Diese Erfindung bezieht sich auf einen multifunktionalen Schwingungserreger, der in einem mobilen Kommunikationsgerät wie ein tragbares Telefon angebracht ist, zum Erzeugen eines Klingeltons, eines Sprachtons und einer Vibration.

Ein Schwingungserreger dieser Art weist eine magnetische Schaltungskomponente mit einem Spalt auf einer Seite in einer vorbestimmten Richtung, eine in dem Spalt der magnetischen Schaltungskomponente angeordnete Spule, eine die magnetische Schaltungskomponente und die Spule so tragende Trageinheit, daß die magnetische Schaltungskomponente die Spule getrennt in der vorbestimmten Richtung bewegbar sind, und einen Vibrationsübertragungsabschnitt, der aus einem elastischen Material wie Gummi hergestellt ist und die Trageinheit befestigt, auf. Die magnetische Schaltungskomponente weist einen Permanentmagnet und ein damit verbundenes Joch auf. Die Trageinheit weist eine Blattfeder, durch die die magnetische Schaltungskomponente auf dem Vibrationsübertragungsabschnitt gelagert ist, und ein Vibrationsteil, durch das die Spule auf dem Vibrationsübertragungsabschnitt gelagert ist, auf.

Wenn die Spule mit einem Treiberstrom beliefert wird, führt die magnetische Schaltungskomponente oder die Spule eine Hin- und Herbewegung in der vorbestimmten Richtung durch. Wenn der Treiberstrom eine niedrige Frequenz aufweist, dient der Vibrationsübertragungsabschnitt als befestigter Abschnitt. Wenn andererseits der Treiberstrom eine hohe Frequenz aufweist, dient der Vibrationsübertragungsabschnitt als ein elastischer Körper, der als ein Teil des Vibrationsteils vibriert. Somit werden sowohl in einem Vibrationsmodus als einem Tonmodus die magnetische Schaltungskomponente und das Vibrationsteil unter gegenseitiger Einwirkung zum Übertragen eines Tons oder einer Vibration zu der Außenseite betrieben.

Da jedoch die magnetische Schaltungskomponente einfach durch die Blattfeder getragen ist, wird der Betrieb um eine Resonanzfrequenz instabil. Dieses resultiert in der Erzeugung einer großen harmonischen Störungskomponente.

Die EP 0 970 758 A offenbart den Oberbegriffsabschnitt der in Anspruch 1 beanspruchten Erfindung.

Die US 5 406 038 A offenbart einen abgeschirmten Lautsprecher, der ein Diaphragma als Vibrationsteil aufweist, das aus einem Kunststoffilm wie Polyimid usw. hergestellt ist.

Die EP 0 065 883 offenbart einen Ringradiator, der für die vorliegende Erfindung anwendbar ist.

Die Europäische Patentanmeldung EP 1 149 636 A (nicht vorveröffentlicht) beschreibt einen multifunktionalen Schwingungserreger mit einer magnetischen Schaltung, die flexibel getragen ist durch einen Träger, der an einem Vibrationsübertragungsabschnitt befestigt ist, eine Spule, die an einem Spalt der magnetischen Schaltung angeordnet ist, und den Vibrationsübertragungsabschnitt. Der Vibrationsübertragungsabschnitt weist eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung als Schutz für einen funktionalen Teil auf, der Vibrationen vorsieht. Die erste Abdeckung, die an dem Vibrationsübertragungsabschnitt befestigt ist, weist ein oder mehrere Tonabstrahlungslöcher eines zufälligen Durchmessers zur Luftviskositätsdämpfungstätigkeit auf zum Verhindern der nichtlinearen instabilen Betriebe des Vibrationsteils.

Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, einen multifunktionalen Schwingungserreger vorzusehen, der einen instabilen Betrieb um eine Resonanzfrequenz zum Verringern einer harmonischen Störungskomponente unterdrücken kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Schwingungserreger des unabhängigen Anspruchs 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

1A ist eine vertikale Schnittansicht eines Schwingungserregers gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;

1B ist eine teilweise weggeschnittene Bodenansicht des in 1A dargestellten Schwingungserregers;

2 ist eine Bodenansicht einer Abdeckung, die in dem in 1A und 1B dargestellten Schwingungserreger benutzt ist;

3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Schalldruckpegel und einer Frequenzeigenschaft des Schwingungserregers zeigt;

4 ist eine vertikale Schnittansicht eines Schwingungserregers gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung;

5 ist eine vertikale Schnittansicht eines Schwingungserregers gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung;

6A ist eine vertikale Schnittansicht eines Schwingungserregers gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung; und

6B ist eine teilweise weggeschnittene Bodenansicht des in 6A dargestellten Schwingungserregers.

Bezug nehmend auf 1A und 1B wird eine Beschreibung eines Schwingungserregers gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung gegeben.

Der Schwingungserreger weist eine interne Magnetstruktur auf und weist eine magnetische Schaltungskomponente 10 mit einem Joch 11, einer Platte 12 und einem scheibenförmigen Permanentmagnet 13, der zwischen das Joch 11 und die Platte 12 eingefügt ist, auf. Der Schwingungserreger weist weiter eine Zentralwelle 15, einen Träger 16 einer Plattenform, eine Spule 17 einer Ringform, ein Vibrationsteil 18 einer Plattenform, ein Vibrationsübertragungsabschnitt 19 einer Ringform auf. Die Zentralwelle 15 weist eine bolzenartige Form oder eine stiftartige Form auf und ist in ein Zentralloch der magnetischen Schaltungskomponente 10 zum koaxialen Positionieren des Jochs 11, der Platte 12 und des Permanentmagneten 13 eingefügt und an dem Joch 11, der Platte 12 und dem Permanentmagnet 13 durch Verstemmen oder Verkerben befestigt. Sowohl das Joch 11 als auch die Platte 12 sind an dem Permanentmagnet 13 unter anziehender Kraft der Permanentmagneten 13 durch eine Kombination der Anziehungskraft und eines Klebstoffs oder durch Verstemmen oder Verkerben befestigt. Die Zentralwelle 15 kann entfernt werden, nachdem das Joch 11, die Platte 12 und der Permanentmagnet 13 koaxial positioniert sind. Die magnetische Schaltungskomponente 10 ist mit einem Spalt 14 auf einer Seite in einer vorbestimmten Richtung, d. h. einer oberen Seite versehen.

Der Träger 16 weist eine ringförmige Platte auf, die mit einer Mehrzahl von spiralförmigen Blattfedern versehen ist, die zwischen einem inneren Umfang und einem äußeren Umfang davon gebildet sind. Der Träger 16 weist einen inneren Umfangsabschnitt auf, der an einem äußeren Umfangsabschnitt des Jochs 11 unter Benutung eines elastischen Materials 21 wie ein Anheftmittel, ein Klebstoff oder ein Harz oder mittels Verstemmen oder Verkerben befestigt ist. Durch Befestigen des Trägers 16 an dem äußeren Umfangsabschnitt des Jochs 11 wird die magnetische Schaltungskomponente 10 daran gehindert, geschüttelt zu werden. Der Träger 16 weist einen äußeren Umfangsabschnitt auf, der an dem Vibrationsübertragungsabschnitt 19 befestigt ist. Somit trägt der Träger 16 flexibel die magnetische Schaltungskomponente 10 an dem Vibrationsübertragungsabschnitt 19.

Zum Verhindern, daß die magnetische Schaltungskomponente 10 in Kontakt mit dem Vibrationsteil 18 aufgrund einer übermäßigen Amplitude der Vibration gebracht wird, ist der Vibrationsübertragungsabschnitt 19 mit mindestens einem Anschlag 22 versehen, der auf seinem inneren Umfangsabschnitt gebildet ist. Die Zahl der Anschläge 22 kann jede gewünschte Zahl sein. Der Anschlag 22 kann durch den inneren Umfangsabschnitt des Vibrationsübertragungsabschnitts 19 gebildet werden.

Das Vibrationsteil 18 weist an der unteren Oberfläche davon einen L-förmigen Abschnitt 23 auf, der in einer L-Form im Schnitt zum Herstellen zweier spezieller Oberflächen senkrecht zueinander geformt ist. Eine der speziellen Oberflächen ist nach außen in einer radialen Richtung des Schwingungserregers gerichtet. Ein Klebstoff oder ähnliches befestigt fest die Spule 17 an den speziellen Oberflächen des L-förmigen Abschnitts 23 des Vibrationsteils 18. Die Spule 17 ist in dem Spalt 14 der magnetischen Schaltungskomponente 10 vorgesehen. Da das Vibrationsteil 18 mit der fest daran angebrachten Spule 17 eine L-Form aufweist, wird die Spule 17 in Kontakt mit dem Vibrationsteil 18 an zwei Oberflächen gehalten. Somit wird die Spule 17 kaum freigegeben im Vergleich mit dem Fall, in dem die Spule 17 an dem Vibrationsteil 18 an einer einzelnen Oberfläche angebracht ist.

Ein Spulendraht 24 ist aus der Spule 17 herausgeführt. Der Spulendraht 24 haftet an der Oberfläche des Vibrationsteils 18 durch einen Klebstoff oder ein Anheftmittel an, so daß kein nachteilhaftiger Einfluß auf die Vibration des Vibrationsteils 18 verursacht wird. Weiter ist der Spulendraht 24 durch einen Lötmittel 27 mit einem Anschluß 26 eines Anschlußträgers 25 verbunden, der auf einem äußeren Umfangsabschnitt des Vibrationsübertragungsabschnitts 19 vorgesehen ist. Der Spulendraht 24 und ein Verbindungsabschnitt davon sind durch ein Schutzteil 28 bedeckt.

Der Vibrationsübertragungsabschnitt 19 ist durch ein elastisches Material wie Harz gebildet und weist eine zylindrische Form mit einer oberen Öffnung und einer unteren Öffnung auf. Der Vibrationsübertragungsabschnitt 19 weist ein oberes Teil und ein unteres Teil auf, an denen eine obere Abdeckung 31 bzw. eine untere Abdeckung 32 befestigt sind. Die obere Abdeckung 31 bedeckt vollständig die obere Öffnung des Vibrationsübertragungsabschnitts 19. Auf der anderen Seite bedeckt die untere Abdeckung 32 die untere Öffnung des Vibrationsübertragungsabschnitts 19, weist jedoch eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 33 mit einem relativ kleinen Durchmesser auf. Die Durchganglöcher 33 dienen gemeinsam als Tonfreigabeloch oder Tonemissionsloch zum Freigeben oder Emittieren eines Tons, der durch den Schwingungserreger erzeugt wird. Jedes der Durchgangslöcher 33 weist eine kreisförmige Form in dem dargestellten Beispiel auf, es kann jedoch eine Form einer Ellipse, eines länglichen Kreises, eines Polygones oder einer Kombination davon aufweisen. Alternativ braucht nur ein einzelnes Durchgangsloch 33 gebildet zu sein. Während des Betriebes zeigen die Durchgangslöcher 33 eine Vibrationsabschwächungsfunktion unter Benutzung von Luftviskosität. Die obere und die untere Abdeckung 31 und 32 wirken mit dem Vibrationsübertragungsabschnitt 19 zusammen zum Dienen als ein raumdefinierendes Bauelement, das einen Aufnahmeraum 34 definiert, der die magnetische Schaltungskomponente 10 und die Spule 17 aufnimmt und als ein Schutzteil für einen funktionalen Körper dient, der die Vibration vorsieht.

Das Joch 11 weist einen unteren Teil auf, der nach außen zum Annähern an eine innere Umfangsoberfläche des Vibrationsübertragungsabschnitts 19 vorsteht. Als Konsequenz wirkt das Joch 11 mit der unteren Abdeckung 32 zusammen zum Definieren eines Dämpfungsraums 35, der zwischen dem Joch 11 und der unteren Abdeckung 32 angeordnet ist und mit den Durchgangslöchern 33 in Verbindung steht. Wie später im Zusammenhang mit einem speziellen Beispiel beschrieben wird, ist die Gesamtfläche der Tonfreigabelöcher so gewählt, daß sie in einen Bereich zwischen ungefähr 1,3% und ungefähr 3,5% der Bodenfläche der unteren Abdeckung 32 fällt.

Das Vibrationsteil 18 weist eine flache Form, eine Untertassenform, eine gekrümmte Form, eine geriffelte Form oder eine Kombination davon auf. Wenn das Vibrationsteil 18 eine gekrümmte Form aufweist, wird ein einzelner Krümmungsradius oder eine Kombination verschiedener Krümmungsradien geeignet gewählt zum Erzielen einer vorbestimmten Toneigenschaft. Durch Erhöhen der Steifigkeit des Vibrationsteils 18 innerhalb der Spule 17 kann eine harmonische Störung in einem Hochfrequenzbereich verringert werden.

Das Vibrationsteil 18 ist aus Polyetherimid (PEI) hergestellt. Alternativ kann das Vibrationsteil 18 aus einem anderen Kunststoffüllmaterial wie Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Polyphenylensulfid (PPS), Polyarylat (PAR), Polyimid (PI) und Aramid (PPTA), Poly-(Paraphenylenterephthalamid)) hergestellt sein.

Zum Sicherstellen einer weiten Amplitude des Vibrationsteils 18 ist ein äußerer Umfangsabschnitt des Vibrationsteils 18 an dem Vibrationsübertragungsabschnitt 19 durch ein elastisches Material wie ein Anheftmittel, ein Klebstoff oder ein Harz befestigt.

Wenn die Spule 17 mit einem Treiberstrom beliefert wird, trägt die magnetische Schaltungskomponente 10 flexibel das Vibrationsteil 18, und der Träger 16 schwingt. Zu dieser Zeit dient der Vibrationsübertragungsabschnitt 19 als ein fester Abschnitt bei einer niedrigen Frequenz und dient andererseits als ein elastischer Körper bei einer hohen Frequenz zum Schwingen als ein Teil des Vibrationsteils 18. Somit werden in sowohl einem Vibrationsmodus als auch in einem Tonmodus das magnetische Schaltungsteil 10 und das Vibrationsteil unter gegenseitiger Beeinflussung betätigt. Hierin zeigen die Durchgangslöcher 33 eine Vibrationsabschwächungsfunktion unter Benutzung von Luftviskosität.

Bezug nehmend auf 2 wird eine Beschreibung der unteren Abdeckung 32 gegeben.

Die untere Abdeckung 32 weist einen Außendurchmesser von 17 mm und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 33, fünf in der Anzahl, auf, die an gewünschten Positionen der Bodenoberfläche gebildet sind, so daß sie als Tonfreigabelöcher dienen. Die Gesamtfläche der Tonfreigabelöcher fällt in einen Bereich zwischen ungefähr 3 und ungefähr 8 mm². Die Zahl der Durchgangslöcher 33 kann 4 oder weniger oder 6 oder mehr sein. Der Schwingungserreger als Ganzes weist eine äußere Abmessung einschließlich des Außendurchmessers von 17 mm im wesentlichen gleich dem der unteren Abdeckung 32 und die Dicke (Länge in der senkrechten Richtung) von 4 mm auf.

Bezug nehmend auf 3 wird eine Beschreibung der Beziehung zwischen einem Schalldruckpegel und einer Frequenzeigenschaft gegeben, d. h. einer Toneigenschaft des Schwingungserregers.

In 3 stellen eine strichpunktierte Linie (a) und eine punktierte Linie (b) eine fundamentale Welle und eine harmonische Störung in dem Fall dar, in dem die untere Abdeckung 32 nicht benutzt wird. In dem Fall, in dem die untere Abdeckung 32 nicht benutzt wird, ist ein gewünschter Schalldruckpegel ausreichend. Die harmonische Störung einer großen Größe wird aufgrund eines instabilen nichtlinearen Betriebes des Vibrationsteils 18 um eine Resonanzfrequenz (f₀) erzeugt.

Eine dicke durchgezogene Linie (c) und eine dicke gestrichelte Linie (d) stellen eine Fundamentalwelle und eine harmonische Störung in dem Fall dar, in dem die untere Abdeckung 32 in 2 benutzt wird. In dem Fall, in dem die untere Abdeckung 32 benutzt wird, ist es möglich, den instabilen nichtlinearen Betrieb des Vibrationsteils 18 um die Resonanzfrequenz (f₀) zu unterdrücken, so daß die harmonische Störungskomponente verringert wird. Zusätzlich ist es möglich, die Eigenschaft in einem Niederfrequenzbereich abzuflachen.

Bezug nehmend auf 4 wird eine Beschreibung eines Schwingungserregers gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung gegeben. Ähnliche Teile werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben.

Der L-förmige Abschnitt 23 ist in einer L-Form im Schnitt geformt zum Herstellen zweier spezieller Oberflächen senkrecht zueinander. Die speziellen Oberflächen sind nach innen in der radialen Richtung des Schwingungserregers gerichtet. Ein Klebstoff oder ähnliches befestigt fest die Spule 17 an den speziellen Oberflächen des L-förmigen Abschnitts 23 des Vibrationsteils 18.

Bezug nehmend auf 5 wird eine Beschreibung eines Schwingungserregers gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung gegeben. Ähnliche Teile sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben.

Der Schwingungserreger von 5 unterscheidet sich von dem von 1A und 1B darin, daß der L-förmige Abschnitt 23 des Vibrationsteils 18 in 1A durch einen U-förmigen Abschnitt 36 ersetzt ist. Mit dieser Struktur ist die Spule 17 in den U-förmigen Abschnitt 36 gepaßt und in Kontakt mit dem Vibrationsteil 18 an drei Oberflächen gehalten. Daher wird die Spule 17 kaum von dem Vibrationsteil 18 im Vergleich mit der in 1A oder 4 dargestellten L-Form freigegeben, die zwei Oberflächen als Kontaktoberflächen vorsehen. Somit ist diese Struktur hoch zuverlässig.

Bezug nehmend auf 6A und 6B wird die Beschreibung eines Schwingungserregers gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung gegeben. Ähnliche Teile sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben.

Bei dem Schwingungserreger von 6A und 6B ist die untere Abdeckung 32 mit einem einzelnen Durchgangsloch 37 mit einem relativ großen Durchmesser versehen. Das Durchgangsloch 37 ist der magnetischen Schaltungskomponente 10 zugewandt und dient als Tonfreigabeloch.

Während die vorliegende Erfindung soweit in Zusammenhang mit einigen Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist es leicht für den Fachmann möglich, diese Erfindung in die Praxis auf verschiedene andere Weisen umzusetzen. Zum Beispiel kann anstelle der oben erwähnten inneren Magnetstruktur die magnetische Schaltungskomponente 10 eine externe Magnetstruktur aufweisen, die im Stand der Technik gut bekannt ist. Bei der magnetischen Schaltungskomponente 10 kann ein Endabschnitt des Jochs eine unebene oder nicht flache Form mit einem Vorsprung oder einer Ausnehmung aufweisen zum Erleichtern der Erzeugung einer hohen Magnetflußdichte. Ein Magnetpol des Permanentmagneten 13 kann in jede Richtung orientiert sein. Der Träger 16 kann einstückig mit dem Vibrationsübertragungsabschnitt durch Spritzgießen, Schweißen, Ankleben, oder ähnliches gebildet werden.

Bei den oben erwähnten Ausführungsformen weist das Tonfreigabeloch 33 eine gesamte Fläche entsprechend zu ungefähr 1,3 bis 3,5% der Bodenfläche der Abdeckung 32 auf.