CN114710002A - 一种平面弹片组合的立体弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明属于音圈马达的弹片技术领域，公开了一种平面弹片组合的立体弹簧，该立体弹簧应用在音圈马达中给动作部件提供若干方向上的弹性支撑限位效果，包括作为独立结构相互接触固定连接的平面弹片A和平面弹片B，其中平面弹片A与平面弹片B所在平面的夹角不为零。本发明通过将一体折弯式弹片优化为两个或多个独立的平面弹片结构拼装形成立体弹片，从而在达到立体弹片的多向弹性支撑/限位效果的同时还能够避免因折弯而产生的结构缺陷，且相较于其他方案，其成本较低，并能够根据需求组装形成不同结构的弹片，具有较高适应性。

Description

一种平面弹片组合的立体弹簧

技术领域

本发明属于音圈马达弹片技术领域，具体涉及一种平面弹片组合的立体弹簧。

背景技术

VCM马达是一种将电能转化为机械能的装置，并实现直线型及有限摆角的运动。利用来自永久磁钢的磁场与通电线圈导体产生的磁场中磁极间的相互作用产生有规律的运动的装置。因为音圈马达是一种非换流型动力装置，其定位精度完全取决于反馈及控制系统，与音圈马达本身无关。VCM马达的出现，将智能手机摄像头从定焦转变为自动对焦，同时赋予小型或微型摄像头防抖功能，它的最大作用就是是的摄像头能够自动对焦，也能够提供运动补偿。

手机摄像头的VCM需要Driver IC配合完成对焦和防抖，现有的VCM通过Driver IC控制VCM供电电流的大小，来确定VCM搭载的镜头移动的距离，从而调节到适当的位置拍摄清晰图像。VCM马达实际上是通过通电线圈在磁场中受到作用力的原理，进行移动，精确控制需要借助一些外部的部件，其中还需要采用弹片对传感器或镜头模组进行弹性限位和支撑，以提供支撑固定效果和弹性运动状态。

但是随着像素要求越来越高，马达镜头越来越大越重，在小尺寸高像素的要求下，马达空间布局及利用就非常考验结构设计，特别是在AF闭环控制时，大镜头需要采用条形磁石才能驱动，T型磁石已无满足推力需求，这样会更进一步压缩空间，同时过重的镜头模组需要设置较大的弹片进行支撑，双重条件的限制下，对于弹片本身的结构设计要求较高。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种平面弹片组合的立体弹簧，针对上述内容中较重的镜头模组提供AF运动支撑和OIS防抖支撑需求，通过平面弹片直接固定连接所形成的三维立体弹片结构，在保证体积优势的前提下还能够具有较高的结构强度，尤其是在连接处。

本发明所采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种平面弹片组合的立体弹簧，该立体弹簧应用在音圈马达中给动作部件提供若干方向上的弹性支撑限位效果，包括作为独立结构相互接触固定连接的平面弹片A和平面弹片B，其中平面弹片A与平面弹片B所在平面的夹角不为零。

需要说明的是，本发明中所指的弹簧，是指应用在音圈马达中用于给相对活动的两个部分提供弹性支撑和限位效果的弹片。原本是单层金属材料所形成的具有一定延伸长度的平面结构(这里的平面是指其具有统一厚度且在厚度方向上的整体尺寸在不受外力的作用下保持不变)，而本发明中的立体弹簧则是将原本的平面结构优化为空间结构，并具有至少两个相互垂直方向上的弹性形变量，从而提供在两个方向上提供主要的弹性支撑/限位效果(所谓两个方向是以摄像头的位移方向而定，其变焦仅为Z轴运动，而普通的平面光学防抖则是X、Y轴)。

现有技术中的立体弹片均为一体式结构，通过折弯或直接CNC一体加工成型，但由于折弯处理工艺无论如何处理，其折弯处结构强度和弹性系数无法有效调和，同时CNC一体式加工的成本较高，且难度较大。而本发明中通过直接设置为两个独立的弹片结构固定连接的方式，既能够避免折弯导致引力集中的问题，同时成本更低，工艺实现难度较低。

还值得说明的是，其中的平面弹片A和平面弹片B并不限定数量，由于相互是独立结构设计，则可能包括多个角度的多个弹片结构，并根据需求设置具体位置。其中，以单个平面弹片为底，多个垂直连接在该平面弹片上的结构可实现多个方向上的弹性支撑/限位。本发明也并不限定某单个平面弹片的具体安装位置，仅限定其作为独立个体并相互连接形成立体弹片即可。

结合第一方面，本发明提供第一方面的第一种实施方式，平面弹片A与平面弹片B之间通过锡焊或熔接方式连接。具体来说，连接时对连接处进行固定处理，其中固定处理包括锡焊或熔接。

结合第一方面，本发明提供第一方面的第二种实施方式，平面弹片A与平面弹片B之间通过点胶或粘接外部固定结构实现固定连接。

结合第一方面，本发明提供第一方面的第三种实施方式，在安装平面弹片B前先在平面弹片A上开设有插口，所述平面弹片B上具有插脚，安装时将插脚插入对应插口形成连接，在插口连接处进行固定处理。

结合第一方面的第三种实施方式，本发明提供第一方面的第四种实施方式，所述插口内设有锯齿固定件，所述插脚插入插口内由锯齿固定件进行卡接限位。

结合第一方面或第一方面的第一至四种实施方式，本发明提供第一方面的第五种实施方式，包括若干个平面弹簧A，至少具有两个相邻平面弹簧A之间所在平面的夹角不为零。

结合第一方面的第五种实施方式，本发明提供第一方面的第六种实施方式，至少具有两个平面弹簧A和一个平面弹簧B所在平面之间相互垂直。

结合第一方面的第五种实施方式，本发明提供第一方面的第七种实施方式，其中，所在平面之间的夹角不为零的平面弹簧A，通过转角连接片连接。

结合第一方面的第七种实施方式，本发明提供第一方面的第八种实施方式，所述平面弹簧A具有连接部和设置在连接部之间提供弹性的玄丝。

结合第一方面的第八种实施方式，本发明提供第一方面的第九种实施方式，所述玄丝为与连接部一体成型且具有相同厚度的片体，玄丝在同一平面内具有若干转角，其表面具有若干镂空槽。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过将一体折弯式弹片优化为两个或多个独立的平面弹片结构拼装形成立体弹片，从而在达到立体弹片的多向弹性支撑/限位效果的同时还能够避免因折弯而产生的结构缺陷，且相较于其他方案，其成本较低，并能够根据需求组装形成不同结构的弹片，具有较高适应性；

(2)本发明通过插口内设有的锯齿状咬合插接结构，能够在拼装时先进行预固定，提高结构的稳定性和结构强度，同时还能够在焊接时减少焊接材料的使用；

(3)本发明通过焊接或其他固定处理方式对插接处进行固定处理，从而在提高连接稳定性和结构强度的同时，其成品一致性较高，也不会造成弹性系数的较大改变。

附图说明

图1是本发明整个弹片被料环固定时的俯视图；

图2是本发明整个弹片被料环固定时的轴侧图；

图3是本发明弹片的料环被裁切后的俯视图；

图4是本发明单个弹片的第一轴侧图；

图5是本发明单个弹片的第二轴侧图；

图6是本发明实施例中设有锯齿状插口结构的平面弹片A的俯视图。

图中：1-外料环，2-内料环，3-第一固定端，4-AF玄丝，5-第二固定端，6-x轴玄丝，7-转角连接片，8-y轴玄丝，9-第三固定端。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例公开一种立体弹簧结构，主要应用在微型摄像头所使用的音圈马达中，用于给音圈马达中的动作部分提供弹性支撑/限位效果。

由于该弹片是音圈马达中的独立部件，为了说明该部件所具有的特殊功能和结构特点，需要先对该弹片所应用的音圈马达甚至微型摄像头的结构进行简要说明。

该微型摄像头主要包括底座、音圈马达以及镜头模组三个部分，其中底座与音圈马达之间连接，而镜头模组与音圈马达连接，本实施例中的音圈马达仅用于负责镜头模组的变焦与IOS防抖。

其中，音圈马达具有两个相对活动端部，即均为环状结构的载体和支架。支架固定在底座上，而镜头模组嵌套在载体上并实现固定连接，而载体与支架之间则通过上下两组弹片进行弹性活动连接。

本实施例中，以镜头模组的轴线方向定义为Z轴，而底座上垂直与镜头模组的轴线方向的传感器平面定义为X/Y轴平面。

在Z轴上部朝向镜头模组外部的上弹片采用普通的平面弹片结构，而其中的下弹片则采用本实施例所述的立体立体弹簧结构。

具体的，该立体弹簧结构包括至少两组独立的平面弹片结构，即平面弹片A和平面弹片B。其中，平面弹片A与平面弹片B均采用相同厚度的金属板材蚀刻加工而成，其在静置放置状态下为单层的薄片结构，可看做平面结构。

在一些实施例中，平面弹片A处于X/Y轴平面上，并包括多个部分，分别与底座、支架和载体连接。

而平面弹片A所具有的弹性部主要设置在载体与支架之间，由于本实施例中载体与支架相互套接，载体与支架之间仅能进行进行沿Z轴方向的直线往复运动。则平面弹片A的弹性部与上弹片配合实现载体与支架之间的相互弹性支撑/限位，即给镜头模组在Z轴上提供支撑/限位，可看做是AF弹片。

进一步地，平面弹片B包括至少两个独立片体，且两个片体之间所在平面相互垂直，并同时垂直于平面弹片A。

两个片体均连接在支架与底座之间，使得支架相对于底座处于“悬浮”状态。本实施例中的支架与底座之间具有空间间隙，使得支架与底座之间可发生空间位移。

优选的，支架与底座之间主要在X/Y轴平面上进行相对移动，从而通过两个平面弹片B形成镜头与传感器之间在X/Y轴平面上的防抖支撑/限位。

本实施例中，弹片用于给活动部件之间提供弹性支撑/限位效果，而两个活动部件之间通过设有的电磁组件进行运动控制。所谓电磁组件主要包括磁体和电磁线圈，电磁线圈由外部控制供电，从而形成定向磁场与磁体之间产生相互力作用，从而实现两个活动部件之间的运动控制。

本实施例并不限定其具体的设置方式，只需保证在两个部件之间分别设置磁体、电磁线圈即可。

在一些实施例中，如图1所示，图中展示了该立体弹簧结构在生产过程中的平面状态图。图中可以看到，平面弹片A是由一整块方形的料板通过蚀刻工艺形成，且包括分设在四角处的四个独立部分，并由外料环11与内料环22进行连接固定。

其中，外料环11连接每个独立部分的平面弹片A时，主要具有三个水口，分别连接两个固定端部和一个转角结构。内料环22连接每个独立部分的平面弹片A时，仅有一个水口，连接平面弹片A弹性部的最内侧固定端部。

而外侧两个固定端部分别固定在底座和支架上，且通过转角结构进行连接。而在固定端部和转角结构、固定端部与弹性部之间分别设有独立的平面弹片B，且同个平面弹片A上的两个平面弹片B相互垂直，分别对应X轴和Y轴的弹性支撑/限位。

而弹性部连接支架与载体，通过在X/Y轴平面上具有的一定延伸长度的玄丝结构给镜头模组提供Z轴方向上的弹性支撑/限位。

安装时，直接将该弹片安装固定在音圈马达内并固定好镜头模组与底座后，便通过工具直接从水口切断即可，切开内外料环11后如图2所示，整个弹片为四个独立部分。

在一些实施例中，如图4和图5所示，图中展示了具体每个立体弹簧的轴侧结构。

其中，平面弹片A从外到内依次包括第三固定端99、转角连接片77、第二固定端55、AF玄丝44以及第一固定端33。其中，第三固定端99、转角连接片77和第二固定端55上均设有插口，每个插口长度不一，但宽度相同，在弹片蚀刻工艺中一次成型。

而在第三固定端99与转角连接片77之间设有y轴玄丝88，在第二固定端55与转角连接片77之间设有x轴玄丝66，其中的y轴玄丝88与x轴玄丝66均为平面弹片B。

图中可以看到，y轴玄丝88与x轴玄丝66均具有一个等宽度同平面弯折延伸部，该弯折延伸部即为玄丝主体，通过垂直于对应弹片平面方向上的形变提供该方向上的弹性支撑/限位力。

进一步地，由于y轴玄丝88与x轴玄丝66为了提高结构强度，其宽度较大，且明显大于作为Z轴位移弹性支撑/限位的AF玄丝44。则为了降低其弹性支撑力，本实施例中的y轴玄丝88与x轴玄丝66上具有多个镂空口，在保持宽度不变的基础上形成多个开口，从而降低整体的弹性系数，降低其支撑力，便于电磁机构的致动。

在y轴玄丝88与x轴玄丝66的两个端部设有突出的插脚，插脚是与弹片一体成型的结构，其尺寸接近或稍大于插口的尺寸，通过卡接配合或过盈配合等方式进行固定，实现平面弹片B与平面弹片A之间的规定连接。

但由于插口与插脚仅为卡接固定，则在装配工艺中仅作为两部件的预连接方式。当两部分连接后，再通过粘胶或锡焊的方式进行处理，并根据需求进行调整参数条件，从而获得最佳的弹性系数。

这种固定处理方式，相较于现有技术中存在的折弯处理的方式，能够减少部件的内应力，从而提高结构强度，并提高良率和生产效率。且由于平面弹片A和平面弹片B均为独立结构，其主要受力部分均为玄丝主体，则这种插接固定的方式并不会造成其弹性系数较大变化，与外部加厚加强的方式相比，处理难度也较低。

在一些实施例中，为了优化其固定连接强度，对插口结构进行调整。上述实施例中的插口为单个矩形开口，优化后将弹片单个区域上的单个插口优化为多个小尺寸开口，如图6所示。而y轴玄丝88与x轴玄丝66上的插脚为锯齿状结构，通过插入对应的插口后在单个区域内形成多排连接部，通过在单个区域减小插口尺寸并增加插口数量的方式，在保证连接稳定性的同时，还能够减少锡膏的使用。

为了验证插口结构的改变对其强度以及弹性特征造成的影响，针对厚度为0.04mm的弹片进行仿真测试，其结构如下表所示：

上表是针对0.04mm厚度的弹片进行仿真测试，相较于单个开口，该厚度下的应力改变和K值变化同样符合要求，同时，由于是多个插口和锯齿状插脚的结构设计，能够在没有锡焊前就形成有效预固定，从而提高装配效率，降低锡膏使用量。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种平面弹片组合的立体弹簧，该立体弹簧应用在音圈马达中给动作部件提供若干方向上的弹性支撑限位效果，其特征在于：包括作为独立结构相互接触固定连接的平面弹片A和平面弹片B，其中平面弹片A与平面弹片B所在平面的夹角不为零。

2.根据权利要求1所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：平面弹片A与平面弹片B之间通过锡焊或熔接方式连接。

3.根据权利要求1所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：平面弹片A与平面弹片B之间通过点胶或粘接外部固定结构实现固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：在安装平面弹片B前先在平面弹片A上开设有插口，所述平面弹片B上具有插脚，安装时将插脚插入对应插口形成连接，在插口连接处进行固定处理。

5.根据权利要求4所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：所述插口内设有锯齿固定件，所述插脚插入插口内由锯齿固定件进行卡接限位。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：包括若干个平面弹簧A，至少具有两个相邻平面弹簧A之间所在平面的夹角不为零。

7.根据权利要求6所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：至少具有两个平面弹簧A和一个平面弹簧B所在平面之间相互垂直。

8.根据权利要求6所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：其中，所在平面之间的夹角不为零的平面弹簧A，通过转角连接片(7)连接。

9.根据权利要求8所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：所述平面弹簧A具有连接部和设置在连接部之间提供弹性的玄丝。

10.根据权利要求9所述的一种平面弹片组合的立体弹簧，其特征在于：所述玄丝为与连接部一体成型且具有相同厚度的片体，玄丝在同一平面内具有若干转角，其表面具有若干镂空槽。

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