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1. WO2020141870 - SUPPORT STRUCTURE OF VIBRATOR SPEAKER UNIT

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명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

10   11  

과제 해결 수단

12   13   14   15   16   17   18   19   20  

발명의 효과

21   22  

도면의 간단한 설명

23   24   25   26   27  

발명의 실시를 위한 형태

28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

도면

1   2   3   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 진동자 스피커 유닛의 지지구조

기술분야

[1]
본 발명은 진동자 스피커 유닛의 지지구조에 관한 것이다.

배경기술

[2]
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
[3]
일반 스피커는 음향 신호를 입력 받아 음향판을 진동시킴으로써 주변 공기에 음압을 전파하여 소리를 발생시키는 반면, 진동자 스피커는 일반 스피커의 음향판을 포함하지 않으며, 진동자가 외부 매체를 직접 가진하여 외부 매체의 진동으로 소리를 발생시킨다.
[4]
진동자 스피커로는 음향판 역할을 하는 패널에 부착되는 형태가 대표적이며, 두개골에 진동을 전달해 달팽이관에 직접 음향을 전달하는 골전도 이어폰 또는 헤드폰이 대표적이다.
[5]
골전도 헤드폰의 경우, 음량이 증가하면 진동폭이 증가하여 사용자가 간지러움을 느끼거나 어지러움과 두통이 발생되는 문제가 있다. 또한, 증가된 진동폭은 음향의 왜곡도 초래한다. 진동폭이 일정 수준 이상으로 커지면, 진동의 전달을 위한 신체와 진동자 사이의 적절한 누름 상태가 유지되지 못하여 두개골로 전달되는 진동의 크기가 왜곡되기 때문이다. 이로 인해, 외부 소음이 있는 상태에서 골전도 헤드폰의 음량을 증가시키는 경우 사용감과 음향 품질이 저하되는 현상이 여전히 해소되지 못하고 있다.
[6]
패널을 진동시키는 진동자 스피커의 경우에도 음량이 커서 진동자 팁(tip)과 패널의 접촉 상태가 변화되어 음향 왜곡이 발생하는 경우가 발생될 수 있다. 한편, 큰 진동폭을 허용하기 위해 진동자 팁과 패널 사이에 개재되는 우레탄, 실리콘 등의 탄성 소재를 사용하여 허용 진폭을 확보하는 경우도 있으나, 이 경우에는 작은 음량이나 고역대 음향의 전달 성능이 저하될 수 있다.
[7]
하우징에 약하게 지지되어 자유롭게 움직일 수 있는 음향판을 직접 구동하는 일반 스피커에 비해, 고정된 음향판을 타격하여 진동시키는 진동자 스피커의 경우, 타격이 이루어지는 진동자 팁과 음향판 사이의 접촉 상태가 음향 품질에 미치는 영향이 크다. 음량과 주파수 대역의 범위를 적절히 확보하여 제공하기 위해서는 진동자 팁의 접촉 상태가 일정 수준으로 유지될 필요가 있다.
[8]
진동자 스피커는 별도의 음향판을 포함하지 않는 크기가 작은 형태의 포터블 음향기기로 구성되기에 유리하다. 언급한 바와 같은 음량 및 주파수 대역 범위에서 적절한 접촉 상태를 제공하기 위한 구조는 전체 시스템의 크기 증가가 최소화되는 것이 바람직하다.
[9]
한편, 진동자 스피커의 진동자 유닛이 단순히 하우징에 고정되고 진동자 팁이 진동하는 경우, 진동자 팁의 진동이 진동자 유닛에 전달되어 하우징을 진동시킴으로써 하우징이 외부로 음향을 방사하는 음향판의 역할을 할 수 있다. 이러한 외부 음향 방사는 진동자 스피커를 사용하는 용도에 적합하지 않은 불필요한 음향 누출로 인지될 수 있어 가급적 억제되는 것이 바람직하다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[10]
본 발명은 진동자 스피커의 하우징 내에 배치되는 진동자 유닛을 지지하는 개선된 구조를 개시한다. 음량이 커서 진동자 팁의 진동폭이 큰 경우나, 저역대 음향 진폭이 커서 중고역대 음향 진폭이 진동자 팁이 접촉하는 외부 매체에 적절히 전달되지 못할 우려가 있는 경우에도 적절한 예압을 가지고 진동자 팁과 외부 매체 사이의 접촉 상태를 유지할 수 있는 지지구조를 확보하는 것이 본 발명의 목적이다.
[11]
또한, 진동자 스피커가 포터블 음향기기에 주로 사용되는 것을 고려하여, 이러한 지지구조를 구현함에 따른 제품의 크기 증가가 최소화되는 형태인 지지구조를 확보하는 것이 목적이다.

과제 해결 수단

[12]
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동자 스피어 유닛의 지지구조는, 외부 매체를 가진(excitation)하도록 형성된 진동자 팁(tip)을 전방에 포함하는 진동자 유닛; 진동자 유닛의 후방에 배치되는 플랫폼부; 진동자 유닛과 플랫폼부를 수용하는 컵 형상인 내부 하우징; 내부 하우징의 림(rim) 부분이 고정되고 진동자 팁이 관통하여 배치되는 개구부를 포함하는 하우징 베이스; 플랫폼부와 진동자 유닛 사이에 배치되는 제1스프링; 적어도 일부의 진동자 유닛을 수용하고, 플랫폼부와 하우징 베이스 사이에 배치되는 제2스프링; 및 플랫폼부와 내부 하우징의 베이스 사이에 배치되는 제3스프링;을 포함하되, 제1스프링 및 제3스프링은 콘 스프링(conical spring)이고, 제2스프링은 원통형 스프링(cylindrical spring)인 것을 특징으로 한다.
[13]
또한, 외부 매체와 진동자 팁이 예압(preload)을 가지며 접촉되어 조립된 상태에서, 제1 및 제3스프링은 비선형 스프링 영역에서 동작하도록 압축되고, 제2스프링은 선형 스프링 영역에서 동작하도록 압축되며, 제1스프링은 제1스프링의 선경(wire diameter) 높이로 최대 압축된 상태가 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
[14]
또한, 제2 및 제3스프링의 강성은 제1스프링의 강성보다 큰 것을 특징으로 한다.
[15]
또한, 제1스프링은, 진동자 팁의 예압이 소실되는 수준의 높은 운동에너지를 가지고 진동자 유닛이 후방으로 후퇴되는 경우, 진동자 유닛의 운동에너지가 제3스프링에 의해 흡수되어 감소됨에 따라 제1스프링이 늘어나 진동자 팁을 전방으로 밀어 예압이 회복되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
[16]
또한, 내부 하우징의 림 부분과 하우징 베이스는 나사 결합되고, 내부 하우징의 체결 각도를 조절함으로써 제2 및 제3스프링의 조립되는 길이를 조절하여 진동자 팁의 예압을 조절하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
[17]
또한, 제1스프링 외측에 배치되는 댐핑(damping)용 탄성부재로서, 제1오링(O-ring)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
[18]
또한, 제3스프링은 벌집모양 스프링(beehive spring)인 것을 특징으로 한다.
[19]
또한, 내부 하우징의 내주면과 플랫폼부 사이에 마찰 댐핑(frictional damping)용 탄성부재로서 제2오링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
[20]
또한, 내부 하우징 및 상기 플랫폼부는 초고분자량 폴리에틸렌 또는 불소 수지로 이루어진 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

[21]
본 발명은 진동자 유닛을 하우징에 직접 고정하는 방식이 아니라, 복수의 스프링에 지지된 형태로 구성하고, 플랫폼부가 진동자 유닛을 지지하여 진동자 팁 방향인 전방을 향해 밀도록 구성하고, 플랫폼부는 양방향으로 스프링에 의해 지지되어 플로팅(floating) 상태가 되며, 진동자 유닛을 둘러싼 모든 구성 요소는 하우징의 전방부에만 고정되도록 형성되는 지지구조를 가짐으로써, 보다 넓은 진동폭을 허용할 수 있으며 넓은 주파수 대역에서 진동자 팁의 접촉 상태가 유지되는 효과가 있다.
[22]
또한, 이동 가능한 요소들이 후방으로 이동하는 방향에 배치되어 압축되는 스프링은 비선형 콘형 스프링(conical spring)을 적용하여 후방을 향하는 진동을 빠르게 감쇠시켜 음향을 발생시키는 외부 매체를 가진하기 위한 진동 이외의 후방으로 누설되는 진동을 억제하는 효과가 있다.

도면의 간단한 설명

[23]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동자 유닛 및 지지구조의 개념을 나타내는 단면도이다.
[24]
도 2는 일반적인 콘 스프링의 비선형 특성을 나타내는 그래프이다.
[25]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동자 유닛 및 지지구조의 개념을 설명하는 스프링 선도이다.
[26]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐핑 요소를 더 포함하는 진동자 유닛 지지구조의 개념을 나타내는 단면도이다.
[27]
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 벌집모양 스프링을 나타낸다.

발명의 실시를 위한 형태

[28]
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
[29]
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[30]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동자 유닛 및 지지구조의 개념을 나타내는 단면도이다.
[31]
도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동자 유닛이 외부 매체와 조립되기 전인 상태를 도시하며, 도 1(b)는 외부 매체에 조립되어 진동자 유닛에 예압이 가해진 상태를 도시한다.
[32]
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동자 스피커 유닛의 지지구조(10)는 외부 매체(미도시)를 가진(excitation)하도록 형성된 진동자 팁(tip, 110)을 전방에 포함하는 진동자 유닛(100); 진동자 유닛(100)의 후방에 배치되는 플랫폼부(120); 진동자 유닛(100)과 플랫폼부(120)를 수용하는 컵 형상인 내부 하우징(130); 내부 하우징(130)의 림(rim, 132) 부분이 고정되고 진동자 팁(110)이 관통하여 배치되는 개구부를 포함하는 하우징 베이스(140); 플랫폼부(120)와 진동자 유닛(100) 사이에 배치되는 제1스프링(210); 적어도 일부의 진동자 유닛(100)을 수용하고, 플랫폼부(120)와 하우징 베이스(140) 사이에 배치되는 제2스프링(220); 및 플랫폼부(120)와 내부 하우징(130)의 베이스(134) 사이에 배치되는 제3스프링(230)을 포함한다.
[33]
일 실시예에서 제1스프링(210) 및 제3스프링(230)은 콘 스프링(conical spring)이고, 제2스프링(220)은 원통형 스프링(cylindrical spring)일 수 있다. 콘 스프링은 압축되는 경우 인접하는 피치(pitch)가 서로 겹치지 않도록 권선된 것이 스프링 배치에 따른 높이를 최소화하기 위해 바람직하다. 또한, 외부 매체와 진동자 팁(110)이 예압(preload)을 가지며 접촉되어 조립된 상태에서, 제1 및 제3스프링(230)은 비선형 스프링 영역에서 동작하도록 압축되고, 제2스프링(220)은 선형 스프링 영역에서 동작하도록 압축되며, 제1스프링(210)은 상기 제1스프링(210)의 선경(wire diameter) 높이로 최대 압축된 상태가 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 도 1(b)에서 제1스프링(210)은 편의상 약간의 콘 각도를 가지고 압축된 것처럼 도시하였으나, 실질적으로 더 이상 압축될 수 없는 고정된 상태인 것으로 이해되어야 할 것이다.
[34]
일 실시예에 따른 진동자 유닛(100)의 지지구조(10)는 선형 스프링 영역에서 동작하는 제2스프링(220) 및 비선형 스프링 영역에서 동작하도록 압축된 상태로 조립되어 동작하는 제3스프링(230)에 의해 양측이 지지되어 플로팅(floating) 상태인 플랫폼부(120)가 진동자 유닛(100)을 지지하도록 형성된다. 또한, 진동자 유닛(100)의 진동폭이 소정 범위 이내인 경우에는 제1스프링(210)은 완전 압축된 상태가 유지되어 플랫폼부(120)와 진동자 유닛(100)은 하나의 몸체로 밀착되어 동작할 수 있다. 제1스프링(210)은 진동자 유닛(100)이 후방으로 큰 운동에너지와 가속도를 가지고 소정 범위 이상 후퇴되어 진동자 팁(110)과 외부 매체의 예압이 소실되는 경우에 늘어나도록 형성된다.
[35]
도 2는 일반적인 콘 스프링의 비선형 특성을 나타내는 그래프이다.
[36]
도 2는 최대 압축 상태에서 선경(wire diameter) 두께로 압축되어 낮은 높이를 가질 수 있는 콘 스프링의 스프링 변위-힘 선도를 나타낸다. 콘 스프링은 소정 길이(여기서는 L T) 이상 압축되면 비선형 스프링으로 거동한다. 일 실시예에서는 제3스프링(230)으로 사용되는 콘 스프링은 조립된 상태에서 소정 길이 이상 압축된 이후 구간에서 사용되도록 설정된다. 반면 제3스프링(230)에 대응하여 플랫폼부(120) 반대 편에 배치되는 제2스프링(220)은 선형 스프링 영역에서 동작하며, 내부 하우징(130)과 하우징 베이스(140)가 조립된 상태에서 제3스프링(230)이 압축되어 플랫폼부(120)에 작용하는 힘에 대응되도록 압축된다.
[37]
도 1(b)를 다시 참조하면, 진동자 팁(110)이 전방으로 외부 매체에 접촉하여 예압을 가지고 조립된 상태에서, 플랫폼부(120)는 진동자 유닛(100)과 함께 예압에 대응하여 후방으로 이동되어 힘의 균형을 이룬다. 음향 발생을 위해 진동자 유닛(100)이 진동하면 진동자 팁(110)은 전방의 외부 매체를 타격하게 되고, 이에 의한 반작용은 진동자 유닛(100)에 전달된다. 진동자 유닛(100)에 가해진 힘에 의해 스프링에 비해 큰 질량을 가진 진동자 유닛(100)은 후방으로 운동에너지를 가지고 가속된다.
[38]
일 실시예에서 플랫폼부(120)는 후방으로 이동되는 경우 진폭이 증가할수록 플랫폼부(120)를 지지하는 제3스프링(230)의 강성이 증가하도록 구성되어, 결과적으로 플랫폼부(120)와 진동자 유닛(100)을 감속시킬 수 있다. 반면 플랫폼부(120)가 전방으로 이동되는 경우 플랫폼부(120)를 지지하는 제2 및 제3스프링(230)에 의한 합성 강성은 후방으로 이동되는 경우보다 작다. 즉, 일 실시예의 지지구조(10)는 진동자 유닛(100)에 가해진 충격 에너지를 전방 보다 후방 방향일 때 더 크게 흡수하도록 형성된 것이다.
[39]
일 실시예에 따른 지지구조(10)는 이와 같이 형성됨으로써, 진동자 팁(110)이 후방으로 후퇴되는 진폭은 제한 없이 허용하고 진동자 팁(110)이 전방으로 전진하여 외부 매체를 타격하는 경우에는 보다 큰 강성으로 이를 지지하여 진동 에너지가 외부 매체로 용이하게 전달되도록 하며, 동시에 후방으로 전달되는 진동을 감쇠함으로써 진동자 유닛(100)이 적용된 진동자 스피커 유닛이 외부로 음향을 누설하거나 방사하는 정도를 경감시킬 수 있다. 또한, 비선형 스프링인 제3스프링(230)에 의해 진동자 유닛(100)이 진동자 팁(110)의 가진으로 인한 반작용으로 인해 후방으로 이동되는 진폭이 감소함으로써 진동자 팁(110)과 외부 매체 사이의 접촉 상태가 소실될 확률을 감소시킬 수 있다. 또한, 제2스프링(220)을 지지하는 내부 하우징(130)은 컵 형태를 가지고 하우징 베이스(140)에 연결되므로 제2스프링(220)에 전달된 진동 에너지는 하우징 베이스(140)와 결합되는 하우징 커버(미도시) 등에 전달되지 않아 외부로 누설되는 음향을 크게 경감시킬 수 있다.
[40]
일반적으로 외부 패널에 부착되어 외부 패널을 가진하는 형태의 진동자 스피커는 브라켓 구조 등에 의해서 진동자가 외부 패널에 고정된 상태보다 사용자가 손으로 진동자 스피커를 잡고 외부 패널에 밀착하고 있는 상태에서 음향이 더 우수한 경우가 많다. 일 실시예에 따른 지지구조(10)는 이와 같이 손으로 진동자 스피커를 밀착시키는 경우와 유사한 환경을 제공하기 위해 고안된 것이다.
[41]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동자 유닛 및 지지구조의 개념을 설명하는 스프링 선도이다.
[42]
도 3은 제2스프링(220)과 제3스프링(230)의 변위-힘 선도를 개념적으로 도시한 것이다. 도 3에서 F free는 진동자 팁(110)과 외부 매체가 아직 조립되기 전 상태를 나타내며, F eq는 진동자 팁(110)에 예압이 걸린 상태에서 이에 대응하여 제2스프링(220)은 x eq-x free만큼 늘어나고 제3스프링(230)은 그 만큼 압축되어 ΔF eq만큼의 대응 힘이 형성된다. 도 3 상단의 정현파 형태는 진동자 유닛(100)의 진폭을 예시적으로 도시한 것이다. 진동자 유닛(100)은 도시한 영역에서 음향 발생을 위한 진동의 반작용이 작용하는 것을 예시하였으며, 도시한 진동자 유닛(100)의 진동에 따른 위치가 전방으로 최대 전진한 경우(진동자 팁(110)이 후방으로 최대 후퇴된 경우)에는 제2 및 제3스프링(220, 230)에 의해 플랫폼부(120)에 작용되는 힘은 ΔF push가 될 수 있으며, 진동자 유닛(100)의 진폭이 후방으로 최대 후퇴된 경우(진동자 팁(110)이 전방으로 최대 전진한 경우)에 그 힘은 ΔF pull이 될 수 있다. 여기서 제3스프링(230)은 비선형 영역에서 동작하므로 ΔF push와 ΔF pull 사이 영역에서 변위와 힘은 비선형 관계를 가진다. 특히, 후방으로 향하는 힘에 대해서는 전방보다 더 작은 변위를 허용하게 됨으로써 질량을 가지는 진동자 유닛(100) 및 플랫폼부(120)의 후방으로 향하는 운동에너지는 댐핑 효과를 가지고 감쇠될 수 있다.
[43]
도 3을 설명함에 있어, 편의상 제1스프링(210)은 최대 압축된 상태를 유지하며, 늘어나지 않는 것을 가정하였다.
[44]
제1스프링(210)은 진동자 팁(110)의 예압이 소실되는 수준의 높은 운동에너지를 가지고 진동자 유닛(100)이 후방으로 후퇴되는 경우, 진동자 유닛(100)의 운동에너지가 제3스프링(230)에 의해 흡수되어 감소됨에 따라 제1스프링(210)이 늘어나 진동자 팁(110)을 전방으로 밀어 예압이 회복되도록 형성된다.
[45]
진동자 유닛(100)은 음향 주파수 대역이 넓어 복합적인 진동 신호가 인가될 수 있다. 제2스프링(220)-플랫폼부(120)-제3스프링(230)의 연결 구조는 이에 따라 복합적인 거동을 보일 수 있으며, 경우에 따라서는 자가공진(self-resonance) 등에 의해 단순한 힘-변위 이상의 진동모드 및 지연(delay)를 포함할 수 있어, 플랫폼부(120)가 원위치 되는 시간에 지연이 있을 수 있다.
[46]
반면, 제1스프링(210)은 완전 압축되어 스프링 내부 모드가 존재하지 않은 상태에서, 진동자 유닛(100)의 후방으로 향하는 운동에너지가 감소하면 늘어나게 되므로, 보다 명확하고 예측가능한 움직임(늘어남)을 제공할 수 있다.
[47]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐핑 요소를 더 포함하는 진동자 유닛 지지구조의 개념을 나타내는 단면도이다.
[48]
도 4는 진동자 유닛(100)에 가해지는 진동 에너지를 보다 효과적으로 감쇠하고 잔진동을 억제하기 위한 댐핑(damping) 요소를 더 포함하는 실시예에 관한 것이다.
[49]
도 4를 참조하면, 제1스프링(210) 외측에 배치되는 댐핑용 탄성부재로서, 제1오링(O-ring, 310)을 더 포함할 수 있으며, 또한 내부 하우징(130)의 내주면과 플랫폼부(120) 사이에 마찰 댐핑(frictional damping)용 탄성부재로서 제2오링(320)을 더 포함할 수 있다.
[50]
제1오링(310)은 플랫폼부(120)와 진동자 유닛(100)의 후방이 최소 거리로 가까워지는 경우, 압축되어 댐핑력(damping force)을 제공한다. 제2오링(320)은 플랫폼부(120)와 내부 하우징(130)의 내주면에 적절한 마찰력을 제공하도록 형성되어 제2 및 제3스프링(220, 230)에 댐핑 요소로서 작용하며 제2 및 제3스프링(220, 230)의 불필요한 공진을 억제할 수 있다. 제2오링(320)과 내부 하우징(130) 또는 플랫폼부(120) 간에 적절한 마찰력을 장시간 마모없이 제공하기 위해 플랫폼부(120)와 내부 하우징(130)의 소재는 마찰력 및 마모가 적은 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 또는 불소 수지 등의 소재가 사용되는 것이 바람직하다. 내부 하우징(130)과 플랫폼부(120) 사이의 마찰력은 제2오링(320)의 탄성 변형에 의해 적절한 수준의 마찰 댐핑만 제공하도록 형성될 수 있다.
[51]
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 벌집모양 스프링을 나타낸다.
[52]
도 5를 참조하면, 도 1의 제3스프링(230)은 콘 스프링에서 벌집모양 스프링(beehive spring)으로 대체될 수 있다. 벌집모양 스프링은 압축 높이가 콘 스프링의 경우보다는 높을 수 있으나 고진동 상태에서 댐핑 효과가 더 우수할 수 있다.
[53]
한편, 도 1 또는 도 4를 다시 참조하면, 일 실시예에 따른 내부 하우징(130)은 하우징 베이스(140)에 나사결합 될 수 있으며, 내부 하우징(130)을 회전시켜 내부 하우징(130)의 체결 각도를 변화시킴으로써 제1, 제2 및 제3스프링(210, 220, 230)의 평균 압축 정도를 조정할 수 있고, 따라서 진동자 팁(110)의 예압을 조절할 수 있다. 이 경우 내부 하우징(130)의 후방은 하우징(미도시) 바깥에 조절을 위해 접근 가능하도록 돌출 또는 노출될 수 있다. 통상의 기술자라면 이러한 구성을 위해 적절한 설계를 용이하게 적용할 수 있을 것이다.
[54]
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

청구범위

[청구항 1]
외부 매체를 가진(excitation)하도록 형성된 진동자 팁(tip)을 전방에 포함하는 진동자 유닛; 상기 진동자 유닛의 후방에 배치되는 플랫폼부; 상기 진동자 유닛과 상기 플랫폼부를 수용하는 컵 형상인 내부 하우징; 상기 내부 하우징의 림(rim) 부분이 고정되고 상기 진동자 팁이 관통하여 배치되는 개구부를 포함하는 하우징 베이스; 상기 플랫폼부와 상기 진동자 유닛 사이에 배치되는 제1스프링; 상기 적어도 일부의 진동자 유닛을 수용하고, 상기 플랫폼부와 상기 하우징 베이스 사이에 배치되는 제2스프링; 및 상기 플랫폼부와 상기 내부 하우징의 베이스 사이에 배치되는 제3스프링; 을 포함하되, 상기 제1스프링 및 상기 제3스프링은 콘 스프링(conical spring)이고, 상기 제2스프링은 원통형 스프링(cylindrical spring)이고, 상기 외부 매체와 상기 진동자 팁이 예압(preload)을 가지며 접촉되어 조립된 상태에서, 상기 제1 및 제3스프링은 비선형 스프링 영역에서 동작하도록 압축되고, 상기 제2스프링은 선형 스프링 영역에서 동작하도록 압축되며, 상기 제1스프링은 상기 제1스프링의 선경(wire diameter) 높이로 최대 압축된 상태가 되도록 형성되는 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 제2 및 제3스프링의 강성은 상기 제1스프링의 강성보다 큰 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 상기 제1스프링은, 상기 진동자 팁의 예압이 소실되는 수준의 높은 운동에너지를 가지고 상기 진동자 유닛이 후방으로 후퇴되는 경우, 상기 진동자 유닛의 운동에너지가 상기 제3스프링에 의해 흡수되어 감소됨에 따라 상기 제1스프링이 늘어나 상기 진동자 팁을 전방으로 밀어 예압이 회복되도록 형성되는 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 내부 하우징의 림 부분과 상기 하우징 베이스는 나사 결합되고, 상기 내부 하우징의 체결 각도를 조절함으로써 상기 제2 및 제3스프링의 조립되는 길이를 조절하여 상기 진동자 팁의 예압을 조절하도록 형성되는 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 5]
제1항에 있어서, 상기 제1스프링 외측에 배치되는 댐핑(damping)용 탄성부재로서, 제1오링(O-ring)을 더 포함하는 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 6]
제1항에 있어서, 상기 제3스프링은 벌집모양 스프링(beehive spring)인 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 7]
제1항에 있어서, 상기 내부 하우징의 내주면과 상기 플랫폼부 사이에 마찰 댐핑(frictional damping)용 탄성부재로서 제2오링을 더 포함하는 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 내부 하우징 및 상기 플랫폼부는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 또는 불소 수지로 이루어진 진동자 스피커 유닛의 지지구조.
[청구항 9]
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 진동자 스피커 유닛의 지지구조를 포함하는 진동자 스피커.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]