CN103649580A - 弹簧单元及滑动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可容易地与弹簧常数的变更相对应的弹簧单元。所述弹簧单元具有多个线弹簧,所述线弹簧包含在线材的中央部分弯曲形成的弯曲部、从所述弯曲部延伸的延伸部、及在所述延伸部的前端部设置的端部。将多个所述线弹簧并行设置,并在所述延伸部上形成以沿线弹簧的并行设置方向突出的方式而变形的位移部。

Description

弹簧单元及滑动机构
技术领域
本发明涉及一种弹簧单元及滑动机构,尤其涉及一种使用了线弹簧的弹簧单元及滑动机构。
背景技术
现有技术中作为电子机器的一种,提供了便携式电话机及游戏装置,其被构成为,配设了液晶显示装置等的移动框体相对于配设了操作键等的固定框体可进行滑动。在这种电子机器中,内设了滑动机构,其用于可实现移动框体相对于固定框体的滑动动作。
适用于该电子机器的滑动机构的内部嵌入了弹簧单元。该滑动机构被构成为,至操作者相对于固定框体将移动框体移动至预定位置为止,对该移动框体沿关闭方向(闭方向)施力以使其移动,另外,当使该移动框体移动至该预定位置以后,对该移动框体沿打开方向(开方向)施力。据此,可提高电子机器的操作性。
另外,尽管弹簧单元内使用了各种各样结构的弹簧,但是,作为其中的一种,专利文献1公开的具有嵌入了多个线弹簧的结构的弹簧单元是熟知的。该专利文献1公开的弹簧单元的结构被设计为,多个(3个)线弹簧的端部被连接至使用了连接部件的电子机器的框体。这样,通过在弹簧单元内使用线弹簧,可实现薄型化。
另外,如上所述,滑动机构安装在便携式电话机及游戏装置中,用于实现使移动框体相对于固定框体进行滑动的功能,然而,在进行该滑动时给予使用者的感觉(以下称“操作感”)对便携式电话机及游戏装置的使用性具有很大的影响。为此,根据机器及装置的多样性,通过对构成弹簧单元的线弹簧的弹簧特性进行变更,可实施对操作感的变更(即,所谓的“进行调味”)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1](日本)特开2009-133495号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,在要对弹簧单元的弹簧特性进行变更的情况下,现有技术中是对弹簧单元从最初开始进行重新设计的。然而,就根据机器及装置的多样性对弹簧单元进行变更的情况而言,几乎都是弹簧单元整体的大小和形状的变化较小,并且,弹簧特性的变化量也较小的情况。
现有技术中,在这样的情况下也是对弹簧单元从最初开始进行重新设计的,所以,存在着难以与电子机器的多样性相对应地提前对弹簧单元进行变更这样的问题。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的总的目的在于,提供一种解决上述现有技术中的问题的、改良了的、有用的弹簧单元及滑动机构。
本发明的更详细的目的在于,提供一种可及时地与弹簧常数(常数)的变更相对应的弹簧单元及滑动机构。
为了实现上述目的,本发明的弹簧单元具有:将线材形成为L字状,并具有在所述线材的中央部分弯曲形成的弯曲部、从该弯曲部延伸的延伸部、及在该延伸部的前端部设置的端部的多个线弹簧;及配设在所述端部的安装部件。所述弹簧单元的特征在于,所述多个线弹簧并行设置(并设),并在所述延伸部上形成以沿所述线弹簧的并行设置方向突出的方式而变形的位移部。
发明效果
根据本发明,通过形成位移部,线弹簧的弹簧常数可发生变化。为此,通过事先准备位移部不同的各种线弹簧,并对其进行适当的选定,可实现具有预期的弹簧特性的弹簧单元。
附图说明
[图1]本发明的一个实施方式的弹簧单元的平面图。
[图2]本发明的一个实施方式的弹簧单元的分解斜视图。
[图3]用于对本发明的一个实施方式的滑动机构的结构及动作进行说明的图,其中,(A)是表示关闭位置、(B)是表示中间位置、图(C)是表示打开位置的平面图。
[图4]对位移部的位移量较小的情况下的弹簧单元的动作进行表示的图,其中,(A)是表示自由位置、(B)是表示关闭位置及打开位置、(C)是表示中间位置的平面图。
[图5]对位移部的位移量居中的情况下的弹簧单元的动作进行表示的图,其中,(A)是表示自由位置、(B)是表示关闭位置及打开位置、(C)是表示中间位置的平面图。
[图6]对位移部的位移量较大的情况下的弹簧单元的动作进行表示的图,其中,(A)是表示自由位置、(B)是表示关闭位置及打开位置、(C)是表示中间位置的平面图。
[图7]对与弹簧单元的动作相伴的弹力的变化进行表示的图。
(符号说明)
10、10S、10M、10L、30    弹簧单元
11、12    线弹簧
11b、12b    弯曲部
11b、12b    延伸部
11c、12c    端部
11d、12d    位移部
11dS、12dS    小位移部
11dM、12dM    中位移部
11dL、12dL    大位移部
15    安装部件
16    环状(ring)部件
17    销栓
18    垫圈
20    滑动机构
21    基板
22    滑动板
25    侧缘部
26    导引部件
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1及图2是用于对本发明的一个实施方式的弹簧单元10进行说明的图。图1是弹簧单元10的平面图,图2是弹簧单元10的分解斜视图。
弹簧单元10的结构被设计为具有多个线弹簧11、12、及一对安装部件15。本实施方式的弹簧单元10使用了2根线弹簧11、12,但是,线弹簧的配设数量并限定于此,可以根据使用该线弹簧的滑动机构的结构等进行适当的选定。该弹簧单元10作为致动部件例如适用于安装在便携式电话机和游戏装置等电子机器上的滑动机构20(参照图3)。
线弹簧11、12由弹簧钢等弹簧材料构成。本实施方式中线弹簧11、12的截面形状在以矩形形状为例进行了表示。但是,线弹簧11、12的截面形状并不限定于此,也可以为圆形、樽型形状、椭圆形状等其他截面形状。
上述线弹簧11、12分别被弯曲形成为大致L字状。具体而言,线弹簧11、12被构成为具有:位于大致中央位置的弯曲部11a、12a;以该弯曲部11a、12a为中心向两侧延伸的伸部11b、12b;在该延伸部11b、12b的前端部分形成的端部11c、12c;及在延伸部11b、12b上形成的位移部11d、12d。
上述多个线弹簧11、12以位于同一面上的方式并行设置(并设)。这里,“同一面”是指与后述的安装部件15的中心轴(图1中与纸面垂直的方向,图2中由箭头Z所表示的一点点划线)正交的面,并且是包含连接安装部件15的中心位置的线段(图1及图2中由箭头A所示的一点点划线)的面。换言之,“同一面”也被定义为在设定了正交的X轴、Y轴、Z轴的情况下,位于X-Y平面并且包含所述线段A的面。
构成线弹簧11、12的弯曲部11a、12a的角度可被设定为锐角、直角、或钝角的任一角度。另外,也可构成为分别使各线弹簧11、12的弯曲部11a、12a具有不同的角度。在本实施方式,线弹簧11、12的弯曲部11a、12a的角度被设定为大致相等。
延伸部11b、12b以从弯曲部11a、12a开始向图中的左右两侧进行延伸的方式而形成。从弯曲部11a、12a开始向左右延伸的延伸部11b、12b上分别形成了位移部11d、12d。这里需要说明的是,将在后面对位移部11d、12d进行详细说明。
端部11c、12c被形成在延伸部11b、12b的前端部。端部11c、12c如图2所示分别被构成为被弯曲成大致圆形的形状。端部11c、12c的直径被设定为,相对于端部12c,端部11c的直径较大。另外,在将线弹簧11、12进行了组合的状态下,如图2所示被构成为,端部12c位于端部11c的内部,并且,端部11c、12c密着(紧附在一起)。
所以,包含端部11c、12c,弹簧单元10的厚度(Z1、X2方向的高度)为1根弹簧材的厚度。为此,根据本实施方式的弹簧单元10,可实现端部11c、12c的薄型化。
安装部件15配设在端部11c、12c上。该安装部件15由环状部件16、销栓17、及垫圈18构成。
环状部件16为树脂成型品,其被构成为,由凸缘部16a和突起部16b一体地形成,并且中央处形成了孔16c。凸缘部16a具有圆盘形状,其直径被设定为与所述端部11c的直径相同或比其大一些。
突起部16b具有圆柱形状,立设在凸缘部16a的中央位置。该突起部16b的高度被设定为与所述线弹簧11、12的厚度(Z1、Z2方向的高度)相等或比其大一些。另外,突起部16b的外径被设定为与所述端部12c的内径相同或比其小一些。孔16c被形成为,沿Z1、Z2方向于环状部件16的中心位置贯穿凸缘部16a及突起部16b。该孔16c用于嵌入销栓17。
销栓17用于将弹簧单元10安装至后述的滑动机构20。该销栓17被设计为具有对安装部17a和固定部17b进行一体形成的结构。
安装部17a被插入形成在所述环状部件16上的孔16c中。另外,固定部17b在将弹簧单元10安装至滑动机构20时被固定在构成滑动机构20的基板21或滑动板22上(参照图3)。
这里需要说明的是,对销栓17的材质并无特别的限定,可使用金属制的销栓,或者,也可使用树脂或陶瓷等材质的销栓。
垫圈18是由树脂形成的环状的部件。形成在垫圈18上的孔18a的直径被设定为,可嵌入环状部件16的突起部16b的大小。所以,通过将环状部件16的突起部16b插通端部11c、12c,并在从该端部11c、12c突出的突起部16b上安装垫圈18,安装部件15被安装在端部11c、12c上。在此状态下,如上所述,通过将销栓17安装在环状部件16上,形成了线弹簧11、12和安装部件15为一体的弹簧单元10。
作为将线弹簧11、12安装至滑动机构20的方法,也可以不使用安装部件15,而是在被弯曲成圆形的端部11c、12c内直接插入销栓17以固定至滑动机构20。
但是,由于端部11c、12c是弯曲形成的,所以,被形成为圆形形状的端部11c、12c的内径大小容易发生不均(不统一)。为此,在不使用环状部件16的结构中,存在着销栓17和端部11c、12c之间发生摩擦和撬动(pry),使滑动机构20的圆滑的动作受阻的可能性。
相对于此,在本实施方式中,是端部11c、12c上安装了安装部件15,并将该安装部件15固定至滑动机构20的结构。构成安装部件15的环状部件16是树脂制,端部11c、12c上形成的孔中嵌入突起部16b。为此,尽管端部11c、12c的内径存在不均,通过突起部16b的变形,该不均也可被环状部件16吸收。
所以,通过在端部11c、12c上设置环状部件16,可以防止销栓17和端部11c、12c之间发生摩擦和撬动,确保滑动机构20可进行圆滑的动作。
下面对位移部11d、12d进行说明。
位移部11d、12d形成在延伸部11b、12b上。具体而言,位移部11d形成在弹簧11的图中左侧的延伸部11b上,并被构成为从延伸部11b向外侧变形(突出)的结构。另外,位移部12d形成在弹簧12的图中左侧的延伸部12b上,并被构成为从延伸部12b向外侧变形(突出)的结构。
这样,位移部11d、12d被构成为具有不同的结构。但是,位移部11d、12d的变形方向(突出方向)被设定为与所述线弹簧11、12的并设方向相同。因此,尽管设置了弯曲部11a、12b,线弹簧11、12也位于所述“同一面”上,所以,可保持线弹簧11、12的薄型化。
另外,线弹簧11、12的弹簧特性尽管可以通过改变其长度进行调整,但是,就构成线弹簧11、12的弯曲部11a、12a、延伸部11b、12b、及端部11c、12c(以下将这些结构称为“基本结构”)而言,配设了弹簧单元10的滑动机构20导致它们的尺寸和形状受到限制。为此,通过变更基本结构的尺寸和形状以使线弹簧11、12的长度发生改变是很困难的。
相对于此,位移部11d、12d形成在延伸部11b、12b上,与上述基本结构相比,进行变更的自由度较高。所以,本实施方式的弹簧单元10通过改变位移部11d、12d的形状可实现预期的弹簧特性。这里需要说明的是,关于基于位移部11d、12d的形状变更的弹簧特性的调整,为了便于说明,将在后面进行叙述。
下面使用图3对嵌入了弹簧单元10的滑动机构20进行说明。
滑动机构20被构成为大致具有基板21、滑动板22、及弹簧单元10等的结构。另外,图3(A)示出了滑动板22位于相对于基板21沿A2方向移动后的位置(称为“关闭位置”)时的状态,图3(B)示出了滑动板22位于移动范围的中间位置时的状态,另外,图3(C)示出了滑动板22相对于基板21沿A1方向移动后的位置(称为“打开位置”)时的状态。
这里需要说明的是,在以下的说明中,对在具有移动框体相对于固定框体进行滑动的结构的便携式电话机中使用滑动机构20的例子进行说明。另外,在各图所示的例子中,尽管示出了滑动机构20中嵌入了1个弹簧单元10的结构的例子,但是,也可构成为在滑动机构20中设置多个弹簧单元10的结构。
基板21固定在携带电话的配设了各种键等的固定框体上。滑动板22固定在配设了液晶显示装置等的移动框体上。
基板21的两侧设置有导引部件26。该导引部件26以沿图中箭头A1、A2方向延伸的方式而形成。另外,沿滑动板22两侧的长度方向延伸的侧缘部25为与该导引部件26可滑动系合(卡合)的结构。据此,滑动板22为相对于基板21沿A1、A2方向可滑动的结构。
弹簧单元10的一个安装部件15的销栓17可旋转地安装在滑动板22上,同时,另一个安装部件15的销栓17可旋转地安装在基板21上。据此,弹簧单元10的弹力在基板21和滑动板22之间发生作用。
下面对滑动机构20的动作进行说明。这里需要说明的是,在以下的说明中,仅对滑动机构20的滑动板22从关闭位置开始移动至打开位置为止的动作进行了说明;从打开位置开始至关闭位置为止的动作因为是与从关闭位置开始至打开位置为止的动作相反的动作,所以,对其说明进行了省略。
图3(A)示出了关闭位置的滑动机构20。在关闭位置,滑动板22相对于基板21沿A2方向进行了滑动。在该关闭位置处,弹簧单元10的弹力发生了作用,对滑动板22进行了相对于基板21沿A2方向移动的施力。
从上述关闭位置开始,操作者将滑动板22沿箭头A1方向进行移动操作后,各销栓17的距离逐渐接近,构成弹簧单元10的一对安装部件15也逐渐接近。据此,具有大致L字形状的各线弹簧11、12发生弹性变形,弯曲部11a、12a的角度变小,这样,就蓄积了弹力。另外,同时,延伸部11b、12b上所形成的位移部11d、12d也进行变形,蓄积了弹力。
图3(B)示出了滑动板22滑动至中间位置为止的状态(称为中间状态)。在此中间状态下,弹簧单元10内设置的线弹簧11、12到达了最收缩的状态(两个端部11c、12c接近了的状态)。
另外,在滑动板22从关闭位置开始到达该中间位置为止的期间,固定在滑动板22上的销栓17(图3中由17a所示)的位置位于比固定在基板21上的销栓17(图3中由17b所示)还往A2方向的一侧,所以,弹簧单元10产生的弹力发生作用,以使滑动板22相对于基板21沿A2方向移动。因此,如果使滑动板22的向A1方向的移动操作在到达中间位置之前停止,则滑动板22在弹簧单元10所产生的弹力的作用下,又回到关闭位置。
相对于此,如果从中间位置再使滑动板22沿A1方向滑动,则向滑动板22所施加的基于弹簧单元10的弹力的施力方向发生反转。即,如果使滑动板22从中间状态开始再向打开位置移动,销栓17a的位置变为位于比销栓17b的位置还往A1方向的一侧。因此,弹簧单元10的弹力发生作用,使滑动板22相对于基板21向打开位置移动。
因此,如果从中间状态开始使滑动板22再向A1方向滑动,则之后,即使解除操作,滑动板22在弹簧单元10所产生的弹力的作用下也会自动滑动至打开位置(图3(C)中所示的位置)。因此,弹簧单元10发挥了所谓的“半自动滑动机构”的功能。这里需要说明的是,使滑动板22从打开位置返回关闭位置的动作与上述动作相反,所以,对其说明进行了省略。
下面参照图4至图7,对通过改变位移部11d、12d的形状使弹簧单元10的弹簧特性变更的具体方法进行说明。在图4至图6中,由(A)所示的图表示的是没有被安装在滑动机构20上的状态(称为自由位置)的弹簧单元10,由(B)所示的图表示的是被安装在滑动机构20上并位于关闭位置或打开位置的状态的弹簧单元10,由(C)所示的图表示的是被安装在滑动机构上并位于中间位置状态的弹簧单元10。
图4示出了位移部11d、12d的突出量比图5及图6所示弹簧单元10M、10L还小的弹簧单元10S。另外,在弹簧单元10S中,将线弹簧11的位移部11(特别地,称为“小位移部11dS”)的突出量设为Δ11S,同时,将线弹簧12的位移部12(特别地,称为“小位移部12dS”)的突出量设为Δ12S。
图5示出了位移部11d、12d的突出量位于图4及图6所示的弹簧单元10S、10L的中间的弹簧单元10M。另外,在弹簧单元10M中,将线弹簧11的位移部11(特别地,称为“小位移部11dM”)的突出量设为Δ11M,同时,将线弹簧12的位移部12(特别地,称为“小位移部12dM”)的突出量设为Δ12M。
图6示出了位移部11d、12d的突出量比图4及图5所示的弹簧单元10S、10M还大的弹簧单元10L。另外,在弹簧单元10L中,将线弹簧11的位移部11(特别地,称为“小位移部11dL”)的突出量设为Δ11L,同时,将线弹簧12的位移部12(特别地,称为“小位移部12dL”)的突出量设为Δ12L。
因此,弹簧单元10S、10M、10L的小位移部11dS、11dM、11dL的突出量的关系为Δ11S<Δ11M<Δ11L、Δ12S<Δ12M<Δ12L。据此,就各弹簧单元10S、10M、10L的整体长度而言,按最长是弹簧单元10L、其次是弹簧单元10M、再其次是弹簧单元10S的顺序逐渐变短。
但是,在图4至图6中,各线弹簧11、12的材质及截面形状被设为相同。另外,在图4至图6中,自由位置的弹簧单元10S、10M、10L的一对端部间的距离L(各图中由箭头所示)及弯曲部11a、11b的角度被设为相等。这里需要说明的是,在图4至图6中,对安装部件15的图示进行了省略。如各图所示,在自由位置,弹簧单元10S、10M、10L的任1个与线弹簧11和线弹簧12都呈离间(离开)状态。
相对于此,弹簧单元10S、10M、10L安装在滑动机构20上并变为关闭位置及打开位置的状态后,各线弹簧11、12的距离变小。另外,弹簧单元10S、10M、10L到达中间位置后,除了位移部11d、12d的位置,弯曲部11a、12a及延伸部11b、12b变为接近或接触的状态。
图7是表示弹簧单元10S、10M、10L所产生的弹力的图。在同图中,横轴表示弹簧单元10S、10M、10L的偏移量(deflection),纵轴表示弹力。这里需要说明的是,横轴上示出了弹簧单元10S、10M、10L位于自由位置时、位于打开位置或关闭位置时、及位于中间位置时的3个位置。
如同图所示,在没有被安装在滑动机构20的自由位置,弹簧单元10S、10M、10L的任1个都不发生偏移,所以,弹力也为0(零)。
相对于此,如图3(A)、(C)所示,在被安装在滑动机构20的状态(该状态与关闭位置或打开位置的状态等价)下,弹簧单元10S、10M、10L产生了偏移。但是,此时所产生的偏移量与图3(B)所示的中间状态下弹簧单元10S、10M、10L所产生的偏移量相比较小。
如图7所示,在关闭位置或打开位置,各弹簧单元10S、10M、10L所产生的弹力按弹簧单元10S所产生的弹力FS1最小、弹簧单元10M所产生的弹力FM1居中、弹簧单元10L所产生的弹力FL1最大的顺序依次变大(FS1<FM1<FL1)。
各弹簧单元10S、10M、10L变为中间位置的状态后,偏移量更加增大。此时,各弹簧单元10S、10M、10L所产生的弹力大小的顺序与关闭位置或打开位置时相同(FS2<FM2<FL2),然而,弹力大小的差变大。
这样,通过在构成弹簧单元10的线弹簧11、12上形成位移部11d、12d,即使偏移量的变化相同,各弹簧单元10S、10M、10L所产生的弹力也不相同(产生差异)。这是藉由使位移部11d、12d(11dS、12dS、11dM、12dM、11dL、12dL)的大小和形状不同,而使线弹簧11、12的长度(全长)在各弹簧单元10S、10M、10L中发生变化而导致的结果。
这样,就本实施方式的弹簧单元10而言,通过在线弹簧11、12上形成位移部11d、12d,并对该位移部11d、12d的形状进行适当的设定,可容易地制作具有预期的弹簧特性的弹簧单元10。另外,在一对安装部件15之间的距离L为一定的情况下,也可进行弹簧特性的变更。
因此,通过事先准备(制作)位移部不同的各种线弹簧10,并选定具有滑动机构20所期望的弹簧特性的弹簧单元10,可容易地对弹簧单元10的弹簧特性进行变更。该效果对便携式电话机那样的机种(机器种类)变更频繁的情况尤其有效。
另外,由于线弹簧11和线弹簧12具有近似的形状,在现有技术中的不存在位移部的结构中,难以对两者进行区别,这是导致产生弹簧单元的组装性降低的原因之一。但是,就本实施方式的弹簧单元10而言,由于线弹簧11上所形成的位移部11d和线弹簧12上所形成的位移部12d具有不同的结构,所以,通过将此位移部11d、12d作为识别标记,可对线弹簧11和线弹簧12进行识别。因此,根据本实施方式的弹簧单元10,可提高组装性。
以上对本发明的较佳实施方式进行了详细叙述,但是,本发明并不限定于上述的特定的实施方式,在权利要求内所记载的本发明的要旨的范围内,可以进行各种各样的变形·变更。
具体而言,在上述的实施方式中,示出了将位移部11d、12d仅形成在线弹簧11、12的图中左侧的延伸部11b、12b上的结构。但是,位移部11d、12d的形成位置并不限定于此,也可为在线弹簧11、12的图中右侧的延伸部11b、12b形成位移部的结构,或者为在左右双方都形成位移部的结构。
本国际申请主张基于2011年7月11日申请的日本国专利申请第2011-152778号的优先权,并将日本专利申请第2011-152778号的全部内容引用在本国际申请中。

Claims (6)

1.一种弹簧单元,具有多个线弹簧,所述线弹簧包含在中央位置弯曲形成的弯曲部、从所述弯曲部延伸的延伸部、及在所述延伸部的前端部设置的端部,所述弹簧单元的特征在于,
多个所述线弹簧并行设置,并在所述延伸部上形成以沿所述线弹簧的并行设置方向突出的方式而变形的位移部。
2.根据权利要求1所述的弹簧单元,其特征在于,
将所述位移部配设在多个所述线弹簧上,并将所述线弹簧上所形成的所述位移部的形状设定为不同的形状。
3.根据权利要求1所述的弹簧单元,其特征在于,
将所述位移部仅设置在位于所述弯曲部两侧的一对所述延伸部中的一个上。
4.根据权利要求1所述的弹簧单元,其特征在于,
将所述端部形成为圆形,并将安装部件配设在所述端部,
所述安装部件被构成为具有安装在所述端部并形成有孔的环状部件、及插通于所述孔的销栓部件。
5.根据权利要求4所述的弹簧单元,其特征在于,
将树脂用作为所述环状部件的材料。
6.一种滑动机构,具有:
基板;
滑动板,可滑动地安装在所述基板上;及
弹簧单元,配设在所述基板和所述滑动板之间,沿使所述滑动板相对于所述基板滑动的方向进行施力,
所述滑动机构的特征在于,在所述弹簧单元中,
并行设置了多个线弹簧,所述线弹簧具有在中央位置弯曲形成的弯曲部、从所述弯曲部延伸的延伸部、及在所述延伸部的前端部设置的端部;及
在所述延伸部上设置了沿所述线弹簧的并行设置方向突出形成的位移部。
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