专利名称：音响信号发生用压电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音响信号发生装置，其用于在空中产生音响振动的扬声器或直接贴靠在耳朵上用来听取的耳机、或者用于使音响振动传送到头骨、依靠听觉神经来听取该音响振动的骨传导型扬声器等，更详细地说，是涉及一种利用了压电元件的音响信号发生用压电装置。
背景技术：
以往，作为使用压电元件的音响信号发生用压电装置，主要使用的是单压电晶片元件或双压电晶片元件。图1A、1B是表示单压电晶片元件的图，其中，图1A为立体图，图1B为侧视图。上述单压电晶片元件具有的构造是，例如，将直径约为20mm、厚度约为0.1～0.3mm左右的较薄的圆形的压电陶瓷板21粘合在直径约为30mm、厚度约为0.1mm的较薄的圆形金属板22的一个表面上而形成的。图2A、2B是表示双压电晶片元件的图，其中，图2A是立体图，图2B是侧视图。上述双压电晶片元件具有将上述压电陶瓷板21粘合在上述金属板22的两个表面上的构造。
作为上述单压电晶片元件或上述双压电晶片元件的音响性能的音压的频率特性是，在上述单压电晶片元件或上述双压电晶片元件所具有的为几kHz的共振频率范围中发生较大的音压，另一方面，如果频率偏离于共振频率，则音压就急剧地减小。因此，主要是用在以特定的频率发生音响信号的压电发音体的领域。另外，将压电陶瓷板的厚度再做得薄一些，例如做成0.1mm以下的厚度，并将振动板的外形做成直径为50mm的大小，则可以作为高音用扩音器使用，用其接收处理1kHz以上的较高的频率的声音。
另外，也有人提出了使音压和频率特性提高的方案。图3是表示以往的音响信号发生用压电装置的侧视图。此音响信号发生用压电装置是用支柱25来保持圆形的双压电晶片元件23的中心部，并将支柱的一端固定在框体24上的结构。由于发生于双压电晶片元件23的中央部中的振动的反力经由支柱25传递到框体24，框体24本身就成为振动面，所以，此结构具有振动面的面积扩大、音压增大的效果。而且，因为双压电晶片元件23本身的振动模式和框体24具有的模式被合成，具有由成为一体的振动模式构成的音响特性，所以具有可发生的音域扩大的、可作为实际应用的扬声器的功能。这样的音响信号发生用压电装置已被日本专利特开2000-209697号公报以及特开2000-201398号公报公开。
在将使用这些音响信号发生用压电装置用于携带式电话机或者携带式终端设备等的情况下，人们要求它们具有尽可能地小的体积和具有较大的输出功率。在为圆形的双压电晶片元件的情况下，其直径与共振频率有关，如果直径较小，则共振频率增大，较低的音响输出将减小。另外，在为矩形的双压电晶片元件的情况下，其长度与共振频率有关，如果长度较短，则共振频率增大，较低频率的音响输出将减小。而且，其振幅与音响输出的大小有关，振幅减小直接导致输出功率降低。因此，存在的问题是，为了获得必要的音响振动，就需要由压电元件产生与其相应的机械振动的位移，而机械振动的位移由压电元件的形状决定，所以在维持所要求的音响输出的装置小型化方面是受到一定程度限制的。
另外，携带式电话机和携带式终端设备等携带式设备需要考虑针对下落的耐冲击性。但是，因为以具有较小的弯曲弹性系数将共振频率设定在较低的频率区域上，所以上述单压电晶片元件和上述双压电晶片元件必须使用非常薄的压电陶瓷板和金属板。由于这些元件的机械强度较弱，所以存在耐下落冲击性较弱的问题。
另外，在将使用了以往的单压电晶片元件或双压电晶片元件的音型信号发生用压电装置用于携带式电话机或携带式终端设备等时，通常是将它们组装到壳体或者框体中。但是，这时会使希望输出音响的部分以外的壳体和框体也振动，引起所谓的漏音现象，因而还存在着使输出的声音被使用者以外的周围人也听到了，不能用于需要秘密通话性的音响信号发生用压电装置中的问题。另外，在作为骨传导型扬声器而使用时，不需要产生将振动传递给头骨等的部分以外的振动、不需要产生气流通道的声音。特别是，在将麦克风内藏于同一框体内而使用的情况下，还存在麦克风收集到上述的漏音、引起通过音响结合而产生的回声现象的问题。
因此，本发明以解决上述现有技术的问题点为课题。具体地说，本发明的课题是提供一种小型化的、具有优良的耐下落冲击性的、漏音较少的提高了音响性能的音响信号发生用压电装置。
发明内容
鉴于上述的状况，本发明提出一种与以往的双压电晶片元件和单压电晶片元件不同的音响信号发生装置的方案，由此提供一种小型化的、具有优良的耐下落冲击性的、漏音较少的使音响性能提高了的音响信号发生用压电装置。
根据本发明，可以获得具有下述特征的音响信号发生用压电装置这种音响信号发生用压电装置具有压电元件、放大机构部、音响振动部，上述压电元件用于将电信号变换为机械振动，上述放大机构部用于对上述压电元件产生的机械振动的位移进行放大，上述音响振动部用于将上述放大机构部放大了的机械振动的位移作为音响振动进行传递，上述音响信号发生用压电装置的特征在于上述放大机构部具有弹性部件、振动输出部件和基座部件，上述振动输出部件为板状结构并具有比上述弹性部件刚性高的刚性，上述基座部件具有比上述振动输出部件的质量大的质量；上述基座部件和上述振动输出部件处于相互方向相对的状态，它们夹着上述压电元件；上述基座部件和上述振动输出部件彼此相对置的一个端部由上述弹性部件连接着；上述压电元件被配置在上述振动输出部件的由上述弹性部件与上述基座部件连接的一个端部与上述振动输出部件的中央部之间。
本发明与以往的音响信号发生用压电装置中的结构不同，在以往的音响信号发生用压电装置中，是将单压电晶片元件或双压电晶片元件等产生的机械振动的位移直接传递给框体，使振动的面积扩大，从而获得必要的音响振动。而在本发明的音响信号发生用压电装置中，作为振动的驱动源，是可以使用小型的且产生的力较大的积层型压电执行元件等的压电元件，是可以被小型化的结构。具体地说本发明的结构是，在该积层型压电执行元件等的压电元件产生的音响频率区域中，将因积层型压电执行元件在长度方向上的伸缩而引起的位移通过放大机构进行放大，由此能够获得较大的振幅。并且做成的结构是，通过使基座部件部分的重量重于振动输出部件部分的重量，在放大压电元件的振动的位移时，抑制该振动向基座部件传播，使振动向振动输出部件集中，更有效地放大位移，进而大幅度抑制因基座部件的振动而引起的漏音现象。
而且，因为不是象以往的单压电晶片元件或双压电晶片元件的那样利用弯曲变形的结构，所以不会被使用的压电元件的形状所左右，上述积层型压电执行元件等的压电元件，可以采用非常小型的坚固的构造。另外，由于通过包括放大机构在内的振动系统的设计来利用共振频率，所以还可以得到更大的音响输出。
另外，根据本发明，可以获得具有下述特征的音响信号发生用压电装置上述放大机构部被形成为梁式结构。
在本发明中，在积层型压电执行元件产生的音响频率区域中，作为对因其长度方向的伸缩而引起的位移进行放大的放大机构，适用双支承梁和悬臂梁等梁式构造。梁式构造因为完全可以由金属材料构成，所以可以获得对下落具有较强的耐冲击性的构造。另外，通过进行优化设计，在可以使装置小型化的同时，可以将共振频率设在较低的频率区域。通常，如果通过放大机构对位移进行放大，力就会相应地减小，但是，由于积层型压电执行元件的发生力本来就较大，即使放大位移，也可以获得该发生力比双压电晶片元件产生的力大的力，可以获得更大的音响输出。因此，通过将包括积层型压电执行元件在内的振动系统的振动输出部连接到作为被振动体的面板、框体、或者人体的头部的一部分上，可以获得音响输出。
另外，根据本发明，可以获得具有下述特征的音响信号发生用压电装置上述放大机构部的至少一部分是通过对金属板进行冲压加工成型而形成的。因为是通过对金属板进行冲压加工来形成放大机构部，所以可以价格低廉地制造放大机构部。
另外，根据本发明，可以获得具有下述特征的音响信号发生用压电装置上述压电元件为柱状体结构，上述放大机构部具有对上述压电元件沿长度方向施加压缩力的加压部。
众所周知，积层型压电执行元件等柱状的压电元件对于长度方向上的拉伸在强度方面较弱，但是通过将其做成在非动作时赋予作用着压缩力的压力的构造，可以实现减小在高频率范围内大功率输入时产生的施加在压电元件上的拉伸力的目的。
另外，根据本发明，可以获得具有下述特征的音响信号发生用压电装置上述压电元件为柱状体结构，上述放大机构部具有对上述压电元件沿长度方向施加可通过螺纹部的紧固力来调整的压缩力的螺纹部。因为是利用施加上述压力的螺纹部的紧固力，所以容易赋予和调整压力，并且成为容易组装的构造。
另外，根据本发明，可以获得具有下述特征的音响信号发生用压电装置上述压电元件在除了上述压电元件的端部方向之外的所有方向上都被粘性体或弹性体包围。在柱状的压电元件中，因为除了上述压电元件的端部方向之外的所有方向上都被粘性体或弹性体覆盖，因此，可以抑制长度方向振动以外的振动，抑制漏音现象。根据本发明，可以获得具有下述特征的音响信号发生用压电装置其具有放大机构部、振动副单元、振动单元，并且还具有壳体和线圈，上述放大机构部用于对机械振动的位移进行放大；上述振动副单元包括上述放大机构部；上述振动单元包括上述振动副单元；上述壳体用于收纳上述振动单元；上述线圈被设置在上述壳体中；上述放大机构部具有弹性部件、振动输出部件、基座部件；上述弹性部件为具有弹性的矩形板状结构；上述振动输出部件为矩形板状结构，具有比上述弹性部件的刚性高的刚性；上述基座部件为具有弹性的矩形板状结构，它的质量比上述振动输出部件的大，它的刚性比上述弹性部件的高，它与上述振动输出部件相对置的一个端部和上述振动输出部件的与之相对置的一个端部由上述弹性部件连接起来；上述振动副单元具有压电元件、定位板、基座配重、第一外螺纹部、第二外螺纹部、内螺纹部；上述压电元件被夹持在上述基座部件与上述振动输出部件之间，位于上述振动输出部件的中央部与该振动输出部件连接到上述基座部件一侧的一个端部之间的位置；上述定位板用于确定上述振动输出部件的中央部与该振动输出部件连接到上述基座部件一侧的一个端部之间的位置；上述基座配重被固定在上述基座部件上，并且在至少一个表面上具有内螺纹部；上述第一外螺纹部通过旋合紧固在上述基座部件的内螺纹部上对上述压电元件赋予压力；上述第二外螺纹部用于固定上述基座部件和基座配重；上述内螺纹部被设置在上述基座部件的配置有上述压电元件的位置上，并允许上述第二外螺纹部旋合进其中；上述振动单元具有一对支承部件、衬垫；上述一对支承部件用于夹持上述振动副单元，与上述振动输出部件和基座部件的两侧的长度方向侧表面相抵接；上述衬垫具有形成与上述振动输出部件大致相似的形状的片状的结构，并通过密封部件而被配置在上述振动输出部件的上表面上。
图1A是表示单压电晶片的立体图。
图1B是表示单压电晶片的侧视图。
图2A是表示双压电晶片的立体图。
图2B是表示双压电晶片的侧视图。
图3是表示以往的音响信号发生用压电装置的侧视图。
图4是表示与本发明有关的音响信号发生用压电装置的基本构成的模式图。
图5是表示以往的音型信号发生用压电装置的音响特性的曲线图。
图6是表示根据本发明的实施例而得到的分解立体图。
图7是表示与实施例有关的压电元件的立体图。
图8A是表示与实施例有关的振动副单元的立体图。
图8B是表示在与实施例有关的振动副单元中在注入了橡胶部件而成型后的振动副单元的立体图。
图9是表示与实施例有关的振动单元的立体图。
图10是表示从图9中的箭头Y方向看到的与本实施例有关的振动单元的主视图。
图11是图10所示的XI-XI剖视图。
图12是表示实施例的立体图。
图13是表示实施例的侧视图。
图14是图13所示的XIV-XIV剖视图。
图15是表示与实施例有关的音响输出特性的曲线图。
图16是表示与实施例有关的漏音的音压水平的曲线图。
具体实施例方式
将参照示例性实施例描述本发明。本领域的技术人员应当理解，可通过本发明的指导获得可选择的其他实施例，本发明不限于这些示例性实施例。
本发明的音响振动发生元件，可以较好地适用于搭载在携带式电话机和携带式终端设备中的音响振动发生元件或扬声器、或者作为音响设备的耳机和利用了骨传导的音响设备等中。
以下对本发明的实施方式，在参照附图的同时详细地进行说明。
图4是表示本发明的音响信号发生用压电装置的基本构成的模式图。本发明的音响信号发生用压电装置，包括作为压电元件的积层型压电执行元件31和放大机构部32以及音响振动部37。例如，积层型压电执行元件31为柱状，其一端被固定在设置于放大机构部32上的固定部33上，其另一端被固定在设置于放大机构部32上的作用点36上。放大机构部32具有将一部分切掉而形成为凹状的铰链部35，并具有在该铰链部35与上述作用点36的共同延长线上有着一定厚度的音响振动部37。另外，放大机构部32的固定部33接合在被振动体34上。此外，对电连接线类未进行图示。
如果积层型压电执行元件31被外加一个电压，则其与该电压成比例的位移产生在由图4中的箭头A所表示的方向上。因此，通过将音响电信号输入给积层型压电执行元件31，与上述音响电信号相应的音响振动就产生在积层型压电执行元件31上。上述音响振动的位移使作用点36产生位移，并以铰链部35为支点，根据杠杆原理被放大，使音响振动部37振动。此音响振动部37的振动的位移，是按照由作为支点的铰链部35和作用点36之间的距离(C-P间的距离)ra与铰链部35和音响振动部37之间的距离(C-F间的距离)rf的比所确定的放大率被放大的位移。音响振动部37的振动进而通过放大机构部32的固定部33被传递给被振动体34，使被振动体34振动。或者，还可以通过使音响振动部37本身的振动的振幅直接抵接被振动体而加以利用。这时，通过使固定部33部分的质量充分地大于音响振动部37的质量，固定部33部分的振动将被抑制，振动将集中到音响振动部37上，使振幅变得更大。
由此，与以往利用了单压电晶片元件和双压电晶片元件的音响信号发生用压电装置不同，尽管积层型压电执行元件31产生的位移很微小，但是由于通过放大该位移而能得到较大的位移，所以可以使积层型压电执行元件31本身体积较小。另外，即使不象单压电晶片元件和双压电晶片元件的那样使用从几十至几百微米较薄的板状的压电陶瓷板，由于也可以使用柱状的具有一定强度的积层型压电执行元件，所以耐下落冲击性也得到提高。而且，通过将积层型压电执行元件31固定在放大机构部32上，在对积层型压电执行元件附加一定的压缩应力的同时，也成为对积层型压电执行元件31进行保护的外框，成为具有一定机械强度的较坚固的构造。
用于本发明的积层型压电执行元件31是使用长度方向效果而产生长度方向(图4所示的箭头A的方向)上的位移的元件。积层型压电执行元件31的形状，并没有被特别地限定，从设计的容易性考虑，可以是方柱和圆柱等的柱状体。另外，积层型压电执行元件具有降低驱动电压、从而降低消耗电力的效果。以在厚度方向上进行了积层的结构，通过采用将电极按每一层都分为两个组而每层都可以进行分极和外加电压的结构，具有可以大幅度降低驱动电压的优点。
在图4中，放大机构部32具有悬臂梁构造，但是也可以是双支承梁构造或者是设置多个铰链部而做成了多段的构造。另外，即使不设置铰链部，而是使支承部38具有弹性，使音响振动部37和固定部33部分具有较高的刚性，也可以获得同样的位移放大效果。对于放大机构部32，也可以使用不锈钢或黄铜等金属，或者使用具有一定程度刚性的塑料。特别是不锈钢，它在构成具有适度的弹性和具有一定比重的音响振动系统时是很合适的材料。因为铰链部、音响振动部、积层型压电执行元件的固定部以一个整体部件的形式来构成，所以部件数量减少，这样就可以使装置的体积做得很小。
伴随已在放大机构部32中被放大的音响振动部37的音响振动的惯性力，经由支承部38，传递给已被固定在支承部38的下部上的被振动体34。由此，被振动体进行振动，可以作为扬声器而发挥作用。另外，如前所述，使被振动体抵接音响振动部37，还可以直接利用音响振动部37本身的振动的振幅。特别是，象骨传导型扬声器的那样，在需要振幅的情况下，若利用音响振动部37的振幅，则效果更好。
图5是表示以往的音响信号发生用压电装置的音响特性的曲线图。此图表示用振动传感器测量了伴随于由双压电晶片元件构成的悬臂梁的振动的在支承部上产生的惯性力的结果。由此图可知，在将一次共振频率设定为300Hz的情况下，在一次和高次的共振的部分中具有峰值。共振的存在有助于增大振动的振幅，在增大输出和形成频率特性方面被有效地灵活利用，但是，其相反的一个方面是，仅在特定的频率上突出的振动的振幅不是作为扬声器的最好的音响特性，理想的是在共振频率附近对振动进行适度地抑制。
以下，在参照附图的同时，对本发明的实施例详细地进行说明。本实施例是表示本发明的一个实施方式的例子，本发明并不被局限于此，而是可以增加多种变化。
图6是表示根据本发明实施的例子的分解立体图。本实施例中的音响信号发生用压电装置包括振动单元15、壳体12、T型线圈13，上述振动单元15包括振动副单元14、一对支承部件8和9、密封部件7、衬垫6，上述振动副单元14包括放大机构部1、压电元件2、定位板10、基座配重3、第一外螺纹部5、第二外螺纹部4，上述放大机构部1包括弹性部件1a、振动输出部件1b、基座部件1c。
参照图6，对上述振动副单元14的构成的详细情况进行说明。在上述振动副单元14中，构成放大机构部1的弹性元件1a、振动输出部件1b和基座部件1c作为一个整体被形成为大致马蹄铁状，它们是将厚度1mm的不锈钢板通过冲压加工成型而形成为一体的元件，振动输出部件1b和基座部件1c通过弹性部件1a而成为方向相对的位置关系。振动输出部件1b被形成为大致的矩形，并且在它的长度方向的两侧，在上述冲压加工时形成了朝向下方的凸缘1d，基座部件1c也一样被形成为大致的矩形，并且在它的长度方向的两侧在上述冲压加工时也形成了朝向下方的凸缘1h。上述凸缘1d以及1h是为了使振动输出部件1b以及基座部件1c的刚性提高而设置的。基座部件1c因具有上述凸缘1h而具有比弹性部件1a的刚性高的刚性。另外，与振动输出部件1b相比，基座部件1c有着较大的质量。
图7是表示与本实施例有关的压电元件的立体图。在本实施例中使用的压电元件2是将内部电极17和压电陶瓷件16一体烧制而成的积层型压电执行元件，在内部电极17上配置着被进行了电连接的一对外部电极18(底表面部的外部电极18未图示)，并连接着输入电线2a。在本实施例中，在上述压电元件2中采用了NEC东金(株式会社)(英文名称NEC TOKIN Corporation)产的外形为2mm×2mm×9mm的柱状的积层型压电执行元件。此积层型压电执行元件是通过在长度方向上使内部电极17和压电陶瓷件16相互交替地层叠、由内部电极17夹着的压电陶瓷件16共层叠了30层后，进行一体烧制而成的。此积层型压电执行元件是通过从输入电线2a输入音响电信号，在长度方向上产生与被输入的电压和频率相应的机械振动的压电元件。
在图6中，压电元件2被设计成，将压电元件2的一端插入到预先被开设在定位板10上的异型孔10a内，将压电元件2和定位板10一起从与上述弹性部件1a相对的一侧插入放大机构部1的开口部，从而将压电元件2和定位板10配置在振动输出部件1b和基座部件1c之间，由此，将压电元件2配置在振动输出部件1b的距两个长边等距离的位置，并更靠近弹性部件1a的一侧(短边)。压电元件2的另一端抵接于振动输出部件，并由环氧类的粘接剂固定着。
另外，插入到了压电元件2的定位板10的异型孔10a内的一端，被配置在已被开设在基座部件1c上的内螺纹部1e的正上方。在此，使第一外螺纹部5旋合在已被开设在基座部件1c上的内螺纹部1e内，通过紧固对压电元件2施加压力。
在单纯的振动动作中，积层型压电执行元件等柱状的压电元件在长度方向上相互交替地作用大致同等程度的压缩力和拉伸力。此力与振动部的惯性质量成比例，并且是与振动频率的平方成比例的，特别是如果振动频率变高，则该力急剧增大。另一方面，积层型压电执行元件等柱状的压电元件对于长度方向施加的压缩力具有较强的抵抗力，而对于对长度方向施加的拉伸力的抵抗力则较弱，因此，为了更有效地使用较小的元件，需要在动作时减小作用于其上的拉伸力。因此，预先赋予一定的压力，使得在非动作时压缩力已在发挥着作用，这是比较有效的。
下面，对在组装时将此压力施加给作为压电元件2的压电执行元件的方法更详细地进行说明。被插入到了放大机构部1的振动输出部件1b与基座部件1c之间的压电元件2，被设置成其上端面抵接配置在振动输出部件1b的内侧表面时，它的下端面与基座部件1c的上表面之间因此产生间隙。第一外螺纹部5就是发挥填补的功能以调整上述间隙、以及通过进一步向上推并以放大机构部1的弹性部件1a为主通过弯曲变形而形成的反作用力发挥对压电元件2施加压缩力的功能。此压缩力与第一外螺纹部5的螺纹拧紧量成比例地增加，所以，在观测振动输出部件1b与基座部件1c两者的前端部的距离相互变化的同时，将第一外螺纹部5一直拧入到施加根据实测结果求得的施加规定压力的位移量为止，此后，将第一外螺纹部5、基座部件1c、定位板10的异型孔部10a和压电元件2的下端部一起用粘接剂进行牢固地固定。由此，在非动作时，获得了对压电元件2施加了压力而形成的压缩状态。
在不施加压力的情况下，在压电元件2上大致与压缩力相同大小的拉伸力发挥作用，但是，依靠在非动作时已经施加的压缩力，在动作时发挥作用的力转化为进行压缩的一侧，使压缩力增加，该拉伸力被减小。通过适当地给予压力，可以将动作时施加的压缩力与拉伸力的动作范围作为压缩容许力与拉伸容许力的范围的中间部。
在压电元件2的上端面与振动输出部件1b的内侧表面相互抵接时，通过从已开设在振动输出部件1b上的小孔注入环氧类的粘接剂，使压电元件2的端面部以及周边部得到了固定。使用的粘接剂最好是具有在施加压力作业后经过一段时间就硬化的性质的、或者是在使温度上升了时便硬化的粘接剂。另外，定位板10的异型孔10a对压电元件2的四个侧表面进行限制，使得在施加压力作业时压电元件2不因受到第一外螺纹部5的旋转力而偏离必要的位置和姿势。
基座配重3为用锌压铸材料形成的长方体部件，在它的两个侧表面上具有凸部3a(由于其中之一被遮挡，故未图示)，另外，它还具有一直贯穿到下表面的内螺纹部3b。通过第二外螺纹部4穿过已开设在基座部件1c上的贯穿孔1g并旋合在上述内螺纹部3b上，基座配重3便被固定在基座部件1c上。在设定基座配重3时，要使得此基座配重3、定位板10和基座部件1c的合计质量为振动输出部件1b和后述的衬垫6的合计质量的大约5倍。通过使基座部件1c部分的重量比振动输出部件1b部分的重量重，在使压电元件2的振动的位移放大时，该振动向基座部件的传播被抑制，使振动集中到振动输出部件1b上，因基座部件1c振动而产生的漏音现象将大幅度地被抑制。只要此基座部件1c部分的质量为振动输出部件1b部分的质量的两倍或两倍以上，便可获得上述的效果。另外，基座配重3和定位板10也可以被做成一体而成为一个部件。在本实施例中，虽然对基座配重3使用了锌压铸材料，但是即使使用其他的材料，只要能确保上述的质量也都是可以的。
基座配重3的上表面和振动输出部件1b的下部表面之间被形成为仅有0.3mm左右的微小的间隙。其理由是为了在较小的空间内尽可能地确保配重3的质量、和增加在施加压力作业时基座部件1c和振动输出部件1b的前端部的张开量而便于测量。测量与基座部件1c成一体的基座配重3的边缘与振动输出部件1b之间的张开量，使它们的测量距离为不超过1mm的尺寸，由此增加张开量的变化率。
图8A、8B是表示与本实施例有关的振动副单元14的立体图。图8A是表示根据上文所述的结构的振动副单元14的立体图，但是，在本实施例中，虽然对在弹性部件1a的内侧被振动输出部件1b和基座部件1c所围的部分未进行图示，但是在压电元件2的周围浇注成型了橡胶部件11。图8B是表示浇注成型了橡胶部件11之后的振动副单元14的立体图。振动副单元14的外形的尺寸非常小，其长度约为18mm、宽度约为8mm、高度约为13mm。
本发明的构造具有共振点，这容易显现在音声频率带区域上。共振点使其附近的振动增大，但是同时也使不需要的漏音增大。因此，需要适当的衰减调整部件。上述橡胶部件11便起到衰减调整部件的作用。通过调整其衰减性能，可以获得更适当的振动特性，并且也可以防止不需要的漏音的增大。另外，它还具有防水和密封潮气的功能，用于对不耐潮的压电源元件2起保护作用。
在上述振动副单元14中，通过对压电元件2外加交流电压，这会使伸缩振动的位移发生在其纵轴向上，但是，放大机构部1的振动输出部件1b和基座部件1c随着此位移而受压，并随着以弹性部件1a为主的弯曲变形而相互地产生振动位移。在采用了杠杆构造的本结构中，即使压电元件2的伸缩的量大约为2～3微米，在振动输出部件的中央部的位移也会被放大到大约3～5倍左右，因此，成为能够获足够大音量的振幅的振动。
接下来，在参照图6的同时，对上述振动单元15的构成的详细情况进行说明。上述振动单元15是通过如下方式构成的在上述振动副单元14的两侧表面上，配置由一对硅橡胶片材构成的支承部件8和支承部件9，通过由呈矩形环状的海绵构成的密封部件7，将通过树脂成型的衬垫6配置在振动副单元14的振动输出部件1b的上表面上。支持部件8和支承部件9分别具有方孔8a和方孔9a，并通过使上述方孔8a和方孔9a嵌合在上述振动副单元14的基座配重3的凸部3a上而被固定。
支承部件8和支承部件9起着吸收振动副单元14的振动输出部件1b产生的振动以外的振动、使之不传递给其它部件的作用，具有对成为所谓的漏音的原因的振动进行抑制的功能。在本实施例中，作为上述支承部件8和支承部件9使用了硅橡胶片材，但是，只要是同时具有粘性和弹性的部件，也可以是例如以所谓的防振橡胶的素材或硬度不超过5度的硅橡胶为基材的凝胶状的材料等。
上述衬垫6被形成为与上述振动输出部件1b的上表面的形状大体上相似的板状。作为衬垫6最好使用热传导率较低的材质。其理由是因为要减少因处于低温状态的金属部直接接触到皮肤而被感受到冰冷感的缘故，例如在冬季，振动输出部件1b的金属部处于低温的状态。另外，最好采用比重较小且刚性较高的材质。其理由是为了抑制振动部的质量增加，确保刚性，在振动输出部件1b内部不产生不必要的振动的缘故。
以上内容是关于振动单元15的构造的叙述。图9是表示与本实施例有关的振动单元15的立体图。另外，图10是表示从图9中的箭头Y方向看的与本实施例有关的振动单元15的主视图。图11是图10所示的XI-XI的剖视图。
下面在参照图6的同时，对本实施例中的音响信号发生用压电装置的详细情况进行说明。本实施例中的音响信号发生用压电装置，是通过将上述振动单元15插入到用聚碳酸酯树脂成型的筒状的壳体12的空心部内而形成的。壳体12依靠凸缘等对上述支承部件8和支承部件9进行了限制和保持。虽然未进行图示，但是做成了将壳体12的下方的敞开部用其他壳体部件塞住，通过抑制支持部件8和9的端面而使本音响信号发生用压电装置成为弹性支承在壳体12上的构造。
另外，在壳体12上，以围绕骨传导型扬声器部的形式配置了方形环状的T型线圈13。T型线圈13具有振荡器的功能，用于向与其同时使用的其他音响设备或辅助性听取设备等将音声信号作为电磁波进行输出，T型线圈是在不使用本音响信号发生用压电装置的情况下，在与具有能够收集T型线圈发射出的电磁波并使之复原成音声信号的功能的其他音响设备或者助听器等的组合使用时被利用的发射信号元件。
另外，为了防尘且不向壳体12传递振动，上述振动输出部件1b或与衬垫6周围的壳体12之间的间隙用上述密封部件7进行了填塞。密封部件7可以是超材质的部件，但是为了避免受到振动而产生声音，采用材质较软且容易透过空气的海绵等材料较好。
另外，在动作时，振动输出部件1b和基座部件1c是在它们的前端部相互开闭的方向上进行位移振动动作的，但是，由于是与定位板10和基座配重3一起被一体地固定了的基座部件1c，即基座部件1c部分的质量充分大于振动输出部件1b的质量，所以，主要是振动输出部件1b产生振动位移。换句话说，由于被支承一侧的基座部件1c部分的振动较少，所以向支承的部分传递的振动也少，还由于支承部件8和9具有的阻断振动作用的特性也发挥作用，所以，大幅度地减少了向成为漏音的主要的原因的壳体传递振动的量。此效果的有效程度是基座部件1c部分的质量越大越好，但是也要考虑作为部件的重量、大小来进行设定。
图12是表示本实施例的立体图。另外，图13是表示本实施例的侧视图。图14是图13所示的XIV-XIV线的剖视图。
图15是表示与本实施例有关的音响输出特性的曲线图。其横轴表示频率，纵轴表示音响输出。在图15所示的曲线图中，表示着有上述基座配重3的情况和无基座配重3的情况这两种情况的特性。由此曲线图也可以了解到，有基座配重3的音响输出，比无基座配重3的情况在较宽的频率范围上具有较大的音响输出。这是因为在根据本实施例形成的音响信号发生用压电装置中，通过将基座配重3固定在基座部件1c上，使基座部件1c部分成为质量比振动输出部件1b部分的重的状态，从而使音响振动集中到了振动输出部件1b一侧而产生的效果。
图16是表示与实施例有关的漏音的音压水平的曲线图。其横轴表示频率，纵轴表示漏音的音压水平。在图16所示的曲线图中，表示着有上述基座配重3的情况和无基座配重3的情况这两种情况的特性。由此曲线图也可以了解到，与无基座配重3的情况相比，有基座配重3的情况的漏音的音压水平整体上降低。这可以说是因为，在根据本实施例形成的音响信号发生用压电装置中，通过将基座配重3固定在基座部件1c上，使基座部件1c部分成为质量比振动输出部件1b部分的重的状态，再加上被固定在壳体12上的基座部件1c部分的振动已被抑制，从而大大有助于上述支承部件8和支承部件9以及密封部件7和橡胶部件11吸收和抑制振动而产生的效果。
如上所述，根据本实施例，便可提供一种小型化的、具有优良的耐下落冲击性的、漏音较少的提高了音响性能的音响信号发生用压电装置。
应当理解，本发明不限于上述实施例，在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以对上述实施例进行修改和变型。
权利要求
1.一种音响信号发生用压电装置，其具有压电元件、放大机构部和音响振动部，上述压电元件用于将电信号变换为机械振动，上述放大机构部用于对由上述压电元件产生的机械振动的位移进行放大，上述音响振动部用于将由上述放大机构部放大了的机械振动的位移作为音响振动进行传递，其特征在于上述放大机构部具有弹性部件、振动输出部件和基座部件，上述振动输出部件为板状结构并具有比上述弹性部件的刚性高的刚性，上述基座部件具有比上述振动输出部件的质量大的质量，上述基座部件和上述振动输出部件处于相互方向相对的状态，它们夹着上述压电元件，上述基座部件和上述振动输出部件彼此相对置的各一个端部由上述弹性部件连接着，上述压电元件被配置在上述振动输出部件的由上述弹性部件与上述基座部件连接的一个端部与上述振动输出部件的中央部之间。
2.根据权利要求1所述的音响信号发生用压电装置，其特征在于上述放大机构部具有梁式结构。
3.根据权利要求1所述的音响信号发生用压电装置，其特征在于上述放大机构部的至少一部分是通过对金属板进行冲压加工成型而形成的。
4.根据权利要求1所述的音响信号发生用压电装置，其特征在于上述压电元件为柱状体结构，上述放大机构部具有对上述压电元件沿长度方向施加压缩力的加压部。
5.根据权利要求1所述的音响信号发生用压电装置，其特征在于上述压电元件为柱状体结构，上述放大机构部具有对上述压电元件沿长度方向施加可通过螺纹部的紧固力来调整的压缩力的螺纹部。
6.根据权利要求1所述的音响信号发生用压电装置，其特征在于上述压电元件在除了上述压电元件的端部方向之外的所有方向上都被粘性体或弹性体包围。
7.一种音响信号发生用压电装置，其具有放大机构部、振动副单元、振动单元，并且还具有壳体和线圈，上述放大机构部用于对机械振动的位移进行放大，上述振动副单元包括上述放大机构部，上述振动单元包括上述振动副单元，上述壳体用于收纳上述振动单元，上述线圈被设置在上述壳体中，上述放大机构部具有弹性部件、振动输出部件、基座部件，上述弹性部件为具有弹性的矩形板状结构，上述振动输出部件为矩形板状结构，具有比上述弹性部件的刚性高的刚性，上述基座部件为具有弹性的矩形板状结构，它的质量比上述振动输出部件的大，它的刚性比上述弹性部件的高，它与上述振动输出部件相对置的一个端部和上述振动输出部件的一个端部由上述弹性部件连接起来，上述振动副单元具有压电元件、定位板、基座配重、第一外螺纹部、第二外螺纹部、内螺纹部，上述压电元件被夹持在上述基座部件与上述振动输出部件之间，位于上述振动输出部件的中央部与该振动输出部件连接到上述基座部件一侧的一个端部之间的位置，上述定位板用于确定上述振动输出部件的中央部与该振动输出部件连接到上述基座部件一侧的一个端部之间的位置，上述基座配重被固定在上述基座部件上，并且在至少一个表面上具有内螺纹部，上述第一外螺纹部通过旋合紧固在上述基座部件的内螺纹部上对上述压电元件施加压力，上述第二外螺纹部用于固定上述基座部件和基座配重，上述内螺纹部被设置在上述基座部件的配置有上述压电元件的位置上，并允许上述第二外螺纹部旋合进其中，上述振动单元具有一对支承部件、衬垫，上述一对支承部件用于支撑上述振动副单元，与上述振动输出部件和基座部件的两侧的长度方向侧表面相抵接，上述衬垫具有形成与上述振动输出部件大致相似的形状的片状的结构，并通过密封部件而被配置在上述振动输出部件的上表面上。
全文摘要
一种音响信号发生用压电装置。在本发明的音响信号发生用压电装置中，利用杠杆构造，采用通过放大机构部放大积层型压电执行元件的位移的构造，使被设置在此放大结构上的基座部件的质量大于振动输出部件且使整体在结构上小型化。采用了减小随着增幅构造而产生的施加在积层型压电执行元件上的拉伸力的加压构造。因此，此种音响信号发生用压电装置是体积较小的、具有优良的耐下落冲击性的、漏音较少的提高了音响性能的音响信号发生用压电装置。
文档编号H04R17/00GK1929700SQ20061011547
公开日2007年3月14日 申请日期2006年8月10日 优先权日2005年9月9日
发明者川濑英幸, 新渡户祐二 申请人:Nec东金株式会社