CN104094009B - 弹簧单元及滑动机构 - Google Patents

Abstract

一种弹簧单元，具有：树脂弹簧，由树脂形成并为单一梁结构，一对端部之间具有弯曲部；及金属弹簧，由金属线材形成，一对端部之间具有弯曲部。对所述树脂弹簧的所述端部和所述金属弹簧的所述端部进行固定，同时在固定状态下，所述树脂弹簧和所述金属弹簧位于同一平面上。在所述弯曲部和所述端部之间的至少一个位置，形成所述树脂弹簧和所述金属弹簧进行卡合的卡合部，在所述端部和所述卡合部以外的部位，所述树脂弹簧和所述金属弹簧分离。

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，尤其涉及一种实现了薄型化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，提供了被构成为使配设了液晶表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的便携式电话和游戏装置。在这种电子机器中，为了使相对于固定框体的移动框体的滑动动作成为可能，内设了滑动机构。

适用于该电子机器的滑动机构的内部安装了弹簧单元。该滑动机构被构成为，在操作者使移动框体相对于固定框体移动至预定位置为止沿关闭方向进行移动施力，另外，在移动至超过预定位置后，对移动框体沿打开方向进行施力。据此，可提高电子机器的操作性。

另外，在弹簧单元中使用了各种结构的弹簧，作为其中的一种，熟知的有安装了由金属构成的多个线弹簧的弹簧单元(参照专利文献1)。在该专利文献1所公开的弹簧单元中，为了使相对于挠曲量的负荷增大，等间隔地配置了多个(3根)线弹簧，并将其端部藉由连接部连接至电子机器的框体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009－133495号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在安装了由金属构成的多个线弹簧的构成的弹簧单元中，存在着重量变重了的问题。另外，为了使弹簧单元小型化，线弹簧的数量最好为较少，然而，在弹簧单元上被施加了较大负荷的情况下，现有的弹簧单元中必然存在着线弹簧的数量增大，进而导致弹簧单元大型化了的问题。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种小型化并可与高负荷相对应的弹簧单元及滑动机构。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明的一个侧面，弹簧单元具有：树脂弹簧，由树脂形成并为单一梁结构，一对端部之间具有弯曲部；及金属弹簧，由金属线材形成，一对端部之间具有弯曲部。其中，对所述树脂弹簧的所述端部和所述金属弹簧的所述端部进行固定，同时在固定状态下，所述树脂弹簧和所述金属弹簧位于同一平面上；在所述弯曲部和所述端部之间的至少一个位置，形成所述树脂弹簧和所述金属弹簧进行卡合的卡合部；在所述端部及所述卡合部以外的部位，所述树脂弹簧和所述金属弹簧分离。

根据本发明的一个侧面，滑动机构具有：基板；滑动板，可滑动地安装在该基板上；及所述弹簧单元，配设在所述基板和所述滑动板之间，对所述滑动板相对于所述基板沿滑动方向进行施力。

发明效果

根据本发明的一个侧面，因为包含了相对于金属较轻的树脂弹簧，所以可实现作为弹簧单元的轻量化。另外，在弯曲部和端部之间形成了树脂弹簧和金属弹簧进行卡合的卡合部，通过进行互相干涉(interference)，可提高弹簧特性。

附图说明

图1A是本发明一个实施方式的弹簧单元的斜视图。

图1B是本发明一个实施方式的弹簧单元的平面图。

图2A是本发明一个实施方式的弹簧单元的树脂弹簧的斜视图。

图2B是本发明一个实施方式的弹簧单元的树脂弹簧的平面图。

图3A是本发明一个实施方式的弹簧单元的金属弹簧的斜视图。

图3B是本发明一个实施方式的弹簧单元的金属弹簧的平面图。

图4A是本发明一个实施方式的滑动机构的分解斜视图。

图4B是本发明一个实施方式的滑动机构的斜视图。

图5A是对安装了本发明一个实施方式的滑动机构的电子机器的开状态进行表示的斜视图。

图5B是对安装了本发明一个实施方式的滑动机构的电子机器的闭状态进行显示的斜视图。

图6是对本发明一个实施方式的弹簧单元的弹簧特性与比较例一起进行表示的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式参照添付的附图进行说明。

图1A、1B是用于对本发明一个实施方式的弹簧单元10进行说明的图。图1A是弹簧单元10的斜视图，图1B是弹簧单元10的平面图。

本实施方式的弹簧单元10被构成为具有一个树脂弹簧11和一个金属弹簧12。该弹簧单元10在例如便携式电话和游戏装置等电子机器中所安装的滑动机构20(参照图4A、4B)中适于用为致动器。

首先，对树脂弹簧11进行说明。

图2A是树脂弹簧11的斜视图，图2B是树脂弹簧11的平面图。树脂弹簧11是对可弹性变形的树脂进行一体成型而形成的。该树脂弹簧11具有在一对端部11c、11d(图1B中X1方向侧的端部11c和X2方向侧的端部11d)和端部11c、11d之间所形成的弯曲部11a。

另外，树脂弹簧11具有在弯曲部11a和端部11c之间及在弯曲部11a和端部11d之间分别形成的延伸部11b1、11b2。所以，树脂弹簧11整体上为圆弧形状。

另外，树脂弹簧11为单一梁结构。这里，单一梁结构是指，从一个端部11c至另一个端部11d之间不形成任何孔的1根梁的结构。

另外，在本实施方式中，端部11c、11d之间的树脂弹簧11的截面面积被设定为大致相同。然而，为了对树脂弹簧11的弹簧特性进行调整，也可对截面面积进行适当的改变。

另外，在本实施方式中，作为树脂弹簧11的材质，使用了聚醚醚酮(PEEK)。PEEK的耐疲劳性、耐磨耗性、尺寸稳定性、耐药品性等较好并且加工性也较优，所以，适合作为树脂弹簧11的材质。这里需要说明的是，树脂弹簧11的材质并不限定于PEEK，也可使用其他的树脂材料。

端部11c、11d的中央部形成了销插入孔11f，销17a、17b可分别插通于该销插入孔11f，该销17a、17b用于将弹簧单元10安装在后述的滑动机构20的基板21及滑动板22上(参照图4A、4B)。另外，端部11c、11d的外周部上固定了后述的金属弹簧12的端部12c、12d(参照图3A、3B)。

另外，在接近延伸部11b1的端部11c的部位的外侧(图1B中的Y1侧)及接近延伸部11b2的端部11d的部位的外侧(图1B中的Y1侧)，分别形成了用于构成后述的卡合部15(参照图1A、1B)的干涉部11e1、11e2。该干涉部11e1、11e2分别形成在例如比弯曲部11a和端部11c的中间位置还接近端部11c的位置及比弯曲部11a和端部11d的中间位置还接近端部11d的位置。

接下来，对金属弹簧12进行说明。

图3A是金属弹簧12的斜视图，图3B是金属弹簧12的平面图。金属弹簧12是对弹簧钢等弹簧材料的线材进行整形而形成的线弹簧。该金属弹簧12具有在一对端部12c、12d(图1B中X1方向侧的端部12c和X2方向侧的端部12d)和端部12c、12d之间的大致中央位置处所形成的弯曲部12a。

另外，金属弹簧12具有分别形成在弯曲部12a和端部12c之间及弯曲部12a和端部12d之间的、各自大致为直线形状的延伸部12b1、12b2。所以，金属弹簧12整体上为大致「へ」字形状。

该金属弹簧12的弯曲部12a的曲率及所述树脂弹簧11的弯曲部11a的曲率可进行适当的设定。另外，各弯曲部11a、12a的曲率可为互相相同的曲率，也可为互相不同的曲率。

金属弹簧12的截面形状在本实施方式中为矩形形状(参照图3A)。然而，金属弹簧12的截面形状并不限定于此，也可为圆形形状、樽型形状、椭圆形状等其他的截面形状。

另外，在接近延伸部12b1的端部12c的部位的内侧(图1B中的Y2侧)及接近延伸部12b2的端部12d的部位的内侧(图1B中Y2侧)，分别形成了用于构成后述的卡合部15(参照图1A、1B)干涉部12e1、12e2。该干涉部12e1、12e2例如分别形成在比弯曲部12a和端部12c的中间位置还接近端部12c的位置及比弯曲部12a和端部12d的中间位置还接近端部12c的位置。

弹簧单元10被构成为将上述构成的树脂弹簧11和金属弹簧12进行组合，并对金属弹簧12的端部12c、12d和树脂弹簧11的各端部11c、11d进行固定和一体化。

此时，通过将金属弹簧12的各端部12c、12d以大约180°盘卷并安装在树脂弹簧11的端部11c、11d上，树脂弹簧11的端部11c、11d和金属弹簧12的端部12c、12d被固定在一起。

另外，就本实施方式的弹簧单元10而言，在树脂弹簧11、金属弹簧12的端部11c、12c和端部11d、12d的对向侧为树脂弹簧11的「内侧」的情况下，被构成为金属弹簧12被配设在树脂弹簧11的「外侧」。即，金属弹簧12被构成为配设在相对于树脂弹簧11的Y1方向侧(参照图1B)。另外，在弹簧单元10中，在树脂弹簧11和金属弹簧12为一体化的状态下，树脂弹簧11和金属弹簧12被构成为位于同一平面上。藉由该构成，可实现弹簧单元10的薄型化。

这里需要说明的是，这里“同一面”是指与销插入孔11f的中心轴正交(垂直)的面、且为包含连接销插入孔11f的中心位置的线段(图1B中由箭头A所示的一点划线)的面。

另外，本实施方式的弹簧单元10与现有的仅由金属线材构成的弹簧单元不同，弹簧的一部分使用了轻量的树脂弹簧11。为此，可实现作为弹簧单元10的轻量化。

接下来，对安装了弹簧单元10的本发明一个实施方式的滑动机构20进行说明。

图4A、4B示出了安装了弹簧单元10的滑动机构20。图4A是滑动机构20的分解斜视图，图4B是滑动机构20被装配了的状态的斜视图。另外，图5A、5B示出了安装了滑动机构20的电子机器40。

滑动机构20大致上为具有基板21、滑动板22及弹簧单元10等的结构。该滑动机构20例如适用于如图5A、5B所示的第2框体42相对于第1框体41可进行滑动的便携式电话等的电子机器40。

基板21固定在电子机器40的配设了各种键等的第1框体41上。滑动板22固定在配设了液晶表示装置等的第2框体42上。

基板21的两侧设置了引导部26。该引导部26被形成为沿图4A、4B中的箭头C1、C2方向进行延伸。另外，滑动板22两侧的沿长度方向进行延伸的侧缘部25被构成为可滑动地与该引导部26进行卡合。据此，滑动板22被构成为相对于基板21沿C1、C2方向可进行滑动的结构。

就弹簧单元10而言，位于一端的端部11c、12c藉由销17a被可旋转地安装在基板21上，位于另一端的端部11d、12d藉由销17b被可旋转地安装在滑动板22上。据此，弹簧单元10的弹力可在基板21和滑动板22之间发生作用。

这里需要说明的是，滑动板22上设置了限制部27，其在滑动板22相对于基板21移动至C1方向的限制位置及C2方向的限制位置时与基板21进行抵接，据此，可对超过这些限制位置以上的移动进行限制。

图4B及图5A示出了第2框体42相对于第1框体41的呈打开了的开状态。在该开状态下，滑动板22相对于基板21沿C1方向进行滑动。在该开状态下，弹簧单元10的弹力发生作用，对滑动板22相对于基板21沿C1方向进行移动施力。

从该开状态使第2框体42沿箭头C2方向移动后，因为一对销17a、17b逐渐接近，所以弹簧单元10的端部11c、12c和端部11d、12d也逐渐接近。据此，树脂弹簧11及金属弹簧12进行弹性变形，各自的弯曲部11a、12a的弯曲角度变小，据此，蓄积弹力。

如果将弹簧单元10的树脂弹簧11及金属弹簧12的最收缩(变形)的状态作为中间状态，则在滑动板22从开状态至该中间状态位置为止的期间，弹簧单元10的弹力发生作用，使滑动板22相对于基板21沿C1方向进行移动。所以，如果使滑动板22的移动操作在到达中间状态之前停止，则滑动板22会藉由弹簧单元10的弹力再回到开状态。

相对于此，如果从中间状态开始再使滑动板22沿C2方向进行滑动，则弹簧单元10的弹力相对于滑动板22的施力方向发生反转，所以，弹簧单元10的弹力朝向使滑动板22相对于基板21进行关闭的方向(图4A至5B中的箭头C2方向)发生作用。

这样，如果从中间状态开始再使滑动板22沿C2方向进行滑动，则之后，即使对操作进行解除，滑动板22藉由弹簧单元10所发生的弹力也会自动地滑动至闭状态(图4B所示的状态)。所以，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从闭状态返回开状态的动作是与上述动作相反的动作。

这里，对如上所述的本实施方式的弹簧单元10的动作进行说明。

图1A、1B示出了没有对弹簧单元10施加负荷的状态(以下，称“负荷解除状态”)。在该负荷解除状态下，树脂弹簧11及金属弹簧12都为沿图1B中的箭头E2所示方向的进行了位移的状态。

在处于负荷解除状态的树脂弹簧11、金属弹簧12的端部11c、12c及端部11d、12d的附近(近傍)位置，本实施方式的弹簧单元10的弯曲部11a、12a和端部11c、12c之间的至少一个位置及弯曲部11a、12a和端部11d、12d之间的至少一个位置处形成了树脂弹簧11和金属弹簧12进行卡合的卡合部15。即，树脂弹簧11和金属弹簧12在弯曲部11a、12a和端部11c、12c之间的至少一个位置及弯曲部11a、12a和端部11d、12d之间的至少一个位置处进行卡合。

在该卡合部15处，所述树脂弹簧11的干涉部11e1、11e2和金属弹簧12的干涉部12e1、12e2为卡合状态。这里需要说明的是，该干涉部11e1、11e2和干涉部12e1、12e2并不是固定的，而是可互相位移(移动)地进行了抵接的状态。

另外，就弹簧单元10而言，在端部11c安装了端部12c的位置、端部11d安装了端部12d的位置、及干涉部11e1、11e2与干涉部12e1、12e2分别进行卡合以构成卡合部15的位置以外的位置，树脂弹簧11和金属弹簧12被构成为相互分离。在该弹簧单元10的树脂弹簧11和金属弹簧12分离的部分，树脂弹簧11和金属弹簧12互相之间不发生干涉(干扰)。

在这样被构成的弹簧单元10中，如果对端部11c、12c及端部11d、12d沿图1B中箭头E1所示的方向施加负荷，则树脂弹簧11及金属弹簧12都会沿箭头E1所示的方向(端部11c、12c和端部11d、12d接近的方向)进行弹性变形。

此时，就本实施方式的弹簧单元10而言，树脂弹簧11和金属弹簧12进行卡合，据此，形成了互相干涉的卡合部15，这样，由施加的负荷所引起的树脂弹簧11及金属弹簧12的形状的变化在卡合部15处进行相互干涉，据此，与分别为单体的情况完全不同。所以，可使应力集中分散，进而可增大负荷。

图6是对本实施方式的弹簧单元10的弹簧特性进行说明的图。

在图6中，本实施方式的弹簧单元10的特性由箭头P所示。另外，在图6中，作为比较例，还示出了单体树脂弹簧11的弹簧特性(图中由箭头eX1所示)、单体金属弹簧12的弹簧特性(图中由箭头eX2所示)、及树脂弹簧11上虽然安装了金属弹簧12但是并没有设置卡合部15的弹簧单元的弹簧特性(图中由箭头eX3示)。这里需要说明的是，在图6中，横轴表示挠曲量(mm)，纵轴表示负荷(N)。

从图6可知，本实施方式的弹簧单元10的弹簧特性P与单体树脂弹簧11的弹簧特性eX1及单体金属弹簧12的弹簧特性eX2相比，相对于挠曲量的负荷显著增大了。

另外，没设置卡合部15的弹簧单元的弹簧特性eX3与单体树脂弹簧11的弹簧特性eX1及单体金属弹簧12的弹簧特性eX2相比也是较好的。但是，本实施方式的弹簧单元10的弹簧特性P与没设置该卡合部15的弹簧单元的弹簧特性eX3相比，相对于挠曲量的负荷也变大了。

因此，从图6可验证到，根据本实施方式的弹簧单元10，即使在仅由树脂弹簧11和金属弹簧12所构成的简单的结构中，也可与高负荷相对应。这样，本实施方式的弹簧单元10尽管是实现了由树脂弹簧11和金属弹簧12所构成的小型化的结构，但是仍然可与高负荷相对应。

这里需要说明的是，在本实施方式的弹簧单元10中，在弯曲部11a、12a和端部11c、12c之间设置了一个位置的卡合部15，同时，在弯曲部11a、12a和端部11d、12d之间也设置了一个位置的卡合部15。但是，卡合部15的配置数量并不限定于此，也可以在弯曲部11a、12a和端部11c、12c之间设置多个卡合部15，同时，在弯曲部11a、12a和端部11d、12d之间也设置多个卡合部15。

另外，弯曲部11a、12a和端部11c、12c之间所设置的卡合部15的数量与弯曲部11a、12a和端部11d、12d之间所设置的卡合部15的数量也可不同。

就本说明书中的所有实施例及条件的文言而言，其目的仅在于可使读者能够容易地理解发明人为了技术的发展而提出的发明和概念，并不能被解释为本发明仅限定于上述具体记载的实施例和条件，另外，本说明书中的实施例的构成与发明的优劣无关。再有，尽管对本发明的一个或多个实施例进行了详细说明，但是，在不脱离本发明的技术范围的条件下，也可以进行各种各样的变更、代替、修正等。

本申请主张基于2012年1月31日申请的日本国专利申请第2012－018743号的优先权，并将该日本国申请的全部内容以参照的方式援用在本申请中。

符号说明

10 弹簧单元

11 树脂弹簧

12 金属弹簧

11a、12a 弯曲部

11b1、11b2、12b1、12b2 延伸部

11c、11d、12c、12d 端部

11e1、11e2、12e1、12e2 干涉部

11f 销插入孔

15 卡合部

17a、17b 销

20 滑动机构

21 基板

22 滑动板

40 电子机器

41 第1框体

42 第2框体

Claims (5)

1.一种弹簧单元，其特征在于，具有：

树脂弹簧，由树脂形成并为单一梁结构，一对端部之间具有弯曲部；及

金属弹簧，由金属线材形成，一对端部之间具有弯曲部，

其中，对所述树脂弹簧的所述端部和所述金属弹簧的所述端部进行固定，同时在固定状态下，所述树脂弹簧和所述金属弹簧位于同一平面上，

在所述弯曲部和所述端部之间的至少一个位置，形成所述树脂弹簧和所述金属弹簧进行卡合的卡合部，

在所述端部和所述卡合部以外的部位，所述树脂弹簧和所述金属弹簧分离。

2.根据权利要求1所述的弹簧单元，其特征在于：

所述卡合部被设定在比所述树脂弹簧的所述弯曲部和所述端部的中间位置还接近所述端部的位置。

3.根据权利要求1所述的弹簧单元，其特征在于：

所述卡合部被设定在比所述金属弹簧的所述弯曲部和所述端部的中间位置还接近所述端部的位置。

4.根据权利要求1所述的弹簧单元，其特征在于：

所述金属弹簧通过将该金属弹簧的端部盘卷在所述树脂弹簧的端部的外周部被固定在所述树脂弹簧上。

5.一种滑动机构，其特征在于，具有：

基板；

滑动板，可滑动地安装在该基板上；及

权利要求1所述的弹簧单元，配设在所述基板和所述滑动板之间，对所述滑动板相对于所述基板沿滑动方向进行施力。