JP2009195798A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネット・ヨークからなる可動子が、コイル、振動板等に衝突することを防ぐストッパー機構であって、簡素かつ精度、強度及びコスト性が良好で長期使用の信頼性が高く、装置の小型簡素化、低コスト化に資するストッパー機構を有した振動発生装置を提供する。
【解決手段】本振動発生装置１は、可動子（４＋５＋７）を中心軸Ｃ方向に振動可能に弾性支持するバネ６を備える。ヨーク外周部７ｂのＡ側の端面に、外周縁部７ｃよりＡ側に突出するバネ固定部７ｄが形成される。バネの外端部６ａが筐体８に対して固定され、内端部６ｂがバネ固定部に固定され、外端部６ａと内端部６ｂとを繋ぐ弾性変形部６ｃ、６ｄ等が装置無負荷時に外周縁部７ｃから中心軸方向に沿ってＡ側に間隙を保持して配置される。可動子のＡ側への移動により、外周縁部７ｃが固定端側の弾性変形部６ｄに当接した時、可動子とコイル及び／又は部材２ａとの中心軸方向の間隙が保持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、振動発生装置に関する。

近時、携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末、ゲーム用コントローラなど操作機器に振動発生装置が用いられている。
かかる用途の振動発生装置としては、特許文献１〜４にも記載されるように、次のような構成、作用を有するものが利用されている。
すなわち、板バネにより支持されたマグネット及びヨークにより構成される第１可動子と、筐体に固定されたコイルにより構成される固定子、又はこの固定子に代え振動板に固定されたコイルにより構成される第２可動子とを備えて構成される。
そして、マグネットにより発生する磁力とコイルに流れる電流により発生する電磁力との作用により、第１可動子が振動を発生し、第２可動子が音響を発生する。

特許文献３，４に記載されるように、マグネット及びヨークにより構成される可動子と、コイル、振動板等の部品との衝突を防ぎ、当該部品の損傷を防ぐために、筐体の内周部とヨークの外周部とに互いに係合するストッパー構造を設けることが行われている。
特許文献３に記載の振動発生装置にあっては、上ストッパー（１０ｈ）と外周段差部（５ａ）とによりストッパー構造が構成されており、上ストッパーに外周段差部が当接することによってヨークの過大な変位を阻止し、ヨークが振動板に衝突することを防いでいる。
特許文献４に記載の振動発生装置にあっては、肩部（３３）と鍔部（３１）とによりストッパー構造が構成されており、肩部に鍔部が当接することによってヨークの過大な変位を阻止し、ヨーク（トッププレート）が振動板（第１振動板）に衝突することを防いでいる。
特許第３３７５２３３号公報 特開２００３−９４９５号公報 特許第３２９１４６８号公報 特開２０００−２７８７９４号公報

しかし、振動発生装置が搭載される機器の小型薄型化に伴い、振動発生装置自体の小型薄型化も望まれる。
従来のストッパー構造にあっては、筐体の内周部に突起や凹部を成形する必要があるが、ますます小型薄型化が進められる筐体に対してそのような突起や凹部を成形しようとすると、その突起や凹部も微小なものとせざるを得ず、微小部分の成型等を行うための製造コストアップ、精度の低下、更には強度の低下が問題となる。
ストッパー構造の精度が低下すれば、規制位置にバラツキが生じ歩留りが悪化する。ストッパー構造の強度が低下すれば、ストッパー構造の変形、破壊により、性能の維持、信頼性に欠ける。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、マグネット及びヨークにより構成される可動子が、コイル、振動板等に衝突することを防ぐストッパー機構であって、簡素かつ精度、強度及びコスト性が良好で長期使用の信頼性が高く、装置の小型簡素化、低コスト化に資するストッパー機構を有した振動発生装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、中心軸方向の一端において振動板その他の部材に固定されたコイルと、前記コイルに対してその他端側から臨み前記中心軸方向に振動するマグネット及びヨークにより構成される可動子と、前記可動子を前記中心軸方向に振動可能に弾性支持するバネと、前記コイル、前記可動子及び前記バネを収める筐体とを備え、
前記ヨークの一部は前記コイルの径方向の外側に配置されるヨーク外周部を構成し、
前記ヨーク外周部の前記一端側の端面に、当該ヨーク外周部の外周縁部より前記一端側に突出するバネ固定部が形成され、
前記バネは、前記コイルの径方向の外側に配置され、該径方向に延在し、該径方向の外端部が前記筐体に対して固定され、該径方向の内端部が前記バネ固定部に固定され、前記外端部と前記内端部とを繋ぐ弾性変形部が装置無負荷時に前記外周縁部から前記中心軸方向に沿って前記一端側に間隙を保持して配置され、
前記可動子の前記一端側への移動により、前記外周縁部が弾性変形部に当接した時、当該可動子と前記コイル及び／又は前記部材との前記中心軸方向の間隙が保持される振動発生装置である。

請求項２記載の発明は、前記可動子の前記一端側への移動により、前記外周縁部が弾性変形部に当接した時、当該可動子と前記コイル及び前記部材との前記中心軸方向の間隙が保持される請求項１に記載の振動発生装置である。

請求項３記載の発明は、前記バネは、前記外端部及び前記内端部がそれぞれリング状に形成され径方向に間隔を隔てて配置されたリング状の板バネであり、
前記弾性変形部は、前記外端部の内周から径方向内側に突出形成された固定端側端部と、前記固定端側端部から周方向に延出し前記内端部の外周に繋がるアーム部とを有し、
前記可動子の前記一端側への移動により、前記外周縁部は前記固定端側端部に当接する請求項１又は請求項２に記載の振動発生装置である。

請求項４記載の発明は、前記固定端側端部の突出幅は、前記アーム部の幅より大きい請求項３に記載の振動発生装置である。

本発明によれば、通常動作では、可動子のヨーク外周部の外周縁部がバネに接触しないように設計することができるとともに、過電流や落下等で衝撃が発生した非常時に可動子に過大な変位が生じても、ヨーク外周部の外周縁部がバネに接触することによって、スパンの短いバネ支持機構が構成され、より強い弾性力で可動子の移動が制止されるという効果がある。
本発明によれば、可動子を支持するバネをストッパー機構に利用するとともに、当該バネへの当接相手をヨーク外周部としているので、複雑化、脆弱化することはく簡素かつ強度良好でコスト性に優れたストッパー機構を構成することができる。
また本発明によれば、ストッパー機構に、元来位置精度が求められる可動子及びこれを支持するバネを利用しているので、自ずとストッパー機構による規制位置を精度良く構成することができる。
しがって、本発明によれは、簡素かつ精度、強度及びコスト性良好で長期使用の信頼性が高く、装置の小型簡素化、低コスト化に資するストッパー機構を有した振動発生装置を構成することができるという効果がある。
本件請求項３，４記載の発明によれば、省スペース性に優れたバネを用いることができるとともに、非常時のバネによる可動子への制止力をより強めることができる。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。図１は、本発明の一実施形態に係る振動発生装置の斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る振動発生装置の分解斜視図である。図３は、本発明の一実施形態に係る振動発生装置に用いられるバネの平面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る振動発生装置の垂直断面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る振動発生装置の垂直断面図であって、マグネット・ヨークからなる可動子がコイル側へ移動した状態を示す。

図１及び図２に示すように、本実施形態の振動発生装置１は、ベース筐体２と、コイル３と、センターヨーク４と、マグネット５と、バネ６と、アウターヨーク７と、カバー筐体８とを備える。センターヨーク４と、マグネット５と、アウターヨーク７とで可動子が構成される。
コイル３は固定子に構成される。コイル３は、ベース筐体２の円形板部材２ａの中央に固定される。円形板部材２ａが振動板となるように、円形板部材２ａを筐体本体に対して可動支持しても良い。この場合、コイル３は前述した第２可動子となる。
カバー筐体８の中央には孔部８ａが形成されている。

図２、図４及び図５に示すように、各部は円形に形成されているとともに、コイル３の中心軸Ｃを中心に同心状に配置される。中心軸Ｃに沿ってコイル３が固定される一端側を矢印Ａにより、他端側を矢印Ｂにより示した。
センターヨーク４と、マグネット５と、アウターヨーク７とからなる可動子は、コイル３に対してその他端側（Ｂ側）から臨むように配置される。バネ６は、かかる可動子を中心軸Ｃ方向に振動可能に弾性支持する。

センターヨーク４及びマグネット５は、コイル３の内径より小さく、かつ、互いに略同一径の円盤又は円柱状に形成されている。アウターヨーク７の中央部７ａは、コイル３の外径より大きい円盤状に形成されている。マグネット５の一端側と他端側とは反対磁極を構成する。マグネット５の一端側（Ａ側）にセンターヨーク４が接合する。マグネット５の他端側（Ｂ側）にアウターヨーク７の中央部７ａが接合する。

アウターヨーク７は、中央部７ａに連続してヨーク外周部７ｂを構成している。ヨーク外周部７ｂは、一端側（Ａ側）において中央部７ａ対して***し、他端側（Ｂ側）において中央部７ａ対して同一面に形成されており、従って、ヨーク外周部７ｂは中央部７ａより中心軸方向の寸法が大きくなっている。

センターヨーク４は、コイル３の径方向の内側に配置される。センターヨーク４はコイル３の中に配置される。通常の振動範囲においてセンターヨーク４の少なくとも一部は、中心軸Ｃに沿ったコイル３の存在域に配置される。
一方、ヨーク外周部７ｂは、コイル３の径方向の外側に配置される。通常の振動範囲においてヨーク外周部７ｂの一端側（Ａ側）の端部は、中心軸Ｃに沿ったコイル３の存在域に配置される。

ヨーク外周部７ｂの一端側（Ａ側）の端面に、ヨーク外周部７ｂの外周縁部７ｃより一端側（Ａ側）に突出するバネ固定部７ｄが形成されている。
バネ６は、コイル３の径方向の外側に配置され、該径方向に延在する。バネ６の外端部６ａがスリーブ９を介して筐体８に対して固定されている。なお、スリーブ９は図２において図示しない。スリーブ９の内側にバネ６の外端部６ａが埋没保持されている。
一方、バネ６の内端部６ｂがバネ固定部７ｄに固定されている。バネ固定部７ｄの一端側（Ａ側）の端面に、外周側が切り欠かれた段差が形成され、その段差を埋めるようにバネ６の内端部６ｂが配置されて、内端部６ｂがバネ固定部７ｄに固定される。
外端部６ａと内端部６ｂとを繋ぐ弾性変形部６ｃ、６ｄ及び６ｅが装置無負荷時に外周縁部７ｃから中心軸Ｃ方向に沿って一端側（Ａ側）に間隙Ｌ３を保持して配置されている。同じく装置無負荷時、センターヨーク４と円形板部材２ａとの中心軸Ｃ方向の間隙をＬ１、アウターヨーク７とコイル３との中心軸Ｃ方向の間隙をＬ２とすると、Ｌ３＜Ｌ１，Ｌ３＜Ｌ２の関係を有する。

図３に示すように、バネ６は、外端部６ａ及び内端部６ｂがそれぞれリング状に形成され径方向に間隔を隔てて配置されたリング状の板バネである。すなわち、外端部６ａの内径が内端部６ｂの外径より大きくされることによって、両者は径方向に間隔を隔てている。その間隔に、固定端側端部６ｄ、アーム部６ｃ及び可動端側端部６ｅにより構成される弾性変形部を配置し、外端部６ａと内端部６ｂとを繋いでいる。なお、図３に示すＤ−Ｄ線に沿って切ったバネ６の断面が図５及び図６に示される。

固定端側端部６ｄは、外端部６ａの内周から径方向内側に突出形成されている。
アーム部６ｃは、固定端側端部６ｄから周方向に延出し内端部６ｂの外周に可動端側端部６ｅを介して繋がる。可動端側端部６ｅは、内端部６ｂの外周から径方向外側に突出形成されている。固定端側端部６ｄの突出幅６ｆは、アーム部６ｃの幅６ｇより大きい。可動端側端部６ｅの突出幅６ｈは、アーム部６ｃの幅６ｇより大きく、固定端側端部６ｄの突出幅６ｆより小さい。

バネ鋼板に３つの同形状のスパイラル溝６ｋを順次１２０度ずらした配置で打ち抜くことによって、以上のような構成を各１２０度ずつの領域に構成している。スパイラル溝６ｋは、均一で狭小な溝幅で構成されている。スパイラル溝６ｋは、異なる半径位置で周方向にそれぞれ延在する外周溝６ｋ−１，内周溝６ｋ−２と、これらの端部同士を繋ぎ径方向に延在する径溝６ｋ−３により構成される。径溝６ｋ−３の外端に連続して外周溝６ｋ−１が周方向に延びている。径溝６ｋ−３の内端に連続して内周溝６ｋ−２が周方向に延びている。
このようなバネ６によれば、外端部６ａと内端部６ｂとの距離が短い、コンパクトなリング状板バネを構成することができる。

さて、コイル３に駆動電力が入力されると、センターヨーク４、マグネット５及びアウターヨーク７からなる可動子が、中心軸Ｃ方向に振動する。図６に、可動子の中心軸Ｃに沿ったＡ方向の変位Ｘと可動子に加わる力Ｆとの関係を表すグラフを示した。
可動子の通常の振動範囲は、Ｘ＜Ｌ３の範囲とされる。すなわち、可動子の駆動力を０〜Ｆ３の範囲として可動子は駆動される。したがって、可動子がコイル３にも円形板部材２ａにも接触することなく駆動される。また、ヨーク外周部７ｂの外周縁部７ｃがバネ６に接触することもないので、図６に示すように、一定のバネ定数により可動子は支持されており、円滑な通常動作が可能である。

一方、過電流や落下等で衝撃が発生した非常時に可動子にＦ３を超える力が加わる場合を考える。
まず、図５に示すように可動子の一端側（Ａ側）への移動により、ヨーク外周部７ｂの外周縁部７ｃが固定端側端部６ｄに当接する。この時（Ｘ＝Ｌ３時）、可動子は、３つの固定端側端部６ｄによるスパンの短いバネ支持機構により支持され、図６に示すように、バネ定数が顕著に増大する。３つのアーム部６ｃによる支持に３つの固定端側端部６ｄによる支持が加わり、固定端側端部６ｄによる支持はスパンが短く、固定端側端部６ｄはアーム部６ｃより幅が広いので、バネ定数が顕著に増大する。
したがって、Ｆ３を超える力Ｆに対して可動子の変位Ｘはより小さくなり、従ってより強い弾性力で可動子の移動が制止され、可動子とコイル３及び円形板部材２ａとの中心軸Ｃ方向の間隙が保持される。これにより、可動子がコイル、円形板部材２ａに衝突することが防がれる。

以上のように、本実施形態の振動発生装置１によれば、バネ６をストッパー機構に利用するとともに、バネ６への当接相手をヨーク外周部７ｂとしているので、複雑化、脆弱化することはく簡素かつ強度良好でコスト性に優れたストッパー機構を構成することができる。
また、本実施形態の振動発生装置１によれば、センターヨーク４、マグネット５及びアウターヨーク７からなる可動子及びバネ６を精度良く加工し精度良く配置することによって、自ずとストッパー機構による可動子の規制位置を精度良く構成することができる。

本発明の一実施形態に係る振動発生装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る振動発生装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る振動発生装置に用いられるバネの平面図である。 本発明の一実施形態に係る振動発生装置の垂直断面図である。 本発明の一実施形態に係る振動発生装置の垂直断面図であって、マグネット・ヨークからなる可動子がコイル側へ移動した状態を示す。 本発明の一実施形態に係り、可動子の中心軸Ｃに沿ったＡ方向の変位Ｘと可動子に加わる力Ｆとの関係を表すグラフである。

符号の説明

１ 振動発生装置
２ ベース筐体
２ａ 円形板部材
３ コイル
４ センターヨーク
５ マグネット
６ バネ
６ａ 外端部
６ｂ 内端部
６ｃ アーム部
６ｄ 固定端側端部
６ｆ 突出幅
７ アウターヨーク
７ｂ ヨーク外周部
７ｃ 外周縁部
７ｄ バネ固定部
８ カバー筐体
Ｃ 中心軸
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 間隙

Claims (4)

1. 中心軸方向の一端において振動板その他の部材に固定されたコイルと、前記コイルに対してその他端側から臨み前記中心軸方向に振動するマグネット及びヨークにより構成される可動子と、前記可動子を前記中心軸方向に振動可能に弾性支持するバネと、前記コイル、前記可動子及び前記バネを収める筐体とを備え、
   前記ヨークの一部は前記コイルの径方向の外側に配置されるヨーク外周部を構成し、
   前記ヨーク外周部の前記一端側の端面に、当該ヨーク外周部の外周縁部より前記一端側に突出するバネ固定部が形成され、
   前記バネは、前記コイルの径方向の外側に配置され、該径方向に延在し、該径方向の外端部が前記筐体に対して固定され、該径方向の内端部が前記バネ固定部に固定され、前記外端部と前記内端部とを繋ぐ弾性変形部が装置無負荷時に前記外周縁部から前記中心軸方向に沿って前記一端側に間隙を保持して配置され、
   前記可動子の前記一端側への移動により、前記外周縁部が弾性変形部に当接した時、当該可動子と前記コイル及び／又は前記部材との前記中心軸方向の間隙が保持される振動発生装置。
2. 前記可動子の前記一端側への移動により、前記外周縁部が弾性変形部に当接した時、当該可動子と前記コイル及び前記部材との前記中心軸方向の間隙が保持される請求項１に記載の振動発生装置。
3. 前記バネは、前記外端部及び前記内端部がそれぞれリング状に形成され径方向に間隔を隔てて配置されたリング状の板バネであり、
   前記弾性変形部は、前記外端部の内周から径方向内側に突出形成された固定端側端部と、前記固定端側端部から周方向に延出し前記内端部の外周に繋がるアーム部とを有し、
   前記可動子の前記一端側への移動により、前記外周縁部は前記固定端側端部に当接する請求項１又は請求項２に記載の振動発生装置。
4. 前記固定端側端部の突出幅は、前記アーム部の幅より大きい請求項３に記載の振動発生装置。

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