KR102003372B1 - 진동발생장치 - Google Patents

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Abstract

신축부재를 구비하는 하우징과, 상기 하우징에 양단부가 고정 설치되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 설치되어 전원 인가시 상기 탄성부재를 진동시키는 압전소자 및 상기 탄성부재에 연결되어 진동을 증폭시키는 중량체를 포함하는 진동발생장치가 개시된다.

Description

진동발생장치{vibrator}
본 발명은 진동발생장치에 관한 것이다.
진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 장치로서, 휴대전화 등에 탑재되어 무음 착신 알림용으로 사용되고 있다.
한편, 휴대전화 등의 모바일 기기 시장이 급속도로 팽창되고 있으며, 이와 더불어 여러 가지 기능이 모바일 기기에 부가되는 추세에 따라 모바일 기기의 소형화, 고품질화가 요구되어지는 상황에서 진동발생장치 또한 기존 제품의 단점을 개선하고 품질을 획기적으로 개선시키는 새로운 구조의 제품 개발의 필요성이 대두되어 왔다.
나아가, 휴대폰 중에서 스마트폰의 출시가 급증하면서 터치스크린 방식이 채택되었으며, 이에 따라 터치 시 진동을 발생시키는 용도로 진동모터의 채용이 증가되어 왔다.
터치스크린에서의 터치 시 진동에 있어서 특히 요구되는 성능은 첫째 착신 시 진동 발생에 비하여 사용횟수가 많아짐에 따라서 동작 수명 시간의 증가이며, 둘째 화면을 터치하는 속도에 맞추어 진동의 응답속도도 빨라져야 한다는 것이다. 이와 같이 진동의 응답속도가 빨라져야 사용자가 터치 시 진동을 체감하는데 있어서 만족감을 높일 수 있는 것이다.
이러한 특성을 구현할 수 있는 제품으로서 Piezo Haptic Actuator가 있다. 이러한 피에조 햅틱 액츄에이터는 피에조 소자에 전압을 인가하여 변위가 발생하는 역압전효과의 원리를 이용한 것으로서 발생된 변위로 가동자의 웨이트를 움직이도록 하여 진동력을 발생시킨다.
이 구조를 갖는 진동자의 특징으로는 일정수준이상의 진동력을 얻을 수 있는 주파수대역폭이 넓어서 안정적인 진동특성을 구현할 수 있다는 것과 일정한 주파수범위에서 단일주파수가 아닌 낮고 높은 주파수의 진동을 다양하게 사용할 수 있다는 점이다.
또한, 상기한 진동자는 빠른 동작 응답 특성을 구현할 수 있으므로 휴대폰 등 모바일 기기의 햅틱 진동 구현에 적합할 수 있다.
하지만, 피에조 소자는 외부 충격에 의해 쉽게 파손되는 문제가 있다. 다시 말해, 피에조 소자가 가동자의 탄성플레이트에 설치되는 경우 외부 충격 시 피에조 소자와 다른 구성과의 접촉에 의해 피에조 소자가 쉽게 파손되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제1157868호
외부 충격에 의한 압전소자의 영구 변형 및 파손을 방지할 수 있는 동시에 탄성부재의 영구 변형에 의한 공진주파수의 변화량을 저감시킬 수 있는 진동발생장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 신축부재를 구비하는 하우징과, 상기 하우징에 양단부가 고정 설치되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 설치되어 전원 인가시 상기 탄성부재를 진동시키는 압전소자 및 상기 탄성부재에 연결되어 진동을 증폭시키는 중량체를 포함한다.
상기 하우징은 플레이트 형상의 하부 케이스와, 일단이 상기 하부 케이스의 양단부에 고정 설치되는 상기 신축부재 및 상기 하부 케이스와 결합되되 양단부는 상기 신축부재를 매개로 하여 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스를 포함할 수 있다.
상기 하부 케이스의 양단부에는 상기 탄성부재의 양단부가 안착되도록 절곡 형성되는 지지부가 구비되며, 상기 지지부에는 상기 신축부재의 일단부가 접합 설치될 수 있다.
상기 상부 케이스의 내부면 양단부에는 상기 중량체와의 접촉을 방지하기 위한 충격완화부재가 설치될 수 있다.
상기 하우징은 플레이트 형상의 하부 케이스와, 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스를 구비하며, 상기 신축부재는 상기 하부 케이스의 상면에 고정 설치될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 신축부재에 고정 설치될 수 있다.
신축부재를 통해 탄성부재의 영구 변형을 억제하여 압전소자의 영구 변형 및 파손을 방지할 수 있는 동시에 공진주파수의 변화량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 탄성부재의 길이 방향으로 탄성부재의 변형 자유도를 개선함으로써 길이 방향으로의 충격에 의한 탄성부재에 가해지는 충격량을 감소시킴으로써 압전소자의 영구 변형 및 파손을 방지할 수 있는 동시에 탄성부재의 영구 변형에 의한 공진주파수의 변화량을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)는 일예로서, 하우징(110), 탄성부재(120), 압전소자(130), 중량체(140) 및 충격완화부재(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(110)은 신축부재(160)를 구비할 수 있다. 그리고, 하우징(110)은 내부공간을 형성하도록 상부 케이스(112), 하부 케이스(114) 및 신축부재(160)로 이루어질 수 있다.
상부 케이스(112)는 하부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있으며, 내부 공간을 가지도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상부 케이스(112)는 외관이 직육면체 형상을 가지는 박스 형상을 가질 수 있으며, 상부 케이스(112)의 하단부에 하부 케이스(114)가 조립될 수 있다.
하부 케이스(114)는 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 양단부에는 탄성부재(120)를 지지하기 위한 지지부(114a)가 구비될 수 있다. 한편, 지지부(114a)는 절곡 형성되어 단차를 가질 수 있다. 또한, 하부 케이스(114)는 상부 케이스(112)의 길이보다 짧은 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 상부 케이스(112)와 하부 케이스(114)의 양단부는 신축부재(160)를 매개로 하여 연결될 수 있다. 즉, 신축부재(160)의 일단은 하부 케이스(114)의 지지부(114a)에 결합되고, 신축부재(160)의 타단은 상부 케이스(112)의 내부면에 결합된다. 결국, 상부 케이스(112)와 하부 케이스(114)의 양단부는 신축부재(160)에 의해 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
그리고, 외부 충격에 의한 탄성부재(120)에 가해지는 충격을 완화시키기 위해 신축부재(160)는 탄성을 가질 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 외부 충격에 의한 일정 충격량 이하의 충격이 가해지는 경우 신축부재(160)는 변형되지 않는 강도를 가질 수 있다.
탄성부재(120)는 양단부가 상기한 지지부(114a)에 고정 설치된다. 즉, 탄성부재(120)는 양단부가 브라켓(114)의 지지부(114a)에 지지될 수 있다.
한편, 탄성부재(120)는 플레이트 형상을 가지는 플레이트부(122)와 플레이트부(122)의 양측면으로부터 연장 형성되는 연장부(124)로 구성될 수 있다.
플레이트부(122)의 양단부는 상기한 지지부(114a)에 지지되며, 압전소자(130)에 전원이 공급되면 압전소자(130)의 변형에 의해 플레이트(122)부가 상,하로 진동된다.
한편, 연장부(124)는 중량체(140)의 양측면을 지지하여 중량체(140)를 고정 설치하기 위한 구성으로서, 중량체(140)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
다만, 연장부(124)의 형상은 다양하게 변경 가능할 것이다.
압전소자(130)는 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 탄성부재(120)에 고정 설치될 수 있다. 즉, 압전소자(130)는 탄성부재(120)의 플레이트부(122)의 저면에 고정 설치되어 전원이 공급되는 경우 길이방향으로 변형되어 탄성부재(120)가 진동되도록 하는 역할을 수행한다.
한편, 압전소자(130)의 저면에는 도면에는 도시하지 않았으나, 회로기판(미도시)과의 전기적 연결을 위한 외부전극이 형성될 수 있다.
중량체(140)는 탄성부재(120)의 연장부(124)에 설치될 수 있다. 즉, 중량체(140)의 양측면이 연장부(124)에 지지되어 탄성부재(120)의 진동시 탄성부재(120)와 함께 중량체(140)가 진동될 수 있다.
중량체(140)는 탄성부재(120)의 진동을 증폭시키는 역할을 수행하며, 텅스텐 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 중량체(140)는 연장부(124)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 중량체(140)와 연장부(124)의 결합력이 증대될 수 있다.
충격완화부재(150)는 상부 케이스(112)의 내부면 양단부에 설치되며, 외부 충격시 중량체(140)와 상부 케이스(112)의 접촉을 방지하는 역할을 수행한다.
즉, 외부 충격에 의해 신축부재(160)가 변형되는 경우 중량체(140)는 충격완화부재(150)에 접촉되며, 이에 따라 외부 충격에 의한 충격량이 충격완화부재(150)에 전달되어 외부 충격이 분산될 수 있다.
결국, 충격완화부재(150)에 의해 외부 충격이 완화되어 탄성부재(120)의 변형을 보다 저감시킬 수 있는 것이다.
한편, 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)는 복수개의 댐퍼부재(170)를 구비할 수 있다. 댐퍼부재(170)는 진동시 중량체(140), 탄성부재(120), 하우징(110) 상호 간의 충돌을 방지하는 역할을 수행하며, 생략될 수 있는 구성이다.
상기한 바와 같이, 신축부재(160)를 통해 탄성부재(120)의 영구 변형을 억제하여 압전소자(130)의 영구 변형 및 파손을 방지할 수 있는 동시에 공진주파수의 변화량을 저감시킬 수 있다.
즉, 탄성부재(120)의 길이 방향으로 탄성부재(120)의 변형 자유도를 개선함으로써 길이 방향으로의 충격에 의한 탄성부재(120)에 가해지는 충격량을 감소시킴으로써 압전소자(130)의 영구 변형 및 파손을 방지할 수 있는 동시에 탄성부재(120)의 영구 변형에 의한 공진주파수의 변화량을 저감시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기에서 사용한 도면부호를 사용하여 도면에 도시하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치(200)는 일예로서, 하우징(210), 탄성부재(120), 압전소자(130), 중량체(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치(200)에 구비되는 탄성부재(120), 압전소자(130) 및 중량체(140)는 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치(100)에 구비되는 탄성부재(120), 압전소자(130) 및 중량체(140)와 동일한 구성으로서, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
하우징(210)은 플레이트 형상의 하부 케이스(212)와, 하부 케이스(212)와 결합되는 상부 케이스(214) 및 하부 케이스(212)의 양단부에 고정 설치되는 신축부재(260)를 구비할 수 있다.
하부 케이스(212)는 상부 케이스(214)에 결합되어 밀폐공간을 형성한다. 한편, 하부 케이스(212)의 양단부에는 신축부재(260)의 설치를 위한 설치홀(212a)이 형성될 수 있다. 또한, 설치홀(212a)에는 나사부가 형성될 수 있다.
상부 케이스(214)는 하부가 개방된 박스 형상을 가질 수 있으며, 내부 공간을 가지도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상부 케이스(214)는 외관이 직육면체 형상을 가지는 박스 형상을 가질 수 있으며, 상부 케이스(214)의 하단부에 하부 케이스(212)가 조립될 수 있다.
신축부재(260)는 탄성부재(120)를 지지할 수 있도록 제1,2 신축부재(262,264)로 구성될 수 있다.
즉, 제1 신축부재(262)의 상면에 탄성부재(120)의 단부가 지지되며, 제2 신축부재(264)는 탄성부재(120)의 상면에 설치될 수 있다. 즉, 제1,2 신축부재(262,264)의 사이에 탄성부재(120)의 단부가 배치될 수 있다.
한편, 제1,2 신축부재(262,264)는 나사(S)에 의해 하부 케이스(212)에 고정 설치될 수 있으며, 탄성부재(120)에도 나사(S)가 관통될 수 있도록 나사홀(미도시)이 형성될 수 있다.
한편, 신축부재(260)는 외부 충격시 변형되어 탄성부재(120)의 길이 방향 자유도를 증가시킬 수 있도록 탄성을 가진 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 외부 충격에 의한 일정 충격량 이하의 충격이 가해지는 경우 신축부재(260)는 변형되지 않는 강도를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 탄성부재(120)가 신축부재(260)에 설치됨으로써, 탄성부재(120)의 영구 변형을 억제하여 압전소자(130)의 영구 변형 및 파손을 방지할 수 있는 동시에 공진주파수의 변화량을 저감시킬 수 있다.
즉, 탄성부재(120)의 길이 방향으로 탄성부재(120)의 변형 자유도를 개선함으로써 길이 방향으로의 충격에 의한 탄성부재(120)에 가해지는 충격량을 감소시킴으로써 압전소자(130)의 영구 변형 및 파손을 방지할 수 있는 동시에 탄성부재(120)의 영구 변형에 의한 공진주파수의 변화량을 저감시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 200 : 진동발생장치
110, 210 : 하우징
120 : 탄성부재
130 : 압전소자
140 : 중량체
150 : 충격완화부재
160, 260 : 신축부재

Claims (6)

  1. 신축부재를 구비하는 하우징;
    상기 하우징에 양단부가 고정 설치되는 탄성부재;
    상기 탄성부재에 설치되어 전원 인가시 상기 탄성부재를 진동시키는 압전소자; 및
    상기 탄성부재에 연결되어 진동을 증폭시키는 중량체;
    를 포함하고,
    상기 하우징은,
    플레이트 형상의 하부 케이스, 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스 및 상기 하부 케이스 및 상부 케이스를 소정 간격 이격하여 결합시키는 신축부재를 포함하되,
    상기 하부 케이스의 양단부에는 상기 탄성부재의 양단부가 안착되도록 절곡 형성되는 지지부가 구비되고,
    상기 신축부재의 일단은 상기 지지부에 결합되고, 타단은 상기 상부 케이스의 내부면에 결합되는 것을 특징으로 하는, 플레이트 형상의 진동발생장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스의 내부면 양단부에는 상기 중량체와의 접촉을 방지하기 위한 충격완화부재가 설치되는 진동발생장치.
  5. 신축부재를 구비하는 하우징;
    상기 하우징에 양단부가 고정 설치되는 탄성부재;
    상기 탄성부재에 설치되어 전원 인가시 상기 탄성부재를 진동시키는 압전소자; 및
    상기 탄성부재에 연결되어 진동을 증폭시키는 중량체;
    를 포함하고,
    상기 하우징은,
    플레이트 형상의 하부 케이스, 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스 및 상기 하부 케이스의 상면에 고정 설치되는 신축부재를 포함하고,
    상기 신축부재는,
    제1 신축부재 및 제2 신축부재를 포함하되,
    상기 탄성부재는,
    상기 제1 신축부재의 상면에 탄성부재의 단부가 지지되고, 상기 탄성부재의 상면에 제2 신축부재가 배치됨으로써 상기 제1 신축부재 및 제2 신축부재 사이에 탄성부재의 단부가 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 진동발생장치.
  6. 삭제
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KR101157868B1 (ko) * 2012-04-10 2012-06-22 주식회사 블루콤 피에조 진동 모터
KR101272583B1 (ko) * 2012-04-12 2013-06-28 주식회사 하이소닉 압전소자가 장착된 바이브레이터

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