双向弹簧的制作方法

专利名称：双向弹簧的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种举I^L件或弹簧，适于在两个不同的非共线方向 中施力，并涉及一种^^]这种弹簧的压电驱动器。
背景技术：
许多应用需要用于对构件的运动和定位进行精确^SJSi4的控制的装置，所 述构件可負M目对小型、JL^时是纤小的，该构件可能是 系统、光学,系 统，和/或机电系统。例如，与集成在移动电话中的摄4象头一起使用的光学系 统，常需要用于将各透镜和/或光学系统的其它构件的位置进行精确移动和控 制的传送系统，以提供多种不同的对焦及变焦功能。由于移动电话变得更小且 其空间可供这些摄像头的收缩所用，对用于控制各透镜和/或构件的位置的传 送系统的尺寸的限制，以;S^斤述传送系统^f亍的准确度和it^， ""^:都变得被 要求更精确。
可以控制各种^#的压电马达以精确地将受控数量的动能提供给4/*系 统、光学-,系统和/或机电系统。例如，授予Zumeris等人的美国专利5， 616, 980、狄名为"多层压电马达"的PCT/^开W0 00/74153，说明了肯诚 确ii^送受控数量的动能以移动或定位目标物的压电马达。在参考专利及PCT 公开专利中所说明的压电马达，包括了一个相对薄的矩形压电振荡器，所^ 电振荡器具有大的平行正面表面、及狭窄的短-长ii^4面。可i^，振荡器 短錄的表面区域、或在振荡器短i4^上的"摩擦块"的表面，^ij马ii^接 表面的作用，它被压到可动体的接触表面。在振荡器正面表面上的若干电极， 或用于W0 00/74153中所描述的压电马达的、在振荡器各层的正面表面上的若 干电极，^ >电以在马达的摩擦块中' _振荡，所錄擦块将动能通it^体的 接触表面输送到可动体。
题名为"压电马iiA马达驱动结构"的PCTV^开专利PCT/IL00/00698描 述了^t压电马达，以及联接这样的马达以旋转可动体的方法。题名为"高分 辨率的压电马达"的PCT申请PCT/IL03/00603说明了压电马达和操作压电马 达以将目标物用相对高的精JL^位的方法。题名为"具有透镜驱动W^J"的 PCT/IL2005/001037 A^为"平台传送系统"的PCT/IL2005/001055,描述 了相对小型的压电驱动传送系统，适于将诸如光学系统中的透^^样的目标物
进行精确移动和定位。所有上述参考文献的公开在此处均加以整体引用作为参 考。
联接压电马达以将动能提供给这样的系统，通常需要若干元件，用于将马
*性紧压到动能所传￡11^的系鋪件上。举htib件通常必须满;uc寸、膽 形状及可靠性的限制，正如压电马达所必须符合的那些要求般严格。

发明内容
本发明的某些实施例的一方面涉及提^-种举l^L件，该举I^L件适于在 J^不共线的两个不同方向内提供可靠的举性力。
本发明的某些实施例的一方面涉及提供一种举^iL件，其中举性力彼jtbf目 互解耦(decouple)，从而4吏得由一个方向上的举I^L件所施加的力不与另一 个方向上的举ltiL件所施加的力相互影响。
在本发明的一个实施例中，每个尖端^i体朝向尖端端部的方向上自 变斜为锥形。尖端的锥形结构有助于隔离尖端中的、产生由尖端所提供的举性 力的应变，4吏其J^^上不影响其它尖端所4^供的力。
根据本发明的某些实施例的一方面，举f化件的主体设置有至少一个安装 部件，该安装部件使得弹性元件能被卡扣式装配到其即将安装到的主体上。可 选地，这至少一个安装部件包括形成于弹性元件内的一个凸头和/或一个凹槽 构造，所述弹性元件匹配包含在目标物中的相应的凹槽构造和/和凸头构造， 萍1^件将安^^该目标物上。安装部件可选为形成于萍liiiL件主体上的一个 孔。
因此，在本发明的第一方面中，提供了一种举性元件，包括 一个主体； 一个由主体延伸出的第一尖端，及一个由主体延伸出的第二尖端，其中第一和 第二尖端的取向使得尖端的弯曲应变在两个非共线方向(non - collinear direction)的4~~个中均产生举I"生力。
优i^，尖端所产生的力;Ut正交。
优g，尖端所产生的力;Ut共面。
>^J4，主体为相对薄的平面体。
优i^，第一尖端是平面尖端。
优逸地，第一尖端的弯曲应变U垂直于尖端平面。
优选地，第一尖端的平面以一相对小的角度倾斜偏离主体平面的一垂直面。
优逸地，第二尖端是平面尖端。
优选地，第二尖端的弯曲应变;Ut垂直于尖端平面。
优选地，第二尖端的平面以一相对小的角度倾斜偏离主体平面。
优选地，主体成型为具有一个凸头和/或一个凹槽构造，匹配包含在目标
物中的相应的凹槽构造和/和凸头构造，弹性元件将安装到该目标物上。
优选地，该元件是由一金属板形成。可选地，该元件是通过用冲压工艺形成。
元件可以选择用塑料材料形成。理想地，塑料材^h是^^而成地。 在本发明的一个实施例中，弹^it于将诸如上面所参考的应用中所描述的 一种压电马达，安^'J被马ii^目对于质量块移动的一平台上。可逸地，质量块 是平台沿其移动的一轴。弹簧安装到平台，从而将压电马达压到平台上的尖端
之一及其它尖端，将马达推进到质量块处。
与本发明的一实施例相一致，还设置了一个传送系统，包括 一个平台； 安装到平台上的一个压电马达，该马达具有一个马达联接表面且可受控以在联 接表面振荡；具有一表面的质量块；根据权利利要求中-条的一弹性元件，其中第一尖端将马达紧压到平台，且第二尖端将马达联接表面推彭质量面，从而使得联接表面中的振荡施力于质量M面，该力移动平台和/或质量块。
因此，在本发明的另一方面，设置了一个传送系统，包括 一个平台；安 装到平台上的一个压电马达，该马达具有一个马达联接表面且可受控M联接 表面内狄振荡；具有一表面的主体；及一个举性装置，用于将马达接表面 举性推动至主体表面，且用于将马达性安状平台，其中举性装JA单个弹 性元件，所述单个弹性元件具有一主体;5UU亥主体延伸出的第一和第二尖端，
其中各尖端的取向使得尖端的弯曲应变在两个非共线方向内产生举性力。
优选地，压电马达是平面的，具有一对长边缘及一对短边缘且第一尖端
紧压第一短边缘， 而第二尖端紧压第一长边缘。
优选地,由压电马iiJi的第一尖端和第二尖端所产生的力是;Ut共面的。 优逸地，由压电马达的第一尖端和第二尖端所产生的力是大致正交的。 优选地，主体是平台适于沿其移动的一轴。
优选地， 弹性元件通过单个固狄置固定到平台。
优选地，固战置是卡扣适配接件。
优选地，单个固定装置包括从平台延伸出的一个安装突起及弹簧中形成的—个安装狭槽。 优狄，平台具有一直角ii^且举l^件具有一主凸缘，且顶部凸^U亥 处垂JJ^f申出，安装^^伸通过直角ii^，同时安装狭槽延伸通iti凸^A 顶部凸缘，并^A寸为以绷紧的弹簧搭扣方式将^^纳于其中。
优选地，该平台具有一沟槽，所述沟槽被设置成在第一尖端与平台间提供 间隙。
优逸也，该平台支承用于摄像头的一透镜。最优g，该才聂1象头^1移动电 话的一部分。


下面将参考附图，对本发明的实施例进^i兑明。在图中，出5ME超过一幅 图上的相同结构、元件或零件，通常在其所出现的所有图中#^皮标识为同一数 字。在这些图中所示出的构件和部件的尺寸通常为方便和表述清楚而选取，并 且不一定按比例示出。下面列举了这些附图。
图1示出了一弹簧的示意图，与本发明的一实施例相一致； 图2示出了用于^^)弹簧的一个示例性结构的示意图，与4^发明的一实施 例相一致；
图3示出了制造弹簧的材料层的示意图，与本发明的一实施例相一致。 务体实施方式
图1示出了弹簧100的示意图，与本发明的实施例相一致。弹簧100适于 与具有一可安装该弹簧的直角拐角的目标物一起使用，还适于产生与形成拐角 的各表面平面成;Ut垂直的力。通过举例，在图2中示出了弹簧100安装到矩 形传送平台172的示意图。该平台172沿着轴18(^皮相对薄的平面压电马达174 所移动，所述压电马达174具有一摩^块175,该摩^^175施力于轴以移动 平台。弹^行中，在与轴180;Ut平行的第一方向内;^口一举性力以将马达 固定到平台172上，JL^口一;Ut垂直于轴的举性力以将马达联接到轴。平台
的招W象头的光学系统中，用于定^it镜的传送平台。应注意到，鉴于平台172 及轴18 0被示为配置成##止而平台运动，当然有可能将这二者配置成使平台 静止而轴运动。
弹簧100可i^J4包^:主凸缘134形式的主体102，顶部尖端106、前部尖 端136及顶部凸缘1 (M从该主凸缘134处延伸出来。顶凸缘1 (M可蜂为W垂 直于主凸缘134延伸。顶部尖端106具有在顶部凸缘104的平面内延伸的一基 底部分。顶部尖端106可选为朝顶部尖端的一端108逐渐变斜，且可选为沿弯
折线110远离顶部凸缘104平面而弯折，从而使其在由主凸缘134及顶部凸缘 104所形成的直角内，沿角度A布置。前部尖端136可选为朝前部尖端的一端 138逸斩变斜，并远离主凸缘134的平面而弯折，可选为沿弯折线140在朝顶 部尖端106的方向内以角度B弯折。弹簧10可选#^皮形成为带一安装狭缝， 以紧密S給弹簧所固定到的目标物上的配套^。例如，如图2中所示，安装 狭缝128紧密酉e/^台172上的狄176。角度A和B使尖端106及136條， 从而在例如如上所述将它们安装到平台172时，各尖端提供理想的力到它们所 紧贴的主体上。
参见图2，压电马达174可选为安^Jij平台172的狭缝182内。弹簧IOO 可选为用举性变形到足以在平台内快速就位的弹簧、通过将狄176直##压 到安装狭缝128内，而卡扣式装配到平台。 一旦就位，^176使弹簧100维 持;Ut稳定地固定到平台172，同时顶部尖端106举I^4将马达174压入狭缝 182内，且前部尖端136将马达朝轴180压紧，从而使得摩擦块175与轴接触。 压电马达174相对薄而平，且尖端106和136所A^口到马达的力因此是;Ut共 面的，即，在马达的厚度范围内共面。角度A和B使得尖端106和136M， 从而^f吏得尖端4^供理想的力到马达174上。
在平台前表面内的沟槽184，为前部尖端136提供了间隙。通过使两个单 独的尖端M体延伸出来，可以减小一个尖端的运动对另一个尖端的影响。通 过仔细选择尖端与主凸^^的位置、及用于固定弹簧的机构的位置，可以进 一步减小该影响。在优选实施例中，尖端在与固定机构完全相反位置处从主凸 缘延伸出来，狄176及安装狭缝128位于它们之间。
应注意到，佑选的尖端106及136的i^变斜，有助于在弹簧100中分布 应变，该应变产生由弹簧沿尖端^。到马达182的举性力，从而使M个尖端 沿着相对展开的区域施力于马达。此外，尖端106及136的逐渐变斜，有助于 减少主体102中由尖端内的张力所产生的应变，导致进一步减少了尖端之一所 施加的力对其它尖端所施加的力的影响。主体102中的应变的减少有助于维持 主体的一体性，并由此维持了将弹簧IOO固定到平台172的稳定性。
类似于弹簧100的弹簧，与本发明的一实施例相一致，可能由多种材料、 ^^本领域中的许多不同的制造技#方法中的^—而制成。例如，弹簧IOO 可能通过注射适当的塑料加以模制而成。可选地，与本发明的一实施例相一 致，通it^H^I—模组由金属板制成的弹簧进行冲压、从金属制造弹簧100是 相对容易Jbf目对便宜的。
例如，图3中所示的展平的弹簧100的轮廓200，可肯L1由金属板202沖 压而成，并弯折以形成该弹簧。用于裁剪出轮廓200的一个冲切模(未示出) 也可选择同时沿着弯折线110和140、分别通过角度A和B(图1),将轮廓弯 曲到弯折尖端106和136处。当沿着弯折线成型并弯折后，轮廓200沿着一区 域230弯折，以完4^成弹簧100。
该弹簧使得一个非常小的传送系统成为可能。 一个这样的系统A^J于摄像 头的透镜架。用在移动电话中的摄像头需要非常小的透^Ait镜传送系统。如 图2中的虚线178所图解示出，该透镜可通过紧压、沣碟或适配到平台172中 的一孔，或是通过附接到平台172，而被装配到平台。本发明的传送系统允许 透^^i一步小型化，同时允许移动电话尺寸的进一步减小。
在本申请的说明书;S^利要求中，每个词"包含"、"包括"和"具有"，
及它们的各种形式，并不总是局限于这些词所关联的一系列元件。
本发明已通iW"其实施例的^t详细说明而进行了解说，所述实施例是以
例举的方式提供的，且其并非意在限制本发明的范围。上述实施例可能包括不
同的特性，它们并非都是本发明所有实施例所需要的。本发明的一些实施例仅
仅利用了一些特性、甚或可若干特性的组合。
所描述的本发明的实施例的变型、及包含了在所述实施例中指出的特性的
不同组合的发明实施例，将本领域的技术人员想到。意图在于，本发明的范
围仅由权利要求所限定，且被解的权利要求包括了所有这些变型及组合。 例如，卡扣式装配的安装^^和安装狭缝不必是矩形的，且轴180不必为
圆形。实际上，180可以根本不适轴，而仅仅是待移动体、或是平台将相对于
其移动的主体。
权利要求
1.一种弹性元件，包括主体(102)；和第一尖端(136)，从主体(102)延伸出来，其特征在于第二尖端(106)，从主体(102)延伸出来，其中第一和第二尖端(136，106)被取向为使得尖端的弯曲应变在两个非共线方向内的每一个中均产生弹性力。
2、 如权利要求1所述的一种弹性元件，其中由尖端(136, 106) 所产生的力大致正交。
3、 如权利要求1或2所述的一种弹性元件，其中由尖端(136， 106)所产生的力大致共面。
4、 如权利要求1所述的一种弹性元件，其中主体(102)是比较薄 的平面体。
5、 如权利要求4所述的一种弹性元件，其中第一尖端(136)是平 面尖端。
6、 如权利要求5所述的一种弹性元件，其中第一尖端(136)的弯 曲应变大致垂直于尖端平面。
7、 如权利要求5所述的一种弹性元件，其中第一尖端的平面以 一比较小的角度B倾外條离主体平面的垂直面。
8、 如权利要求4所述的一种弹性元件，其中第二尖端(106)是平面尖端o
9、 如权利要求8所述的一种弹性元件，其中第二尖端(106)的弯 曲应变大致垂直于尖端平面。
10、 如权利要求8所述的一种弹性元件，其中第二尖端(106)的 平面以一比较小的角度A倾顺离主体平面。
11、 如权利要求1所述的一种弹性元件，其中主体(102)成型为具 有一个凸头和/或一个凹槽构造，匹配包含在目标物中的相应的凹槽构it和/和 凸头构造，举hiiL件安装到该目标物上。
12、 如权利要求1所述且由一种塑料材料制成的种弹性元件。
13、 如权利要求1所述且由一金属板制成的弹性元件。
14、 如权利要求1所述的一种弹性元件，其中由第一和第二尖端 (136, 106)产生的力彼此相对解耦。
15、 如权利要求1所述的一种弹性元件，其中尖端(136, 106) 朝它们的末端(138， 108)逐渐变斜。
16、 一个传送系统，包括 一个平台(172);一个压电马达(174)，安装到平台(172),该马达(174)具有一马 达联接表面(175)且可受控以在联接表面(175)内 _振荡； 一个质量块(180)，具有一表面；和 若干弹性装置，用于将马达(174)弹性固定到平台(172),并用于将马达 联接表面(175)弹'1^4a到质量M面，从而使得联接表面中的振荡施力于质 量狄面，该力相对于质量块(180)移动平台(172)，其特絲于，举性装置是单个弹性元件(IOO)，所述单个弹性元件(IOO) 具有一主体(102)及从该主体(102)延伸出的第一尖端(136)和第二尖端 (106)，其中尖端(136， 106)的取向^f吏得尖端的弯曲应变在两个非共线方向上 产生举性力。
17、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中压电马达(174)是 平面的，具有一对长边^^一对短*，且第一尖端压住第"H^i^，而第二 尖端压住第一长ii^。
18、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中由第一尖端(136) 和第二尖端(106)在压电马达(174)上产生的力大致共面。
19、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中由第一尖端(136) 和第二尖端(106)在压电马达(174)上产生的力大致正交。
20、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中质量块(180)是平 台(172)适于沿其移动的轴。
21、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中弹性元件(IOO) 通过单个固定装置(128, 176)固定到平台(172)。
22、 如权利要求21所述的一种传送系统，其中固定装置是卡扣 适配联接件。
23、 如权利要求21所述的一种传送系统，其中单个固定装置包 括从平台(172)延伸出的一个安装突起(176)及弹性元件(100)的主体 (102)中形成的一个安装狭槽(128)。
24、 如权利要求23所述的一种传送系统，其中平台(172)具有一 直角边缘且弹性元件(100)具有一主凸缘(134),且顶部凸缘(106)从 该处垂直延伸出，安装突起(176)延伸通过直角边缘，同时安装狭槽 (128)延伸通过主凸缘(134)及顶部凸缘(104)，并定尺寸为以绷紧的 弹簧搭扣锁定方式容纳突起(176)。
25、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中平台(172)具有一 沟槽(184),所述沟槽(184)被设置成在第一尖端(136)与平台(172) 间提供间隙。
26、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中平台(172)支承用 于摄像头的一透镜。
27、 如权利要求26所述的一种传送系统，其中摄像头是移动电 话的一部分。
28、 如权利要求16所述的一种传送系统，其中由第一和第二尖 端(136， 106)产生的力彼此相对解耦。
全文摘要
一种弹性元件，包括一个主体(102)及从主体延伸出的第一和第二尖端(136、106)。这些尖端的取向使得尖端的弯曲应变在两个非共线方向中均产生弹性力。还公开了使用该弹性元件的一种传送系统。
文档编号G02B26/08GK101368587SQ20071014100
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月13日 优先权日2007年8月13日
发明者王志松 申请人:德昌电机股份有限公司