JP2017018958A

JP2017018958A - 振動アクチュエータ

Info

Publication number: JP2017018958A
Application number: JP2016215419A
Authority: JP
Inventors: 片田　好紀; Yoshinori Katada; 好紀片田; 隆太山脇; Ryuta Yamawaki
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP6341974B2

Abstract

【課題】本発明は、摩擦音の発生を抑制し、簡易な構造をもって、薄型化や軽量化を容易に達成するようにした振動アクチュエータを提供する。【解決手段】筐体４内には、同一形状をなす一対の板バネ１０が配置され、各板バネ１０によって分銅８及びマグネット７を筐体４内に浮かせた状態で振動させることができる。一対の板バネ１０は、振動中心軸線Ｌの延在方向で分銅８を中心として対向して配置され、振動中心軸線Ｌに対して直交する平面を境にして鏡面対称関係になっている。そして、各板バネ１０を分銅８に取り付けた状態で、各板バネ１０の幅方向は分銅８の肉厚方向に一致させられている。各板バネ１０は、振動中心軸線Ｌを通る対称面を境にして鏡面対称形をなす第１のバネ部Ａと第２のバネ部Ｂと有する。Ｓ字状をなす第１のバネ部Ａは、蓋部３の側壁３ａに固定される第１の着座片１１Ａと、分銅８の周側面８ｃに当接する第２の着座片１２Ａと、第１の着座片１１Ａと第２の着座片１２Ａとの間で延在するバネ片１３Ａとで構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話などの携帯無線装置の着信を利用者に知らせる振動発生源や、タッチパネルの操作感触や遊技機の臨場感を指や手に伝えるための振動発生源などに利用される小型の振動アクチュエータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２０１１−９７７４７号公報がある。この公報に記載された振動アクチュエータは、振動方向で延在する偏平なコイルと、振動方向で延在する偏平なマグネットとを備えているので、筐体を偏平すなわち薄型化することができる。また、錘部（分銅）が左右一対のシャフトによって支持されているので、落下衝撃時でも、錘部をシャフトに沿って動かすことができ、これによって、錘部が筐体内で自由に暴れることがない。また、バネ受け部と錘部との間にコイルバネを配置させているので、筐体内で無駄なスペースを作り出すことなく、省スペース化を達成させ、振動アクチュエータのコンパクト化すなわち小型化を達成させることができる。

特開２０１１−９７７４７号公報

しかしながら、前述した従来の振動アクチュエータでは、シャフトに沿って錘部を振動させているので、錘部がシャフトを摺動する際の滑り音（摩擦音）が発生すると共に、構造が複雑化し、しかも、薄型化や軽量化が難しいといった問題点がある。

本発明は、摩擦音の発生を抑制し、簡易な構造をもって、薄型化や軽量化を容易に達成するようにした振動アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、筐体に固定されたコイルと、コイルに対面して配置されたマグネットとの協働により、マグネットが振動中心軸線に沿ってリニアに振動する振動アクチュエータにおいて、
振動方向で延在する偏平なコイルと、
振動方向で延在する偏平なマグネットと、
マグネットの外側に配置されて、マグネットと一緒に振動する分銅と、
幅方向が分銅の肉厚方向に一致すると共に、筐体内に配置され振動中心軸線の延在方向で分銅を中央として対向して配置される一対の板バネと、を備え、
各板バネは、振動中心軸線を通る対称面を境にして鏡面対称形をなす第１のバネ部と第２のバネ部と有し、第１及び第２のバネ部は、振動中心軸線に近づいて位置する内側折り返し部と、振動中心軸線から遠ざかって位置する外側折り返し部と、が振動方向で交互に出現するように折り曲げられていることを特徴とする。

この振動アクチュエータにおいて、一対の板バネは、その幅方向が分銅の肉厚方向に一致するように配置されているので、振動時においてシャフトが無くても分銅が筐体の内壁面に当たり難く、しかも、落下衝撃時においても分銅が筐体の内壁面に当たり難くなっている。さらに、板バネは、振動中心軸線を通る対称面を境にして鏡面対称形をなす第１のバネ部と第２のバネ部と有し、第１及び第２のバネ部は、振動中心軸線に近づいて位置する内側折り返し部と、振動中心軸線から遠ざかって位置する外側折り返し部と、が振動方向で交互に出現するように折り曲げられているので、分銅の重心を中心とした回転運動が起きにくく、分銅の姿勢保持を確実にして、分銅を確実に直線的に振動させることができる。このような板バネを利用することで、シャフトの無い振動アクチュエータを実現させることができ、摩擦音を無くし、構造が簡単でしかも薄型化や軽量化が容易になる。

また、板バネには、分銅の縁部を厚み方向で挟み込む一対の爪片が設けられ、分銅には、爪片が嵌合する凹部が形成されている。
このような構成は、爪片を分銅の凹部内に嵌合させるだけで、分銅に対する板バネの位置決めを可能にし、ワンタッチで爪片を分銅に装着させることができる。また、爪片が嵌合する部分だけ分銅に凹部が形成されているので、分銅の質量低下を可能な限り小さくすることができる。しかも、爪片が凹部内に入り込むので、分銅の肉厚方向において爪片の突出を適切に抑えることができ、これによって、筐体の薄型化を可能にしている。

また、板バネには、両側に位置する外側折り返し部間を延在して分銅の周側面に当接する分銅着座面が設けられている。
このような構成を採用すると、分銅着座面を左右に大きく広げることができるので、板バネと分銅との接触面積を大きく確保することができ、分銅着座面が分銅の周側面に当接させられた状態で板バネは分銅に接着剤や溶接によって固定されているので、大きな接触面積が確保された分銅着座面で力の分散を高められ、その結果、落下衝撃時であっても分銅から板バネが外れ難くなる。

本発明によれば、摩擦音の発生を抑制し、簡易な構造をもって、薄型化や軽量化を容易に達成することができる。

本発明に係る振動アクチュエータの一実施形態を示す分解斜視図である。振動アクチュエータの断面図である。板バネの斜視図である。板バネの斜視図である。分銅の斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る振動アクチュエータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示されるように、小型の振動アクチュエータ１は、ベース板２と蓋部３からなる偏平な筐体４を有している。ステンレス鋼からなる筐体４内には、ベース板２に接着剤で固定されると共に、振動方向に延在する環状で偏平なコイル６と、コイル６に対面して配置されると共に、振動方向に延在する板状の偏平なマグネット７と、が収容されている。コイル６の給電端子（不図示）は、コイル６に結線された状態でベース板２の底面から露出している。また、扁平な直方体形状をなすマグネット７は、一方の平面側がＮ極、他方の平面側がＳ極になっている２枚のマグネット部７ａ，７ｂにより形成されている。

このマグネット７は、一方のマグネット部７ａのＮ極と他方のマグネット部７ｂのＳ極とを同一平面上で対向させ、マグネット部７ａの周側面とマグネット部７ｂの周側面とを接着剤によって貼り合わせることで構成されている。なお、一枚の磁性板に着磁させてマグネット７を形成してもよい。そして、コイル６に給電端子から矩形方形波又は正弦波の電流を印加すると、マグネット７は、平面方向でリニアに振動する。

このマグネット７は、タングステンからなる分銅８に固定され、マグネット７の外側周囲には分銅８が配置されている。略直方体形状をなす分銅８の中央には、マグネット７を固定するための開口部８ａが設けられ、この開口部８ａ内にマグネット７が挿入された状態でマグネット７は分銅８に接着剤により固定され、マグネット７と分銅８は一緒に振動する。また、分銅８の底部には、振動中心軸線Ｌ方向における両端において、振動中心軸線Ｌに対して直交して延在する突起部８ｂが設けられ、この突起部８ｂによって分銅８の両端の肉厚が厚くなっている。突起部８ｂの突出量は、後述する板バネ１０の幅に対応させている。

図２〜図４に示されるように、筐体４内には、同一形状をなす一対の板バネ１０が配置され、各板バネ１０によって分銅８及びマグネット７を筐体４内に浮かせた状態で振動させることができる。一対の板バネ１０は、振動中心軸線Ｌの延在方向で分銅８を中央として対向して配置され、振動中心軸線Ｌに対して直交する平面を境にして鏡面対称関係になっている。そして、各板バネ１０を分銅８に取り付けた状態で、各板バネ１０の幅方向は分銅８の肉厚方向に一致させられている。

各板バネ１０は、振動中心軸線Ｌを通る対称面を境にして鏡面対称形をなす第１のバネ部Ａと第２のバネ部Ｂと有する。Ｓ字状をなす第１のバネ部Ａは、蓋部３の側壁３ａに固定される第１の着座片１１Ａと、分銅８の周側面８ｃに当接する第２の着座片１２Ａと、第１の着座片１１Ａと第２の着座片１２Ａとの間で延在するバネ片１３Ａと、で構成されている。

バネ片１３Ａでは、振動中心軸線Ｌに近づいて位置するＵ字状の内側折り返し部Ｓ１と、振動中心軸線Ｌから遠ざかって位置するＵ字状の外側折り返し部Ｓ２と、が振動方向で交互に出現するように折り曲げられている。そして、内側折り返し部Ｓ１は、第１の着座片１１Ａの端部に接合され、外側折り返し部Ｓ２は、第２の着座片１２Ａの端部に接合されている。

同様に、逆Ｓ字状をなす第２のバネ部Ｂは、蓋部３の側壁３ａに固定される第１の着座片１１Ｂと、分銅８の周側面８ｃに当接すると共に、第２の着座片１２Ｂと、第１の着座片１１Ｂと第２の着座片１２Ｂとの間で延在するバネ片１３Ｂと、で構成されている。

バネ片１３Ｂは、振動中心軸線Ｌに近づいて位置するＵ字状の内側折り返し部Ｓ１と、振動中心軸線Ｌから遠ざかって位置するＵ字状の外側折り返し部Ｓ２と、が振動方向で交互に出現するように折り曲げられている。そして、内側折り返し部Ｓ１は、第１の着座片１１Ｂの端部に接合され、外側折り返し部Ｓ２は、第２の着座片１２Ｂの端部に接合されている。そして、第１のバネ部Ａ側の第２の着座片１２Ａと第２のバネ部Ｂ側の第２の着座片１２Ｂとは同一直線上で整列し、その結果、板バネ１０には、一直線状の分銅着座面Ｐが形成される。

各板バネ１０には、分銅８の縁部の一辺を厚み方向で挟み込む一対の爪片２０が設けられ、分銅８には、矩形をなす爪片２０を嵌合させるために、爪片２０と略同一外形寸法を有する矩形の凹部２１（図５参照）が形成されている。各爪片２０は、同一直線上で整列している第１のバネ部Ａ側の第２の着座片１２Ａと第２のバネ部Ｂ側の第２の着座片１２Ｂとの境界位置に配置されている。そして、分銅８に板バネ１０を固定するにあたって、レーザ溶接や接着剤を爪片２０に施した場合、爪片２０が板バネ１０のセンターに位置することで、分銅８に板バネ１０を安定して着座させることができ、このような構成によっても、耐落下衝撃性能を高めることができる。

しかも、各爪片２０を分銅８の各凹部２１内にそれぞれ嵌合させるだけで、分銅８に対する板バネ１０の位置決めを可能にし、ワンタッチで爪片２０を分銅８に装着させることができる。また、爪片２０が嵌合する部分だけ分銅８に凹部２１が形成されているので、分銅８の質量低下を可能な限り小さくすることができる。しかも、爪片２０が凹部２１内に入り込むので、分銅８の肉厚方向において爪片２０の突出を適切に抑えることができ、これによって、筐体４の薄型化を可能にしている。

また、第１のバネ部Ａ側の第２の着座片１２Ａと第２のバネ部Ｂ側の第２の着座片１２Ｂにおいて、板バネ１０には、両側に位置する外側折り返し部Ｓ２間を延在して分銅８の周側面８ｃに当接する分銅着座面Ｐが設けられている。このような構成を採用すると、分銅着座面Ｐを左右に大きく広げることができるので、板バネ１０と分銅８との接触面積を大きく確保することができ、分銅着座面Ｐが分銅８の周側面８ｃに当接させられた状態で板バネ１０は分銅８に接着剤やレーザ溶接によって固定されているので、大きな接触面積を確保している分銅着座面Ｐで力の分散が高められ、その結果、落下衝撃時であっても分銅８から板バネ１０が外れ難くなる。

第１のバネ部Ａの第１の着座片１１Ａと第２のバネ部Ｂの第１の着座片１１Ｂには、凸部２２がそれぞれ形成され、蓋部３の側壁３ａには、凸部２２が嵌合する貫通孔２３が形成されている。蓋部３の内側から側壁３ａの貫通孔２３内に板バネ１０の凸部２２が挿入され、第１の着座片１１Ａ，１１Ｂは、側壁３ａを貫通するレーザ溶接により、側壁３ａに固定される。このような構成により、板バネ１０の容易な位置決めや仮止めが可能であり、レーザ溶接を容易且つ確実に行うことができる。なお、図示しないが、第１の着座片１１Ａ，１１Ｂ側に貫通孔を設け、蓋部３の側壁３ａ側に凸部を設けてもよい。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

例えば、各板バネ１０の爪片は、第１のバネ部Ａ側の第２の着座片１２Ａと第２のバネ部Ｂ側の第２の着座片１２Ｂとの境界に上下一対設ける場合に限られず、第２の着座片１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに、上下で対をなす爪片を１個又は複数個設けてもよい。

第１のバ７部Ａと第２のバネ部Ｂとでは、内側折り返し部Ｓ１と外側折り返し部Ｓ２とが交互に繰り返されればよく、内側折り返し部Ｓ１と外側折り返し部Ｓ２は、それぞれ１個又は複数個であってもよい。つまり、第１の着座片１１Ａ，１１Ｂ側から順に、内側折り返し部Ｓ１→外側折り返し部Ｓ２であっても、外側折り返し部Ｓ２→内側折り返し部Ｓ１であっても良い。なお、第２の着座片１２Ａ，１２Ｂを長くするには、第２の着座片１２Ａ，１２Ｂの外側端部に外側折り返し部Ｓ２を出現させることが好ましい。

内側折り返し部Ｓ１と外側折り返し部Ｓ２は、Ｕ字状でなくても、Ｖ字状であってもよい。

１…振動アクチュエータ、４…筐体、６…コイル、７…マグネット、８…分銅、８ａ…周側面、１０…板バネ、２０…爪片、２１…凹部、Ａ…第１のバネ部、Ｂ…第２のバネ部、Ｓ１…内側折り返し部、Ｓ２…外側折り返し部、Ｐ…分銅着座面、Ｌ…振動中心線。

本発明による振動アクチュエータは、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
筐体に固定されたコイルと、コイルに対面して配置されたマグネットとの協働により、マグネットが振動中心軸線に沿ってリニアに振動する振動アクチュエータにおいて、振動方向で延在する偏平なコイルと、振動方向で延在する偏平なマグネットと、マグネットの外側に配置されて、マグネットと一緒に振動する分銅と、幅方向が分銅の肉厚方向に一致すると共に、筐体内に配置され振動中心軸線の延在方向で分銅を中央として対向して配置される一対の板バネと、を備え、分銅には、振動中心軸線の延在方向における縁部において、肉厚を厚くする突起部が設けられていることを特徴とする振動アクチュエータ。

Claims

筐体に固定されたコイルと、前記コイルに対面して配置されたマグネットとの協働により、前記マグネットが振動中心軸線に沿ってリニアに振動する振動アクチュエータにおいて、
振動方向で延在する偏平な前記コイルと、
振動方向で延在する偏平な前記マグネットと、
前記マグネットの外側に配置されて、前記マグネットと一緒に振動する分銅と、
幅方向が前記分銅の肉厚方向に一致すると共に、前記筐体内に配置され前記振動中心軸線の延在方向で前記分銅を中央として対向して配置される一対の板バネと、を備え、
前記各板バネは、前記振動中心軸線を通る対称面を境にして鏡面対称形をなす第１のバネ部と第２のバネ部と有し、前記第１及び第２のバネ部は、前記振動中心軸線に近づいて位置する内側折り返し部と、前記振動中心軸線から遠ざかって位置する外側折り返し部と、が振動方向で交互に出現するように折り曲げられていることを特徴とする振動アクチュエータ。
前記板バネには、前記分銅の縁部を厚み方向で挟み込む一対の爪片が設けられ、前記分銅には、前記爪片が嵌合する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の振動アクチュエータ。
前記板バネには、両側に位置する前記外側折り返し部間を延在して前記分銅の周側面に当接する分銅着座面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動アクチュエータ。