보다 짧게 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 압전소자(400)에서 지지부재까지의 거리(A)와 압전소자(400)에서 자유단(217)까지의 거리(B)는 하기 조건식 1을 만족시킬 수 있다.
[조건식 1]
A≥B
(A: 압전소자에서 지지부재까지의 거리, B: 압전소자에서 자유단까지의 거리)
즉, 압전소자(400)는 제1 부재(210)의 고정되지 않은 타단인 자유단(217)으로 치우치게 구비될 수 있다.
여기서, 압전소자(400)에 전기적 신호가 가해지는 경우 압전소자(400)는 진동부재(200)를 가진 시키게 되는데 압전소자(400)를 제1 부재(210)의 자유단(217)쪽으로 구비할수록 진동 발생장치(10)의 진동력은 커지게 된다.
다시 말해, 진동 발생장치(10)의 진동력은 여러 가지 요인에 의해 결정되게 되는데 주로 진동부재(200)에 구비되는 중량체(300)의 변위가 커지게 되는 경우 진동력은 향상된다.
따라서, 압전소자(400)를 자유단(217) 쪽으로 치우치게 결합하는 경우 후술할 제3 부재(230)의 변위가 커지게 되고 이에 따라 중량체(300)의 진동 변위가 증가하게 된다. 결과적으로, 진동 발생장치(10)의 진동력은 향상된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치(10)는 압전소자(400)를 제1 부재(210)의 자유단(217)쪽으로 치우치게 구비함으로 진동력을 향상시키는 효과가 있다.
제2 부재(220)는 제1 부재(210)의 타단인 자유단(217)에서 제1 부재(210)의 상면 방향으로 복수회 절곡되어 연장 구비될 수 있으며, 이때 제1 부재(210)와 제2 부재(220)가 연결되는 부분에는 곡률(R)이 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치(10)가 공진 주파수를 유지하면서, 크기를 감소되는 원리를 간략히 설명하면, 공진 주파수는 진동부재의 길이가 짧아질수록 증가하고, 진동부재의 길이가 길어질수록 감소한다.
따라서, 진동 발생장치의 소형화를 위해, 진동부재의 길이를 감소시키면 공진 주파수가 증가해 진동 발생장치로서의 기능을 수행하기 어려워진다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생장치(10)는 진동부재(200)를 복수회 절곡시켜 구비함으로써 진동부재(200)의 전체 길이는 유지하면서도 전체적인 크기가 감소될 수 있다.
한편, 상기 제2 부재(220)는 제1 부재(210)의 타단에서 수직으로 연장 구비되어 적어도 4회가 절곡될 수 있다. 즉, 제2 부재(220)는 공진주파수 조절을 위해 적어도 4회가 절곡되어 구비될 수 있으며, 이하에서는 제2 부재(220)가 4회 절곡된 구성을 예로 들어 설명한다.
제2 부재(220)는 제1 부재(210)의 상면 방향으로 연장구비되는 제1 절곡부(221), 상기 제1 절곡부(221)의 단부에서 상기 제1 부재(210)의 고정단(216) 쪽으로 연장 구비되는 제2 절곡부(222), 상기 제2 절곡부(222)의 단부에서 상기 제2 절곡부(222)의 상면 방향으로 연장 구비되는 제3 절곡부(223), 상기 제3 절곡부(223)의 단부에서 상기 제1 부재(210)의 자유단(217) 쪽으로 연장 구비되는 제4 절곡부(224) 및 상기 제4 절곡부(224)의 단부에서 상기 제4 절곡부(224)의 상면 방향으로 연장 구비되는 제5 절곡부(225)로 구비된다.
이때, 제1 내지 제5 절곡부(221, 222, 223, 224, 225)의 연결부분에는 곡률(R)이 형성될 수 있으며, 제2 절곡부(222)와 제4 절곡부(224)는 나란하게 구비될 수 있다.
또한, 제2 절곡부(222)는 상기 제2 절곡부(222)와 대향하는 제1 부재(210)와 나란하게 구비될 수 있으며, 제4 절곡부(224)는 상기 제4 절곡부(224)와 대향하는 제3 부재(230)와 나란하게 구비될 수 있다.
또한, 제1 내지 제5 절곡부(221, 222, 223, 224, 225)에는 진동 발생장치(10)의 구동 시 충돌을 방지하기 위한 댐퍼(240)가 구비될 수 있다.
제3 부재(230)는 제2 부재(220)의 단부에서 상기 제1 부재(210)의 일단, 즉, 고정단(216)쪽으로 연장되어 구비될 수 있으며, 상기 제2 부재(220)와 상기 제3 부재(230)가 연결되는 부분에는 곡률(R)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3 부재(230)는 상기 제2 부재(220)의 단부에서 수직으로 연장 구비될 수 있다.
나아가, 상기 제3 부재(230)에는 절곡 구비되어 상기 중량체(300)가 결합하는 중량체 결합부(231)가 구비될 수 있다.
한편, 도면에는 상기 제3 부재(230)가 하부 케이스(120)가 구비된 방향으로 절곡되어 상기 중량체(300)가 상기 제3 부재(230)의 상면에 결합된 구성을 도시하였다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제3 부재(230)를 상부 케이스(110)가 구비된 방향으로 절곡하여 상기 중량체(300)가 상기 제3 부재(230)의 하면에 결합하는 것도 가능하다.
또한, 상기 중량체 결합부(231)의 외측면에는 돌출 절곡되어 상기 중량체(300)를 지지하는 결합돌기(232)가 구비될 수 있다.
후술하겠지만, 상기 중량체(300)의 상기 결합돌기(232)와 대면하는 외측면에는 상기 결합돌기(232)가 삽입될 수 있는 삽입홈(310)이 구비될 수 있으며, 상기 결합돌기(232)는 상기 삽입홈(310)에 삽입되어 결합할 수 있다.
또한, 상기 중량체 결합부(231)와 상기 중량체(400)는 용접 또는 접착제를 이용한 본딩 중 적어도 하나의 방법에 의해 결합할 수 있으며, 상기 결합돌기(232)와 상기 삽입홈(310)의 기계적 결합으로만 결합시키는 것도 가능하다.
또한, 상기 지지부재(121)의 상측에는 상기 제3 부재(230)의 적어도 일부가 겹치도록 위치할 수 있다.
한편, 상기 진동부재(200)에는 탄성변형이 용이하도록 강도를 조절하기 위한 적어도 하나의 탄성변형 보조홀(250)이 구비될 수 있다.
즉, 상기 탄성변형 보조홀(250)은 상기 진동부재(200)의 강도를 저감시킴으로써, 진동 발생장치(10)의 구동시 상기 진동부재(200)의 탄성변형을 용이하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중량체(300)의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량체(300)와 진동부재(200)가 결합한 모습을 도시한 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 중량체(300)는 상기 진동부재(200)의 진동 시 연동되어 진동하여 상기 진동부재(300)의 진동량을 증대시키는 역할을 수행하며 상기 진동부재(200)의 일측에 구비될 수 있다.
이때, 상기 중량체(300)는 상기 진동부재(200)의 다양한 위치에 구비될 수 있으나, 이하에서는 상기 중량체(300)가 상기 진동부재(200)의 제3 부재(230)에 구비된 구성을 예로 들어 설명한다.
상기 중량체(300)는 상기 제3 부재(230)의 중량체 결합부(231)에 결합될 수 있으며, 용접 또는 접착제를 이용한 본딩 중 적어도 하나의 방법으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 중량체(300)의 외측면에는 전술한 바와 같이 삽입홈(310)이 구비될 수 있다.
여기서 상기 삽입홈(310)에는 상기 제3 부재(230)에 구비되는 결합돌기(232)가 삽입될 수 있으며, 이로 인해 상기 중량체(300)는 상기 제3 부재(230)에 보다 안정적으로 고정될 수 있다.
또한, 상기 중량체(300)에는 상기 하우징(100)과의 충돌을 방지하기 위한 적어도 하나의 댐퍼(240)가 구비될 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 하우징 110: 상부 케이스
120: 하부 케이스 200: 진동부재
210: 제1 부재 220: 제2 부재
230: 제3 부재 240: 댐퍼
300: 중량체 310: 삽입홈
400: 압전소자

Claims (10)

  1. 내부공간을 구비하며, 일측이 개방된 상부 케이스와 상기 개방된 일측에 결합하고 진동부재의 일단이 고정되는 지지부재가 구비되는 하부 케이스를 포함하고 진동부재와 하우징과의 충돌을 방지하는 스토퍼를 포함하는 하우징;
    상기 하우징에 일단이 고정된 고정단 및 상기 고정단에서 연장 형성되어 진동가능하게 구비되는 자유단을 포함하는 제1 부재, 상기 제1 부재의 자유단에서 상기 제1 부재의 상면 방향으로 연장 구비되는 제2 부재 및 상기 제2 부재의 단부에서 상기 제1 부재의 일단 쪽으로 연장 구비되는 제3 부재를 포함하며, 상기 제1 부재 내지 제3 부재에는 충돌을 방지하기 위해 적어도 하나 이상의 댐퍼가 마련되는 진동부재;
    상기 진동부재에 구비되는 중량체; 및
    상기 진동부재의 일면에 설치되는 압전소자;를 포함하되,
    상기 진동부재에는 상기 진동 부재의 강도를 조절할 수 있도록 적어도 하나의 탄성변형 보조홀이 구비되며,
    상기 압전소자에서 상기 지지부재까지의 거리(A)와 상기 압전소자에서 상기 자유단까지의 거리(B)는 하기 조건식1을 만족시키는 진동 발생장치.

    [조건식1]
    A ≥ B
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 부재는 적어도 4회가 절곡되어 구비되는 진동 발생장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 부재는 제1 부재의 상면 방향으로 수직하게 연장구비되고, 상기 제3 부재는 상기 제2 부재의 단부에서 수직으로 연장구비되는 진동 발생장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 부재는 상기 하우징에 용접 또는 접착제를 이용한 본딩 중 적어도 하나의 방법으로 고정되는 진동 발생장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 진동부재의 일면에는 상기 압전소자가 안착되어 결합할 수 있도록 함입되어 형성된 결합홈이 구비되는 진동 발생장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 부재에는 절곡 구비되어 상기 중량체가 결합하는 중량체 결합부가 구비되는 진동 발생장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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