專利名稱：雙向彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及一種舉I^L件或彈簧，適于在兩個不同的非共線方向 中施力，并涉及一種^^]這種彈簧的壓電驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
許多應(yīng)用需要用于對構(gòu)件的運動和定位進行精確^SJSi4的控制的裝置，所 述構(gòu)件可負(fù)M目對小型、JL^時是纖小的，該構(gòu)件可能是 系統(tǒng)、光學(xué),系 統(tǒng)，和/或機電系統(tǒng)。例如，與集成在移動電話中的攝4象頭一起使用的光學(xué)系 統(tǒng)，常需要用于將各透鏡和/或光學(xué)系統(tǒng)的其它構(gòu)件的位置進行精確移動和控 制的傳送系統(tǒng)，以提供多種不同的對焦及變焦功能。由于移動電話變得更小且 其空間可供這些攝像頭的收縮所用，對用于控制各透鏡和/或構(gòu)件的位置的傳 送系統(tǒng)的尺寸的限制，以;S^斤述傳送系統(tǒng)^f亍的準(zhǔn)確度和it^， ""^:都變得被 要求更精確。
可以控制各種^#的壓電馬達以精確地將受控數(shù)量的動能提供給4/*系 統(tǒng)、光學(xué)-,系統(tǒng)和/或機電系統(tǒng)。例如，授予Zumeris等人的美國專利5， 616, 980、狄名為"多層壓電馬達"的PCT/^開W0 00/74153，說明了肯誠 確ii^送受控數(shù)量的動能以移動或定位目標(biāo)物的壓電馬達。在參考專利及PCT 公開專利中所說明的壓電馬達，包括了一個相對薄的矩形壓電振蕩器，所^ 電振蕩器具有大的平行正面表面、及狹窄的短-長ii^4面?？蒳^，振蕩器 短錄的表面區(qū)域、或在振蕩器短i4^上的"摩擦塊"的表面，^ij馬ii^接 表面的作用，它被壓到可動體的接觸表面。在振蕩器正面表面上的若干電極， 或用于W0 00/74153中所描述的壓電馬達的、在振蕩器各層的正面表面上的若 干電極，^ >電以在馬達的摩擦塊中' _振蕩，所錄擦塊將動能通it^體的 接觸表面輸送到可動體。
題名為"壓電馬iiA馬達驅(qū)動結(jié)構(gòu)"的PCTV^開專利PCT/IL00/00698描 述了^t壓電馬達，以及聯(lián)接這樣的馬達以旋轉(zhuǎn)可動體的方法。題名為"高分 辨率的壓電馬達"的PCT申請PCT/IL03/00603說明了壓電馬達和操作壓電馬 達以將目標(biāo)物用相對高的精JL^位的方法。題名為"具有透鏡驅(qū)動W^J"的 PCT/IL2005/001037 A^為"平臺傳送系統(tǒng)"的PCT/IL2005/001055,描述 了相對小型的壓電驅(qū)動傳送系統(tǒng)，適于將諸如光學(xué)系統(tǒng)中的透^^樣的目標(biāo)物
進行精確移動和定位。所有上述參考文獻的公開在此處均加以整體引用作為參 考。
聯(lián)接壓電馬達以將動能提供給這樣的系統(tǒng)，通常需要若干元件，用于將馬
*性緊壓到動能所傳￡11^的系鋪件上。舉htib件通常必須滿;uc寸、膽 形狀及可靠性的限制，正如壓電馬達所必須符合的那些要求般嚴(yán)格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的某些實施例的一方面涉及提^-種舉l^L件，該舉I^L件適于在 J^不共線的兩個不同方向內(nèi)提供可靠的舉性力。
本發(fā)明的某些實施例的一方面涉及提供一種舉^iL件，其中舉性力彼jtbf目 互解耦(decouple)，從而4吏得由一個方向上的舉I^L件所施加的力不與另一 個方向上的舉ltiL件所施加的力相互影響。
在本發(fā)明的一個實施例中，每個尖端^i體朝向尖端端部的方向上自 變斜為錐形。尖端的錐形結(jié)構(gòu)有助于隔離尖端中的、產(chǎn)生由尖端所提供的舉性 力的應(yīng)變，4吏其J^^上不影響其它尖端所4^供的力。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的一方面，舉f化件的主體設(shè)置有至少一個安裝 部件，該安裝部件使得彈性元件能被卡扣式裝配到其即將安裝到的主體上?？?選地，這至少一個安裝部件包括形成于彈性元件內(nèi)的一個凸頭和/或一個凹槽 構(gòu)造，所述彈性元件匹配包含在目標(biāo)物中的相應(yīng)的凹槽構(gòu)造和/和凸頭構(gòu)造， 萍1^件將安^^該目標(biāo)物上。安裝部件可選為形成于萍liiiL件主體上的一個 孔。
因此，在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種舉性元件，包括 一個主體； 一個由主體延伸出的第一尖端，及一個由主體延伸出的第二尖端，其中第一和 第二尖端的取向使得尖端的彎曲應(yīng)變在兩個非共線方向(non - collinear direction)的4~~個中均產(chǎn)生舉I"生力。
優(yōu)i^，尖端所產(chǎn)生的力;Ut正交。
優(yōu)g，尖端所產(chǎn)生的力;Ut共面。
>^J4，主體為相對薄的平面體。
優(yōu)i^，第一尖端是平面尖端。
優(yōu)逸地，第一尖端的彎曲應(yīng)變U垂直于尖端平面。
優(yōu)選地，第一尖端的平面以一相對小的角度傾斜偏離主體平面的一垂直面。
優(yōu)逸地，第二尖端是平面尖端。
優(yōu)選地，第二尖端的彎曲應(yīng)變;Ut垂直于尖端平面。
優(yōu)選地，第二尖端的平面以一相對小的角度傾斜偏離主體平面。
優(yōu)選地，主體成型為具有一個凸頭和/或一個凹槽構(gòu)造，匹配包含在目標(biāo)
物中的相應(yīng)的凹槽構(gòu)造和/和凸頭構(gòu)造，彈性元件將安裝到該目標(biāo)物上。
優(yōu)選地，該元件是由一金屬板形成?？蛇x地，該元件是通過用沖壓工藝形成。
元件可以選擇用塑料材料形成。理想地，塑料材^h是^^而成地。 在本發(fā)明的一個實施例中，彈^it于將諸如上面所參考的應(yīng)用中所描述的 一種壓電馬達，安^'J被馬ii^目對于質(zhì)量塊移動的一平臺上?？梢莸兀|(zhì)量塊 是平臺沿其移動的一軸。彈簧安裝到平臺，從而將壓電馬達壓到平臺上的尖端
之一及其它尖端，將馬達推進到質(zhì)量塊處。
與本發(fā)明的一實施例相一致，還設(shè)置了一個傳送系統(tǒng)，包括 一個平臺； 安裝到平臺上的一個壓電馬達，該馬達具有一個馬達聯(lián)接表面且可受控以在聯(lián) 接表面振蕩；具有一表面的質(zhì)量塊；根據(jù)權(quán)利利要求中-條的一彈性元件，其中第一尖端將馬達緊壓到平臺，且第二尖端將馬達聯(lián)接表面推彭質(zhì)量面，從而使得聯(lián)接表面中的振蕩施力于質(zhì)量M面，該力移動平臺和/或質(zhì)量塊。
因此，在本發(fā)明的另一方面，設(shè)置了一個傳送系統(tǒng)，包括 一個平臺；安 裝到平臺上的一個壓電馬達，該馬達具有一個馬達聯(lián)接表面且可受控M聯(lián)接 表面內(nèi)狄振蕩；具有一表面的主體；及一個舉性裝置，用于將馬達接表面 舉性推動至主體表面，且用于將馬達性安狀平臺，其中舉性裝JA單個彈 性元件，所述單個彈性元件具有一主體;5UU亥主體延伸出的第一和第二尖端，
其中各尖端的取向使得尖端的彎曲應(yīng)變在兩個非共線方向內(nèi)產(chǎn)生舉性力。
優(yōu)選地，壓電馬達是平面的，具有一對長邊緣及一對短邊緣且第一尖端
緊壓第一短邊緣， 而第二尖端緊壓第一長邊緣。
優(yōu)選地,由壓電馬iiJi的第一尖端和第二尖端所產(chǎn)生的力是;Ut共面的。 優(yōu)逸地，由壓電馬達的第一尖端和第二尖端所產(chǎn)生的力是大致正交的。 優(yōu)選地，主體是平臺適于沿其移動的一軸。
優(yōu)選地， 彈性元件通過單個固狄置固定到平臺。
優(yōu)選地，固戰(zhàn)置是卡扣適配接件。
優(yōu)選地，單個固定裝置包括從平臺延伸出的一個安裝突起及彈簧中形成的—個安裝狹槽。 優(yōu)狄，平臺具有一直角ii^且舉l^件具有一主凸緣，且頂部凸^U亥 處垂JJ^f申出，安裝^^伸通過直角ii^，同時安裝狹槽延伸通iti凸^A 頂部凸緣，并^A寸為以繃緊的彈簧搭扣方式將^^納于其中。
優(yōu)選地，該平臺具有一溝槽，所述溝槽被設(shè)置成在第一尖端與平臺間提供 間隙。
優(yōu)逸也，該平臺支承用于攝像頭的一透鏡。最優(yōu)g，該才聶1象頭^1移動電 話的一部分。


下面將參考附圖，對本發(fā)明的實施例進^i兌明。在圖中，出5ME超過一幅 圖上的相同結(jié)構(gòu)、元件或零件，通常在其所出現(xiàn)的所有圖中#^皮標(biāo)識為同一數(shù) 字。在這些圖中所示出的構(gòu)件和部件的尺寸通常為方便和表述清楚而選取，并 且不一定按比例示出。下面列舉了這些附圖。
圖1示出了一彈簧的示意圖，與本發(fā)明的一實施例相一致； 圖2示出了用于^^)彈簧的一個示例性結(jié)構(gòu)的示意圖，與4^發(fā)明的一實施 例相一致；
圖3示出了制造彈簧的材料層的示意圖，與本發(fā)明的一實施例相一致。 務(wù)體實施方式
圖1示出了彈簧100的示意圖，與本發(fā)明的實施例相一致。彈簧100適于 與具有一可安裝該彈簧的直角拐角的目標(biāo)物一起使用，還適于產(chǎn)生與形成拐角 的各表面平面成;Ut垂直的力。通過舉例，在圖2中示出了彈簧100安裝到矩 形傳送平臺172的示意圖。該平臺172沿著軸18(^皮相對薄的平面壓電馬達174 所移動，所述壓電馬達174具有一摩^塊175,該摩^^175施力于軸以移動 平臺。彈^行中，在與軸180;Ut平行的第一方向內(nèi);^口一舉性力以將馬達 固定到平臺172上，JL^口一;Ut垂直于軸的舉性力以將馬達聯(lián)接到軸。平臺
的招W象頭的光學(xué)系統(tǒng)中，用于定^it鏡的傳送平臺。應(yīng)注意到，鑒于平臺172 及軸18 0被示為配置成##止而平臺運動，當(dāng)然有可能將這二者配置成使平臺 靜止而軸運動。
彈簧100可i^J4包^:主凸緣134形式的主體102，頂部尖端106、前部尖 端136及頂部凸緣1 (M從該主凸緣134處延伸出來。頂凸緣1 (M可蜂為W垂 直于主凸緣134延伸。頂部尖端106具有在頂部凸緣104的平面內(nèi)延伸的一基 底部分。頂部尖端106可選為朝頂部尖端的一端108逐漸變斜，且可選為沿彎
折線110遠離頂部凸緣104平面而彎折，從而使其在由主凸緣134及頂部凸緣 104所形成的直角內(nèi)，沿角度A布置。前部尖端136可選為朝前部尖端的一端 138逸斬變斜，并遠離主凸緣134的平面而彎折，可選為沿彎折線140在朝頂 部尖端106的方向內(nèi)以角度B彎折。彈簧10可選#^皮形成為帶一安裝狹縫， 以緊密S給彈簧所固定到的目標(biāo)物上的配套^。例如，如圖2中所示，安裝 狹縫128緊密酉e/^臺172上的狄176。角度A和B使尖端106及136條， 從而在例如如上所述將它們安裝到平臺172時，各尖端提供理想的力到它們所 緊貼的主體上。
參見圖2，壓電馬達174可選為安^Jij平臺172的狹縫182內(nèi)。彈簧IOO 可選為用舉性變形到足以在平臺內(nèi)快速就位的彈簧、通過將狄176直##壓 到安裝狹縫128內(nèi)，而卡扣式裝配到平臺。 一旦就位，^176使彈簧100維 持;Ut穩(wěn)定地固定到平臺172，同時頂部尖端106舉I^4將馬達174壓入狹縫 182內(nèi)，且前部尖端136將馬達朝軸180壓緊，從而使得摩擦塊175與軸接觸。 壓電馬達174相對薄而平，且尖端106和136所A^口到馬達的力因此是;Ut共 面的，即，在馬達的厚度范圍內(nèi)共面。角度A和B使得尖端106和136M， 從而^f吏得尖端4^供理想的力到馬達174上。
在平臺前表面內(nèi)的溝槽184，為前部尖端136提供了間隙。通過使兩個單 獨的尖端M體延伸出來，可以減小一個尖端的運動對另一個尖端的影響。通 過仔細選擇尖端與主凸^^的位置、及用于固定彈簧的機構(gòu)的位置，可以進 一步減小該影響。在優(yōu)選實施例中，尖端在與固定機構(gòu)完全相反位置處從主凸 緣延伸出來，狄176及安裝狹縫128位于它們之間。
應(yīng)注意到，佑選的尖端106及136的i^變斜，有助于在彈簧100中分布 應(yīng)變，該應(yīng)變產(chǎn)生由彈簧沿尖端^。到馬達182的舉性力，從而使M個尖端 沿著相對展開的區(qū)域施力于馬達。此外，尖端106及136的逐漸變斜，有助于 減少主體102中由尖端內(nèi)的張力所產(chǎn)生的應(yīng)變，導(dǎo)致進一步減少了尖端之一所 施加的力對其它尖端所施加的力的影響。主體102中的應(yīng)變的減少有助于維持 主體的一體性，并由此維持了將彈簧IOO固定到平臺172的穩(wěn)定性。
類似于彈簧100的彈簧，與本發(fā)明的一實施例相一致，可能由多種材料、 ^^本領(lǐng)域中的許多不同的制造技#方法中的^—而制成。例如，彈簧IOO 可能通過注射適當(dāng)?shù)乃芰霞右阅Ｖ贫??？蛇x地，與本發(fā)明的一實施例相一 致，通it^H^I—模組由金屬板制成的彈簧進行沖壓、從金屬制造彈簧100是 相對容易Jbf目對便宜的。
例如，圖3中所示的展平的彈簧100的輪廓200，可肯L1由金屬板202沖 壓而成，并彎折以形成該彈簧。用于裁剪出輪廓200的一個沖切模(未示出) 也可選擇同時沿著彎折線110和140、分別通過角度A和B(圖1),將輪廓彎 曲到彎折尖端106和136處。當(dāng)沿著彎折線成型并彎折后，輪廓200沿著一區(qū) 域230彎折，以完4^成彈簧100。
該彈簧使得一個非常小的傳送系統(tǒng)成為可能。 一個這樣的系統(tǒng)A^J于攝像 頭的透鏡架。用在移動電話中的攝像頭需要非常小的透^Ait鏡傳送系統(tǒng)。如 圖2中的虛線178所圖解示出，該透鏡可通過緊壓、灃碟或適配到平臺172中 的一孔，或是通過附接到平臺172，而被裝配到平臺。本發(fā)明的傳送系統(tǒng)允許 透^^i一步小型化，同時允許移動電話尺寸的進一步減小。
在本申請的說明書;S^利要求中，每個詞"包含"、"包括"和"具有"，
及它們的各種形式，并不總是局限于這些詞所關(guān)聯(lián)的一系列元件。
本發(fā)明已通iW"其實施例的^t詳細說明而進行了解說，所述實施例是以
例舉的方式提供的，且其并非意在限制本發(fā)明的范圍。上述實施例可能包括不
同的特性，它們并非都是本發(fā)明所有實施例所需要的。本發(fā)明的一些實施例僅
僅利用了一些特性、甚或可若干特性的組合。
所描述的本發(fā)明的實施例的變型、及包含了在所述實施例中指出的特性的
不同組合的發(fā)明實施例，將本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到。意圖在于，本發(fā)明的范
圍僅由權(quán)利要求所限定，且被解的權(quán)利要求包括了所有這些變型及組合。 例如，卡扣式裝配的安裝^^和安裝狹縫不必是矩形的，且軸180不必為
圓形。實際上，180可以根本不適軸，而僅僅是待移動體、或是平臺將相對于
其移動的主體。
權(quán)利要求
1.一種彈性元件，包括主體(102)；和第一尖端(136)，從主體(102)延伸出來，其特征在于第二尖端(106)，從主體(102)延伸出來，其中第一和第二尖端(136，106)被取向為使得尖端的彎曲應(yīng)變在兩個非共線方向內(nèi)的每一個中均產(chǎn)生彈性力。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種彈性元件，其中由尖端(136, 106) 所產(chǎn)生的力大致正交。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種彈性元件，其中由尖端(136， 106)所產(chǎn)生的力大致共面。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種彈性元件，其中主體(102)是比較薄 的平面體。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種彈性元件，其中第一尖端(136)是平 面尖端。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種彈性元件，其中第一尖端(136)的彎 曲應(yīng)變大致垂直于尖端平面。
7、 如權(quán)利要求5所述的一種彈性元件，其中第一尖端的平面以 一比較小的角度B傾外條離主體平面的垂直面。
8、 如權(quán)利要求4所述的一種彈性元件，其中第二尖端(106)是平面尖端o
9、 如權(quán)利要求8所述的一種彈性元件，其中第二尖端(106)的彎 曲應(yīng)變大致垂直于尖端平面。
10、 如權(quán)利要求8所述的一種彈性元件，其中第二尖端(106)的 平面以一比較小的角度A傾順離主體平面。
11、 如權(quán)利要求1所述的一種彈性元件，其中主體(102)成型為具 有一個凸頭和/或一個凹槽構(gòu)造，匹配包含在目標(biāo)物中的相應(yīng)的凹槽構(gòu)it和/和 凸頭構(gòu)造，舉hiiL件安裝到該目標(biāo)物上。
12、 如權(quán)利要求1所述且由一種塑料材料制成的種彈性元件。
13、 如權(quán)利要求1所述且由一金屬板制成的彈性元件。
14、 如權(quán)利要求1所述的一種彈性元件，其中由第一和第二尖端 (136, 106)產(chǎn)生的力彼此相對解耦。
15、 如權(quán)利要求1所述的一種彈性元件，其中尖端(136, 106) 朝它們的末端(138， 108)逐漸變斜。
16、 一個傳送系統(tǒng)，包括 一個平臺(172);一個壓電馬達(174)，安裝到平臺(172),該馬達(174)具有一馬 達聯(lián)接表面(175)且可受控以在聯(lián)接表面(175)內(nèi) _振蕩； 一個質(zhì)量塊(180)，具有一表面；和 若干彈性裝置，用于將馬達(174)彈性固定到平臺(172),并用于將馬達 聯(lián)接表面(175)彈'1^4a到質(zhì)量M面，從而使得聯(lián)接表面中的振蕩施力于質(zhì) 量狄面，該力相對于質(zhì)量塊(180)移動平臺(172)，其特絲于，舉性裝置是單個彈性元件(IOO)，所述單個彈性元件(IOO) 具有一主體(102)及從該主體(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吏得尖端的彎曲應(yīng)變在兩個非共線方向上 產(chǎn)生舉性力。
17、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中壓電馬達(174)是 平面的，具有一對長邊^(qū)^一對短*，且第一尖端壓住第"H^i^，而第二 尖端壓住第一長ii^。
18、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中由第一尖端(136) 和第二尖端(106)在壓電馬達(174)上產(chǎn)生的力大致共面。
19、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中由第一尖端(136) 和第二尖端(106)在壓電馬達(174)上產(chǎn)生的力大致正交。
20、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中質(zhì)量塊(180)是平 臺(172)適于沿其移動的軸。
21、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中彈性元件(IOO) 通過單個固定裝置(128, 176)固定到平臺(172)。
22、 如權(quán)利要求21所述的一種傳送系統(tǒng)，其中固定裝置是卡扣 適配聯(lián)接件。
23、 如權(quán)利要求21所述的一種傳送系統(tǒng)，其中單個固定裝置包 括從平臺(172)延伸出的一個安裝突起(176)及彈性元件(100)的主體 (102)中形成的一個安裝狹槽(128)。
24、 如權(quán)利要求23所述的一種傳送系統(tǒng)，其中平臺(172)具有一 直角邊緣且彈性元件(100)具有一主凸緣(134),且頂部凸緣(106)從 該處垂直延伸出，安裝突起(176)延伸通過直角邊緣，同時安裝狹槽 (128)延伸通過主凸緣(134)及頂部凸緣(104)，并定尺寸為以繃緊的 彈簧搭扣鎖定方式容納突起(176)。
25、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中平臺(172)具有一 溝槽(184),所述溝槽(184)被設(shè)置成在第一尖端(136)與平臺(172) 間提供間隙。
26、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中平臺(172)支承用 于攝像頭的一透鏡。
27、 如權(quán)利要求26所述的一種傳送系統(tǒng)，其中攝像頭是移動電 話的一部分。
28、 如權(quán)利要求16所述的一種傳送系統(tǒng)，其中由第一和第二尖 端(136， 106)產(chǎn)生的力彼此相對解耦。
全文摘要
一種彈性元件，包括一個主體(102)及從主體延伸出的第一和第二尖端(136、106)。這些尖端的取向使得尖端的彎曲應(yīng)變在兩個非共線方向中均產(chǎn)生彈性力。還公開了使用該彈性元件的一種傳送系統(tǒng)。
文檔編號G02B26/08GK101368587SQ20071014100
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日
發(fā)明者王志松 申請人:德昌電機股份有限公司