JP5950139B1

JP5950139B1 - 電子機器の振動発生装置

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Publication number: JP5950139B1
Application number: JP2015041965A
Authority: JP
Inventors: 勝人藤井; 松田　健; 健松田; 芳則渡邉; 祐樹秋田
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: CN106164826A; TW201633043A; CN106164826B; US20160259414A1; KR20170119754A; US9857875B2; EP3267296A1; WO2016139823A1; JP2016162328A; TWI640857B

Abstract

【課題】装置全体の小型化を可能とするとともに、汎用性に優れた電子機器の振動発生装置の提供。【解決手段】振動対象部品１の外側に間隔を置いて配置された受け部２１，２２を有するホルダ２と、受け部２１に支持されて振動対象部品１の一方の側面を押し出すアクチュエータ３と、受け部２２に支持されて振動対象部品１の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段４とを備え、付勢手段４は、両端が開口した１又は複数のチューブ状に形成された絶縁性の弾性部材４１，４１で構成され、弾性部材４１，４１を受け部２２と振動対象部品側面１２との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させている【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネル等の操作に応じて振動する電子機器の振動発生装置に関する。

従来、タッチパネル等を有する電子機器においては、タッチパネル等のパネル状の振動対象部品を振動させる装置（以下、振動発生装置という）を備え、使用者に視覚や音の他に振動で操作感や情報を知覚させるようにしたものが知られている。

この種の電子機器の振動発生装置には、例えば、パネル状の振動対象部品の背面部に振動デバイスを配置し、振動デバイスの振動で振動対象部品を厚み方向又は撓み方向で振動させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、その他の振動発生装置には、図９に示すように、パネル状の振動対象部品１００の外側に枠状のホルダ１０１を配置し、ホルダ１０１と振動対象部品１００の側面との間にその表面と平行にパネル状の振動対象部品１００を移動させるためのアクチュエータ１０２を設け、アクチュエータ１０２の動作によって振動を発生するものも開発されている（例えば、特許文献２を参照）。

この振動発生装置では、アクチュエータ１０２とは反対側の振動対象部品１００とホルダ１０１との間にコイルスプリング等のバネ部材１０３，１０３...を介在させ、アクチュエータ１０２によって振動対象部品１００を一方向に押し出し、それをバネ部材１０３，１０３...による押し戻し方向の付勢力によって原点復帰させることを繰り返すことにより振動対象部品１００を振動させるようにしている。

特開２０１２−１８１７４９号公報特開２００８−２８７４０２号公報

しかしながら、上述の特許文献１に示す如き従来技術では、振動デバイスを振動対象部品と背面側の支持パネルとの間に配置する構造であるため、その分、電子機器全体の厚みが増し、薄型化を阻害する要因となっていた。

一方、上述の特許文献２に示す如き従来技術においては、コイルスプリングやゴム等からなるバネ部材がアクチュエータによる振動対象部品の押し出し方向の移動を許容しつつ、押し戻し方向で一定の付勢力を確保する必要があり、その条件に適応するバネ特性を有するバネ部材は、その圧縮方向に一定の長さを必要とし、その分、ホルダと振動対象部品との間のスペースを大きくせざるを得ないため電子機器全体の外形が大きくなるという問題があった。

また、この種のバネ部材は、振動対象部品の形状、振動対象部品の水平面に対する設置角度、振動対象部品の重心位置、アクチュエータの性能、バネ部材が設置可能な位置の設計的制限等の諸条件によって、電子機器毎に要求されるバネ特性が異なり、各電子機器専用に設定されるものであるため、汎用性に乏しく、部品コストが嵩み、試作や設計変更への対応が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、装置全体の小型化を可能とするとともに、汎用性に優れ設計の自由度の高い電子機器の振動発生装置の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、振動対象部品の外側に間隔を置いて配置された受け部を有するホルダと、該受け部に支持されて前記振動対象部品の一方の側面を押し出すアクチュエータと、前記受け部に支持されて前記振動対象部品の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段とを備え、前記アクチュエータによる押し出し動作と前記付勢手段による押し戻し動作とを繰り返すことにより前記振動対象部品を振動させるようにしている電子機器の振動発生装置であって、前記付勢手段は、両端が開口した１又は複数のチューブ状に形成された絶縁性の弾性部材で構成され、該弾性部材を前記受け部と前記振動対象部品側面との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させている電子機器の振動発生装置にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記弾性部材は、その開口端面を前記振動対象部品の表面と平行に向けて配置されていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記弾性部材は、チューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みが異なる非対称な端面形状に形成されていることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか１の構成に加え、前記各弾性部材は、必要とするバネ特性に応じて適宜、所望の長さに長尺のチューブを輪切りにすることにより形成されていることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜４の何れか１の構成に加え、前記アクチュエータは、一又は複数の動作凹部からなる動作基部を有し、前記受け部に固定されるベース部材と、該ベース部材と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部内に挿入される動作凸部を有する可動部材とを備え、前記ベース部材と前記可動部材との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状の形状記憶合金部材を介在させ、前記形状記憶合金部材の通電による収縮に連動して前記可動部材を前記ベース部材に対し離反させることにより前記振動対象部品を押すようにしていることにある。

本発明に係る電子機器の振動発生装置は、上述したように、振動対象部品の外側に間隔を置いて配置された受け部を有するホルダと、該受け部に支持されて前記振動対象部品の一方の側面を押し出すアクチュエータと、前記受け部に支持されて前記振動対象部品の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段とを備え、前記アクチュエータによる押し出し動作と前記付勢手段による押し戻し動作とを繰り返すことにより前記振動対象部品を振動させるようにしている電子機器の振動発生装置であって、前記付勢手段は、両端が開口した１又は複数のチューブ状に形成された絶縁性の弾性部材で構成され、該弾性部材を前記受け部と前記振動対象部品側面との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させていることにより、装置全体の小型化を図ることができるとともに、試作や設計変更への対応も容易となる。

また、本発明において、前記弾性部材は、その開口端面を前記振動対象部品の表面と平行に向けて配置されていることにより、弾性部材が振動対象部品厚み方向へ変形しないので、その分の変形用スペースを確保する必要がなく、薄型化が図れる。

更に、本発明において、前記弾性部材は、チューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みが異なる非対称な端面形状に形成されていることにより、付勢力の作用方向の調節が容易となる。

更にまた、前記各弾性部材は、必要とするバネ特性に応じて適宜、所望の長さに長尺のチューブを輪切りにすることにより形成されていることにより、汎用性に優れ、振動対象部品の形状、振動対象部品の水平面に対する設置角度、振動対象部品の重心位置、アクチュエータの性能、弾性部材が設置可能な位置の設計的制限等の諸条件によって異なる様々なバネ特性に対応することができる。

また、本発明において、前記アクチュエータは、一又は複数の動作凹部からなる動作基部を有し、前記受け部に固定されるベース部材と、該ベース部材と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部内に挿入される動作凸部を有する可動部材とを備え、前記ベース部材と前記可動部材との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状の形状記憶合金部材を介在させ、前記形状記憶合金部材の通電による収縮に連動して前記可動部材を前記ベース部材に対し離反させることにより前記振動対象部品を押すようにしていることにより、安定して振動対象部品に押し出し方向の力を加えることができる。

本発明に係る電子機器の振動装置の一例を示す正面図である。図１中のＸ−Ｘ線断面図である。同上の電子機器の振動発生装置の使用状態を説明する為の断面図である。図1中のアクチュエータを示す拡大分解斜視図である。同上のアクチュエータの未実装状態を示す断面図である。同上のアクチュエータの動作を説明するための断面図である。図１中の弾性部材の形成方法を示す斜視図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ弾性部材の開口端面形状を示す拡大平面図である。従来の振動発生装置の一例を示す正面図である。

次に、本発明に係る電子機器の振動発生装置の実施の態様を図１〜図８に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号Ａは振動発生装置、符号１はタッチパネル本体等の振動対象部品である。

この振動発生装置Ａは、タッチパネル本体等の振動対象部品１の外周外側に間隔を置いて配置された受け部２１，２２を有するホルダ２と、受け部２１に支持されて振動対象部品１の一方の側面１１を押すアクチュエータ３と、受け部２２に支持されて振動対象部品１の他方の側面１２を押し戻し方向に付勢する付勢手段４とを備え、アクチュエータ３による押し出し動作と付勢手段４による押し戻し動作とを繰り返すことにより振動対象部品１をその表面と平行な方向に振動させるようになっている。

振動対象部品１は、例えば、矩形パネル状のタッチパネル本体であって、振動発生装置Ａによる振動によって、使用者に視覚や音の他に振動で操作感や情報を知覚させられるようにしている。

尚、この振動対象部品１は、半導体素子やその他の電子部品からなる付属部品１３が背面側に実装されている。

また、この振動対象部品１は、図３に示すように、電子機器の使用態様に応じて、振動対象部品１をその表面が水平面に対して所望の角度θ（θ＝０〜９０°）を成すように起こした配置にできるようになっている。

従って、この振動発生装置Ａにおいては、振動対象部品１の設置角度θ、付属部品１２の配置等によって振動対象部品１の重心位置やアクチュエータ３に作用する負荷が変動し、それに応じて付勢手段４のバネ特性（バネ圧、振動数等）及び付勢方向（付勢手段の位置）が決まる。

ホルダ２は、例えば、図１に示すように、タッチパネル本体等の振動対象部品１より一回り大きな矩形枠状に形成され、互いに平行に配置された長辺部と、長辺部の端部間を連結する短辺部とを備え、枠体の一部、本実施例においては、長辺部がそれぞれ受け部２１，２２を成している。

アクチュエータ３は、図４〜図６に示すように、一又は複数の動作凹部３１１，３１１...からなる動作基部を有し、受け部２１に固定されるベース部材３１と、ベース部材３１と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部３１１，３１１...内に挿入される動作凸部３２１，３２１...を有する可動部材３２とを備え、ベース部材３１と可動部材３２との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状の形状記憶合金部材３３を介在させ、形状記憶合金部材３３の通電による収縮に連動して可動部材３２をベース部材３１に対し離反させることにより振動対象部品１をその表面と平行に押すようにしている

このアクチュエータ３には、ベース部材３１に支持されたバネ体３４，３４を備え、このバネ体３４，３４により可動部材３２をベース部材３１から離反する方向に付勢するようになっている。尚、図中符号３５は、可動部材３２をベース部材３１に移動可能且つ離脱不能に保持するためのカバーである。

また、このアクチュエータ３は、ベース部材３１の端部と互いに嵌合し、形状記憶合金部材３３の端部をベース部材３１に固定する端子金具３６，３６を備え、この端子金具３６，３６を介して形状記憶合金部材３３に通電されるようになっている。

そして、この端子金具３６，３６をホルダ２の受け部２１の内周面に露出した端子部２１１，２１１に半田付けすることにより、アクチュエータ３のベース部材３１が受け部２１に固定されるとともに、端子部２１１，２１１からアクチュエータ３に通電できるようになっている。

形状記憶合金部材３３は、ニッケル−チタン合金等の形状記憶効果を示す合金、即ち形状記憶合金からなる形状記憶合金線３３１と、形状記憶合金線３３１の外側を覆う帯状の被覆部材３３２とを備え、所定温度下で変形させても形状記憶合金線３３１に通電させた際の発熱により当該形状記憶合金線３３１が収縮するようになっている。

このアクチュエータ３は、付勢手段４によって押し戻し方向に付勢されていない状態において、図５に示すように、ベース部材３１に支持されたバネ体３４，３４により可動部材３２がベース部材３１に対し離脱する方向に付勢された状態にあり、可動部材３２の動作凸部３２１，３２１...がベース部材３１の動作凹部３１１，３１１...及び波形状に湾曲した状態の形状記憶合金部材３３より浮き上がった状態となる。

そこで、この振動発生装置Ａでは、他方の受け部２２に支持された付勢手段４によって振動対象部品１の他方の側面１２を押し戻し方向に付勢することにより、図６（ａ）に示すように、可動部材３２の端面が振動対象部品１の一方の側面１１に押し当てられ、バネ体３４，３４の付勢力に抗して可動部材３２がベース部材３１側に押し戻され、非通電時において可動部材３２が形状記憶合金部材３３に接した状態となっている。

そして、アクチュエータ３に通電、即ち、端子金具３６，３６間に電圧を生じさせ、形状記憶合金部材３３に電流を流すと、形状記憶合金部材３３が形状記憶効果、即ち通電発熱によって収縮し、図６（ｂ）に示すように、形状記憶合金部材３３の動作凸部３２１，３２１...頂部に接触した部分の対向面間方向位置が可動部材３２側に変位し、それに連動して動作凸部３２１，３２１...を介して形状記憶合金部材３３に押されて可動部材３２がベース部材３１より離反する方向に相対移動し、振動対象部品１の側面１１を押し出す。

付勢手段４は、両端が開口した１又は複数のチューブ状に形成された絶縁性の弾性部材４１，４１で構成され、その弾性部材４１，４１を受け部２２と振動対象部品１の側面１２との間にその開口端面を振動対象部品１の表面と平行に向けるとともに、チューブ径方向に圧縮した状態で介在させている。

この付勢手段４は、弾性部材４１，４１のチューブ肉厚、端面形状、軸方向長さ、個数、軸方向長さを適宜選択することによって、所望のバネ特性に調節されている。

各弾性部材４１，４１は、図７に示すように、ゴム等の高弾性の絶縁性材料によって一体成形された長尺のチューブ４２を必要とするバネ特性（バネ圧等）に応じて適宜、所望の長さで輪切りにすることにより形成されている。

弾性部材４１，４１は、図８（ａ）に示す円形チューブ状に限定されず、図８（ｃ）に示す三角形チューブ状、図８（ｄ）に示す矩形チューブ状であってもよく、要求されるバネ特性に応じてこれらの異なる形状の弾性部材４１，４１を組み合わせてもよい。

また、弾性部材４１，４１は、図８（ｂ）に示すように、圧縮方向と交差するチューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みｔ１，ｔ２が異なる非対称な端面形状であってもよい。

この図８（ｂ）示す如き弾性部材４１，４１では、非対称な端面形状にすることによって付勢力が側面１２に対し斜め方向に作用するので、付属部品１３の配置変更による振動対象部品１の重心位置の変化や設計的制限等により付勢手段４の設置可能な位置が制限される場合等であっても付勢方向のバランスを調節できる。

このように構成された電子機器の振動発生装置Ａでは、付勢手段４にチューブ状の弾性部材４１，４１で構成し、金属製のコイルスプリング等を使用せず、且つ、バネ定数を緩やかにできることから、圧縮方向のスペース、即ち、振動対象部品１と受け部２１との間を短くすることができ、装置全体の小型化が可能となる。

また、この振動発生装置Ａでは、付勢手段４にチューブ状の弾性部材４１，４１を用いたことによって、バネ定数及び振動数を緩やかにできるので衝撃吸収性に優れ、例えば、車載用タッチパネルの場合のように外力を受ける場合、当該外力による予期せぬ振動又は衝撃を弾性部材４１，４１で好適に吸収することができる。

更に、この振動発生装置Ａでは、弾性部材４１が成形品である長尺チューブを所望の長さで輪切りしたチューブ状であるので安価且つ汎用性に優れ、弾性部材４１のチューブ肉厚、端面形状、軸方向長さ、個数等を適宜選択し、それを組み合わせることによってバネ特性（バネ圧、振動数等）及び付勢方向（付勢手段４の設置位置）を容易に調節することができる。

従って、振動発生装置Ａでは、振動対象部品１の設置角度θ、付属部品１３の配置等による振動対象部品１の重心位置、アクチュエータ３に作用する負荷、振動対象部品の形状、弾性部材が設置可能な位置の設計的制限等の諸条件に対応したバネ特性及び設置位置を容易に実現でき、試作や設計変更への対応が容易となる。

また、この振動発生装置Ａでは、弾性部材４１をその開口端面を振動対象部品１の表面と平行に向けて配置することにより、振動対象部品１の厚み方向に変形用スペースを設ける必要がなく薄型化を図ることができる。

更に、弾性部材４１，４１は、絶縁性部材からなるチューブ状であるので、熱処理やメッキ処理等の二次加工が不要で錆び等の発生が無く、更には、万が一フレームから外れて基板等へ落下しても、基板上の部品をショートさせることがない。

更にまた、弾性部材４１は、絶縁性樹脂製なので、金属材の捻じれによって生じる異音、動作音を排除でき、また、部品保管の際に互いに絡み合うことが無いので、製造時に扱いやすく、変形やそれに伴うバネ特性のばらつきを防止することもできる。

尚、上述の実施例では、ホルダ２を矩形枠状に形成した例について説明したが、ホルダ２の態様は上記実施例に限定されず、一対の受け部が互いに平行配置に備えられたものであってもよく、また、ホルダ２は、電子機器の外装ケース等と一体に形成されたものであってもよい。

尚、上述の実施例では、振動対象部品１がタッチパネル本体である場合を例に説明したが、振動対象部品１はタッチパネル本体に限定されず、例えば、タッチパッド、スマートフォン、その他の電子機器を構成する部品であってもよく、また、パネル状以外の形状であってもよい。

Ａ振動発生装置
１振動対象部品
２ホルダ
２１，２２受け部
３アクチュエータ
３１ベース部材
３２可動部材
３３形状記憶合金部材
３４バネ体
３５カバー
３６端子金具
４付勢手段
４１弾性部材
４２チューブ

Claims

振動対象部品の外側に間隔を置いて配置された受け部を有するホルダと、該受け部に支持されて前記振動対象部品の一方の側面を押し出すアクチュエータと、前記受け部に支持されて前記振動対象部品の他方の側面を押し戻し方向に付勢する付勢手段とを備え、前記アクチュエータによる押し出し動作と前記付勢手段による押し戻し動作とを繰り返すことにより前記振動対象部品を振動させるようにしている電子機器の振動発生装置であって、
前記付勢手段は、両端が開口した１又は複数のチューブ状に形成された絶縁性の弾性部材で構成され、該弾性部材を前記受け部と前記振動対象部品側面との間にチューブ径方向に圧縮した状態で介在させていることを特徴とする電子機器の振動発生装置。
前記弾性部材は、その開口端面を前記振動対象部品の表面と平行に向けて配置されている請求項１に記載の電子機器の振動発生装置。
前記弾性部材は、チューブ径方向でそれぞれ肉部の厚みが異なる非対称な端面形状に形成されている請求項１又は２に記載の電子機器の振動発生装置。
前記各弾性部材は、必要とするバネ特性に応じて適宜、所望の長さに長尺のチューブを輪切りにすることにより形成されている請求項１〜３の何れか１に記載の電子機器の振動発生装置。
前記アクチュエータは、一又は複数の動作凹部からなる動作基部を有し、前記受け部に固定されるベース部材と、該ベース部材と対向するように配置され、対向面側に前記動作凹部内に挿入される動作凸部を有する可動部材とを備え、前記ベース部材と前記可動部材との間に通電した際の発熱により収縮する線状又は帯状の形状記憶合金部材を介在させ、前記形状記憶合金部材の通電による収縮に連動して前記可動部材を前記ベース部材に対し離反させることにより前記振動対象部品を押すようにしている請求項１〜４の何れか１に記載の電子機器の振動発生装置。