特許 5943419 振動発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5943419

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】振動発生装置

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/04 20060101AFI20160621BHJP

   B06B 1/14 20060101ALI20160621BHJP

   H02K 33/00 20060101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   B06B1/04 S

   B06B1/14

   H02K33/00 A

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-60187(P2012-60187)

(22)【出願日】2012年3月16日

(65)【公開番号】特開2013-192995(P2013-192995A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2014年10月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000177151

【氏名又は名称】日本電産セイミツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117226

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】赤沼 智弘

(72)【発明者】

【氏名】山田 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】井上 哲也

【審査官】 仲村 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１７９２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００４５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９５７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４１−０１６６０１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２６７４２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００６／０７４１８４（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１２７８５８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０６Ｂ １／０４

Ｂ０６Ｂ １／１４

Ｈ０２Ｋ ３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周囲を囲む周壁面と、
該周壁面の内側でコイルと対向して配置され、一方向に往復振動される振動体と、
該振動体と前記周壁面との間に配置され、該振動体を前記周壁面に支持する帯状の板ばねと、
前記振動体及び前記板ばねのいずれか一方に基端部が取り付けられ、他方に向けて先端部が延びるダンパー部材と、を備え、
該ダンパー部材の先端部は移動規制の無い自由端であり、前記板ばね又は前記振動体に対して摺動されることを特徴とする振動発生装置。

【請求項2】

前記ダンパー部材の先端部と前記板ばね又は前記振動体との接触面積が、前記振動体の振動に伴って変化する、請求項１に記載の振動発生装置。

【請求項3】

前記板ばねは、長手方向の一端で前記振動体に接続される接続部と、他端で前記周壁面に取り付けられる取付部と、該接続部と該取付部の間をなし、前記振動体を迂回して延びる中間部とから形成され、
前記接続部と前記取付部とは、前記振動体の振動方向と交差する方向にて、前記振動体を間に挟んだ一方側に前記接続部が位置され、他方側に前記取付部が位置され、
前記中間部は、振動方向に関して前記振動体よりも外側の領域にて、振動方向と交差し、
前記ダンパー部材は、前記振動体の前記他方側に位置する端縁部と前記板ばねの中間部との間に配置されている、請求項１又は２に記載の振動発生装置。

【請求項4】

前記板ばねは、前記ダンパー部材によって非線形特性ばねとされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動発生装置。

【請求項5】

前記板ばねは、金属材料によって形成され、
前記振動体は、該板ばねの共振周波数の近傍の周波数で振動され、
前記ダンパー部材のばね定数は、前記板ばねのばね定数よりも小さい、請求項４に記載の振動発生装置。

【請求項6】

前記ダンパー部材の共振周波数は、前記板ばねの共振周波数の１／１０以下である、請求項４又は５に記載の振動発生装置。

【請求項7】

前記板ばねは、長手方向の一端で前記振動体に接続される接続部と、他端で前記周壁面に取り付けられる取付部と、該接続部と該取付部の間をなし、前記振動体を迂回して延びる中間部とから形成され、
前記接続部と前記取付部とは、前記振動体の振動方向と交差する方向にて、前記振動体を間に挟んだ一方側に前記接続部が位置され、他方側に前記取付部が位置され、
前記中間部は、振動方向に関して前記振動体よりも外側の領域にて、振動方向と交差し、
前記ダンパー部材は、前記基端部が前記振動体に取り付けられ、前記先端部が前記取付部の内面に向けて延びている、請求項１に記載の振動発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動発生装置に関し、さらに詳しくは、携帯端末等に使用され、磁界によって往復振動する振動体が板ばねで支持されている振動発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話等の携帯端末には、振動を発生させて使用者に着信を知らせることができるように振動発生装置が内蔵されている。こうした振動発生装置は、様々なタイプの技術がこれまでに開発されている。

【0003】

特許文献１には、ウエイトがモータの出力軸に偏心した状態で取り付けられ、モータの回転に伴って振動を発生させる振動発生装置が提案されている。

【0004】

特許文献２には、固定部と、複数のマグネットと、この複数のマグネットが発生する磁束を閉じるためのヨークを有する振動部と、この振動部を固定部に可動自在に保持する複数の弾性部材と、複数のマグネットが発生する磁束と鎖交し、電流を流すことで振動部を一定の振動方向に振動するように、固定部と振動部の間に推力を発生させるコイルとを備えた振動アクチュエータに関する技術が提案されている。こうした特許文献２に記載された技術に対しては、振動部が過振することによってノイズが発生することを防止することや、振動部を速やかに静止させたいといった要請がある。

【0005】

特許文献３には、こうした要請に対応するために、シリコン、ウレタン、フッ素樹脂、アクリル又はαゲル等によって形成された防振材を振動体である可動子の両側に設け、可動子の振動を減衰させる技術が、同文献の第００６７段落に提案されている。

【0006】

特許文献３に記載された技術の他には、振動発生装置の内部にグリスや磁性流体等の流体を充填し、その抵抗によって振動体の過振を防止したり、迅速に静止させたりすることが一般に行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００２−２６３５７７号公報

【特許文献2】特開２００２−２００４６０号公報

【特許文献3】特開２０１０−１７９２９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、安定した低いＱ値のモータを製造することが困難であり、振動の周波数特性を改善して振動体の過振を抑えることが困難である。

【0009】

特許文献３に記載された技術では、時間の経過に伴って、防振材が劣化することにより弾性が低下する。こうした現象はノイズが発生する原因となる。

【0010】

グリスや磁性流体等の流体を充填する手段では、流体の粘度が低い場合には、振動体に対する抵抗を付与することができず、振動体の過振を抑制することは困難である。これに対し、流体の粘度が高すぎる場合には、振動体の振動自体を妨害し、振動発生装置の起振特性が低下してしまう。また、流体を利用した場合には、振動発生装置の温度が変化することに伴って、流体の粘度も変化してしまい、振動体に対する抵抗値も変化してしまう。さらに、振動体の振動に伴って流体が飛散してしまい、Ｑ値を変化させてしまうという不都合な点もある。

【0011】

本発明はこうした問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動体が過振することを効果的に防止でき、かつ、ノイズの発生も防止することができる振動特性に優れた振動発生装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するための本発明に係る振動発生装置は、周囲を囲む周壁面と、該周壁面の内側でコイルと対向して配置され、一方向に往復振動される振動体と、該振動体と前記周壁面との間に配置され、該振動体を前記周壁面に支持する帯状の板ばねと、前記振動体及び前記板ばねのいずれか一方に基端部が取り付けられ、他方に向けて先端部が延びるダンパー部材と、を備え、該ダンパー部材の先端部は、前記板ばね又は前記振動体に対して摺動されることを特徴とする。

【0013】

この発明によれば、振動体と板ばねとの間にダンパー部材を設けているので、振動体の過振を防止すると共に、振動体を速やかに静止させることができる。

【0014】

本発明に係る振動発生装置において、前記ダンパー部材の先端部と前記板ばね又は前記振動体との接触面積が、前記振動体の振動に伴って変化することを特徴とする。

【0015】

この発明によれば、振動体の振動に伴って板ばねが変形したときに、ダンパー部材の先端部と板ばね又は振動体との接触面積を大きくする。そのため、板ばねに局部的な大きな力を作用させることがなく、ダンパー部材の作用を適切に板ばねに伝えることができる。

【0016】

本発明に係る振動発生装置において、前記板ばねは、長手方向の一端で前記振動体に接続される接続部と、他端で前記周壁面に取り付けられる取付部と、該接続部と該取付部の間をなし、前記振動体を迂回して延びる中間部とから形成され、前記接続部と前記取付部とは、前記振動体の振動方向と交差する方向にて、前記振動体を間に挟んだ一方側に前記接続部が位置され、他方側に前記取付部が位置され、前記中間部は、振動方向に関して前記振動体よりも外側の領域にて、振動方向と交差し、前記ダンパー部材は、前記振動体の前記他方側に位置する端縁部と前記板ばねの中間部との間に配置されていることを特徴とする。

【0017】

この発明によれば、板ばねに発生する応力を低減し、振動発生装置の寿命を長期化することができる。また、板ばねの内側に形成されるスペースを大きくでき、振動体の振動方向の寸法を大きく形成することや、振幅を大きくすることができる。振動体を大きく形成することや振幅を大きくすることに伴って、振動体は過振しやすくなるが、ダンパー部材を設けることで、過振の発生を防止することができる。

【0018】

本発明に係る振動発生装置において、前記板ばねは、前記ダンパー部材によって非線形特性ばねとされていることを特徴とする。

【0019】

この発明によれば、振動体が振動方向のいずれかの最大振幅の近傍まで移動したときには、板ばねの変形に伴って、ダンパー部材の弾性力が板ばねに作用する。そのため、板ばねの振動特性は非線形特性のばねとなる。非線形特性のばねで振動体を支持するため、板ばねの共振点を周波数の高い値にずらすことができ、共振点に達するまでの周波数に対する加速度の変化率をなだらかにすると共に、共振点での加速度の値を低下させる。その結果、板ばねは、振動体が過振してしまう加速度よりも低い値の加速度しか与えず、振動体が過振することを防止することができる。共振点に達するまでの加速度の変化率がなだらかになることに伴って、振動体が所望の加速度で振動する周波数の範囲を広くすることができる。

【0020】

本発明に係る振動発生装置において、前記板ばねは、金属材料によって形成され、前記振動体は、該板ばねの共振周波数の近傍の周波数で振動され、前記ダンパー部材のばね定数は、前記板ばねのばね定数よりも小さいことを特徴とする。

【0021】

この発明によれば、板ばねが金属材料で形成されているので、板ばねの共振周波数が明確となり、共振現象が生じる振動発生装置を容易に形成することができる。また、ダンパー部材のばね定数を板ばねのばね定数よりも小さくすることで、ダンパー部材は、振動体が振動することを妨害することがない。そのため、振動体は、過振が防止され、且つ、所望の大きさの加速度で振動される。

【0022】

本発明に係る振動発生装置において、前記ダンパー部材の共振周波数は、前記板ばねの共振周波数の１／１０以下であることを特徴とする。

【0023】

この発明によれば、振動発生装置は、適切な大きさの加速度で振動体を確実に振動させることができる。

【0024】

本発明に係る振動発生装置において、前記板ばねは、長手方向の一端で前記振動体に接続される接続部と、他端で前記周壁面に取り付けられる取付部と、該接続部と該取付部の間をなし、前記振動体を迂回して延びる中間部とから形成され、前記接続部と前記取付部とは、前記振動体の振動方向と交差する方向にて、前記振動体を間に挟んだ一方側に前記接続部が位置され、他方側に前記取付部が位置され、前記中間部は、振動方向に関して前記振動体よりも外側の領域にて、振動方向と交差し、前記ダンパー部材は、前記基端部が前記振動体に取り付けられ、前記先端部が前記取付部の内面に向けて延びていることを特徴とする。

【0025】

この発明によれば、振動体が振動されている状態では、ダンパー部材は、振動体の振動を妨害せず、コイルに流す電流が停止されて振動体の振動が停止されるときには、振動体の振動を速やかに静止させることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明に係る振動発生装置によれば、振動体が過振することを防止して、ノイズの発生を防止することができる。また、振動体の振動を速やかに静止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の第１実施形態に係る振動発生装置の内部構造を示す平面図である。

【図2】図１に示す振動発生装置の縦断面図である。

【図3】図１に示す振動発生装置の分解斜視図である。

【図4】板ばねの周波数と加速度との関係について、ダンパー部材の有無による比較を示すグラフである。

【図5】有効に利用することができる周波数の範囲について、ダンパー部材の有無による比較を示すグラフである。

【図6】板ばねの周波数と加速度との関係について、ダンパー部材以外の過振防止手段を使用したときの比較を示すグラフである。

【図7】有効に利用することができる周波数の範囲について、ダンパー部材以外の手段を使用したときの比較を示すグラフである。

【図8】本発明の第２実施形態に係る振動発生装置の内部構造を示す平面図である。

【図9】図８に示す振動発生装置の分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。

【0029】

本発明に係る振動発生装置１Ａ，１Ｂの基本構成について最初に説明する。

【0030】

本発明に係る振動発生装置１Ａ，１Ｂは、携帯電話等の携帯端末に組み込まれて利用される。本発明に係る振動発生装置１Ａ，１Ｂの基本構成は、周囲を囲む周壁面１３と、この周壁面１３の内側でコイル２０と対向して配置され、一方向に往復振動される振動体３０と、この振動体３０と周壁面１３との間に配置され、振動体３０を周壁面１３に支持する帯状の板ばね５０とを備えている。振動体３０と板ばね５０のとの間には、ダンパー部材７０，８０が設けられる。ダンパー部材７０，８０は、振動体３０及び板ばね５０のいずれか一方に基端部７１，８１が取り付けられ、他方に向けて先端部７２，８２が延びるように構成される。このダンパー部材７０，８０の先端部７２，８２は、板ばね５０又は振動体３０に対して摺動される。

【0031】

本発明によれば、振動発生装置１Ａ，１Ｂが、適切な振動を発生させるだけではなく、振動発生装置１Ａ，１Ｂが備える振動体３０の過振を防止して、振動発生装置１Ａ，１Ｂからノイズが発生することを効果的に防止することができるという特有の効果を奏する。また、振動体３０の振動を迅速に静止させることができるという特徴的な効果も奏する。

【0032】

こうした本発明の振動発生装置１Ａ，１Ｂは、図１〜図７に示す第１実施形態に係る振動発生装置１Ａと、図８及び図９に示す第２実施形態に係る振動発生装置１Ｂとがある。以下では、実施形態ごとに発明の内容を説明する。

【0033】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る振動発生装置１Ａの基本構成は次のとおりである。

【0034】

振動発生装置１Ａは、図１〜図３に示すように、振動発生装置１Ａの外殻をなすハウジング１０を備えている。ハウジング１０は、底面１１と、底面１１に被せるケース１２とから構成され、ケース１２は、周囲を囲む周壁面１３と、上部を覆う天面１４とから構成されている。

【0035】

ハウジング１０の内部には、底面１１に取り付けられたコイル２０と、コイル２０と対向して配置された振動体３０と、振動体３０をケース１２の周壁面１３に対して支持する帯状の板ばね５０とが設けられている。

【0036】

コイル２０は、中央部に空間が形成されるようにして、素線が渦巻き状に巻かれた空芯渦巻きコイル２０である。振動体３０は、外形が長方形又は略長方形に形成された振動子であり、自らが形成する磁界と、底面１１に取り付けられたコイル２０が形成する磁界との相互作用によって、コイル２０と天面１４との間で一方向に往復振動される。

【0037】

板ばね５０は、一対設けられており、振動体３０の振動方向の両側に振動体３０と周壁面１３との間に配置されて、振動体３０を周壁面１３に支持している。この板ばね５０は、板ばね５０が延びる長手方向の一端で振動体３０に接続される接続部５１と、他端で周壁面１３に取り付けられる取付部５２と、振動体３０を迂回して延び、接続部５１と取付部５２との間をなす中間部５３とから形成されている。接続部５１と取付部５２とは、振動体３０の振動方向と交差する方向にて、振動体３０を間に挟んだ一方側と他方側とにそれぞれ位置されている。中間部５３は、振動体３０よりも外側の領域にて、振動体３０の振動方向を交差して延びている。そして、振動体３０と板ばね５０と間には、ダンパー部材７０が設けられている。

【0038】

ダンパー部材７０は、帯状の部材であり、基端部７１が振動体３０に取り付けられていて、先端部７２が板ばね５０の中間部５３に向けて延びている。この振動発生装置１Ａでは、このダンパー部材７０を設けて、板ばね５０の振動特性を非線形特性にしている。

【0039】

以下では、本発明の各構成を図１〜図３を参照して、さらに詳細に説明する。

【0040】

ハウジング１０は、図１〜図３に示すように、振動発生装置１Ａの外殻をなすもので、高さの低い平坦な直方体状に形成されている。

【0041】

ハウジング１０は非磁性体で形成されており、矩形又は略矩形に形成された平坦な底面１１と、この底面１１に被せるケース１２とから構成されている。ケース１２は、周囲を囲む周壁面１３と、上部を覆う天面１４とから形成されている。

【0042】

底面１１には、図３に示すように、周縁をなす各辺に外側に向けて部分的に突出する位置決め突起１１ａが２ヶ所ずつ形成されている。一方、ケース１２の周壁面１３の下部には、位置決め突起１１ａがはめ込まれる凹所１３ａが、位置決め突起１１ａに対応する位置に形成されている。底面１１とケース１２とは、ケース１２の周壁面１３に形成された凹所１３ａに底面１１に形成された位置決め突起１１ａがはめ込まれて組み立てられる。底面１１の中央部には、コイルホルダ１５が形成されていて、コイル２０は、このコイルホルダ１５に保持される。

【0043】

コイル２０は、電流が流される素線が、中央部分に空間が形成されるようにして渦巻き状に巻かれた空芯渦巻きコイル２０である。コイル２０は、縦方向の寸法が横方向の寸法に比べて長く形成された楕円又は略楕円状に形成されていて、長く形成された縦方向が振動体３０の振動方向とは直交する向きに配置されてコイルホルダ１５に保持される。

【0044】

振動体３０は、図２に示すように、コイル２０の上面と隙間を空けて、コイル２０と平行に配置されて板ばね５０によって支持される。振動体３０は、全体の形状が長方形又は略長方形に形成されている。この振動体３０は、振動体３０の長尺方向である横方向の両側に配置された一対のウエイト３１と、ウエイト３１の内側に配置された一対のマグネット３５と、マグネット３５の上から被せるカバー４０が一体的に構成されている。

【0045】

ウエイト３１は、振動方向の外側部分に位置するウエイト側部３２と、振動方向と交差する方向の、取付部５２が設けられた他方側に位置し、ウエイト側部３２から振動体３０の中心側に向けて延びるウエイト下部３３とによってアルファベットのＬ字状にそれぞれ形成されている。各ウエイト３１は、振動体３０の横方向の中心に対して左右対称に配置されていて、横方向に延びるウエイト下部３３の先端同士が相互に対向している。各ウエイト３１が左右のバランスを保って対称に配置されることで、振動体３０が円滑に振動する。なお、各ウエイト側部３２の上面には、ウエイト側部３２が延びる縦方向に対して横方向に延びる合わせ溝３４が形成されている。こうしたウエイト３１は、図２に示すように、ウエイト側部３２が、振動体３０の振動方向に関してコイル２０の外周部の位置よりも外側に配置されている。

【0046】

マグネット３５は、直方体状にそれぞれ形成されていて、その長尺方向が振動体３０の縦方向に向けられてウエイト３１の間に並列をなして配置される。このマグネット３５は、振動体３０の横方向の中心に対して対称となるようにバランスよく配置される。

【0047】

カバー４０は、磁性体で形成されている。このカバー４０は、マグネット３５が配置された領域を上から覆う本体部４１と、本体部４１の両側縁から左右の外側に向けてそれぞれ延びる腕部４２とから形成されている。この腕部４２は、各ウエイト３１に形成された合わせ溝３４にはめ込まれる。

【0048】

振動体３０には、さらに、板ばね５０が接続される座面３６が形成されている。座面３６は、ウエイト下部３３が配置された振動体３０の側縁と対向する側縁に形成されている。この座面３６は、振動体３０の中心よりもやや外側の位置に、左右対称に形成される。

【0049】

こうした振動体３０は、その長尺方向がコイル２０の縦方向と直交する向きに配置されて板ばね５０で支持される。そして、振動体３０は、コイル２０が形成する磁界と、マグネット３５が形成する磁界との相互作用によって、振動体３０の長尺方向をなす横方向に往復振動される。

【0050】

板ばね５０は、ばね鋼等の金属材料によって細長い帯状に形成されていて、振動体３０の両側にそれぞれ１つずつ設けられている。各板ばね５０には、この板ばね５０が延びる長手方向の一端に振動体３０に接続される接続部５１が形成され、他端には、板ばね５０がケース１２の周壁面１３の内面に取り付けられる取付部５２が形成されている。これらの接続部５１と取付部５２との間をなす中間部５３には、板ばね５０の延びる長手方向を湾曲させた複数の湾曲部６０，６１，６２，６３が形成されている。

【0051】

接続部５１と取付部５２とは、振動体３０の振動方向に交差する方向にて、振動体３０を間に挟んだ一方側と他方側とで、接続部５１が振動体３０に接続され、取付部５２が周壁面１３に取り付けられる。接続部５１は、板ばね５０の一端が直線状に延びるようにして形成されていて、振動体３０を構成する振動体３０の座面３６に固着される。板ばね５０は、接続部５１が位置する一方側の領域では、３つの湾曲部６０，６１，６２によって、振動体３０側から周壁面１３側に向けて張り出すように形成されている。

【0052】

中間部５３は、接続部５１の位置から振動体３０を迂回して振動体３０よりも外側に向けて延び、振動体３０よりも外側の領域にて、振動体３０の振動方向と交差して延びている。板ばね５０は、振動体３０よりも外側の領域にて、一方側の領域から取付部５２が位置する他方側の領域に向かうにつれて、振動体３０側から周壁面１３側に漸近するように斜めに傾けられて形成されている。そして、振動体３０よりも外側の領域から取付部５２までの範囲は、湾曲部６３によって振動体３０の中央に向けて大きく湾曲されている。

【0053】

取付部５２は、板ばね５０の他端が直線状に延びて形成されていて、ケース１２の周壁面１３の１つに固着される。

【0054】

なお、板ばねは一部材で形成されたものを使用してもよい。一部材で板ばねを形成する場合には、振動体３０の両側に配置された板ばねの接続部５１の位置で板ばねが連続されるように形成したり、取付部５２の位置で板ばねが連続されるように形成したりする。板ばねを一部材で形成すると、振動発生装置１Ａの部品数を減少させることができる。部品数の減少に伴って、組立工数が減少するため、組み立てを容易に行うことができると共に、製造コストを削減することができる。また、一部材で板ばねを形成すると、板ばねの剛性強度及び精度を安定させることができる。

【0055】

ダンパー部材７０は、樹脂等によって帯状に形成された弾性部材であり、ダンパー部材７０のばね定数は、板ばね５０のばね定数よりも小さい。ダンパー部材７０の材質は、板ばね５０のばね定数よりもばね定数が小さいものであれば、樹脂には限定されないが、板ばね５０に対して円滑に摺動する部材を選択することが好ましい。このダンパー部材７０の共振周波数は、板ばね５０の共振周波数よりも小さいことが必要であり、ダンパー部材７０の共振周波数は、板ばね５０の共振周波数の１／１０以下に形成するとよく、１／１０以下であれば、特に限定されない。

【0056】

このダンパー部材７０は、２つの板ばね５０に対応するように板ばね５０ごとに設けられる。各ダンパー部材７０は、基端部７１が振動体３０に取り付けられ、先端部７２が板ばね５０の中間部５３に向けて延びていて、振動体３０の取付部５２が位置する他方側の端縁部と板ばね５０の中間部５３とを連絡した状態で配置される。

【0057】

基端部７１は直線状に延びていて、振動体の４つの端縁部のうち、板ばね５０の取付部５２が設けられた他方側に位置する端縁部に接着剤等によって接着される。基端部７１が接着される位置は、振動体３０の中心よりも振動方向の外側の位置に左右対称となる位置である。ダンパー部材７０は、基端部７１よりも先端部７２側の部位が、振動体３０よりも外側に向けて延びていて、振動体３０の近傍の部位７３が、接続部５１が位置する一方側の領域に向けて湾曲されている。湾曲された振動体３０の近傍の部位７３から先端部７２までの部位７４は直線状に延びていて、中間部５３の内側から中間部５３に対し斜めに傾けられている。先端部７２は、中間部５３の内面に対して摺動されるように接触しており、先端部７２は、板ばね５０との接触面積が振動体の振動に伴って変化する。

【0058】

こうしたダンパー部材７０は、振動体３０の振動に伴って先端部７２と板ばね５０との接触面積が変化することにより、板ばね５０の振動特性を変化させている。具体的には、振動体３０が振動方向の中央付近に位置するときには、板ばね５０には負荷がかからず、板ばね５０は変形していない状態となる。この状態では板ばね５０はダンパー部材７０から受ける力が小さい。そのため、板ばね５０の振動特性は、荷重とたわみとの関係が直線的に変化する線形特性ばねに近似する特性となる。この状態では、先端部７２と板ばね５０との接触面積が小さくても、板ばね５０はダンパー部材７０から不必要な力が局部的に付与されることはない。

【0059】

これに対し、振動体３０が振動方向のいずれかの方向に振れて振幅が大きくなると板ばね５０は変形する。この状態では、板ばね５０は、ダンパー部材７０から受ける力が大きくなる。そのため、板ばね５０の振動特性は、荷重とたわみとの関係が直線的な関係にはない非線形特性ばねとなる。この状態では、先端部７２と板ばね５０との接触面積が大きくなり、板ばね５０がダンパー部材７０からの力を局部的に受けることが防止される。

【0060】

板ばね５０がダンパー部材７０によって非線形特性のばねにされると、板ばね５０の共振点がずらされると共に、加速度のピークが低下される。こうした作用によって、板ばね５０に支持された振動体３０は、過振することが防止される。

【0061】

ダンパー部材７０を設けたことで、振動体３０の過振を防止できることを表したのが、図４及び図５に示すグラフである。

【0062】

図４は、振動体３０の振動数と加速度との関係について、振動体３０を板ばね５０だけで支持した場合と、ダンパー部材７０を設けて振動体３０を板ばね５０で支持した場合とを比較したものである。グラフの横軸は振動体３０の周波数であり、縦軸は加速度である。グラフの中で、実線で示したものがダンパー部材７０を設けた場合であり、破線で示したものがダンパー部材７０を設けずに板ばね５０だけで振動体３０を支持した場合である。また、グラフに示す２本の水平線Ｌ１，Ｌ２は、当該振動発生装置１Ａによって発生させたい振動の加速度の上限と下限とを表している。下限の加速度は約７ｍ／ｓ^２であり、上限の加速度は約８ｍ／ｓ^２である。下限を表すＬ２よりも加速度が小さい場合には振動が小さく、こうした小さな振動しか発生しない振動発生装置を携帯端末に組み込んだ場合には、受信したことを使用者に適切に報知することができないことがある。これに対し、上限を表すＬ１よりも加速度が大きい場合には振動体３０が過振してしまい、振動体３０が板ばね５０やハウジング１０に干渉してノイズが発生してしまうことがある。Ｌ１とＬ２との間の領域が、当該振動発生装置１Ａにとって最適な振動を発生する加速度の適性領域である。

【0063】

板ばね５０だけで振動体３０を支持した場合、破線で示すように、加速度は、周波数が１４０Ｈｚと１５０Ｈｚとの略中間の値のときに下限を表すＬ２を超えて適性領域に到達する。しかし、１５０Ｈｚよりもやや小さな周波数のときに上限を表すＬ１を超えてしまう。そして、加速度は、周波数が約１５０Ｈｚのときに１０ｍ／ｓ^２をやや超えたピークに到達する。加速度は、１５０Ｈｚを若干超えた周波数で再び適性領域に戻り、１５０Ｈｚと１６０Ｈｚとの略中間の値のとき下限を表すＬ２よりも降下する。このように、板ばね５０だけで振動体３０を支持した場合には、周波数が１５０Ｈｚ前後のときに過振が生じてしまう。

【0064】

これに対し、ダンパー部材７０を設けて振動体３０を支持した場合、実線で示すように、加速度は、周波数が１５０Ｈｚと１６０Ｈｚとの略中間の周波数のときに下限を表すＬ２を超える。そして、周波数が１６０Ｈｚよりも若干小さな周波数のときに加速度の値はピークに到達するが、上限を表すＬ１よりも低い値にとどまる。加速度は、このピークを過ぎると急激に低下して下限を表すＬ２よりも低下する。このように、ダンパー部材７０を設けると、共振現象が生じる周波数の値を大きくすると共に、共振点での加速度の値を低下させ、過振が生じることを防止する。

【0065】

ダンパー部材７０を設けると、過振を防止するだけでなく加速度を適性領域にとどめておくことができる周波数の領域を広くすることができる。このことを示したのが図５である。図５の横軸は周波数を、縦軸は加速度をそれぞれ表し、破線は、板ばね５０だけで振動体３０を支持した場合を示し、実線はダンパー部材７０を設けた場合を示している。各グラフにハッチングを施した部分は、振動体３０の加速度が適性領域の範囲内にある周波数領域をそれぞれ表している。

【0066】

図５に示すように、板ばね５０だけで振動体３０を支持した場合、適性領域に加速度が存在する周波数領域は、１４０Ｈｚと１５０Ｈｚの略中間の周波数値のときと、１５０Ｈｚを超えた周波数値のときの極めて狭い範囲だけである。これに対し、ダンパー部材７０を設けた場合には、加速度が適性領域にとどまっている周波数領域は、１５０Ｈｚよりも若干大きな周波数値から１６０Ｈｚよりも若干小さな周波数値までの広範囲である。このように、ダンパー部材７０を設けることで、広い周波数領域で振動体３０を所望の大きさの加速度に振動させることができ、使い勝手のよい振動発生装置１Ａを形成することができる。

【0067】

次に、ダンパー部材７０以外の手段で振動体３の過振を防止する場合と、ダンパー部材７０を使用して過振を防止する場合との比較について、図６及び図７を参照して説明する。

【0068】

図６に示すグラフの横軸は周波数を表し、縦軸は加速度を表している。また、実線はダンパー部材７０を設けた場合、破線は高い粘度のグリスを充填した場合、一点鎖線は適切な粘度のグリスを充填した場合、二点鎖線はゴム等のクッション材を振動体３０の振動方向の両脇に取り付けた場合をそれぞれ示している。

【0069】

ダンパー部材７０を設けた場合には、上記のように、周波数が１５０Ｈｚをやや超えた値から１６０Ｈｚよりも若干低い値の間の広い周波数領域において、加速度が適性領域に存在する。

【0070】

これに対し、粘度の高いグリスを充填した場合には、加速度の下限を表すＬ２にさえ到達せず、加速度の値のピークが６ｍ／ｓ^２までしか上昇しない。適切な粘度を有するグリスを充填した場合には、加速度は、周波数が１５０Ｈｚ前後で適性領域に存在し、しかも共振点での加速度のピークは、上限を表すＬ１よりも低い値までしか上がらないことが分かる。しかし、グリスは温度によって粘度が変化するため、振動発生装置１Ａの温度によって、加速度が適性領域に入ったり入らなかったりするという問題がある。また、振動体３０の振動に伴ってグリスが飛散すると、Ｑ値を変化させてしまうという問題点も存在する。

【0071】

クッション材を用いた場合、共振点を１５０Ｈｚの近傍から１６０Ｈｚの近傍に変化させることはできる。加速度自体の値は、周波数が１５０Ｈｚを超えたあたりで下限を表すＬ２を超えて適性領域に入る。しかし、加速度は、周波数が１５０Ｈｚと１６０Ｈｚとの略中間の値のときに上限を表すＬ１を超えてしまい、１６０Ｈｚの近傍でピークに到達する。そして、加速度は、周波数が１６０Ｈｚを超えると急激に降下し、上限を表すＬ１よりも低い値となり、さらに下限を表すＬ２よりも降下する。

【0072】

クッション材を用いた場合、振動体３０が最大振幅の近傍に達すると、振動体３０がクッション材に突き当たり、振動体３０の振動が強制的に制限される。そのため、振動体３０がハウジング１０の周壁面１３と干渉することを防止して、振動体３０とハウジング１０の周壁面１３とが干渉することにより発生する異音を防止することができる。しかし、ゴム等のクッション材は時間の経過と共に劣化してしまう。クッション材が劣化することに伴って、振動体３０が劣化したクッション材に干渉して別の異音が発生する。

【0073】

次に、図７を参照して加速度が適性領域に存在する周波数の範囲について説明する。

【0074】

ダンパー部材７０を用いた場合、上述したように、広い周波数領域で加速度を適性領域にとどめておくことができる。これに対し、高い粘度のグリスを充填した場合には、加速度を適性領域に到達させること自体ができない。適切な粘度を有するグリスを充填した場合には、比較的広い周波数領域で加速度を適性領域にとどめておくことはできる。しかし、上述したように、グリスは温度の変化に伴い粘度が変化するという問題があるし、振動体３０の振動に伴って飛散するという問題点も存在する。クッション材を用いた場合、加速度は、周波数が１５０Ｈｚを超えた狭い範囲と、１６０Ｈｚ近傍の極めて狭い範囲しか適性領域に存在しない。

【0075】

こうした現象を踏まえると、過振を防止する手段としては、加速度が適性領域にとどまる周波数領域の点からも、ダンパー部材７０を用いた場合が他の手段に比べて優れていることが分かる。

【0076】

以上の各構成部品は、底面１１に設けられたコイルホルダ１５にコイル２０が保持され、かつ、ケース１２の周壁面１３に振動体３０が板ばね５０によって支持された状態で、底面１１にケース１２を被せて組み立てられる。組み立てられた状態では、図２に示すように、コイル２０の上面と振動体３０の下面には一定の隙間が形成される。また、振動体３０の上面と天面１４との間にも一定の隙間が形成される。

【0077】

こうした振動発生装置１Ａによれば、コイル２０に電流が流れると、コイル２０が磁界を形成する。コイル２０が形成する磁界と、振動体３０のマグネット３５が形成する磁界との相互作用によって、振動体３０はこの振動体３０の長尺方向に往復振動する。振動体３０は、コイル２０とケース１２の天面１４との間で板ばね５０によって支持されているので円滑に往復振動する。この際、ダンパー部材７０が板ばね５０の振動特性を非線形特性にするので、振動体３０の過振を防止する。

【0078】

以上では、第１実施形態に係る振動発生装置１Ａについて、ダンパー部材７０の基端部７１が振動体３０に取り付けられ、先端部７２が板ばね５０に対して摺動する場合について説明した。しかし、ダンパー部材は、板ばね５０に基端部が固定され、先端部が振動体３０に対して摺動するように構成してもよい。

【0079】

［第２実施形態］
第２実施形態では、振動発生装置１Ｂが別の実施形態に係るダンパー部材８０を備えている。なお、第２実施形態の振動発生装置１Ｂは、ダンパー部材８０以外の構成は第１実施形態の振動発生装置１Ａと同様である。そのため、第２実施形態の振動発生装置１Ｂについては、第１実施形態の振動発生装置１Ａと同一の構成には、図面に同一の符号を付して概略のみを説明し、異なる構成のみについて詳細に説明する。

【0080】

第２実施形態の振動発生装置１Ｂは、図８及び図９に示すように、振動発生装置１Ｂの外殻をなす非磁性体で形成された高さの低いハウジング１０を備えている。ハウジング１０は、底面１１と底面１１に被せるケース１２とから構成され、ケース１２は、周囲を囲む周壁面１３と、上部を覆う天面１４とから構成されている。

【0081】

ハウジング１０の内部には、底面１１に取り付けられたコイル２０と、コイル２０と対向して配置された振動体３０と、振動体３０をケース１２の周壁面１３に対して支持する板ばね５０とが設けられている。

【0082】

コイル２０は、空芯渦巻きコイル２０でありハウジング１０の底面１１に保持されている。振動体３０は、底面１１と平行をなす平面内を往復振動する振動子である。振動体３０は、外形が長方形又は略長方形に形成されていて、長尺方向である横方向の両側に配置される一対のウエイト３１と、ウエイト３１の間に配置された一対のマグネット３５と、マグネット３５の上から被せるカバー４０とによって一体的に構成されている。

【0083】

ウエイト３１は、ウエイト側部３２とウエイト下部３３とによってアルファベットのＬ字状にそれぞれ形成されている。各ウエイト３１は、左右対称に配置されていて、ウエイト下部３３の先端同士が一定の間隔を空けて相互に対向している。なお、各ウエイト側部３２には、合わせ溝３４がそれぞれ形成されている。

【0084】

マグネット３５は、直方体状にそれぞれ形成されていて、その長尺方向が、振動体３０の短尺方向に向けられて、左右対称となる位置でウエイト３１同士の間に配置される。これら一対のマグネット３５の間には、一定の隙間が形成され、後に説明するダンパー部材８０の基端部８１がこの隙間に挿入される。

【0085】

カバー４０は、磁性体で形成されている。このカバー４０は、マグネット３５が配置されたウエイト３１同士の間の領域を上から覆う本体部４１と、本体部４１の両側縁から左右の外側に向けてそれぞれ延びる腕部４２とから形成されている。この腕部４２は、各ウエイト３１に形成された合わせ溝３４にはめ込まれる。

【0086】

振動体３０には、さらに、板ばね５０が接続される座面３６が形成されている。座面３６は、ウエイト下部３３が配置された側縁と対向する側縁にて、振動体３０の長尺方向の中心を境に左右対称となるように、中心よりもやや外側の位置にそれぞれ形成されている。

【0087】

板ばね５０は、振動体３０が振動する方向の両側で、振動体３０と周壁面１３との間に配置されていて、振動体３０を周壁面１３に支持している。この板ばね５０は、振動体３０に接続される接続部５１と、周壁面１３に取り付けられる取付部５２と、振動体３０を迂回して延び、接続部５１と取付部５２との間をなす中間部５３とから形成されている。板ばね５０の接続部５１と取付部５２とは、振動体３０の振動方向に対して交差する方向に位置され、振動体３０を間に挟んだ一方側と他方側とで、接続部５１が振動体３０に接続され、取付部５２が周壁面１３に取り付けられている。

【0088】

なお、この板ばねについても、振動体３０の両側に配置された形態のものを一部材で形成したものを使用してもよい。

【0089】

ダンパー部材８０は、こうした板ばね５０と振動体３０との間に設けられる。ダンパー部材８０は樹脂等で帯状に形成された部材であり、直線状に延びる基端部８１と、基端部８１に対して直角又は略直角をなして直線状に延びる先端部８２とから形成されている。基端部８１と先端部８２とは、ダンパー部材８０を円弧状に湾曲した湾曲部８３によって連絡されている。

【0090】

このダンパー部材８０は、振動体３０の両側に配置されている板ばね５０に対応して一対設けられる。各ダンパー部材８０は、基端部８１が振動体３０のマグネット３５同士の間に挿入されて振動体３０に保持される。各ダンパー部材８０の先端部８２は、板ばね５０の取付部５２が位置される他方側で、振動体３０から板ばね５０の取付部５２に向けて突出される。なお、ダンパー部材８０が振動体３０から突出される根本の部位では、基端部８１が、ウエイト下部３３の先端同士の間に形成されている隙間に挿入され、ウエイト３１に挟み込まれて保持される。

【0091】

先端部８２は、振動体３０の中央から振動方向の外側にそれぞれ向けられていて、先端部８２の外面が板ばね５０の取付部５２の内面と接触している。各先端部８２は、弱い力で取付部５２側に向けてそれぞれ付勢されている。

【0092】

こうしたダンパー部材８０は、振動体３０が往復振動することに伴って、振動体３０と一体的に振動し、先端部８２が板ばね５０の取付部５２に対して摺動する。ダンパー部材８０は、樹脂等で形成されているので、先端部８２が取付部５２に対して摺動する際には、先端部８２と取付部５２との間に生じる摩擦力が小さく抑えられる。ダンパー部材８０と取付部５２との間に生じる摩擦力が小さいので、ダンパー部材８０は、振動体３０が振動しているときには、振動体３０の振動に悪影響を与えることがない。一方、コイル２０に流れる電流が停止されて振動体３０の振動が停止されるときには、振動している振動体３０を短時間で静止させることができる。

【0093】

なお、振動体３０の振動を静止させる手段としては、グリスや磁性流体等を充填し、グリスや磁性流体等の抵抗を利用して振動体を静止させるものが従来から存在する。しかしながら、グリスや磁性流体等を利用する手段では、グリスや磁性流体等が振動体３０の振動にともなってハウジング１０内に飛散してＱ値を変化させてしまうという問題がある。また、グリスや磁性流体等の流体は、温度によって粘度が変化するため、振動体３０を静止させる作用が温度によって変化してしまうという問題点もある。

【0094】

ダンパー部材８０は、上記のように樹脂等で形成しているため、ハウジング１０の内部をＱ値を変化させることなく振動体３０を速やかに静止させることができる。また、温度の変化によって振動体３０を静止させる作用に変化がほとんど生じないという特有の効果を奏することができる。

【0095】

以上、基端部８１を振動体３０に取り付け、先端部８２を板ばね５０の取付部５２に向けて延ばした態様を例に説明したが、基端部を取付部５２に取り付け、先端部を振動体３０に向けて延ばし、先端部が振動体３０の側縁部に対して摺動するように形成してもよい。

【0096】

なお、ダンパー部材７０を備えた振動発生装置１Ａと、ダンパー部材８０を備えた振動発生装置１Ｂとをそれぞれ個別に説明したが、ダンパー部材７０とダンパー部材８０との双方を設けて振動発生装置を形成してもよい。

【符号の説明】

【0097】

１Ａ，１Ｂ 振動発生装置
１０ ハウジング
１１ 底面
１１ａ 位置決め突起
１２ ケース
１３ 周壁面
１３ａ 凹所
１４ 天面
１５ コイルホルダ
２０ コイル
３０ 振動体
３１ ウエイト
３２ 側部
３３ 下部
３４ 合わせ溝
３５ マグネット
３６ 座面
４０ カバー
４１ 本体部
４２ 腕部
５０ 板ばね
５１ 接続部
５２ 取付部
５３ 中間部
６０，６１，６２，６３ 湾曲部
７０ ダンパー部材
７１ 基端部
７２ 先端部
７３ 振動体の近傍の部位
７４ 振動体の近傍の部位から先端部までの部位
８０ ダンパー部材
８１ 基端部
８２ 先端部
８３ 湾曲部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】