KR20140071722A - 진동발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동발생장치에 관한 것으로서, 내부공간을 구비하는 하우징; 상기 내부공간에 배치되도록 상기 하우징에 장착되고 수평방향으로 변형하는 압전 소자를 포함하는 압전 액추에이터; 상기 압전 액추에이터에 고정되는 방향전환 부재; 상기 방향전환 부재에 고정되고 상기 압전 액추에이터의 수평반향 변형에 의해 수직방향 변위가 발생하는 질량체; 및 상기 내부공간에 구비되어 상기 진동자의 변위를 제한하는 스토퍼;를 포함할 수 있다.

Description

진동발생장치{vibratior}
본 발명은 진동발생장치에 관한 것이다.
진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로서, 휴대전화에 탑재되어 무음 착신 알림용으로 사용되고 있다.
또한, 휴대전화 시장이 급속도로 팽창되면서 여러 가지 기능이 휴대전화에 부가되는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 휴대전화 부품의 소형화, 고품질화가 요구되어지는 상황에서 진동발생장치 또한 기존제품의 단점을 개선하고 품질을 획기적으로 개선시킬 수 있는 새로운 구조의 제품개발이 요구되고 있다.
최근 몇 년간 LCD 화면이 큰 휴대전화의 출시가 급증하면서, 터치스크린 방식이 채택됨에 따라 터치 시 진동을 발생시키는 용도로도 진동발생장치가 채용되고 있다.
그리고, 터치스크린이 채용된 휴대전화에 사용되는 진동발생장치는 첫째, 착신시 진동발생에 비하여 사용횟수가 많으므로 동작수명시간이 증가되어야 하며, 둘째 터치스크린을 터치하는 속도에 맞추어 빠른 응답속도를 필요로 한다.
이러한 수명 및 응답성의 요구에 맞추어 현재 터치스크린을 채용하는 휴대전화에는 리니어 진동자가 사용되고 있다.
리니어 진동자는 모터의 회전원리를 이용한 것이 아니라, 진동자 내부에 설치되는 탄성부재에 연결된 중량체를 이용하여 코일과 마그넷의 전자기력으로 스프링에 매달린 가동자를 직선공진운동시켜 진동을 발생시킬 수 있다.
또는, 압전소자를 액추에이터로 하여 압전소자의 수축과 팽창에 따라 가동자를 직선공진운동시켜 진동을 발생시킬 수 있다.
그리고, 상기한 탄성부재로는 일반적으로 스프링을 사용하고 있으며, 판 스프링이나 코일 스프링 등을 사용하고 있다. 하지만, 스프링의 파단 등에 의해 수명이 한정되는 문제가 있다. 또한 기후환경 등에 의해 스프링의 물성이 변경되면 보다 쉽게 스프링이 파단되는 문제가 있다.
더하여, 스프링의 이상모드(뒤틀림, 좌우 흔들림 등) 발생시 진동이 약화되거나 소음이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 압전소자를 액추에이터로 활용하면서 직선 형상의 탄성부재를 이용하여 빠른 응답성을 구현할 수 있는 진동발생장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 진동자의 진동을 제한할 수 있는 수단을 구비하여 진동자의 이동 범위를 제한함으로써 진동발생장치의 수명이 연장될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 내부공간을 구비하는 하우징; 상기 내부공간에 배치되도록 상기 하우징에 장착되고 수평방향으로 변형하는 압전 소자를 포함하는 압전 액추에이터; 상기 압전 액추에이터에 고정되는 방향전환 부재; 상기 방향전환 부재에 고정되고 상기 압전 액추에이터의 수평반향 변형에 의해 수직방향 변위가 발생하는 질량체; 및 상기 내부공간에 구비되어 상기 진동자의 변위를 제한하는 스토퍼;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 하우징은, 상기 압전 액추에이터가 장착되는 브라켓과, 상기 브라켓을 덮어주고 상기 브라켓과 합체하여 내부공간을 제공하는 케이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 스토퍼는 상기 브라켓에 폭 방향 양단으로 수평방향을 따라 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 스토퍼는 상기 케이스의 천정면에 폭방향 양단으로 수평방향을 따라 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 진동자는 수평?항 양단에서 수직방향 하부로 돌출되는 중량추가부를 구비하고, 상기 스토퍼는 수평방향으로 상기 중량추가부에 대응하는 부분에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 방향전환 부재는, 상기 진동자가 고정되는 내측단에서 수평방향으로 연장되고 외측단이 상기 압전 액추에이터에 고정되는 적어도 2개의 탄성부재를 구비하고, 상기 탄성부재의 내측단이 외측단보다 수직방향으로 상측에 위치하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 적어도 2개의 상기 탄성부재는 상호 동일 간격으로 배치되거나, 상호 수평방향으로 대칭되게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 적어도 2개의 상기 탄성부재는 길이가 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 방향전환 부재는, 상기 탄성부재의 내측단에 위치하고 상기 진동자를 고정하는 진동자 장착부재를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 방향전환 부재는, 상기 탄성부재의 외측단에 수직방향 하측으로 연장되는 고정자 장착부재를 더 구비하고,
상기 고정자 장착부재가 상기 압전 액추에이터에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 고정자 장착부재는 상기 압전 액추에이터의 변형 방향에 수직하게 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 압전소자는 수평방향이 수직방향보다 길이가 긴 사각기둥 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 하우징은 수평방향이 수직방향보다 길이가 긴 사각기둥 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 내부공간을 구비하는 하우징; 상기 내부공간에 배치되도록 상기 하우징에 장착되고 일 방향으로 변형하는 압전 소자를 포함하는 압전 액추에이터; 상기 압전 액추에이터에 일단이 고정되고 상기 압전 액추에이터의 일 방향 변형에 의해 상기 일 방향에 수직한 방향으로의 길이가 변하는 탄성부재; 상기 탄성부재의 타단에 고정되어 상기 일 방향에 수직한 방향으로 진동하는 진동자; 및 상기 내부공간에 구비되어 상기 진동자의 변위를 제한하는 스토퍼;를 포함할 수 있다.
본 발명을 이용하면 압전소자를 액추에이터로 활용하면서 직선 형상의 탄성부재를 이용하여 빠른 응답성을 구현할 수 있는 진동발생장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 진동자의 진동을 제한할 수 있는 수단을 구비하여 진동자의 이동 범위를 제한함으로써 진동발생장치의 수명이 길도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 결합 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 분해 사시도이고,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 작동을 보여주는 설명도이며,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 개략 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 분해 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 작동을 보여주는 설명도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)는 상기 진동발생장치(100)의 외관을 형성하는 하우징(110), 전원을 공급하기 위한 기판(120), 전원 공급에 의해 수평방향으로 수축 및 팽창하는 압전 액추에이터(130), 상기 압전 액추에이터(130)에 고정되는 방향전환 부재(140), 상기 방향전환 부재(140)에 고정되어 상기 압전 액추에이터(130)의 수평방향 변형에 의해 수직방향 변위가 발생하는 진동자(150) - 가령, 질량체 등 - , 및 상기 하우징(110)에 구비되어 상기 진동자(150)의 변위를 제한하는 스토퍼(190)를 포함할 수 있다.
또한, 이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하겠지만, 선택적으로 댐퍼(161)(162), 코일 스프링(171)(172), 판 스프링(181)(182) 등을 구비할 수 있다.
먼저, 방향에 대한 용어를 정의하면, 수평 방향은 도 1에서 볼 때, 좌,우 방향, 즉 압전 액추에이터(130) 또는 진동자(150)의 일단에서부터 타단을 향하는 방향(즉, 길이 방향)을 의미하고, 수직 방향은 도 1에서 볼 때, 상,하 방향, 즉, 압전 액추에이터(130) 또는 진동자(150)의 저면에서부터 상면을 향하는 방향(즉, 두께 방향)을 의미할 수 있다. 또한, 폭 방향은 도 1에서 볼 때, 정면에서 후면을 향하는 방향, 즉, 도 1에서 단면이 잘려진 방향에 수직한 방향을 의미할 수 있다. 다만, 상기 수평 방향은 특정 방향을 의미하는 것은 아니고 수평으로 향하는 방향이라면 어느 방향이라도 포함될 수 있으며, 상기 수직 방향은 상기 수평 방향에 수직한 방향이라면 어느 방향이라도 포함될 수 있다.
또한, 주면은 소정 부재, 가령 압전 액추에이터(130) 또는 진동자(150)에서 가장 넓은 면을 의미할 수 있다.
또한, 소정 부재의 외측은 상기 진동자(150)의 대략 중심을 기준으로 수평 방향으로 좌,우 방향을 의미하고, 소정 부재의 내측은 반대로 수평 방향으로 좌,우에서 상기 진동자(150)의 대략 중심 방향을 의미할 수 있다.
하우징(110)은 내부공간을 가지며, 진동발생장치(100)의 외형을 형성한다. 상기 하우징(110)은 브라켓(112)과 케이스(114)을 구비할 수 있다. 상기 브라켓(112)에는 이하 설명할 압전 액추에이터(130)가 장착될 수 있다. 또는, 기판(120)이 먼저 상기 브라켓(112)에 장착된 후에 상기 기판(120)의 상부에 압전 액추에이터(130)가 장착될 수 있다. 또한, 상기 케이스(114)는 상기 브라켓(112)을 덮어주고 상기 브라켓(112)과 합체하여 내부공간을 제공할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 브라켓(112)에 기판(120) 또는 압전 액추에이터(130)가 장착되는 형상으로 도시하였으나, 상기 기판(120) 또는 압전 액추에이터(130)는 상기 케이스(114)에 고정 장착될 수도 있다.
상기 브라켓(112)은 내부에 부재의 장착이 용이하도록 'ㄷ'자 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 케이스(114)는 상기 브라켓(112)을 전체적으로 덮을 수 있도록 하면이 오픈된 박스 형상, 가령, 육면체 형상으로 구비될 수 있다.
물론, 상기 브라켓(112) 또는 상기 케이스(114)의 형상은 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 가령, 상기 브라켓은 원형의 판으로 구비되고, 상기 케이스는 상기 원형의 판을 덮어 내부공간을 제공하는 원기둥 형상으로 구비될 수 있다.
상기 브라켓(112)에는 기판(120)이 고정 장착될 수 있다. 상기 기판(120)은 상기 하우징(110)의 내부공간에 위치하도록 상기 하우징(110)의 내부면에 장착되거나 상기 하우징(110)의 외부면에 장착될 수 있다. 상기 기판(120)은 인쇄회로기판일 수 있다. 이하에서는 상기 기판(120)이 상기 하우징(110)의 내부면에 장착되는 경우를 실시예로 하여 설명한다.
또한, 상기 기판(120)이 상기 하우징(110)의 내부면에 장착되는 경우에는 상기 하우징(110)의 외부로 노출되는 단자 연결부(121)를 구비할 수 있다.
이에, 상기 하우징(110)에는 상기 단자 연결부(121)가 외부로 노출되도록 관통홀(114a)이 구비될 수 있다. 특히, 상기 케이스(114)에 구비될 수 있다. 아울러, 상기 브라켓(112)에는 상기 관통홀(144a)이 구비되는 위치와 상응한 위치에 외부로 돌출 구비되는 단자 받침부(112a)가 구비되고, 상기 단자 받침부(112a)의 상면으로 상기 단자 연결부(121)가 연장될 수 있다.
한편, 상기 하우징(110)에는 스토퍼(190)가 장착될 수 있다. 상세히 설명하면, 상기 하우징(110)의 내부공간에는 상기 진동자(150)의 변위를 제한하는 스토퍼(190)가 장착될 수 있다. 상기 스토퍼(190)는 상기 브라켓(112)에 폭 방향 양단으로 수평방향을 따라 장착되거나(192), 상기 케이스(114)의 천정면에 폭방향 양단으로 수평방향을 따라 장착될 수 있다(191).
그리고, 도면의 도시에서는 상기 스토퍼(190)가 수평 방향으로 대략 전 길이에 걸쳐 구비되는 것만이 도시된다. 하지만, 상기 진동자(150)는 수평?항 양단에서 수직방향 하부로 돌출되는 중량추가부(152)를 구비할 수 있으며, 도시는 생략하지만 이 경우에는 상기 스토퍼(190)는 수평방향으로 상기 중량추가부(152)에 대응하는 부분에만 구비될 수도 있다.
또한, 상기 브라켓(112)에는 단자 받침부(112a)가 구비될 수 있으므로, 상기 스토퍼(192)가 상기 브라켓(112)에 수평방향으로 구비되는 경우에는 상기 단자 받침부(112a)가 구비되는 부분은 생략하고 수평방향으로 구비될 수 있다. 상기 단자 받침부(112a)의 상면에는 단자 연결부(121)가 연장되기 때문이다.
그리고, 상기 스토퍼(190)의 끝단은 상기 브라켓(112)과 상기 진동자(150) 사이 또는 상기 하우징(110)의 천정면과 상기 진동자(150) 사이에 위치하도록 할 수 있다. 이러한 구조에서 상기 진동자(150)의 진동은 상기 스토퍼(190)의 끝단까지로 제한될 수 있다. 상기 진동자(150)가 하우징(110)과 직접 맞닿는 경우에는 진동발생장치(100)가 전체적으로 영향을 받아 불필요한 소음, 진동 등이 발생할 우려가 있다.
상기 기판(120)의 상면에는 압전 액추에이터(130)가 장착될 수 있다. 즉, 상기 압전 액추에이터(130)는 상기 하우징(110)의 내부공간에 위치하도록 장착될 수 있다. 상기 압전 액추에이터(130)는 수평방향으로 길게 장착될 수 있다.
상기 압전 액추에이터(130)는 전극과 압전소자를 포함할 수 있다. 상기 전극에 전원의 인가에 따라 상기 압전소자가 수평방향으로 팽창과 수축을 반복할 수 있다.
상기 압전소자는 압전물질, 바람직하게는 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료 등으로 이루어질 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 압전 액추에이터(130)에는 방향전환 부재(140)가 장착될 수 있다. 상기 방향전환 부재(140)는 상부에 이하 설명할 진동자(150)(-웨이트)가 장착된다. 상기 방향전환 부재(140)는 상기 압전 액추에이터(130)의 수평방향 변형(-팽창 또는 수축)에 따라 상부에 장착되는 진동자(150)의 수직방향 변위를 발생시킬 수 있다.
상기 방향전환 부재(140)는 상기 진동자(150)가 고정되는 내측단에서 수평방향으로 연장되고 외측단이 상기 압전 액추에이터(130)에 고정되는 적어도 2개의 탄성부재(144)를 구비할 수 있다. 그러므로 적어도 2개 이상의 상기 탄성부재(144)의 내측단은 상호 연결된 형상으로 구비되거나 적어도 상기 진동자(150)에 의해 간접적으로 연결된다.
상기 탄성부재(144)는 내측단이 외측단보다 수직방향으로 상측에 위치하도록 구비될 수 있다. 또한, 적어도 2개의 상기 탄성부재(144)는 상호 동일 간격으로 배치되거나, 상호 수평방향으로 대칭되게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 길이 방향으로 긴 진동자(150)를 구비하므로 상기 탄성부재(144)는 수평방향으로 상기 진동자(150)의 대략 중심을 기준으로 수평방향 좌우로 대칭되게 구비될 수 있다. 또는, 2개 이상의 탄성부재(150)가 상기 진동자(150)의 대략 중심을 기준으로 좌우로 각각 대칭되게 구비될 수 있다. 이 경우 좌우에 각각 배치되는 상기 탄성부재(150)의 개수는 동일할 수 있으며, 좌우에 각각 배치되는 상기 탄성부재(150)의 배치 간격도 동일할 수 있다. 즉, 좌우로 동일한 지지력(또는 탄성력)이 발생하도록 할 수 있다.
다만, 이러한 형상에 한정하는 것은 아니며 상기 탄성부재(150)는 다양한 형상으로 배치될 수 있다. 가령, 상기 진동자(150)가 원형으로 구비되는 경우에는 상기 탄성부재(150)는 다수 개가 상기 진동자(150)의 대략 중심에 내측단이 고정된 상태로 외측단이 방사상으로 각각 연장되도록 배치될 수 있다. 이에, 적어도 2개의 상기 탄성부재(144)는 길이가 동일하게 구비될 수 있다.
상기 탄성부재(144)는 적어도 2개가 구비되고 내측단이 외측단보다 수직방향 상측에 위치하도록 배치되며 상기 외측단이 상기 압전 액추에이터(130)에 장착된다.
이 상태에서, 상기 압전 액추에이터(130)가 수평방향으로 팽창 또는 수축하면 상기 탄성부재(144) 외측단이 수평방향 외측 또는 내측으로 변위가 발생하게 되고, 이에 따라 적어도 2개 이상이 구비되고 내측단이 직,간접적으로 연결되어 있는 상기 탄성부재(144)의 내측단은 수직방향 하측 또는 상측으로 변위가 발생하게 된다. 그러므로 상기 탄성부재(144)애 내측단에 장착되는 진동자(150)는 수직방향 상측 또는 하측으로 진동할 수 있다.
도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 도 4a의 경우에는 압전 액추에이터(130)가 수평방향으로 팽창한 형상을 보여주고 있고, 도 4b는 압전 액추에이터(130)가 수평방향으로 수축한 형상을 보여주고 있다.
도 4a를 참조하면, 상기 압전 액추에이터(130)가 수평방향으로 팽창함에 따라 상기 압전 액추에이터(130)에 고정된 적어도 2개의 탄성부재(144)의 외측단도 외측 방향으로 이동하게 된다. 이에 따라 내측단이 직,간접적으로 상호 연결된 적어도 2개 이상의 탄성부재(144)의 내측단은 수직방향 하측으로 변위가 발생하게 된다. 이에 따라 상기 탄성부재(144)의 내측단에 장착되는 진동자(150)가 수직방향 하측으로 변위가 발생하게 된다. 이 경우, 상기 진동자(150)의 수직방향 하단은 상기 스토퍼(192)의 상단에 걸리는 정도까지만 수직방향으로 움직일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 압전 액추에이터(130)가 수평방향으로 수축함에 따라 상기 압전 액추에이터(130)에 고정된 적어도 2개의 탄성부재(144)의 외측단도 내측 방향으로 이동하게 된다. 이에 따라 내측단이 직,간접적으로 상호 연결된 적어도 2개 이상의 탄성부재(144)의 내측단은 수직방향 상측으로 변위가 발생하게 된다. 이에 따라 상기 탄성부재(144)의 내측단에 장착되는 진동자(150)가 수직방향 상측으로 변위가 발생하게 된다. 이 경우, 상기 진동자(150)의 수직방향 상단은 상기 스토퍼(191)의 하단에 걸리는 정도까지만 수직방향으로 움직일 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 압전 액추에이터(130)가 수평방향으로 팽창 또는 수축을 반복함에 따라 상기 탄성부재(144)의 내측단에 장착되는 진동자(150)는 수직방향 하측 또는 상측으로 진동이 발생한다.
한편, 상기 방향전환 부재(140)는 상기 탄성부재(144)의 내측단에 위치하고 상기 진동자(150)를 고정하는 진동자 장착부재(142)를 더 구비할 수 있다. 상기 진동자 장착부재(142)는 상기 탄성부재(144)의 내측단에 고정되는 지지판(142a)과 상기 지지판(142a)의 양측에서 수직방향으로 각각 돌출되도록 구비되는 측판(142b)을 포함할 수 있다. 이에, 상기 진동자(150)의 저면이 상기 지지판(142a)에 지지되고, 측면은 상기 측판(142b)에 지지된 상태로 상기 진동자 장착부재(142)에 고정될 수 있다. 여기서, 상기 탄성부재(144)의 내측단이 상기 지지판(142a)의 역할을 수행할 수도 있다.
또한, 상기 방향전환 부재(140)는 상기 탄성부재(144)의 외측단에 수직방향 하측으로 연장되는 고정자 장착부재(146)를 더 구비하고, 상기 고정자 장착부재(146)가 상기 압전 액추에이터(130)에 고정될 수 있다. 상기 고정자 장착부재(146)는 상기 탄성부재(144)의 외측단에서 절곡되어 구비되거나, 별도의 부재가 부착될 수 있다.
여기서, 상기 고정자 장착부재(146)는 상기 압전 액추에이터(130)의 주면(상면)에 수직하게 결합될 수 있다. 특히, 상기 고정자 장착부재(146)의 내측 면이 상기 압전 액추에이터(130)의 외측 면에 부착되도록 고정될 수 있다.
이를 위해, 상기 고정자 장착부재(146)는 판 형상으로 구비되고, 상기 고정자 장착부재(146)는 상기 압전 액추에이터(130)의 변형 방향에 판의 면이 수직하게 장착될 수 있다.
이에 따라 상기 고정자 장착부재(146)가 상기 압전 액추에이터(130)에 의해 수평방향으로 변위가 발생하면 상기 탄성부재(144)와 상기 고정자 장착부재(146)가 연결되는 부분에서 방향 전환이 크게 발생하여 상기 탄성부재(144)의 내측단의 수직방향 변위를 더욱 배가시킬 수 있다.
상기 방향전환 부재(146)는 상기 고정자 장착부재(146)의 말단에서 수평방향으로 연장되는 바닥면 대향부재(148)를 더 포함할 수 있다. 상기 바닥면 대향부재(148)는 상기 방향전환 부재(146)의 수평방향 변위를 안내하는 역할을 할 수 있다.
또한, 적어도 2개의 상기 탄성부재(144)의 외측단 간의 거리는 상기 방향전환 부재(140)와 상기 압전 액추에이터(130) 간의 거리보다 10배 이상 1000배 이하가 되도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 압전 액추에이터(130)의 수평방향 변형과 이에 따른 상기 진동자(150)의 수직방향 변위의 비율을 1:10~1:1000 사이로 할 수 있다.
여기서, 상기 방향전환 부재(140)와 상기 압전 액추에이터(130) 간의 거리(간격)는 상기 압전 액추에이터(130)의 상면과 상기 탄성부재(144)의 내측단 저면 간의 간격일 수 있다.
상기 방향전환 부재(146)의 상부에는 진동자(150)가 배치될 수 있다. 상기 진동자(150)는 고비중 재질의 웨이트일 수 있다. 상기 진동자(150)는 황동 등의 동계나 텅스텐 재질일 수 있다.
상기 진동자(150)는 수평방향으로 길게 배치될 수 있다. 즉, 상기 진동자(150)는 수평방향으로 상기 압전 액추에이터(130)보다 길게 배치되어, 상기 압전 액추에이터(130)의 외측단 바깥으로 돌출되는 부분을 구비할 수 있다.
상기 진동자(150)는 상기 압전 액추에이터(130)의 외측단 바깥에서 수직방향으로 하향 연장되는 중량추가부(152)를 구비할 수 있다. 상기 중량추가부(152)는 상기 진동자(150)와 일체로 구비되거나, 별도로 구비되어 부착될 수 있다.
또한, 상기 진동자(150)와 상기 하우징(110) 간의 간격(air gap)(G1)은 상기 압전 액추에이터(130)와 상기 압전 액추에이터(130)의 수직방향 상부에 배치되는 부재와의 간격(air gap)(G2)보다 크게 구비될 수 있다. 상기 압전 액추에이터(130)의 수직방향 상부에 배치되는 부재는 방향전환 부재(140)일 수 있다. 더욱 상세히는 탄성부재(144)의 내측단일 수 있다.
상기 진동자(150)는 상기 하우징(110)의 내부공간에서 진동하는 부재이므로 상기 진동자(150)가 진동하는 동안 상기 하우징(110)의 내부면과 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 진동자(150)가 진동할 수 있는 최대 거리에 해당하는 상기 압전 액추에이터(130)의 수직방향 상부에 배치되는 부재와의 간격(air gap)(G2)보다 상기 진동자(150)와 상기 하우징(110) 간의 간격(air gap)(G1)이 더 작게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 진동자(150)와 상기 하우징(110) 간의 간격(air gap)(G1)은 상기 진동자(150)와 케이스(114)의 내면과의 간격 또는 상기 진동자(150)와 브라켓(112)의 내면과의 간격일 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 개략 단면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)에 추가하여 구비될 수 있는 부재에 대해 설명한다. 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)와 차별되는 부분에 대해서만 설명하고 나머지 부분은 상술한 설명으로 대체할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(200)는 하우징(110)의 내부면에 댐퍼(161)(162)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 하우징(110)의 내부공간에는 진동자(150)가 배치되어 수직방향 상하로 진동하게 되므로, 상기 진동자(150)는 상기 하우징(110)에 구비되는 스토퍼(190)의 끝단과 수직방향 상하에서 접촉이 발생할 수 있다.
그러므로, 상기 하우징(110)의 내부면에는 수직방향으로 댐퍼(161)(162)를 구비하여 상기 진동자(150)가 상기 스토퍼(190)와 접촉하는 경우 충격이 최대한 흡수된 상태로 접촉할 수 있도록 할 수 있다. 이에, 상기 댐퍼((161)(162)의 끝단은 상기 진동자(150) 방향으로 상기 스토퍼(190)의 끝단보다 더 돌출된 형상으로 구비될 수 있다.
도 5의 도시에서는 상기 댐퍼가 하우징(110)의 내부면에 구비되는 것만을 도시했으나, 상기 댐퍼는 진동자(150)의 수직방향 상부면 또는 하부면에도 구비될 수 있다. 이 경우에도 상기 댐퍼는 상기 스토퍼(190)보다 길이가 더 길게 구비될 수 있다. 그래야만, 상기 댐퍼가 상기 하우징(110)의 바닥면이나 천정면에 먼저 닿은 후 상기 스토퍼(190)의 끝단과 상기 진동자(150)가 접촉할 수 있다.
상기 댐퍼(161)(162)는 특히, 상기 진동자(150)의 외측단 또는 이와 대향하는 하우징(110)의 내부면에 배치될 수 있다.
상기 댐퍼(161)(162)는 탄성체이면서 소음을 흡수하도록 우레탄폼, 실리콘폼 및 고무 중 적어도 어느 하나를 포함하는 재질일 수 있다. 특히, 상기 댐퍼(161)(162)는 포론(PORON®)일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(300)(301)는 하우징(110)의 내부면과 진동자(150) 사이에 배치되는 추가 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 추가 탄성부재는 코일 스프링(171)(172)일 수 있다. 상기 코일 스프링(171)(172)은 상기 진동자(150)의 외측단과 이와 마주보는 하우징(110)의 내부면 사이에 적어도 1개 이상이 장착될 수 있다.
상기 코일 스프링(171)은 상기 진동자(150)의 상면과 상기 하우징(110)의 천정면(-케이스(114)) 사이에 구비되거나, 상기 코일 스프링(172)은 상기 진동자(150)의 하면과 상기 하우징(110)의 바닥면(-브라켓(112)) 사이에 구비될 수 있다.
상기 추가 탄성부재는 압전 액추에이터(130)에 의해 발생하는 진동에 추가하여 진동자(150)에 진동력을 부가할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(400)(401)는 하우징(110)의 내부면과 진동자(150) 사이에 배치되는 추가 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 추가 탄성부재는 판 스프링(181)(182)일 수 있다. 상기 판 스프링(181)(182)은 상기 진동자(150)와 이와 마주보는 하우징(110)의 내부면을 사이에 장착될 수 있다.
상기 판 스프링(181)은 상기 진동자(150)의 상면과 상기 하우징(110)의 천정면(-케이스(114)) 사이에 구비되거나, 상기 판 스프링(182)은 상기 진동자(150)의 하면과 상기 하우징(110)의 바닥면(-브라켓(112)) 사이에 구비될 수 있다.
한편, 상기 판 스프링(181)이 상기 진동자(150)의 하면과 상기 하우징(110)의 바닥면(-브라켓(112)) 사이에 구비되는 경우에는 상기 판 스프링(181)의 중심이 상기 진동자(150)의 중심과 대략 일치하고, 상기 압전 액추에이터(130)와 상기 방향전환 부재(140)를 감사는 형상으로 구비될 수 있다.
상기 추가 탄성부재는 압전 액추에이터(130)에 의해 발생하는 진동에 추가하여 진동자(150)에 진동력을 부가할 수 있다.
100,200,300,301,400,401: 진동발생장치
110: 하우징
120: 기판
130: 압전 액추에이터
140: 방향전환 부재
150: 진동자
190: 스토퍼

Claims (14)

  1. 내부공간을 구비하는 하우징;
    상기 내부공간에 배치되도록 상기 하우징에 장착되고 수평방향으로 변형하는 압전 소자를 포함하는 압전 액추에이터;
    상기 압전 액추에이터에 고정되는 방향전환 부재;
    상기 방향전환 부재에 고정되고 상기 압전 액추에이터의 수평반향 변형에 의해 수직방향 변위가 발생하는 질량체; 및
    상기 내부공간에 구비되어 상기 진동자의 변위를 제한하는 스토퍼;를 포함하는 진동발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 압전 액추에이터가 장착되는 브라켓과, 상기 브라켓을 덮어주고 상기 브라켓과 합체하여 내부공간을 제공하는 케이스를 포함하는 진동발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 브라켓에 폭 방향 양단으로 수평방향을 따라 장착되는 진동발생장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 케이스의 천정면에 폭방향 양단으로 수평방향을 따라 장착되는 진동발생장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 진동자는 수평?항 양단에서 수직방향 하부로 돌출되는 중량추가부를 구비하고,
    상기 스토퍼는 수평방향으로 상기 중량추가부에 대응하는 부분에 구비되는 진동발생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방향전환 부재는, 상기 진동자가 고정되는 내측단에서 수평방향으로 연장되고 외측단이 상기 압전 액추에이터에 고정되는 적어도 2개의 탄성부재를 구비하고,
    상기 탄성부재의 내측단이 외측단보다 수직방향으로 상측에 위치하도록 구비되는 진동발생장치.
  7. 제6항에 있어서,
    적어도 2개의 상기 탄성부재는 상호 동일 간격으로 배치되거나, 상호 수평방향으로 대칭되게 배치되는 진동발생장치.
  8. 제6항에 있어서,
    적어도 2개의 상기 탄성부재는 길이가 동일한 진동발생장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 방향전환 부재는, 상기 탄성부재의 내측단에 위치하고 상기 진동자를 고정하는 진동자 장착부재를 더 구비하는 진동발생장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 방향전환 부재는, 상기 탄성부재의 외측단에 수직방향 하측으로 연장되는 고정자 장착부재를 더 구비하고,
    상기 고정자 장착부재가 상기 압전 액추에이터에 고정되는 진동발생장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고정자 장착부재는 상기 압전 액추에이터의 변형 방향에 수직하게 장착되는 진동발생장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 수평방향이 수직방향보다 길이가 긴 사각기둥 형상인 진동발생장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은 수평방향이 수직방향보다 길이가 긴 사각기둥 형상인 진동발생장치.
  14. 내부공간을 구비하는 하우징;
    상기 내부공간에 배치되도록 상기 하우징에 장착되고 일 방향으로 변형하는 압전 소자를 포함하는 압전 액추에이터;
    상기 압전 액추에이터에 일단이 고정되고 상기 압전 액추에이터의 일 방향 변형에 의해 상기 일 방향에 수직한 방향으로의 길이가 변하는 탄성부재;
    상기 탄성부재의 타단에 고정되어 상기 일 방향에 수직한 방향으로 진동하는 진동자; 및
    상기 내부공간에 구비되어 상기 진동자의 변위를 제한하는 스토퍼;를 포함하는 진동발생장치.
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