CN1898849A - 接触弹簧 - Google Patents

Abstract

一种接触弹簧，包括：连接于电气设备的支撑部；电连接于外部电源端子的接触部；至少两个弯曲部，其连接在所述支撑部和接触部之间并呈弯曲形状。

Description

接触弹簧

技术领域

本发明涉及一种弹簧结构，更具体地，涉及一种用作电气设备的电源端子的接触弹簧结构。

背景技术

为振动马达(一种移动通信终端的接收传感器，其为电气设备的一个示例)供电的方法包括：导线的焊接(solder)、终端的柔性印刷电路板(FPCB)和振动马达的FPCB连接盘(land)的直接焊接、使用连接件的供电方法、使用附装到振动马达的接触弹簧的供电方法。

图1的视图示意性地示出了一个杆式振动马达，其上安装有根据相关技术的接触弹簧。

如图1所示，在使用接触弹簧10的供电方法中，当其上安装有接触弹簧的振动马达20固定至一终端结构、且根据接触弹簧10的位置而设计的终端印刷电路板(PCB)固定到该终端结构时，连接于终端电源的PCB连接盘与接触弹簧10相接触，从而，振动马达20的配重30偏心地转动而产生振动。

为了确保电源通过接触弹簧10与终端的PCB连接盘之间的接触区而平稳地供应，接触弹簧10必须保持大小适当的推斥力，并且必须设计为使得接触弹簧10的接触区不会偏离终端的PCB连接盘。

图2的视图示出了一个依据相关技术的用于振动马达的接触弹簧结构。

参照图2(a)到(d)，相关技术的接触弹簧10是一体式的，大致上包括：接触部11，其接触连接于外部电源的PCB连接盘；支撑部13，其直接地固定于振动马达上或与之接触；以及弯曲部12，其连接在接触部11和支撑部13之间。

接触部11基本上形成为弧形曲线，以减少与终端的PCB连接盘的接触位置根据弹簧压缩量产生的改变量、以及增加PCB连接盘与接触区之间的连接可靠性，或者其可以呈半球形或弧形的条凸出。

支撑部13构造成水平面、竖直面、或者水平面与竖直面相结合，也可依据所使用的振动马达的类型或仪器的限制条件而构造成各种形状。此外，可在支撑部13上增加用于将马达的线圈端与接触弹簧10电连接的焊接结构，或者可选地，它们可以通过焊接或熔接而电连接。

弯曲部12基本上构造成类似于“ㄈ”形或其对称形状的形状，或者可根据是否进行了倒角处理而构造成一个完整的半球形状。

在相关技术的接触弹簧结构中，当接触弹簧压缩时，存储在接触弹簧中的大部分能量集中在弯曲部12上，且该能量与应变的平方成正比。

此时，根据胡克定律(应力＝杨氏模量×应变)，产生于接触弹簧中的应力的强度与应变量成正比。如果产生了超出由拉伸强度所表示的弹簧阈值的应力，则可能会发生接触弹簧永久变形的现象。

在这种永久变形的情形下，存在如下危险：当终端的PCB连接盘与接触弹簧之间的接触部被压缩时，所产生的推斥力的大小可能会减少到低于适当水平，从而，不能平稳地为振动马达供应电能。

此外，弹簧的弹性模量(K)与弹簧材料的厚度(T)以及弯曲部的表面积(A)成比例，且存储在弯曲部中的能量(E)表达成弹性模量(K)和压缩量(x)的函数。此外，弯曲部的体积(V)等于弹簧材料的厚度与表面积(A)的乘积。

换句话说，K∝T³A， $E=\frac{1}{2}K{x}^2,$ V＝T·A，在每单位体积的弹簧中所储存的能量(E/V)表达成 $\frac{E}{V}\∝\frac{1}{2}{T}^2{x}^2.$

如上所述，当由应变能密度表示的每单位体积的能量密度与应变的平方以及弹簧厚度(T)的平方成正比时，其基本上不受表面积(A)的影响。

为了在这样的相关技术的接触弹簧结构中增加弹性模量并同时保持恒定的压缩量，可以采用增加弯曲部的材料厚度或增加弯曲部的表面区域的宽度的方法。

然而，由于弹簧材料厚度的增加而产生的应力与厚度(T)成比例地增加，从而减少了耐久性。

此外，由于接触部的接触区相对于弯曲部转动——该弯曲部是应力集中的区域，接触区沿与压缩方向垂直的方向移动且会偏离终端的PCB连接盘。如果增加弯曲部的长度以防止应力的增加，则接触区的转动中心会远离接触区，从而增加接触区沿与压缩方向垂直的方向的移动量。

发明内容

技术问题

因此，本发明的一个目的在于提出一种接触弹簧的形状，该接触弹簧具有高弹性模量且同时保持压缩量恒定，并且提供一种接触弹簧，该接触弹簧可通过减轻在接触弹簧上的应力集中现象使所产生的应力的大小不会超过接触弹簧材料的拉伸强度，从而获得耐久性。

此外，本发明的另一个目的在于提供一种带有接触弹簧的振动马达，其可通过减轻分布在接触弹簧上的应力集中现象而使所产生的应力的大小不会超过接触弹簧材料的拉伸强度，从而获得耐久性。

技术方案

为了实现这些目的之一，提供一种依据本发明的接触弹簧，其包括：连接到电气设备的支撑部；电连接到外部电源端子的接触部；以及至少两个弯曲部，所述弯曲部连接在所述支撑部和接触部之间并呈弯曲形状。

为了实现其它目的，提供一种依据本发明的振动马达，其包括：接触弹簧，该接触弹簧设置有支撑部、电连接到外部电源端子的接触部、以及至少两个连接在所述支撑部和接触部之间且呈弯曲形状的弯曲部；以及振动部分，其通过经所述支撑部从外部供应的能量而偏心地转动。

有益效果

依据本发明，存储在接触弹簧弯曲部中的应变能密度得以减少，进而分布在弯曲部上的应力的大小得以降低，从而提供了一种具有更高耐久性的接触弹簧。

此外，依据本发明，通过根据接触部和弯曲部的相对位置调节弯曲部接合处及各弯曲部的宽度，减少了接触区的转动现象，进而，可以减少终端的PCB连接盘与接触区的相对位置的改变量。

此外，通过调节弯曲部的宽度而均匀地散布分布在各弯曲部上的应力，防止了由压缩引起的接触弹簧永久变形。

附图说明

图1为示意性示出杆式振动马达的视图，该振动马达上安装有依据

相关技术的接触弹簧。

图2为示出依据相关技术的、用于振动马达的接触弹簧结构的视图。

图3为示出依据本发明的接触弹簧的不同实施方式的视图。

图4为示出扁平式振动马达的视图，该振动马达使用了依据本发明的接触弹簧。

具体实施方式

图3为示出依据本发明的接触弹簧的不同实施方式的视图。

参照图3的(a)到(c)，依据本发明的接触弹簧100是一体式的，大致上包括接触部101、支撑部103、以及弯曲部102a至102c，其中，接触部101接触连接于外部电源的PCB连接盘，支撑部103直接固定至振动马达或与之接触，而弯曲部连接在接触部101和支撑部103之间。

更具体地，接触部101基本形成为以一给定曲率弯曲的弧形曲线，以减少接触区相对终端的PCB连接盘的位置随接触弹簧压缩量的改变量、以及增加PCB连接盘和接触区之间连接的可靠性，或者其可凸起呈半球形或弧形的条。

支撑部103构造成水平面、竖直面、或者将水平面与竖直面相结合，以及可根据所使用的振动马达的类型或仪器的限制条件而构造成各种形状。此外，可在支撑部103上添加一个焊接结构，用于将马达的一个线圈端与接触弹簧100电连接，或者可选地，它们可通过焊接或熔接电连接。

接触部101以及支撑部103连接于至少两个弯曲部102a到102c上。弯曲部102a到102c构造成类似于大致垂直弯折的“ㄈ”形或其对称形状的形状。在此，弯曲部102a到102c可根据是否进行了倒角处理而构造成一个完整的半球形形状。

在具有上述构造的依据本发明的接触弹簧结构中，当接触弹簧压缩时，所存储的大部分能量分散地储存在弯曲部102a到102c中，且储存在弯曲部102a到102c中的能量密度可通过应变能密度来表示。

在此，储存在弯曲部102a到102c中的应变能密度与应变的平方成正比。此时，根据胡克定律(应力＝杨氏模量×应变)，所产生的应力的强度与弹簧的应变量成正比。

储存在依据本发明的接触弹簧结构中的能量通过两个或更多个弯曲部102a到102c分散地储存。因此，储存在各个弯曲部102a到102c中的应变能密度得以降低，且所产生的应力的强度得以降低。

同时，为了增加在给定压缩量下弹簧的推斥力(接触力)或弹性模量(刚度)而不增加在弯曲部102a到102c中所产生的应力的强度，弯曲部102a到102c的能量密度必须保持恒定。

为了保持弯曲部的能量密度恒定并同时增加推斥力，有利的是，增加弯曲部的宽度而不是增加弹簧材料的宽度。

这是因为对弹性模量(K)来说，K∝T³A，其与弹簧材料厚度(T)的立方成正比；而对在每单位体积的弹簧中所储存的能量(E/V)来说， $\frac{E}{V}\∝\frac{1}{2}{T}^2{x}^2,$ 其与弹簧材料厚度(T)的平方成正比，而与弯曲部的表面积(A)无关。

也就是说，弯曲部的表面积(A)影响弹性模量(K)，但是并不影响在每单位体积的接触弹簧中所储存的能量。从而，通过增加表面积(A)，可以增加接触弹簧的推斥力并同时保持弯曲部的能量密度恒定。因此，增加弯曲部的宽度以增加弯曲部102a到102c的表面积(A)。

如上所述，在图3(b)中示出了接触弹簧的结构，其弯曲部102a到102c的宽度增加。

如图3(b)所示，如果弯曲部102a到102c的宽度增加，则接触弹簧的推斥力或弹性模量增加，而储存在每单位体积中的能量密度保持恒定，从而使所产生的应力的强度保持恒定。

此外，如图3(b)所示，当接触部101的宽度以及弯曲部102a到102c的宽度相同时，在将要安装接触弹簧100的装置中，接触部101的部分区域会偏离供应外部电源的PCB连接盘，因而也可以把接触弹簧100的接触部101的端部宽度设计得比与弯曲部102a相连的部分的宽度小。

在此，接触部101的端部宽度小于与弯曲部102a相连的部分的宽度的设计并不影响分布在弯曲部102a到102c上的应力。该设计只是由以下结构因素引起的，即，为了使得可在使用接触弹簧的装置中更容易地设置PCB连接盘和接触区之间的相对位置。

同时，在图3的(a)和(b)所示的接触弹簧结构中，如果接触部101不能定位在形成于左侧弯曲部102b和右侧弯曲部102a、102c之间的中央部分时，会在左侧弯曲部102b和右侧弯曲部102a、102c之间产生应力强度差，从而使得左侧和右侧弯曲部之间的压缩量彼此不同。由此，接触区的总移动矢量沿x方向的分量增加，且左侧和右侧弯曲部之间的应力分布差异会变得明显。

因此，即使在接触区未定位于左侧和右侧弯曲部之间的中央位置的情况下，为了使应力均匀地分布在各个弯曲部102a到102c上，如图3(c)所示，左侧弯曲部102b的宽度和右侧弯曲部102a及102c的宽度可彼此不同。此外，在连接弯曲部102a到102c的连接面上，连接面的中间部分的宽度可小于直接连接于弯曲部102a至102c的部分的宽度。

此外，如图3的(a)到(c)所示，连接接触部101和弯曲部102a的表面可以是倾斜的，以防止最顶侧的弯曲部102a接触PCB表面。

图4为示出一扁平式振动马达200的视图，该振动马达200使用了依据本发明的接触弹簧。

如图4所示，在依据本发明的接触弹簧100中，支撑部103耦连到振动马达200的结构上而受到支撑，而接触部101与PCB连接盘相接触并可用作供应电源的连接终端。在此，接触弹簧100可通过从外部接收能量并将所接收到的能量传递到偏心转动的振动部分而产生源于振动马达200的振动。

依据本发明的接触弹簧100可应用到各种具有从外部接收能量的结构以及振动马达的电气设备上，并且可确保可靠地为该电气设备供电。

如上所述，因为能量散布并储存在两个或更多个弯曲部中，依据本发明的接触弹簧具有很高的可靠性，储存在接触弹簧弯曲部中的应变能密度得以减少，从而，分布在弯曲部上的应力的大小得以减小。

工业实用性

依据本发明，储存在接触弹簧弯曲部中的应变能密度得以减少，因而，分布在弯曲部上的应力的大小得以降低，从而提供了一种具有更高耐久性的接触弹簧。

此外，依据本发明，通过根据接触部和弯曲部的相对位置调节弯曲部接合处及各弯曲部的宽度，减少了接触区的转动现象，从而，可以减少终端的PCB连接盘与接触区的相对位置上的改变量。

此外，通过调节弯曲部的宽度而均匀地散布分布在各弯曲部上的应力，防止了由压缩引起的接触弹簧的永久变形。

Claims (19)

1.一种接触弹簧，包括：

连接于一电气设备的支撑部；

电连接于外部电源端子的接触部；

至少两个弯曲部，其连接在所述支撑部和接触部之间并呈弯曲形状。

2.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，所述弯曲部构造成半球形或“ㄈ”形。

3.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，所述弯曲部的宽度视其位置而彼此不同。

4.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，所述的弯曲部宽度相同。

5.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，所述接触部的端部的宽度小于连接于所述弯曲部的部分的宽度。

6.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，所述接触部以一给定的曲率弯曲。

7.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，连接所述接触部的表面是倾斜的，从而防止在最顶侧处弯曲部与PCB表面接触。

8.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，产生于整个弯曲部中的应变能散布地储存在对应的两个或更多个弯曲部中。

9.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，连接所述弯曲部的连接表面至少其中之一的宽度至少部分地小于所述弯曲部的宽度。

10.如权利要求1所述的接触弹簧，其中，所述电气设备是一个振动马达。

11.一种振动马达，包括：

接触弹簧，其包括：

支撑部，

电连接于一外部电源端子的接触部，

至少两个弯曲部，其连接在所述支撑部和接触部之间且呈弯曲形状；

振动部分，其由通过所述支撑部从外部供应的电能而偏心地转动。

12.如权利要求11所述的振动马达，其中，所述弯曲部构造成半球形或“ㄈ”形。

13.如权利要求11所述的振动马达，其中，所述弯曲部的宽度视其位置而彼此不同。

14.如权利要求11所述的振动马达，其中，所述弯曲部的宽度相同。

15.如权利要求11所述的振动马达，其中，所述接触部的端部的宽度小于连接于所述弯曲部的部分的宽度。

16.如权利要求11所述的振动马达，其中，所述接触部以一给定的曲率弯曲。

17.如权利要求11所述的振动马达，其中，连接所述接触部的表面是倾斜的，从而防止在最顶侧处弯曲部与PCB表面接触。

18.如权利要求11所述的振动马达，其中，产生于整个弯曲部中的应变能散布地储存在相应的两个或更多个弯曲部中。

19.如权利要求11所述的振动马达，其中，连接所述弯曲部的连接表面至少其中之一的宽度至少部分地小于所述弯曲部的宽度。

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