УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ КОМПЛЕКТА БАТАРЕЙ И РАДИОТЕЛЕФОН Российский патент 1998 года по МПК H01M2/10 

Изобретение относится к аккумуляторной обойме или комплекту (блоку) батарей, в частности к устройству фиксации обоймы аккумуляторов в кожухе, содержащем устройство с автономным питанием.

В области переносных электронных средств, существует необходимость быстрого извлечения и надежного подключения комплекта батарей (обоймы аккумуляторов) к портативному средству, работающему от батарей. Когда комплекты батарей вставляют в портативное средство с автономным питанием необходимо подсоединить положительный вывод комплекта батарей к одноименному выводу устройства, работающего на батареях, с целью обеспечения постоянной подачи электропитания на средство, работающее на батареях.

Известно множество устройств, обеспечивающих простое подключение и удаление комплекта батарей из средства, работающего на батареях, однако некоторые из комплектов батарей, а также механизмы фиксации переносных средств, работающих на батареях, выходили из строя после контакта с окружающей средой. Таким образом, в основу изобретения положена задача создать устройство фиксации комплекта батарей, которое обеспечило бы более надежную фиксацию комплекта батарей и, следовательно, более качественную электрическую связь между комплектом батарей и переносным средством, работающим на батареях.

На фиг. 1 показан переносной радиотелефон согласно изобретению; на фиг. 2 - кожух переносного радиотелефона согласно фиг. 1, в котором используется данное изобретение; на фиг. 3 - задняя часть переносного радиотелефона с подключенным комплектом батарей согласно изобретению; на фиг. 4 - поперечное сечение, показывающее связь интерфейса между комплектом батарей и задней стороной кожуха переносного радиотелефона, изображенного на фиг. 3; на фиг. 5 - в увеличенном масштабе часть задней стороны кожуха переносного радиотелефона согласно изобретению; на фиг. 6 - элемент задней стороны кожуха переносного радиотелефона согласно изобретению, вид справа; на фиг. 7 - теоретическая модель направляющей, используемая для вычислений согласно изобретению; на фиг. 8 - сечение теоретической модели направляющей, представленной на фиг. 7.

Как правило, устройство фиксации комплекта батарей, описанное далее, является литым цельным неразборным элементом. Литой элемент содержит заднюю часть кожуха для радиотелефона, два рельса для передвижения вдоль них комплекта батарей и шесть направляющих для фиксации комплекта батарей в радиотелефоне. Четыре из шести направляющих являются направляющими с упругой деформацией. Направляющие (планки) упругого типа имеют U-образную форму и соединяются с рельсами. ОТ рельсов отходит канал, проходящий под упругими направляющими, благодаря которому указанные направляющие имеют возможность сгибаться или отклоняться. Сгибание упругих направляющих осуществляется наконечниками комплекта батарей, когда комплект батарей полностью вставлен. Сгибание обеспечивает действие расчетной силы на комплект батарей. Указанная расчетная сила обеспечивает высокое качество электрической связи между электрическими контактами комплекта батарей и электрическими контактами радиотелефона.

Фиг. 1 является иллюстрацией переносного радиотелефона 100 с вставленным съемным комплектом батарей 101. Переносной радиотелефон 100 является одним из многочисленных возможных переносных средств, питающихся от батарей и используемых в настоящее время, другими примерами являются дорожные компьютеры, пэйджеры и вспышки. Фиг. 2 является иллюстрацией задней стороны кожуха 200 переносного радиотелефона 100, в котором используется настоящее изобретение. В предпочтительном варианте выполнения задняя сторона кожуха 200 имеет два рельса 201, 203, расположенных параллельно друг другу вдоль задней стороны задней части кожуха 200. Каждый из рельсов 201, 203 содержит по меньшей мере одну гибкую направляющую, осуществляющую давление на комплект батарей 101, когда он полностью вставлен. В предпочтительном варианте выполнения первый рельс 201 содержит три направляющих 207, 209, 211. Направляющие 207 и 211 представляют собой планки гибкого типа. Второй рельс 203 аналогично содержит три направляющих 213, 215, 217. Направляющие 213 и 217 также являются упругими. Другие варианты выполнения могут содержать различное количество рельсов и упругих направляющих в зависимости от конкретных потребностей.

Отверстия 205 в задней стороне кожуха 200 позволяют осуществлять доступ к первому набору электрических контактов, связанных с электрическими компонентами, которые содержатся в кожухе переносного радиотелефона, когда радиотелефон полностью собран. Когда радиотелефон 100 полностью собран, первая группа электрических контактов выступает из задней стороны кожуха 200 через отверстия 205. Каждый из электрических контактов давит с некоторой силой на комплект батарей 101, когда он полностью вставлен. Для того чтобы преодолеть это усилие, спроектированы мягкие направляющие, которые обеспечивают усилие, превышающее силу давления электрических контактов и давление, вызванное весом самого комплекта батарей 101. Вычисления, использованные при проектировании мягких направляющих предпочтительного выполнения, приведены ниже.

На фиг. 3 изображен вид сзади переносного радиотелефона 100 с вставленным комплектом батарей 101.

На фиг. 4 представлено поперечное сечение А-А вида, показанного на фиг. 3. На фиг. 4 представлен в увеличенном масштабе вид, иллюстрирующий связь между блоком батарей 101 и задней стороной кожуха 200 переносного радиотелефона. На изображении части А-А фиг. 4 можно видеть рельс 201, выступающий из задней части кожуха 200. Область, обозначенная позицией 401, является пространством канала, который позволяет гибким направляющим 207 отгибаться от задней части кожуха в точке выступа, испытывающего воздействие силы 407. Наличие точки выступа, испытывающего воздействие силы 407, вызвано гибкой направляющей 207 и наконечником 409 кожуха комплекта батарей.

На фиг. 5 представлен в увеличенном масштабе элемент задней стороны кожуха 200 переносного радиотелефона 100, в котором используется настоящее изобретение. Указанный вид является иллюстрацией заднего элемента кожуха 200, который содержит канал 403 в рельсе 203 и гибкую направляющую 213. Отверстия 205 в задней части кожуха 200, как утверждалось ранее, позволяют осуществлять доступ к первому набору электрических контактов, которые объединены с электрическими компонентами, содержащимися в переносном радиотелефоне 100. Указанный первый набор электрических контактов воздействует с некоторой силой на полностью введенный комплект батарей 101. В предпочтительном варианте выполнения имеется четыре электрических контакта в первом наборе электрических контактов. Каждый из четырех контактов воздействует с усилием в 50 г, что в сумме составляет силу в 200 г, воздействующую на комплект батарей 101, при этом комплект батарей 101 должен обеспечить воздействие по крайней мере равной и противоположно направленной силы для гарантии надежной связи первым и вторым набором электрических контактов.

На фиг. 6 изображен вид справа, включающий рельс 203 и гибкую направляющую 213. Указанные четыре гибких направляющих 207, 211, 213, 217 обеспечивают совместное усилие, превышающее усилие, создаваемое весом наиболее тяжелого из всех возможных комплектов батарей, и усилие первого набора электрических контактов. Когда комплект батарей 101 вставлен в аппаратуру фиксации комплекта батарей радиотелефона 100, комплект батарей 101 скользит вдоль системы рельсов 201, 203. Часть комплекта батарей 101, а именно наконечник 409, показанный на фиг. 4, скользит вдоль внутренней стороны шести направляющих 207, 209, 211, 213, 215, 217. По мере того как комплект батарей 101 скользит вдоль системы рельсов 201, 203, наконечники 409 вступают в контакт с U-образной частью гибких направляющих. U-образная часть направляющих брусков выгибается вверх и в сторону от задней части кожуха 200. Это отгибание обеспечивает нагрузку или воздействие силы на наконечники комплекта батарей 101, передвигая комплект батарей 101 в сторону задней части кожуха 200 переносного радиотелефона 100. Правильный выбор гибких направляющих 207, 211, 213, 217 для обеспечения заданного усилия гарантирует, что комплект батарей 101 будет воздействовать с достаточным усилием на первый набор электрических контактов, обеспечивая высокое качество электрической связи.

Точные вычисления, необходимые для расчета формы, материала, основания и высоты гибких направляющих брусков 207, 211, 213, 217 и их соответствующих каналов, а также полозьев, приведены ниже. Закругления 601, 603, 605 введены в проект для уменьшения напряжения и концентрации усилия и для повышения гибкости и долговечности гибких направляющих брусков и соответствующих полозьев. Точная форма закруглений 601, 603, 605 не является предметом данного изобретения, тем не менее можно получить указанные закругления, используя соответствующий алгоритм.

На фиг. 7 приведены теоретическая модель направляющей с закрепленными концами, которая применяется для расчета U-поверхности 607 фиг. 6. На фиг. 8 представлено поперечное сечение Б-Б, обозначенное на фиг. 7, указывающее размерности основания (b) и высоты (h) направляющей.

W-величина усилия, требуемого со стороны гибких направляющих. В предпочтительно выполнении W вычисляется в предположении, что гибкие направляющие должны позволять удержать самый тяжелый комплект батарей (190 г) с учетом усилия, приложенного к комплекту батарей первым набором электрических контактов (200 г).

W = 19 г + 4(50 г) = 390 г,
390 г - полный вес, который должен удерживать устройство фиксации комплекта батарей. Так как имеется 4 гибких направляющих, то каждая гибкая направляющая планка обеспечивает 1/4 полного требуемого усилия.

W_план = 390 г/4 = 97,5 г = 0,0975 кг.

Преобразование массы в силу дает
M • a = F,
0,0975 • 9,81 = 0,956 H.

Применив уравнения деформации y, момент инерции I и максимальное напряжение материала δ_max , можно получить неизвестные величины b и h.

При вычислениях размерностей гибких направляющих брусков 207, 211, 213, 217 делаются следующие предложения:
1. y = величина требуемого прогиба = 0,5 мм;
2. S_max = максимальное напряжение материала = 40 Н/мм²;
3. L = 13 мм;
4. W = 0,956 Н;
5. a = ускорение силы тяжести = 9,81 М/с²;
2. E = модуль Юнга = 1900 Н/мм²;
в результате получаем следующие уравнения для b и h:
щ

Устройство фиксации комплекта батарей представляет собой литой элемент. Литой элемент содержит заднюю сторону кожуха радиотелефона, два рельса, по которым скользит обойма с батареями вдоль направляющих с последующей фиксацией в радиотелефоне. Четыре или шесть направляющих выполнены на принципе гибкой деформации. Гибкие направляющие имеют U-образную форму и соединены с рельсами. Канал вырезан в рельсе под гладкими направляющими с возможностью их отклонения (сгибания). Отклонение направляющих происходит под действием наконечников комплекта батарей в момент полного введения последнего. Отклоненные направляющие воздействуют на комплект батарей с расчетной силой. Последняя обеспечивает высокое качество электрического контакта между выводами комплекта батарей и выводами радиотелефона. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство фиксации комплекта батарей, формируемое совместно с плоской частью кожуха электрического устройства и принимающее комплект батарей, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один рельс, связанный с плоской частью кожуха и имеющий по меньшей мере один канал, формируемый вдоль части указанного рельса, причем канал выполнен перпендикулярным плоской части кожуха, а также по меньшей мере одну гибкую направляющую, жестко связанную с участком рельса, соответствующим каналу, и формирующую одну сторону упомянутого канала, при этом указанная направляющая выполнена с возможностью отклонения от плоской стороны кожуха комплектом батарей после его установки и воздействует с заранее определенной силой на комплект батарей в направлении плоской части кожуха. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй рельс соединен с плоской частью кожуха и расположен параллельно упомянутому первому рельсу, причем указанный второй рельс содержит по меньшей мере второй канал, формируемый вдоль части второго рельса и располагаемый перпендикулярно плоской части кожуха, и по меньшей мере вторую упругую направляющую, интегрированную с участком второго рельса, соответствующим каналу, и формирующую одну сторону упомянутого второго канала, при этом вторая гибкая направляющая имеет форму первой гибкой направляющей. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первая гибкая направляющая является элементом U-образной формы, верхнюю часть направляющей вводят в первый канал. 4. Устройство по п.1,2 или 3, отличающееся тем, что каждая направляющая имеет заранее определенную высоту и ширину для создания первой заранее определенной силы. 5. Устройство по п.1,2,3 или 4, отличающееся тем, что сторона кожуха имеет совокупность связанных с ним контактов, которые воздействуют на комплект батарей с вторым заданным усилием, по меньшей мере равным первому заданному усилию, когда упомянутый комплект батарей полностью вставлен. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первое заданное усилие зависит от веса комплекта батарей и от второго заданного усилия. 7. Устройство по п. 4,5 или 6, отличающееся тем, что первое заданное усилие превышает второе заданное усилие и силу, создаваемую весом комплекта батарей. 8. Радиотелефон, содержащий первый кожух с электрическим устройством, первый набор электрических контактов, частично представленных в кожухе и имеющих первый и второй концы, причем первый конец первого набора электрических контактов соединен с электрическим устройством и второй конец первого набора электрических контактов выполнен выступающим из плоской части кожуха, и устройство фиксации комплекта батарей, формируемое неотъемлемо с плоской частью кожуха для приема комплекта батарей, комплект батарей, имеющий второй набор электрических контактов, отличающийся тем, что устройство фиксации комплекта батарей содержит первый рельс, связанный с плоской частью кожуха и имеющий по меньшей мере первый канал, формируемый вдоль части первого рельса, причем первый канал расположен перпендикулярно боковой поверхности кожуха, второй рельс, связанный с плоской частью кожуха, расположен параллельно упомянутому первому рельсу, а второй рельс имеет по меньшей мере второй канал, формируемый вдоль части второго рельса, при этом второй канал также является перпендикулярным боковой поверхности кожуха, и по меньшей мере первую и вторую направляющие, неразрывно связанные с канальным участком первого рельса и канальным участком второго рельса соответственно, причем первые и вторые гибкие направляющие выполнены с возможностью их отгибания от плоской части кожуха комплектом батарей после его установки и оказывают первое заданное усилие на комплект батарей в направлении плоской части кожуха для электрической связи упомянутого первого и второго комплекта электрических контактов. 9. Радиотелефон по п.8, отличающийся тем, что первые и вторые направляющие являются элементами U-образной формы и выполнены с возможностью введения их вершин в первый и второй канал соответственно. 10. Радиотелефон по п. 8 или 9, отличающийся тем, что первое заданное усилие зависит от веса комплекта батарей и от второго заданного усилия, создаваемого первым набором электрических контактов.