KR20130130595A - 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서의 진동 특성의 조정 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 탑재하는 부착 케이스체 내에 있어서 배치 장소의 제한을 받지 않고, 전체적인 박형화와 진동 특성의 유지가 용이한 다기능형 진동 액츄에이터를 제공한다.
(해결 수단) 별체로 한 분동의 일부를 절결한 구조로 함으로써, 공기 점성의 감소와 자기(磁氣) 회로부의 가로 흔들림을 막아, 내구성의 향상 및, 전체로서의 신뢰성 향상이 가능해졌다. 또한, 전체로서 박형 구조로 구성하는 것이 용이하기 때문에, 부착 케이스체 내에서의 공간 절약화라는 효과도 얻을 수 있다.

Description

다기능형 진동 액츄에이터에 있어서의 진동 특성의 조정 방법{METHOD FOR ADJUSTING VIBRATION CHARACTERISTICS OF MULTI-FUNCTIONAL TYPE VIBRATION ACTUATOR}

본 발명은, 마그넷을 갖는 자기(磁氣) 회로부와, 보이스 코일(voice coil)을 갖는 진동판을 구비하고, 서스펜션을 이용하여 상기 자기 회로부를 하우징 내에 지지하고, 당해 하우징 단부(端部)에 상기 진동판을 형성하여, 상기 보이스 코일로의 입력에 의해, 상기 자기 회로부의 진동에 의한 체감 진동의 발생 및, 상기 진동판의 진동에 의한 음향 재생 기능을 갖는 다이나믹 구조의 다기능형 진동 액츄에이터에 관한 것이다.

현재, 휴대 전화로 대표되는 이동체 통신 기기에는, 음향 재생 및 체감 진동에 의해 사용자에게 착신을 알리는 착신 알림 기능이 형성되어 있다. 이러한 이동체 통신 기기에 대해서, 최근에는 일본공개특허공보 2001-095076호(이하 특허문헌 1로서 기재)에 대표되는 다기능형 진동 액츄에이터에 의해 상기 음향 재생과 진동 발생을 행하는 것이 이용되고 있다.

여기에서, 상기 특허문헌 1 기재의 다기능형 진동 액츄에이터는, 체감 진동 발생시에 있어서, 마그넷을 설치한 자기 회로부의 가로 흔들림 방지를 목적으로 하여 스테빌라이저(stabilizer)를 설치한 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 동일한 진동 특성의 향상을 목적으로 한 구조로서는, 일본공개특허공보 2001-293436호(이하 특허문헌 2로서 기재)에 기재된 다기능형 진동 액츄에이터가 공개되어 있으며, 진동부에 작용하는 공기 점성의 면으로부터 진동 특성의 향상을 도모하고 있다.

일본공개특허공보 2001-095076호 일본공개특허공보 2001-293436호

전술한 바와 같이 상기 각 특허문헌 기재의 구조는 체감 진동 발생시에 있어서의 자기 회로부의 거동을 안정시킨 것을 특징으로 하고 있다. 보다 구체적으로는, 특허문헌 1 기재의 구조는 별도 설치한 스테빌라이저에 의해, 특허문헌 2에 기재된 구조는 공기 점성에 의한 감쇠에 의해, 각각 당해 효과를 얻고 있다. 그러나, 최근 진행되고 있는 휴대 전화의 박형화(reduction of a height)에 수반하여, 다기능형 진동 액츄에이터에도 또한, 종래의 성능을 유지한 상태에서의 박형화가 요구되고 있다.

상기 박형화의 요구에 대하여, 특허문헌 1 기재의 구조는 그 구성상, 스테빌라이저를 설치하는 공간이 하우징측에 필요해지기 때문에, 소자 전체의 박형화가 어렵다는 과제를 갖고 있었다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 구조는 관통구멍으로부터 공기를 빠져나가게 함으로써 상기 자기 회로부에 작용하는 공기 점성을 감소시키고 있다. 이 때문에, 휴대 전화로의 탑재시에 관통구멍을 개방하여 배치할 필요가 있다.

이상 서술한 과제에 대하여 본원 기재의 발명에서는, 탑재하는 부착 케이스체 내에 있어서 배치 장소의 제한을 받지 않고, 전체적인 박형화와 진동 특성의 유지가 용이한 다기능형 진동 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 위해 본 발명에 있어서의 다기능형 진동 액츄에이터는, 기본 구조로서 보이스 코일을 설치한 다이어프램에 의해 음향 재생을 행하고, 상기 음향 재생부를 형성한 하우징 내에, 마그넷 및 분동을 갖는 자기 회로부를 배치하고, 상기 자기 회로부를 서스펜션에 의해 지지하는 다이나믹 구조를 이용하고 있다. 또한, 상기 기본 구조 중에서, 자기 회로부에 설치한 분동(weight)의 평면 형상에 대해서, 대상 위치에 절결부(cut-away portion)를 형성한 구조로 하면서, 당해 평면 형상에 있어서의 지름 치수의 일부를, 상기 자기 회로부를 수납하는 수납부 내벽의 지름 치수에 대하여 97％ 이상으로 설정하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태에서는, 상기 분동에 대해서 두께 방향의 단부(段部)를 형성한 구조로 하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 제3 실시 형태에서는, 판재에 굽힘 가공 등을 가함으로써 상기 분동을 구성하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 제4 실시 형태에서는, 상기 요크 및 상기 분동을 대신하여, 분동과 일체화된 요크를 이용한 구조로 하고 있다.

이러한 구조를 이용함으로써 본 발명 기재의 다기능형 진동 액츄에이터는, 진동 특성의 민감함을, 분동의 외주부에 형성한 절결부의 절결량에 의해 조정하는 것이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 자기 회로부를 수납하는 수납부의 내벽의 지름 치수에 대하여 97％ 이상의 지름 치수로 설정한 분동에 절결부를 형성함으로써, 충격 등에 의해 가해지는 서스펜션의 소성 변형을 방지함과 동시에, 진동 특성의 Q값을 조정할 수 있다는 효과를 얻고 있다.

여기에서, 상기 서스펜션의 소성 변형 방지라는 효과는, 자기 회로부에 설치한 분동에 지름 치수의 제한을 가한 구조가, 서스펜션의 지름 방향에 대한 소성 변형을 방지함으로써 가능해지는 효과이다. 즉, 종래 기술이 서스펜션의 소성 변형을 스테빌라이저 등에 의해 경감하고, 또는 소성 변형에 의한 진동 특성의 변화를 허용하는 구조로 되어 있는 것에 대하여, 본원 기재의 구조는 분동의 평면 형상에 관하여 지름 방향의 치수 한정을 가함으로써 서스펜션의 소성 변형을 방지하는 구조로 되어 있다.

또한, 절결부에 의해 진동 특성의 Q값을 조정한다는 효과에 대해서, 본원 기재의 구조는 절결량뿐만 아니라, 절결부의 형상에 의해서도 체감 진동 발생 중의 공기 점성 및 유량을 변화시킬 수 있기 때문에, 절결량 및 절결 형상의 양면으로부터 Q값을 조정하는 것이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 본원 기재의 구조는, 공진 주파수에 대한 반값폭의 비(比)로 산출되는 진동 특성의 Q값에 대해서, 요구하는 사양에 맞춘 절결부를 설정함으로써 댐퍼 성분이 되는 공기 점성을 조정하여, 목표로 하는 Q값을 얻을 수 있는 구조로 되어 있다. 따라서 본원 기재의 구조는 서두에서 서술한 특허문헌 2에 기재된 구조와는 상이하며, 밀폐된 상태에서도 안정되게 진동 특성을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 절결부에 의한 공기 점성의 감소라는 수단을 이용함으로써, 분동의 중량 저하를 억제하여 진동량을 유지하면서, 상기 조정을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태를 이용함으로써, 상기 서술한 각 효과에 더하여, 체감 진동 발생시에 변형하는 서스펜션과 분동과의 충돌을 완화해, 당해 충돌에 의한 서스펜션의 소성 변형을 방지하는 것이 가능해진다. 이러한 구조를 이용함으로써, 본원 기재의 구조는 박형화한 구조에 있어서 지름 방향뿐만 아니라, 두께 방향의 변위에 대해서도 서스펜션의 소성 변형을 방지할 수 있다. 추가로, 본 실시 형태의 구조는 자기 회로부 진동시에 있어서의 서스펜션의 소성 변형을, 지름 방향과 두께 방향의 양쪽에서 방지하기 때문에, 서스펜션의 소모를 억제한 것에 의한 장(長)수명화라는 효과를 갖고 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 제3 실시 형태를 이용함으로써, 분동의 단부를 굽힘 가공에 의해 형성하는 구성이 된다. 이 때문에, 분동 표면에 있어서의 평면도 및 외형 치수에 대해서 편차를 억제하여, 자기 회로부에 대한 분동의 위치 결정 및 치수 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다. 추가로, 본원의 기본 구조가 목적으로 하고 있는 Q값의 조정에 있어서도, 상기 치수 정밀도의 향상에 의해 용이하게 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 제4 실시 형태를 이용함으로써, 부품점수의 감소와 그에 수반하는 조립의 용이화라는 효과에 더하여, 요크와 분동을 일체화한 것에 의한 자기 회로부의 중량 증가라는 효과도 얻을 수 있다. 이것은, 요크와 분동을 별체(別體)로 구성할 때에 필요시되는 간극(clearance) 및 공차(tolerance) 설정이 필요없게 되기 때문에, 박형화된 구조에 있어서, 자기 회로부 중량에 의한 진동량의 확보가 가능해진다.

이상 서술한 바와 같이, 본원 기재의 구조를 이용함으로써, 탑재하는 부착 케이스체 내에 있어서 배치 장소의 제한을 받지 않고, 전체적인 박형화와 진동 특성의 유지가 용이한 다기능형 진동 액츄에이터를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 최량의 실시 형태에서 이용하는 다기능형 진동 액츄에이터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 최량의 실시 형태에서 이용하는 다기능형 진동 액츄에이터의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에서 나타낸 다기능형 진동 액츄에이터의 A-A'에 있어서의 측단면도이다.
도 4는 도 1에서 나타낸 다기능형 진동 액츄에이터의 B-B'에 있어서의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 최량의 실시 형태에서 이용하는 분동의 사시도이다.
도 6은 도 1의 커버 내에 있어서의 분동의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 1의 구성 변경예에 있어서 이용하는 요크 일체형 분동의 사시도이다.
도 8은 도 7에서 나타낸 요크 일체형 분동의 측단면도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하에, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 이용하여, 본 발명에 있어서의 최량의 실시 형태를 나타낸다. 도 1에 본 실시 형태에 있어서 이용하는 다기능형 진동 액츄에이터의 전체 사시도를, 도 2에 분해 사시도를, 도 3에 도 1의 A-A' 단면에 있어서의 측단면도를, 도 4에 도 1의 B-B' 단면에 있어서의 측단면도를, 도 5에 분동 단체(單體)의 사시도를, 그리고 도 6에 도 1의 커버 내에 있어서의 분동의 배치를 각각 나타낸다. 또한, 도 3의 A-A' 단면은 분동의 절결부를 통과하지 않는 측단면도이며, 도 4의 B-B' 단면은 분동 절결부를 통과하는 측단면도로 되어 있다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 이용하는 다기능형 진동 액츄에이터는, 보이스 코일(3)을 부착한 다이어프램(2)에 의해 구성한 음향 재생부와, 폴 피스(6), 마그넷(7), 요크(8) 및 분동(9)으로 이루어지는 자기 회로부를 서스펜션(5)을 개재하여 하우징(4)에 지지한 진동 발생부를 갖고, 보이스 코일(3)과 마그넷(7)과의 사이에 작용하는 상호의 자기력에 의해 음향 재생부에 의한 음향 재생 및 진동 발생부에 의한 진동 발생을 행하는 다이나믹 구조로 되어 있다. 또한, 서스펜션(5), 폴 피스(6), 요크(8)는 자성체에 의해 구성되어 있으며, 마그넷(7)은 두께 방향으로 착자(着磁)되어 있다. 또한, 서스펜션(5)은 하우징(4)에 인서트 성형된 구성으로 되어 있다.

이러한 구조를 이용함으로써, 본원 기재의 다기능형 진동 액츄에이터는 음향 재생과 체감 진동 발생 기능을 단일의 디바이스로 제공할 수 있었다. 보다 구체적으로는, 보이스 코일(3)에 입력하는 신호를, 음향 재생부의 공진 주파수 대역과 진동 발생부의 공진 주파수 대역으로 전환함으로써, 상기 단일의 디바이스에 의한 음향 재생 및 진동 발생 기능의 제공을 가능하게 하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 다이어프램(2)의 외주에 설치한 그릴(1)에 의해, 부착 케이스체 조입시에 있어서의 다이어프램(2)과 부착 케이스체 내벽과의 접촉을 방지하는 구조로 되어 있다.

또한, 도 3 및 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태 기재의 자기 회로부는 서스펜션(5), 요크(8), 마그넷(7) 및 폴 피스(6)에 의해 자기 공극(g)을 구성하고 있다. 이 때문에, 서스펜션(5)을 자기 공극(g)을 구성하는 자로(磁路)의 일부로서 사용하는 구조로 되어, 자기 회로부를 박형으로 구성하면서, 보이스 코일(3)을 자기 공극(g)에 배치했을 때의 자기 효율을 유지할 수 있었다. 추가로, 상기 자기 회로부의 박형화에 수반하여, 진동량의 저하를 억제하면서, 전체적인 두께 치수를 감소시키는 것이 가능해졌다.

또한, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태 기재의 구조에서는, 자기 회로부에 설치한 분동(9)을 판재에 의해 구성하고 있으며, 분동(9)의 외주에 절결부(k)를 형성한 평면 형상으로 되어 있다. 추가로, 분동의 외주 치수(d1)는 커버 내벽의 내주 치수(d2)에 대하여 97％ 이상으로 설정하고 있고, 분동의 표면에는 동심원 형상의 단부(e)를 형성하고 있다.

이러한 구조를 이용함으로써, 본 실시 형태 기재의 다기능형 진동 액츄에이터는, 낙하 등의 충격시에 있어서 서스펜션(5)에 발생하는 수평 방향의 변위를 탄성 변형 범위 내로 한정하고, 분동 표면에 형성한 단부(e)에 의해 분동-서스펜션 간의 접촉에 의한 서스펜션(5)의 소성 변형을 방지하는 것을 가능하게 하고 있다. 추가로, 본 실시 형태에서는 하우징 저부와 분동 외주와의 거리(c1)를, 보이스 코일과 요크의 거리(c2)보다도 짧게 한 부품 배치로 하고 있으며, 진동 방향의 충격을 받았을 때에, 하우징 저부가 자기 회로부에 대한 스토퍼로서 기능하여, 보이스 코일-자기 회로부 간의 충돌을 방지하는 구성으로 되어 있다. 이들 복수의 효과를 구비함으로써, 본원 기재의 구조는 수평 방향과 진동 방향의 양쪽에 대해서 내부 구조를 보호하는 것이 가능해지고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 펀칭에 의해 분동(9)을 가공하고, 굽힘 가공에 의해 상기 단부(e)를 성형하고 있다. 추가로, 분동(9)을 요크(8)의 외주에 설치함으로써 자기 회로부에 작용하는 공기 점성을 분동 형상에 의해 조정하는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 제조시에 있어서의 분동(9)의 치수 정밀도의 향상 및, 분동(9)에 의한 공기 점성의 조정이 용이해져, 목표로 하는 Q값을 안정되게 얻는 것이 가능해졌다. 추가로, 상기 하우징 내벽에 대한 분동 외주의 치수 설정, 조립시의 커버 내벽-분동 외주 간 및, 분동 내주-요크 간에 있어서의 상호의 위치 결정도 또한, 높은 정밀도로 행할 수 있었다.

또한, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 커버 측벽의 방출음 구멍(h; 放音孔)을 분동의 절결부(k)와 동(同) 위치에 형성하고 있다. 이 때문에, 분동의 절결부(k)를 방출음용의 경로로서 사용하면서, 상기 진동 발생시에 있어서의 공기 점성의 감소라는 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 본원 기재의 구조에서는 절결부(k)에 의해 공기 점성의 조정을 행하기 때문에, 부착 케이스체로의 조입시에 방출음 구멍(h)이 막혀도 안정된 진동 특성을 유지할 수 있다.

여기에서, 도 7에 나타내는 요크 일체형 분동의 사시도 및 도 8에 나타내는 요크 일체형 분동의 측단면도를 이용하여 본 실시 형태 기재의 요크(8)와 분동(9)을 일체화한 구성 변경예를 설명한다. 본 변경예에서는, 요크(8)와 분동(9)을 단일의 부품으로서 구성하고 있다. 이 때문에, 부품점수의 감소 등의 효과에 더하여, 상기 커버 측벽에 대한 자기 회로의 위치 결정 용이화라는 효과도 얻을 수 있었다.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태 기재의 구조를 이용함으로써, 탑재하는 부착 케이스체 내에 있어서 배치 장소의 제한을 받지 않고, 전체적인 박형화와 진동 특성의 유지가 용이한 다기능형 진동 액츄에이터를 얻을 수 있었다.

1 : 그릴
2 : 다이어프램
3 : 보이스 코일
4 : 하우징
5 : 서스펜션
6 : 폴 피스
7 : 마그넷
8 : 요크
9 : 분동
10 : 커버
11 : 요크 일체형 분동
c1 : 하우징 저부와 분동 외주와의 거리
c2 : 보이스 코일과 요크의 거리
d1 : 분동의 외주 치수
d2 : 커버 내벽의 내주 치수
e : 단부
g : 자기 공극
h : 방출음 구멍
k : 절결부

Claims (4)

1. 자성체로 이루어지는 요크에, 마그넷 및 분동(weight)을 설치하여 구성한 자기(磁氣) 회로부를, 서스펜션을 개재하여 하우징에 지지하는 다이나믹 구조의 다기능형 진동 액츄에이터에 있어서, 상기 분동이 대칭 위치에 절결부(cut-away portion)를 형성한 평면 형상을 갖고 있고, 상기 분동의 평면 형상에 있어서의 지름 치수의 일부를, 상기 자기 회로부를 수납하는 수납부 내벽의 지름 치수에 대하여 97％ 이상으로 설정하고 있는 다기능형 진동 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분동에, 지름 방향의 단부(段部)를 구성한 다기능형 진동 액츄에이터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 분동을, 판재에 의해 구성한 다기능형 진동 액츄에이터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 요크 및 상기 분동을 대신하여, 분동과 일체로 구성된 요크를 이용하는 다기능형 진동 액츄에이터.

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