(57)【要約】【課題】圧電振動装置を提供する。【解決手段】圧電振動装置は、内部に所定の空間が設けられたケースと、前記ケースの内部に設けられ、印加される電圧に応じて振動する圧電振動部材と、前記ケースの内部に設けられ、前記圧電振動部材の振動方向に前記圧電振動部材の一部に連結されるウェイト部材と、前記ウェイト部材の動きを制限するための制限部材と、を備える。【選択図】図１
2014230482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に所定の空間が設けられたケースと、
前記ケースの内部に設けられ、印加される電圧に応じて振動する圧電振動部材と、
前記ケースの内部に設けられ、前記圧電振動部材の振動方向に前記圧電振動部材の一部に連結されるウェイト部材と、
前記ウェイト部材の動きを制限するための制限部材と、
を備える圧電振動装置。
【請求項２】
前記圧電振動部材は、圧電素子と振動板を有し、前記圧電素子は、前記振動板の上面または下面に固定される請求項１に記載の圧電振動装置。
【請求項３】
前記振動板は平らに設けられるか、あるいは、周縁に少なくとも１回の曲げまたはしわが形成された請求項２に記載の圧電振動装置。
【請求項４】
前記ウェイト部材と前記圧電振動部材とが接触される接触部は、前記ウェイト部材の中央部から外側に１０％以内に形成される請求項３に記載の圧電振動装置。
【請求項５】
前記ケース、圧電振動部材及びウェイト部材の所定の領域に孔がそれぞれ形成され、前記制限部材は前記孔を介して嵌入される請求項１または請求項４に記載の圧電振動装置。
【請求項６】
前記制限部材は、前記ウェイト部材の孔及び上部ケースの孔に嵌入される第１領域と、前記圧電振動部材の孔及び下部ケースの孔に嵌入される第２領域と、を有し、前記第２領域が第１領域よりも太く設けられた請求項５に記載の圧電振動装置。
【請求項７】
前記ウェイト部材及び前記圧電振動部材は前記制限部材と接触されず、前記下部及び上部ケースは前記制限部材と接触される請求項６に記載の圧電振動装置。
【請求項８】
前記制限部材の第２領域の一部が前記ウェイト部材と圧電振動部材との間に設けられて前記ウェイト部材の動きを制限する請求項７に記載の圧電振動装置。
【請求項９】
前記制限部材は、前記圧電振動部材の下側の前記ケースの少なくとも一つの領域が前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間の高さに形成される請求項１に記載の圧電振動装置。
【請求項１０】
前記ケースは、前記圧電振動部材と対面する平面部と、前記平面部の周縁から前記圧電振動部材に向かって延設された側面部と、向かい合う両側面部から前記平面部とは反対方向に延設された水平部と、を備え、
前記水平部と連結された両側面部が前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間の高さに形成された請求項９に記載の圧電振動装置。
【請求項１１】
前記ケースは、前記圧電振動部材と対面する平面部と、前記平面部の周縁から前記圧電振動部材に向かって延設された側面部と、向かい合う両側面部から前記平面部とは反対方向に延設された水平部と、を備え、
前記側面部の少なくとも一つの領域が前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間の高さに形成される請求項９に記載の圧電振動装置。
【請求項１２】
前記制限部材は、前記ウェイト部材の向かい合う両側面に設けられた突出部と、
前記突出部に対応する上部ケースの側面に形成されて前記突出部が嵌入される開口と、
を備える請求項１に記載の圧電振動装置。
【請求項１３】
前記制限部材は、前記ウェイト部材の向かい合う両側面に設けられた突出部と、
前記突出部に対応する上部ケースの内側面に形成されて前記突出部が嵌入されるガイドと、
を備える請求項１に記載の圧電振動装置。
【請求項１４】
前記圧電振動部材と前記ウェイト部材とが水平方向に接触され、前記制限部材は、前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間に前記ケースから突設された請求項１に記載の圧電振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動装置に係り、特に、電子機器内において触覚フィードバック手段として用いられる圧電振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電物質（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）は、圧力を加えると電圧が発生し（圧電効果）、電圧を加えると圧電物質内に圧力の変化による体積や長さの増減が発生する（逆圧電効果）。圧電振動装置は、逆圧電効果を用いて、携帯電話、携帯用マルチメディア再生装置（Ｐｏｔａｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｐｌａｙｅｒ；ＰＭＰ）、ゲーム機などの種々の電子機器に広く採用される。
【０００３】
携帯電話などに用いられる圧電振動装置は、ユーザのタッチに振動として反応する触覚フィードバック手段として用いられてもよい。触覚フィードバックとは、手を物体に触れるときに、ユーザのフィンガティップ（手先またはスタイラスペン）で感じ得る触覚的な感覚のことをいう。触覚フィードバック手段は、仮想の物体（例えば、ウィンドウ画面のボタン表示）に人間が手を触れたときにまるで実際の物体（実際のボタン）に手を触れたような応答性で動的特性（ボタンを押すときに指に伝わる振動、触感と動作音など）を再生することができることが最も理想的であるといえる。したがって、圧電振動装置は、人間が触覚を介して振動を認知可能な十分な振動力を提供する必要がある。
【０００４】
このような圧電振動装置の例として、大韓民国特許第１０−０５０２７８２号明細書（以下、先行特許１）に、振動板の片面または両面に複数の圧電素子層が取り付けられた圧電型振動装置が開示されている。しかしながら、先行特許１のように振動板に圧電素子を取り付けた構造だけでは電子機器に求められる十分な振動力を発生させることが困難である。すなわち、振動の振幅が小さすぎるだけではなく、現在携帯電話に用いられている電子石原理を用いたコイン型振動モータやソレノイド型振動装置が発生する振動力に比べて顕著に小さいため実用性を欠く。
【０００５】
振動力を高めるために、大韓民国特許出願公開第２０１１−００４５４８６号明細書（以下、先行特許２）には、振動を発生させる圧電振動部材と、係合部材を用いて圧電振動部材と垂直方向に係合されて振動力を増幅させるウェイトと、圧電振動部材の側面を固定する振動支持部材と、を備える圧電振動装置が開示されている。このような圧電振動装置は、例えば、携帯電話のある領域に設けられ、携帯電話の垂直方向に振動して携帯電話の全体に振動を与える。
【０００６】
ところが、高質量のウェイトが用いられる先行特許２の圧電振動装置は、衝撃によって圧電振動部材が破損される虞がある。すなわち、ウェイトは設定された範囲内で振動して振動力を増幅させるが、携帯電話の落下などによって圧電振動装置に衝撃が加えられたときにウェイトが設定された範囲以上に動いてしまう。ウェイトが設定された範囲以上に動くと、ウェイトの質量によって圧電振動部材に衝撃が加えられ、これにより、圧電振動部材が破損される虞がある。このように圧電振動部材が破損されれば、触覚によってフィードバック反応しないため、圧電振動装置としての機能を失ってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】大韓民国特許第１０−０５０２７８２号明細書
【特許文献２】大韓民国特許出願公開第２０１１−００４５４８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ウェイト部材による衝撃によって圧電振動部材が破損されることを防ぐことのできる圧電振動装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ウェイト部材の振動範囲を制限することにより、ウェイト部材の過度な動きによる衝撃によって圧電振動部材が破損されることを防ぐことのできる圧電振動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態による圧電振動装置は、内部に所定の空間が設けられたケースと、前記ケースの内部に設けられ、印加される電圧に応じて振動する圧電振動部材と、前記ケースの内部に設けられ、前記圧電振動部材の振動方向に前記圧電振動部材の一部に連結されるウェイト部材と、前記ウェイト部材の動きを制限するための制限部材と、を備える。
【００１１】
前記圧電振動部材は、圧電素子と振動板を有し、前記圧電素子は、前記振動板の上面または下面に固定されてもよい。
【００１２】
前記振動板は平らに設けられてもよく、周縁に少なくとも１回の曲げまたはしわが形成されてもよい。
【００１３】
前記ウェイト部材と前記圧電振動部材とが接触される接触部は、前記ウェイト部材の中央部から外側に１０％以内に形成されてもよい。
【００１４】
前記ケース、圧電振動部材及びウェイト部材の所定の領域に孔がそれぞれ形成され、前記制限部材は前記孔を介して嵌入されてもよい。
【００１５】
前記制限部材は、前記ウェイト部材の孔及び上部ケースの孔に嵌入される第１領域と、前記圧電振動部材の孔及び下部ケースの孔に嵌入される第２領域と、を有し、前記第２領域が第１領域よりも太く設けられてもよい。
【００１６】
前記ウェイト部材及び前記圧電振動部材は前記制限部材と接触されず、前記下部及び上部ケースは前記制限部材と接触されてもよい。
【００１７】
前記制限部材の第２領域の一部が前記ウェイト部材と圧電振動部材との間に設けられて前記ウェイト部材の動きを制限してもよい。
【００１８】
前記制限部材は、前記圧電振動部材の下側の前記ケースの少なくとも一つの領域が前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間の高さに形成されてもよい。
【００１９】
前記ケースは、前記圧電振動部材と対面する平面部と、前記平面部の周縁から前記圧電振動部材に向かって延設された側面部と、向かい合う両側面部から前記平面部とは反対方向に延設された水平部と、を備え、前記水平部と連結された両側面部が前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間の高さに形成されてもよい。
【００２０】
前記ケースは、前記圧電振動部材と対面する平面部と、前記平面部の周縁から前記圧電振動部材に向かって延設された側面部と、向かい合う両側面部から前記平面部とは反対方向に延設された水平部と、を備え、前記側面部の少なくとも一つの領域が前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間の高さに形成されてもよい。
【００２１】
前記制限部材は、前記ウェイト部材の向かい合う両側面に設けられた突出部と、前記突出部に対応する上部ケースの側面に形成されて前記突出部が嵌入される開口と、を備えてもよい。
【００２２】
前記制限部材は、前記ウェイト部材の向かい合う両側面に設けられた突出部と、前記突出部に対応する上部ケースの内側面に形成されて前記突出部が嵌入されるガイドと、を備えてもよい。
【００２３】
前記圧電振動部材と前記ウェイト部材とが水平方向に接触され、前記制限部材は、前記圧電振動部材と前記ウェイト部材との間に前記ケースから突設されてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施形態による圧電振動装置には、圧電振動部材とウェイト部材との間においてウェイト部材の動き範囲を制限する制限部材が設けられる。制限部材は、下部ケースから圧電振動部材及びウェイト部材を貫通して嵌入されるように設けられてもよく、圧電振動装置の構造を変形して設けられてもよい。
【００２５】
したがって、外部から衝撃が加えられても、制限部材によってウェイト部材の動きを制限することができ、これにより、ウェイト部材の打撃による圧電振動部材の破損を防ぐことができて圧電振動装置の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による圧電振動装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による圧電振動装置の結合斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による圧電振動装置の部分断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態による圧電振動装置の概略図である。
【図５】本発明の他の実施形態による圧電振動装置の概略図である。
【図６】本発明の他の実施形態による圧電振動装置の概略図である。
【図７】本発明の他の実施形態による圧電振動装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は、後述する実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる種々の形態で実現される。単に、これらの実施形態は、本発明の開示を完全たるものにし、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による圧電振動装置の分解斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による圧電振動装置の結合斜視図であり、そして図３は、本発明の一実施形態による圧電振動装置の部分断面図である。
【００２９】
図１から図３を参照すると、本発明の一実施形態による圧電振動装置は、内部に所定の空間が設けられるように組み合わせられる下部及び上部ケース１００、２００と、下部及び上部ケース１００、２００の間の内部空間に設けられて振動を発生させる圧電振動部材３００と、下部及び上部ケース１００、２００の間の内部空間に設けられ、圧電振動部材３００の一部に結合されて圧電振動部材３００の振動を増幅させるウェイト部材４００と、下部ケース１００から圧電振動部材３００及びウェイト部材４００を貫通して設けられ、ウェイト部材４００の振動範囲を制限するための制限部材５００と、を備える。
【００３０】
下部ケース１００は、圧電振動装置の下側に設けられて上部ケース２００と組み合わせられて内部に所定の空間が設けられ、圧電振動装置の外形をなす。下部ケース１００は圧電振動部材３００の下側に設けられて、圧電振動部材３００の少なくとも一部が内部空間に収容される。このような下部ケース１００は、圧電振動部材３００及びウェイト部材４００の形状に応じて内部空間が設けられるように、例えば、長手方向に向かい合う両辺が長く、これと直交する幅方向に向かい合う両辺が短い形状に設けられてもよい。すなわち、ウェイト部材４００の長さに対応する両辺が長く、且つ、ウェイト部材４００の幅に対応する両辺が短い形状に設けられてもよい。このような下部ケース１００は、平面部１１０と、平面部１１０の周縁から上側に延びた４つの側面部１２０と、を備えていてもよい。平面部１１０は、圧電振動部材３００から所定の間隔だけ離間して圧電振動部材３００の下側を覆うことができる。側面部１２０は、平面部１１０の周縁の全ての領域から上側に延設されてもよく、周縁の少なくとも一部から上側に延設されてもよい。すなわち、側面部１２０は、平面部１１０の周縁から部分的に延設されてもよい。また、側面部１２０は、全ての領域において同じ高さに形成されてもよく、少なくとも２以上の領域が異なる高さに形成されてもよい。このように側面部１２０が様々な形状に製作されても、上部ケース２００と結合されて側面が覆われもよい。一方、平面部１１０の短辺周縁から形成された側面部１２０の上側には平面部１１０と向かい合う外側に延びた水平部１３０がさらに形成されてもよい。すなわち、下部ケース１００の平面部１１０はウェイト部材４００の長さよりも短く設けられ、平面部１１０の短辺周縁から上側に延設された側面部１２０から外側にウェイト部材４００の長さに等しいかこれよりも長く水平部１３０が形成されてもよい。換言すれば、平面部１１０と水平部１３０の長さの合計はウェイト部材４００の長さであってもよい。水平部１３０はその上部に圧電振動部材３００の一部が設けられてもよいが、例えば、振動板３２０の先端部に置かれてもよい。また、下部ケース１００の所定の領域、すなわち、平面部１１０の外側には制限部材５００が嵌入される孔１４０が形成される。孔１４０は、制限部材５００のある領域と接触可能に制限部材５００のある領域の太さと同じ直径に形成されてもよい。例えば、詳しくは後述するが、制限部材５００は、長手方向に少なくとも二つの領域の太さが異なるように形成されてもよいが、孔１４０に太い領域が嵌入されて孔１４０と接触固定されてもよい。
【００３１】
上部ケース２００は、下部ケース１００と組み合わせられて内部に所定の空間が設けられる。上部ケース２００はウェイト部材４００の上側に設けられて内部にウェイト部材４００が収容され、圧電振動部材３００の少なくとも一部が収容される。すなわち、ウェイト部材４００は上部ケース２００の内部に設けられてもよく、圧電振動部材３００は下部及び上部ケース１００、２００の間の空間に設けられてもよい。このような上部ケース２００は圧電振動部材３００及びウェイト部材４００の形状に応じて内部空間が設けられるように向かい合う両辺が長く、これと直交する方向に向かい合う両辺が短い形状に設けられてもよい。すなわち、上部ケース２００は、平面部２１０と、平面部２１０の周縁から下部ケース１００に向かって延びた４つの側面部２２０と、を備えていてもよいが、平面部２１０は、ウェイト部材４００の長手方向に沿って両辺が長く、ウェイト部材４００の幅方向に沿って両辺が短い形状に設けられてもよい。また、上部ケース２００の側面部２２０は平面部２１０の周縁の全ての領域から下側に延設されてもよく、周縁の少なくとも一部から下側に延設されてもよい。すなわち、側面部２２０は、平面部２１０の周縁から部分的に延設されてもよい。ここで、上部ケース２００の側面部２２０は下部ケース１００の側面部１２０をその外側から囲むように設けられてもよい。すなわち、内部に圧電振動部材３００及びウェイト部材４００を収容し、上部ケース２００の側面部２２０と下部ケース１００の側面部１２０が結合されて圧電振動装置が実現されてもよい。さらに、上部ケース２００はその内部にウェイト部材４００が収容されるように側面部２２０の長さ、高さ及び幅がウェイト部材４００の長さ、高さ及び幅よりも大きく製作されてもよい。すなわち、ウェイト部材４００が上部ケース２００の内部空間において上部ケース２００の平面部２１０及び側面部２２０から所定の間隔だけ離間するように上部ケース２００が設けられてもよい。また、上部ケース２００の所定の領域、すなわち、平面部２１０の外側には制限部材５００が嵌入される孔２３０が形成される。孔２３０は、制限部材５００の他の領域と接触されるように制限部材５００の他の領域の直径と同じ直径に形成されてもよい。例えば、制限部材５００は長手方向に少なくとも両領域の太さが異なるように形成されてもよいが、孔２３０に細い領域が嵌入されて孔２３０と接触固定されてもよい。すなわち、制限部材５００の太い領域は下部ケース１００の孔１４０に嵌着され、細い領域は上部ケース２００の孔２３０に嵌着されてもよい。このため、上部ケース２００の孔２３０は下部ケース１００の孔１４０よりも小さく形成されてもよい。
【００３２】
圧電振動部材３００は、圧電素子３１０と、圧電素子３１０の少なくとも一方の面に取り付けられた振動板３２０と、を備えて、電圧の印加に応じて曲げ応力が発生する逆圧電効果によって振動を発生させる。すなわち、圧電素子３１０は、印加される電圧に応じて素子の長手方向、例えば、下部ケース１００の水平部１３０の方向に伸縮運動をし、振動板３２０はこれを曲げ変形に変形して振動を発生させる。圧電素子３１０は、基板と、基板が少なくとも一方の面に形成された圧電層と、を備える。例えば、圧電素子３１０は、基板の両面に圧電層が形成されたバイモルフタイプに形成されてもよく、基板の一方の面に圧電層が形成されたユニモルフタイプに形成されてもよい。圧電層は少なくとも１層が積層されてなってもよく、好ましくは、複数の圧電層が積層されてなってもよい。また、圧電層の上部及び下部にはそれぞれ電極層が形成されてもよい。ところが、変位と振動力を増大させ、低電圧駆動を可能にするために圧電層を複数積層してユニモルフタイプに形成してもよい。ここで、圧電層は、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ）、ＮＫＮ（Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ）、ＢＮＴ（Ｂｉ、Ｎａ、Ｔｉ）系の圧電物質を用いて形成してもよい。なお、基板は、圧電層が積層された構造を維持しながら振動が発生可能な特性を有する物質を用いて製作してもよいが、例えば、金属、プラスチックなどが採用可能である。一方、基板の少なくとも一方の端部には駆動電圧が印加される電極端子が設けられてもよい。このような圧電素子３１０は、接着剤などによって振動板３２０の少なくとも一方の面に貼着される。このとき、振動板３２０の両側が同じ長さで残留するように圧電素子３１０は振動板３２０の中央部に貼着されてもよい。さらに、圧電素子３１０は振動板３２０の上面に貼着されてもよく、振動板３２０の下面に貼着されてもよく、振動板３２０の上下の両面に貼着されてもよい。すなわち、本発明の実施形態においては、圧電素子３１０が振動板３２０の上面に貼着されているが、圧電素子３１０は振動板３２０の下面に貼着されてもよく、振動板３２０の上面及び下面に貼着されてもよい。ここで、圧電素子３１０と振動板３２０は貼着に加えて様々な方法によって固定されてもよい。例えば、振動板３２０と圧電素子３１０を粘着剤を用いて粘着し、振動板３２０と圧電素子３１０の側面を接着剤などを用いて貼合することにより固定してもよい。一方、振動板３２０は、金属、プラスチックなどを用いて製作してもよく、異なる二種の素材を積層して少なくとも２重構造にしてもよい。このような圧電素子３１０及び振動板３２０は、略矩形状の板状に製作される。すなわち、圧電素子３１０及び振動板３２０はそれぞれ所定の長さ、幅及び厚さを有し、向かい合う一方の面及び他方の面を有する形状に製作される。このとき、振動板３２０が圧電素子３１０よりも長く製作されてもよい。また、振動板３２０はウェイト部材４００と同じ長さに製作されてもよい。このような圧電振動部材３００は、振動板３２０の一方の面が圧電素子３１０の一方の面と貼合され、振動板３２０の他方の面がウェイト部材４００の一部と結合される。すなわち、振動板３２０の下面に圧電素子３１０が貼着され、振動板３２０の上面にウェイト部材４００の一部が結合されてもよい。さらに、圧電素子３１０が振動板３２０の上面に貼着される場合、圧電素子３１０とウェイト部材４００が結合されてもよい。このとき、圧電振動部材３００とウェイト部材４００は貼合されてもよい。また、振動板３２０は、圧電素子３１０と貼合された領域以外の所定の領域が曲設されてもよい。すなわち、図２に示すように、圧電素子３１０と貼合された領域外側の振動板３２０は、所定のうねり、例えば、下側にうねった後に再び上側にうねった形状を有していてもよい。また、うねり領域の外側に再び平らに形成され、この領域が下部ケース１００の水平部１３０上に接触されてもよい。換言すれば、振動板３２０は、圧電素子３１０と接触される第１領域及び下部ケース１００の水平部１３０と接触される第２領域は平板状に設けられ、第１及び第２領域の間にはうねった第３領域が設けられて振動板３２０が製作されてもよい。もちろん、振動板３２０は全ての領域が同じ形状、すなわち、板状に製作されてもよい。すなわち、振動板３２０は平板状に製作され、周縁が下部ケース１００の水平部１３０に接触されてもよい。一方、圧電振動部材３００のある領域には制限部材５００が嵌入される孔３３０が形成される。孔３３０は圧電素子３１０が形成されていない振動板３２０のある領域に形成されてもよい。例えば、孔３３０は振動板３２０の曲設された第３領域を貫通して形成されてもよい。このとき、孔３３０が制限部材５００と接触する場合、振動板３２０の振動を抑えることができるので、孔３３０は制限部材５００の太さよりも大きく形成されることが好ましい。また、下部ケース１００の孔１４０及び圧電振動部材３００の孔３３０は制限部材５００の太い領域が嵌入されるが、制限部材５００が下部ケース１００の孔１４０に嵌着され、圧電振動部材３００の孔３３０には離間して嵌入されるため、圧電振動部材３００の孔３３０が下部ケース１００の孔１４０よりも大きく形成される。もちろん、制限部材５００の形状に応じて圧電振動部材３００の孔３３０が下部ケース１００の孔１４０よりも小さく形成されてもよいが、圧電振動部材３００の孔３３０は制限部材５００から離間され、下部ケース１００の孔１４０は制限部材５００と接触される。
【００３３】
ウェイト部材４００は、所定の長さと幅、及び厚さを有する略直方体状を有する。このとき、幅方向の向かい合う両面は厚手方向の向かい合う両面よりも広くても良い。また、ウェイト部材４００は圧電振動部材３００側に接触部４１０が形成され、接触部４１０は圧電振動部材３００と接触される。すなわち、接触部４１０は圧電振動部材３００の一方の面と対面するウェイト部材４００の厚手方向の一方の面の中央部に設けられてもよく、これにより、圧電振動部材３００の中央部に接触されてもよい。ここで、接触部４１０が設けられるウェイト部材４００の一方の面は水平に設けられ、その中央部に接触部４１０が突設されてもよく、ウェイト部材４００の一方の面が周縁から中央部に所定の角度だけ曲設され、中央部の最も高い部分が接触部４１０となって圧電振動部材３００と接触されてもよい。
【００３４】
このとき、接触部４１０と圧電振動部材３００は接着剤などによって互いに貼着されてもよい。このため、接触部４１０が圧電振動部材３００と接触され、ウェイト部材４００の残りの領域は圧電振動部材３００から離間してもよい。ところが、接着剤の種類及びそれによる特性に応じて接着剤を厚く塗布しなければならない場合があるが、接着剤の塗布厚さに応じて圧電振動部材３００とウェイト部材４００との間隔が隔たり、これにより、圧電振動装置の厚さが増大することがある。このため、接着剤が塗布される領域、すなわち、接触部４１０は、接着剤の塗布厚さに応じて内部に凹んだ凹部が形成されてもよい。一方、接触部４１０はウェイト部材４００の中央部に配設されなくてもよく、中央部から１０％以内で移動されてもよい。これにより、振動周波数及び変位を調節することができる。このように圧電振動部材３００と結合されるウェイト部材４００は圧電振動部材３００の振動によってそれと一緒に振動しながら自重をその振動に載せる。このように圧電振動部材３００にウェイト部材４００が結合されてウェイト部材４００の自重が載せられると、振動体の重さが増大される結果、圧電振動部材３００が単独で振動するときに比べて共振周波数は減少する代わりに、振動力は強化される。特に、交流駆動電圧の特定の周波数では振動力が最大に増幅される。共振周波数は、圧電振動部材３００、ウェイト部材４００などの各構成要素の物理的な財源と物性的な特徴に応じて異なるを有しても良い。振動体は、自分の固有振動数で振動をするときに最大の振動を引き起こす。振動体がウェイト部材４００なしに圧電振動部材３００単独から構成された場合、その振動体の共振点は圧電素子３１０の固有振動数に近いため、圧電振動部材３００がその共振点で最大に振動するときに圧電素子３１０に流れる電流値が相対的に高い。これに対し、振動体が圧電振動部材３００とウェイト部材４００との結合体から構成された場合、その振動体の共振点は圧電素子３１０の固有振動数から大きく遠ざかってその振動体がその共振点で最大の振動を引き起こすときに圧電素子３１０に流れる電流値は相対的に低くなる。なお、圧電振動部材３００に流れる電流が前者の場合よりも後者の場合の方が低いため、振動体にウェイト部材４００を用いる場合に電力消耗量を大幅に減らすことができる。一方、ウェイト部材４００は、外側に制限部材５００が嵌入される孔４２０が形成される。すなわち、制限部材５００は下部ケース１００の孔１４０から圧電振動板３００の孔３３０を介してウェイト部材４００の孔４２０に嵌入される。
【００３５】
孔４２０は、制限部材５００から所定の間隔だけ離間するように制限部材５００の太さよりも大きく形成されてもよい。すなわち、ウェイト部材４００は圧電振動部材３００の振動を増幅するが、制限部材５００がウェイト部材４００に接触される場合、圧電振動部材３００の振動を増幅できない場合がある。しかしながら、ウェイト部材４００は、下部及び上部ケース１００、２００の方向、すなわち、上下に振動するが、制限部材５００がウェイト部材４００を上下方向に貫通し、孔４２０の内側面が制限部材５００から離間されるため、制限部材５００がウェイト部材４００の上下振動に妨げられない。制限部材５００は細い領域がウェイト部材４００の孔４２０に嵌入されるため、ウェイト部材４００の孔４２０は制限部材５００の細い領域よりも大きく形成される。
【００３６】
制限部材５００は、圧電振動装置の少なくとも一つの領域に嵌入され、ウェイト部材４００の設定された範囲以上の動きを制限する。このような制限部材５００は所定のピン形状に設けられ、少なくとも両領域の直径が異なるように設けられてもよい。すなわち、制限部材５００は、図１及び図３に示すように、ウェイト部材４００の孔４２０及び上部ケース２００の孔２３０に嵌入される所定の長さの第１領域５１０が第１太さに設けられ、圧電振動部材３００の孔３３０及び下部ケース１００の孔１４０に嵌入される所定の長さの第２領域５２０が第２の太さに設けられ、第１領域５１０が第２領域５２０よりも細く設けられてもよい。また、制限部材５００は、第２領域５２０の上側に第１領域５１０が設けられ、第２領域５２０の下側に第２領域５２０よりも大きく第３領域５３０が設けられてもよい。第３領域５３０は、下部ケース１００の孔１４０の外側、すなわち、下部ケース１００の平面部１１０の外側に接触されて制限部材５００が圧電振動装置の内側にさらに嵌入されることが防がれる。すなわち、制限部材５００は、第１領域５１０から下部ケース１００の孔１４０を介して嵌入されて第３領域５３０が下部ケース１００の外側に接触されるようにする。要するに、制限部材５００は、第１及び第２領域５１０、５２０の長さが圧電振動装置の高さに対応するように設けられてもよい。このような制限部材５００は第１領域５１０と第２領域５２０の長さの割合を調節することによりウェイト部材４００の振動範囲を制限することができる。すなわち、ウェイト部材４００は設定された範囲内で振動しなければならないが、圧電振動装置が内蔵された携帯電話などの落下などによる外部衝撃によって設定された範囲以上に動くことが可能になり、これにより、ウェイト部材４００によって圧電振動部材３００が打撃を受けて圧電振動部材３００が破損される虞があるが、制限部材５００の第２領域５２０によってウェイト部材４００と圧電振動部材３００どの間においてウェイト部材４００の動きを制限することができるので、このような問題を解決することができる。換言すれば、ウェイト部材４００の下側と制限部材５００の第２領域５２０の上側が所定の間隔を維持することにより、ウェイト部材４００の振動範囲を設定することができる。要するに、第２領域５２０とウェイト部材４００との間の間隔を調節することにより、ウェイト部材４００の振動範囲を設定することができる。
【００３７】
上述したように、本発明の一実施形態による圧電振動装置は、下部ケース１００から圧電振動部材３００及びウェイト部材４００を貫通するように制限部材５００が嵌入され、制限部材５００のある領域が圧電振動部材３００が設定された範囲内で動くように圧電振動部材３００とウェイト部材４００との間の間隔を維持する。すなわち、制限部材５００は、第１領域５１０と、第１領域５１０よりも太い第２領域５２０と、を有していてもよいが、第１領域５１０がウェイト部材４００から所定の間隔だけ離間するようにウェイト部材４００に嵌入され、圧電振動部材３００に嵌入された第２領域５２０の一部がウェイト部材４００と圧電振動部材３００との間の間隔を維持するようにする。このため、外部の衝撃によってウェイト部材４００が設定された範囲以上に動いても、制限部材５００の第２領域５２０によってウェイト部材４００と圧電振動部材３００との間においてウェイト部材４００の動きを制限することができるので、ウェイト部材４００による圧電振動部材３００の打撃を防ぐことができ、これにより、圧電振動部材３００の破損を防ぐことができる。
【００３８】
一方、本発明の一実施形態は、ある領域が他の領域よりも太いピン形状の制限部材５００を嵌入してウェイト部材４００の動きを制限しているが、本発明は、ピン形状の制限部材５００を用いなくても圧電振動装置の構造を変更してウェイト部材４００の動きを制限することができる。例えば、下部ケース１００の構造を変更してウェイト部材４００の動きを制限することができる。すなわち、図４に示すように、下部ケース１２０の水平部１３０の高さを圧電振動部材３００の高さよりも大きく形成してもよい。すなわち、圧電振動部材３００の振動板３２０は、圧電素子３１０と接触される第１領域及び下部ケース１００の水平部１３０と接触される第２領域は平板状に設けられ、第１及び第２領域の間には第３領域が設けられてもよいが、第３領域が第１領域から第２領域に向かって傾くように形状を変形して第２領域が第１領域よりも高く形成される。このため、第２領域に接触される下部ケース１００の水平部１３０また圧電振動部材３００よりも高く形成され、このような水平部１３０及びそれによって支持される振動板３２０の第３領域によってウェイト部材４００の動きが制限されてもよい。また、側面部１２０の所定の領域を他の領域よりも高く突出させて、突出された側面部１２０を制限部材として用いてウェイト部材４００の動きを制限してもよい。すなわち、下部ケース１００の長い側面部１２０の一部の領域、例えば、振動板３２０の曲げられた第３領域に対応する領域の少なくとも一部を他の領域よりも高く形成してもよく、このような突出された側面部１２０を制限部材として用いてウェイト部材４００の動きを制限してもよい。ここで、突出された側面部１２０の高さはウェイト部材４００の設定された動き範囲に応じて形成されてもよい。要するに、本発明は、圧電振動装置の内部に嵌入された制限部材５００の突出された領域、下部ケース１００の側面部１２０の高さを局部的に調節することにより、ウェイト部材４００の動きを制限することができる。
【００３９】
また、本発明は、ウェイト部材４００及び上部ケース２００の形状を変形してウェイト部材４００の動きを制限するための制限部材として用いてもよいが、以下、このような本発明の他の実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
【００４０】
図５に示すように、ウェイト部材４００の長手方向に向かい合う両側面にウェイト部材４００の他の領域よりも小さな突出部４４０がそれぞれ設けられ、上部ケース２００の突出部４４０に対応する領域に突出部４４０よりも大きく開口２４０が形成されて突出部４４０が開口２４０に嵌入される。すなわち、ウェイト部材４００の側面に設けられた突出部４４０が上部ケース２００の開口２４０に嵌入されて制限部材として働く。ここで、開口２４０は突出部４４０よりも大きく形成されて突出部４４０が開口２４０に所定の間隔だけ離間して嵌入されるが、開口２４０と突出部４４０との間の上下離間間隔はウェイト部材４００の設定された動き範囲を維持する。このため、ウェイト部材４００の振動とともに突出部４４０が開口２４０内において振動し、ウェイト部材４００の過度な動きが発生される場合、開口２４０によって突出部４４０の動きが制限されるため、ウェイト部材４００による圧電振動部材３００の破損が防がれる。さらに、図６に示すように、ウェイト部材４００の側面に突出部４４０が形成され、上部ケース２００の内側には突出部４４０の動きを制限するためのガイド２５０が設けられてもよい。すなわち、上部ケース２００の内側面に所定の大きさのガイド２５０が設けられ、ガイド２５０の間に突出部４４０が離間して嵌入される。ここで、ガイド２５０と突出部４４０との間の上下離間間隔は、ウェイト部材４００の設定された動き範囲を維持する。このため、ウェイト部材４００の振動とともに突出部４４０がガイド２５０内において振動し、ウェイト部材４００の過度な動きが発生される場合、ガイド２５０が突出部４４０の動きを制限することにより、ウェイト部材４００による圧電振動部材３００の破損を防ぐことができる。
【００４１】
一方、前記実施形態は、圧電振動部材３００とウェイト部材４００とが垂直方向に結合されてウェイト部材４００が上下方向に振動を増幅する圧電振動装置においてウェイト部材４００の動きを限定することを説明した。しかしながら、本発明は、圧電振動部材３００とウェイト部材４００とが水平方向に結合されてウェイト部材４００が水平方向に振動を増幅する圧電振動装置においてウェイト部材４００の動きを限定する場合にも利用可能である。このような本発明の他の実施形態による圧電振動装置が図７に示してある。
【００４２】
図７を参照すると、本発明の他の実施形態による圧電振動装置は、内部に所定の空間が設けられるように組み合わせられる下部及び上部ケース１００、２００と、下部及び上部ケース１００、２００の間に設けられて水平方向に振動を発生させる圧電振動部材３００と、圧電振動部材３００の一部に水平方向に結合されて圧電振動部材３００の振動を増幅するウェイト部材４００と、ウェイト部材４００と圧電振動部材３００との間に設けられてウェイト部材４００の動きを制限する制限部材５００Ａと、を備える。
【００４３】
下部及び上部ケース１００、２００は組み合わせられて内部に所定の空間が設けられ、内部空間に圧電振動部材３００及びウェイト部材４００が設けられる。また、下部及び上部ケース１００、２００は同じ形状に製作されてもよい。したがって、下部ケース１００の構造のみについて説明する。下部ケース１００は、例えば、矩形状の平面部１１０と、平面部１１０の４つの周縁から上側に延びた４つの側面部１２０と、を備えていてもよい。また、下部ケース１００は、長さと幅が、例えば、２：１〜８：１の割合を有するように設けられ、高さは、圧電振動部材３００とウェイト部材４００の厚さに応じてこれらを収容可能な高さに製作されてもよい。そして、下部ケース１００の内部には長手方向の両端部に幅方向に所定の幅の段差１６０が形成される。すなわち、段差１６０は、幅方向の側面部１２０の内側面と平面部１１０との間に平面部１１０よりも高く、且つ、側面部１２０よりも低いように形成される。このような下部及び上部ケース１００、２００の段差１６０の間にウェイト部材４００の端部が嵌入される。このため、下部及び上部ケース１００、２００の間の段差１６０の間隔は、ウェイト部材４００の端部が嵌入可能な程度に維持される。このとき、ウェイト部材４００の両端部に突出部４４０が設けられて段差１６０の間に嵌入され、段差１６０と突出部４４０は所定の間隔を維持することができる。さらに、段差１６０はその一部が切り欠かれて所定の溝１７０が形成されてもよく、長手方向の少なくとも一つの側面部１２０から所定の間隔だけ離間して所定の溝１７０が形成される。溝１７０は、圧電振動部材３００の一部、例えば、振動板３２０が嵌入されて振動板３２０を下部及び上部ケース１００、２００内に固定する。このため、溝１７０は振動板３２０の厚さに見合う分の幅を有するように形成されることが好ましい。また、溝１７０に振動板３２０が嵌入されるとき、圧電素子３１０が下部及び上部ケース１００、２００の一つの側面部１２０と接触されない程度の間隔を維持する。このとき、溝１７０の幅が振動板３２０の厚さよりも広ければ、振動板３２０を固定することができず、溝１７０の幅が振動板３２０の厚さよりも狭ければ、振動板３２０が嵌入されて作業が円滑に行われない虞がある。このため、振動板３２０が容易に嵌入され、振動板３２０を確実に固定できる程度に振動板３２０の厚さを考慮して溝１７０の幅を設定することができる。さらに、振動板３２０の下部及び上部ケース１００、２００の平面部１１０と接する側面が平面部１１０と接触されることを避ける必要があるため、溝１７０は平面部１１０が完全に露出されないように形成されてもよい。一方、上部ケース２００も下部ケース１００と同じ形状を有するように製作可能であるため、下部及び上部ケース１００、２００の溝１７０に振動板３２０の端部が嵌着され、ウェイト部材４００及び圧電素子３１０は下部及び上部ケース１００、２００から所定の間隔だけ離間する。このとき、下部及び上部ケース１００、２００の段差１６０は磁力を有し、段差１６０の間に嵌入されるウェイト部材４００の突出部４４０も磁力を有する。このとき、段差１６０の磁力と突出部４４０磁力は互いに同じ極性を有して尺力が働く。このため、下部及び上部ケース１００、２００の段差１６０の間においてウェイト部材４００の突出部４４０が所定の間隔を維持しながら設けられてもよい。このように下部及び上部ケース１００、２００の段差１６０によって形成された空間にウェイト部材４００の突出部４４０が尺力によって維持されるため、ウェイト部材４００は下部及び上部ケース１００、２００と接触することなく、所定の間隔だけ離間して配設される。一方、下部及び上部ケース１００、２００の段差１６０とウェイト部材４００の突出部４４０との間にテフロン（登録商標）またはＰＯＭ（Ｐｏｌｙ Ｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ、アセタール）のように耐磨耗性、潤滑性、機械的強度に優れた材質が設けられてもよい。すなわち、段差１６０と突出部４４０が磁力によって維持可能であるが、これらの間に摩擦力の小さな物質が設けられて維持されてもよい。この場合にも、ウェイト部材４００が下部及び上部ケース１００、２００に直接的に接触されない。
【００４４】
圧電振動部材３００は、圧電素子３１０と、圧電素子３１０の一方の面に取り付けられた振動板３２０と、を備える。圧電振動部材３００は、振動板３２０の一方の面が圧電素子３１０の一方の面と貼合され、振動板３２０の他方の面がウェイト部材４００の一部と結合される。また、圧電振動部材３００は、一方の面及び他方の面が下部及び上部ケース１００、２００の側面部１２０を向くように下部及び上部ケース１００、２００内に設けられる。このとき、振動板３２０の端部は下部及び上部ケース１００、２００の溝１７０の間に嵌入されるが、振動板３２０の側面は下部及び上部ケース１００、２００の平面部１１０に接触されない。すなわち、振動板３２０の端部のみが下部及び上部ケース１００、２００に固定され、それ以外の残りの部分、すなわち、振動板３２０の側面、圧電素子３１０及びウェイト部材４００は下部及び上部ケース１００、２００に直接的に接触されない。
【００４５】
ウェイト部材４００は、所定の長さと幅、及び厚さを有する略直方体状を有する。このとき、厚さ方向の向かい合う両面は幅方向の向かい合う両面よりも広い面積を有してもよい。また、ウェイト部材４００は圧電振動部材３００側に接触部４１０が形成され、接触部４１０は圧電振動部材３００と接触される。一方、ウェイト部材４００は長手方向の両端部に突出部４４０が形成される。突出部４４０は本体よりも薄く形成されるが、例えば、本体の厚さの１／２の厚さに形成されてもよい。また、両端の突出部４４０までのウェイト部材４００の長さは圧電振動部材３００の振動板３２０の長さに等しくてもよい。ウェイト部材４００の突出部４４０は、下部及び上部ケース１００、２００の段差１６０の間に段差１６０と接触されないように嵌入される。このとき、ウェイト部材４００の少なくとも突出部４４０は磁力を有し、段差１６０の磁力と同じ極性を有して段差１６０と突出部４４０との間の尺力によって突出部４４０と段差１６０とが所定の間隔を維持することができる。また、突出部４４０だけではなく、ウェイト部材４００は、残りの部分も下部及び上部ケース１００、２００の内側と接触されないように設けられる。
【００４６】
制限部材５００Ａは、下部及び上部ケース１００、２００の少なくともいずれかから突設されてもよい。すなわち、下部ケース１００または上部ケース２００から突出されてもよく、下部及び上部ケース１００、２００の同じ領域から突出されて互いに接触してもよい。もちろん、制限部材５００Ａは、下部及び上部ケース１００、２００を貫通するように設けられてもよい。例えば、下部ケース１００から上部ケース２００に嵌入されて制限部材５００Ａが設けられてもよい。このような制限部材５００Ａは、ウェイト部材４００と圧電振動部材３００との間に設けられてもよい。例えば、制限部材５００Ａは、下部及び上部ケース１００、２００の平面部１１０から所定の高さに突出されてウェイト部材４００と圧電振動部材３００との間に設けられてもよい。このとき、制限部材５００Ａは、ウェイト部材４００の接触部４１０から離間してウェイト部材４００と圧電振動部材３００の端部近くに設けられてもよい。また、制限部材５００Ａは、ウェイト部材４００の設定された動き範囲に応じてウェイト部材４００と所定の間隔を維持することができる。このように制限部材５００Ａが下部及び上部ケース１００、２００から突出されてウェイト部材４００と圧電振動部材３００との間に設けられることにより、ウェイト部材４００の過度な動きを制限することができて、ウェイト部材４００による圧電振動部材３００の破損を防ぐことができる。
【００４７】
一方、圧電振動部材３００が水平方向に振動し、ウェイト部材４００が圧電振動部材３００に水平方向に接触される圧電振動装置の場合にも、下部ケース１００からウェイト部材４００を貫通して上部ケース２００に嵌入されるようにピン形状の制限部材５００が設けられてもよい。このとき、制限部材５００は、下部及び上部ケース１００、２００の孔に接触固定され、ウェイト部材４００には制限部材５００の太さよりも大きな孔が形成されて制限部材５００が嵌入されてもよい。ウェイト部材４００の孔と制限部材５００の太さは、ウェイト部材４００の設定された動き範囲に相当する大きさに形成されてもよい。
【００４８】
本発明の技術的思想は、前記実施形態に基づいて詳述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということが理解できる筈である。
【００４９】
また、本発明の技術分野における当業者は本発明の技術思想の範囲内において様々な実施形態が採用可能であるということが理解できる筈である。
【符号の説明】
【００５０】
１００：下部ケース
２００：上部ケース
３００：圧電振動部材
４００：ウェイト部材
５００：制限部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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