ШАРНИРНОЕ УСТРОЙСТВО КРЫШКИ КНОПОК ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК E05D11/10 H04M1/00 H04M11/00 

Настоящее изобретение относится к шарнирному устройству складного электронного устройства, и более конкретно к шарнирному устройству крышки кнопок портативного сотового телефона, позволяющему открывать и закрывать крышку за счет вращательного соединения крышки с корпусом телефона.

Поскольку кнопки набора номера и функциональные кнопки портативного сотового телефона расположены на поверхности его корпуса, может происходить непроизвольное нажатие кнопок при переноске телефона пользователем. Для предотвращения таких случаев часто применяется крышка кнопок или защелкивающаяся крышка, защищающая корпус телефона. Поскольку длина сотового телефона сокращена, чувствительность передачи снижается вследствие потери объема передаваемого при разговоре звука. Такие проблемы решаются применением крышки кнопок, отражающей передаваемый звук и улучшающей качество передачи.

В обычных портативных сотовых телефонах, имеющих крышку кнопок, два шарнирных штифта и спиральную пружину, расположенную между ними, помещаются в цилиндрический рукав шарнира. Шарнирные штифты, которые сделаны из пластмассы, имеют кулачковые поверхности на их наружных оконечностях. Металлические кулачковые следящие поверхности, установленные на каждой стороне корпуса телефона, соответственно контактируют с кулачковыми поверхностями двух шарнирных штифтов. Кулачковые поверхности имеют выемки и выступы, которые взаимодействуют с кулачковыми следящими поверхностями так, что шарнирное устройство удерживает крышку кнопок в закрытом состоянии и обеспечивает сохранение крышкой стабильного открытого положения под предопределенным углом относительно корпуса телефона. Было замечено, однако, что, если пользователь многократно открывает и закрывает крышку кнопок, кулачковые поверхности изнашиваются от трения между пластмассовыми поверхностями шарнирных штифтов и металлическими кулачковыми следящими поверхностями. Также было обнаружено, что, когда пользователь прилагает к крышке кнопок избыточное усилие, крышка может отделяться от корпуса и элементы шарнирного узла часто выбрасываются силой пружины и теряются. Более того, вследствие приложения к крышке избыточной силы, как на шарнирном узле, так и на корпусе телефона могут появляться трещины.

Такаги и др. (патент США N 5111503) сделал попытку создать "Портативный телефонный аппарат" с одной крышкой, пытаясь устранить многие указанные выше проблемы. Шарнир Такаги представляет собой нечто сложное в производстве и сборке, и, вследствие его зависимости от комплекта U-образных пружин, он не пригоден для долговременного использования.

Впоследствии были зарегистрированы патент США N 5303291 Такаги, озаглавленный "Портативный телефон, имеющий съемный функциональный модуль" и патент США N 5317785 Кобаяси, озаглавленный "Шарнирное устройство для складного электронного устройства", в обеих конструкциях применяются шарнирные устройства, которые неремонтопригодны и не допускают разборки и замены сломанных или изношенных частей. Более того, если периферические концы крышки, служащие шарнирами, ломаются, вся крышка вместе со встроенным в нее микрофоном должна отделяться и выбрасываться, а новая крышка в сборе устанавливается вместо нее.

Для решения указанных выше проблем задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного переносного компактного телефона.

Другой задачей настоящего изобретения является создание шарнирного устройства для складного электронного устройства, то есть защелкивающую конструкцию защелкивающейся крышки, соединяющейся с корпусом, выполненной в виде модулей, помещенных в принимающее пространство, причем кулачковая поверхность и кулачковая следящая поверхность изготовлены из одного материала, благодаря чему трение между ними уменьшается и эксплуатационные характеристики улучшаются.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание шарнирного устройства для крышки кнопок, в котором предотвращается выбрасывание составляющих элементов, даже если защелкивающаяся крышка отделяется от корпуса вследствие приложения к крышке при открывании избыточного усилия, что достигается применением независимых защелкивающих модулей в каждом принимающем пространстве корпуса.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание шарнира крышки кнопок, который может легко разбираться при помощи тонкого стержня, после чего вновь собираться и отделяться при приложении усилия при помощи выемки для разборки на вращающейся части защелкивающейся крышки в корпусе и торцевой части оси шарнира.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание шарнирного устройства крышки кнопок, предотвращается образование трещин на вращающейся части крышки или корпусе благодаря формированию выемки для отсоединения, выполняющей функцию напряжения, воздействующего на вращающуюся часть защелкивающейся крышки, когда крышка отделяется от корпуса вследствие приложения к крышке при открывании избыточного усилия.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание крышки кнопок с шарнирным устройством, имеющим удлиненный срок службы, причем его долговечность увеличивается благодаря изготовлению оси шарнира и кулачка из одного материала.

Соответственно, для решения указанных выше задач создается шарнирное устройство крышки кнопок электронного устройства, включающее пару модулей, установленных примыкая друг к другу в соответствующих принимающих пространствах корпуса. Каждый модуль состоит из корпуса шарнира, оси шарнира, имеющей ось на ее первом конце и выступ на втором конце, каждый из которых помещается в корпус шарнира так, что указанный первый конец обращен наружу. Кулачок имеет выемку и выступ на одном конце, причем выступ входит во взаимодействие с выемкой. Колпачок шарнира, имеющий зацеп, соединяется с корпусом шарнира, и спиральная пружина установлена между кулачком и колпачком шарнира. Ось соединяется с крышкой кнопок так, что крышка кнопок открывается и закрывается при помощи пары модулей.

Более полное изобретение и многие его преимущества будут оценены и понятны из нижеследующего подробного описания в сочетании с прилагаемыми фиг. 1 - 9, где одинаковые цифры обозначают одинаковые или подобные компоненты, на которых:
на фиг. 1 - вид разобранного устройства, показывающий положение, в котором крышка кнопок крепится к корпусу сотового телефона, являющегося вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 - вид разобранного защелкивающего модуля, являющегося вариантом осуществления настоящего изобретения, перед сборкой;
на фиг. 3 - вид в разрезе защелкивающего модуля, являющегося вариантом осуществления настоящего изобретения, после сборки;
на фиг. 4 - вид в перспективе, показывающий положение, в котором каждый модуль, являющийся вариантом осуществления настоящего изобретения, устанавливается в принимающее пространство корпуса;
на фиг. 5, 6 - вид в плане, показывающий положение, в котором защелкивающий модуль, являющийся вариантом осуществления настоящего изобретение, устанавливается в корпус;
на фиг. 7 - вид в разрезе защелкивающего модуля, являющегося вариантом осуществления настоящего изобретения, установленного в корпус;
на фиг. 8 - вид сбоку портативного сотового телефона, показывающий положение, в котором защелкивающий модуль, являющийся вариантом осуществления настоящего изобретения, устанавливается в корпус;
на фиг. 9 - вид сбоку защелкивающейся крышки, показывающий детали, видимые с противоположных сторон по направлениям стрелок A.

Каждый защелкивающий модуль М1 и М2, установленный в принимающее пространство корпуса 80, состоит из корпуса 30 шарнира, оси шарнира 40, имеющей ось 41 на одном ее конце и выступ 42 на другом конце и помещенной в корпус 30 шарнира, кулачка 50, имеющего выемку 51a, колпачка шарнира 70, имеющего зацеп 72, соединяющийся с корпусом 30 шарнира, и спиральной пружины 60, установленной между кулачком 50 и колпачком шарнира 70.

Одна сторона корпуса 30 шарнира представляет собой полукруглую поверхность, а другая его сторона плоская, таким образом обеспечивается различная конфигурация модулей с точки зрения их разделения на левый и правый для удобства сборки.

Ведущий паз 31 образован в продольном направлении в верхней части корпуса 30 шарнира, и выемки 33 для зацепов образованы на обеих его сторонах. Кроме того, отверстие 32 образовано на другом конце корпуса.

Ось шарнира 40, помещенная в корпус 30 шарнира, имеет ось 41 и выступ 42 соответственно на одном и другом ее концах. Плоская поверхность 43 образована стесыванием каждой боковой части конца 44 оси 41 так, что образовано Д-образное поперечное сечение. Угол между плоскостью 43 оси шарнира 40 и выступом 42 устанавливается исходя из значения угла отклонения крышки в рабочем состоянии. Кроме того, в центральной части торца 44 оси 41 образована выемка для разборки 45, предназначенная для облегчения фиксации тонкого стержня при разборке защелкивающего модуля. Кроме того, продольная длина плоскости с обрезанными обеими сторонами до Д-образного сечения определяется в соответствии с необходимой степенью захвата, когда оконечность оси шарнира вставляется в захватывающую выемку защелкивающейся крышки. То есть при установке указанной выше степени захвата в пределах 1 - 2,5 мм защелкивающаяся крышка не может быть легко отделена от корпуса в собранном состоянии, и трещины не образуются вокруг вращающейся части защелкивающейся крышки при открывании ее с силой.

Выемка 51a образована в центральной части оконечности оси шарнира 50 так, что возможен скользящий поверхностный контакт с выступом 42. Соответственно, выступ 51b образован на каждой ее стороне. На верхней части кулачка 50 находится выступ 52, позволяющий кулачку горизонтально перемещаться вдоль направляющего паза 31 корпуса 30 шарнира, а на другой его стороне образован выступ 53 для крепления пружины.

На обеих сторонах колпачка шарнира 70 образованы зацепы 72, устроенные так, чтобы зацепляться за выемки 33 корпуса 30 шарнира. В верхней части колпачка шарнира 70 образован выступ 71, помещаемый в ведущий паз 31, и на другой стороне колпачка образован фиксирующий выступ 73, быстро вставляемый в принимающее пространство корпуса. Спиральная пружина 60, установленная между кулачком 50 и колпачком шарнира 70, упруго воздействует на кулачок 50 в полностью собранном корпусе 30 шарнира.

Как показано на фиг. 4 и 5, 6, для прочного крепления модулей M1 и M2 к корпусу в нем образованы опорная стенка 82, крепежная стенка 83, перпендикулярная опорной стенке 82, и в каждой крепежной стенке 83 образовано отверстие 81b, принимающее фиксирующий выступ 73 колпачка шарнира 70. Как показано на фиг. 7, 8, во вращающейся части 93 защелкивающейся крышки образовано захватывающее отверстие 92, соединяющееся с корпусом 80.

Ось 41 оси шарнира 40 вставляется в отверстие 32 корпуса 30 шарнира, затем ось шарнира 40 задвигается в корпус 30 шарнира в направлении положения, в котором выступ 51b и выемка 51a входят во взаимодействие с выступом 42 оси шарнира 40. Затем после того, как спиральная пружина 60 закреплена на выступе 53 для крепления пружины, зацеп 72 вставляется в крепежную выемку 33 корпуса 30 шарнира путем приложения предопределенного усилия, в то время как спиральная пружина 60 закрепляется на фиксирующем выступе колпачка шарнира 70. Таким образом, защелкивающие модули М1 и М2 окончательно собраны.

Для установки собранных модулей М1 и М2 в корпус фиксирующий выступ 73 защелкивающего модуля М1 в первую очередь вставляется в отверстие 81b крепежной стенки 83. После этого ось 41 модуля вдавливается в отверстие 32 шарнира нажатием внутрь с предопределенным усилием. Таким образом защелкивающие модули М1 и М2 устанавливаются в корпус 80. В порядке, показанном на фиг. 7, защелкивающий модуль М1 устанавливается так, чтобы его ведущий паз был обращен вверх, а другой модуль М2 устанавливается так, чтобы его ведущий паз 31 был обращен внутрь корпуса для обеспечения угла открывания и закрывания защелкивающейся крышки 90. Описание установки модуля М2 в корпус после назначения установочного угла опущено, поскольку его установка аналогична установке модуля М1.

Установка каждого модуля М1 и М2 в соответствующие принимающие пространства под прямым углом друг к другу осуществляется потому, что будучи упруго подпираемым спиральной пружиной 60, кулачок 50 может горизонтально двигаться в определенных пределах, и восстанавливающая сила, возникающая при изменении расстояния горизонтального перемещения в соответствии с фазой выступа 51b кулачка 50, непосредственно передается ему пружиной 60 при вращении оси 40 шарнира, например вращении защелкивающейся крышки 90, и обеспечивает момент вращения крышки кнопок.

Таким образом угол открывания (около 135^o) и угол закрывания (0^o) могут фиксироваться при открывании и закрывании крышки кнопок.

В защелкивающейся крышке образована выемка 91 для разборки, находящаяся во вращающейся части 93 крышки 90, для предотвращения образования трещин на вращающейся части 93 крышки 90, установленной в корпусе 80, подвергнутой воздействию избыточного усилия пользователя для ее отделения. Защелкивающаяся крышка 90 может отделяться от корпуса 80 путем вставки в выемку для разборки тонкого стержня и интенсивного приложения усилия к крышке 90 под углом, превышающим предопределенный угол.

Последний способ использования гибкости пластмассы, из которой изготовлена выемка 91 для разборки, например воздействие чрезмерного усилия в процессе телефонного разговора, может быть применен. Так, когда защелкивающаяся крышка 90 подвергается усилию, превышающему угол отклонения крышки в рабочем состоянии, обе вращающиеся части 93 крышки 90 раздвигаются по ширине наружу. Затем, если усилие прилагается непрерывно, защелкивающаяся крышка 90 отделяется от корпуса 80. То есть оконечная часть 41 оси 40, помещенная в захватывающую выемку 92, выходит из нее.

Кроме того, способом, предложенным автором, путем вставления тонкого стержня в выемку для разборки 91 и вдавливания оконечной части 44 оси шарнира 40 внутрь, оконечная часть 44 отделяется от захватывающей выемки 92 защелкивающейся крышки 90, таким образом отделяясь от корпуса 80.

После отсоединения защелкивающейся крышки 90 тонкий стержень вставляется в выемку для разборки 45, образованную в оси шарнира 40, и стержень нажимается внутрь с предопределенным усилием. Ось шарнира 40, подпружиненная спиральной пружиной 60, перемещается внутрь. После этого, когда оконечная часть 41 оси шарнира поднимается, фиксирующий выступ 73 защелкивающего модуля М1 выходит из отверстия 81b крепежной стенки 83 так, что модуль М1 отделяется от принимающего пространства корпуса.

Кроме того, когда выемка 45 для разборки другого защелкивающего модуля М2 поднимается при помощи тонкого стержня таким же образом, фиксирующий выступ 73 модуля М2 выходит из отверстия 81 крепежной стенки 83 так, что защелкивающий модуль М2 отделяется от принимающего пространства корпуса 80.

Как было описано выше, для разборки модулей М1 и М2, отделенных от корпуса 80, зацеп 72 колпачка шарнира 70, закрепленный в выемке 33 корпуса 30 шарнира, отжимается внутрь, и таким образом колпачок шарнира 70 выталкивается наружу спиральной пружиной 60, установленной внутри корпуса 30 шарнира.

Когда защелкивающаяся крышка 90 открыта для работы, кулачок 50, контактирующий с выступом 42 оси шарнира 40, отходит по наклону выемки 51a до вершины выступа 51b (кулачок модуля движется горизонтально). Затем кулачок 50 скользит по другому наклону с другой стороны. На этом этапе защелкивающаяся крышка 90 прекращает такое движение в точке, где выступ 42 захватывается выемкой 51a кулачка за счет восстанавливающей силы спиральной пружины 60, при этом удерживается необходимый для работы угол (около 135^o).

И, наоборот, когда крышка 90 закрыта, кулачок 50 шарнира, контактирующий с выступом 42 оси шарнира 40 в выемке 51a, скользит по наклону выемки 51a, достигая вершины выступа 51b. после этого кулачок 50 скользит вниз по другому наклону другой стороны и таким образом фиксируется. На этом этапе защелкивающаяся крышка 90 принимает постоянную вращательную закрывающую силу, производимую восстанавливающей силой пружины 60 защелкивающего модуля.

Поскольку ведущий паз 31 образован в корпусе шарнира 30 в защелкивающем модуле и выступ образован на кулачке 50, кулачок движется горизонтально при вращении крышки.

Как описано выше, поскольку в устройстве для открывания/закрывания крышки кнопок, соответствующем настоящему изобретению, независимо изготовленные защелкивающие модули устанавливаются в принимающее пространство корпуса, присоединение и отсоединение защелкивающей крышки производится легко. Кроме того, благодаря образованию выемки для разборки процесс разборки и сборки облегчается, и предотвращается образование трещин на защелкивающейся крышке и потеря частей при отсоединении и присоединении крышки. Кроме того, за счет установки защелкивающих модулей на обеих сторонах корпуса и изготовления взаимодействующих элементов из одного материала сокращается трение и одновременно повышаются эксплуатационные характеристики устройства и повышается его надежность.

Изобретение предназначено для использования в портативном сотовом телефоне и включает пару модулей, установленных примыкая друг к другу в соответствующие принимающие пространства корпуса. Каждый модуль включает корпус шарнира, ось шарнира, имеющую ось на первом ее конце и выступ на втором ее конце и помещенную в корпус шарнира так, что указанный первый конец обращен наружу, кулачок, имеющий выемку и выступ на одном и том же его конце, при этом выступ взаимодействует с выемкой, колпачок шарнира, имеющий зацеп, соединенный с корпусом шарнира, и спиральную пружину, установленную между кулачком и колпачком шарнира. Ось соединена с крышкой так, что крышка открывается и закрывается при помощи действия пары модулей. Технический результат заключается в облегчении процесса разборки и сборки, предотвращении образования трещин на защелкивающейся крышке сокращения трения и повышения эксплуатационных характеристик и надежности устройства. 3 с. и 12 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Шарнирное устройство крышки кнопок электронного устройства, содержащее пару модулей, установленных примыкающими друг к другу в соответствующие принимающие пространства корпуса, отличающееся тем, что каждый модуль состоит из корпуса шарнира, оси шарнира, кулачка, колпачка шарнира и спиральной пружины, ось шарнира имеет ось на первом ее конце и выступ на втором ее конце и расположена в корпусе шарнира таким образом, что ее первый конец обращен наружу, кулачок имеет выемку и выступ на одном и том же его конце, причем указанный выступ оси шарниров взаимодействует с выемкой кулачка, колпачок шарнира выполнен сцепляющимся с корпусом шарнира, спиральная пружина установлена между кулачком и колпачком шарнира, причем указанная ось соединяется с крышкой кнопок так, что крышка кнопок открывается и закрывается при помощи указанной пары модулей. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на верхней части корпуса шарнира в продольном направлении выполнен ведущий паз. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на верхней части кулачки выполнен выступ, помещенный в указанный ведущий паз корпуса шарнира. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеет опорную стенку и крепежную стенку, предназначенные для крепления пары модулей, в соответствующих принимающих пространствах корпуса и выступа, образованного на одной из сторон колпачка шарнира. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на первом конце оси шарнира выполнена выемка для разборки. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные модули установлены симметрично в одном направлении в соответствующие принимающие пространства корпуса таким образом, что они имеют одинаковые углы открывания и закрывания. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на одной из сторон вращающейся части крышки кнопок выполнена выемка для разборки. 8. Шарнирное устройство крышки кнопок электронного устройства, содержащее пару модулей, установленных примыкающими друг к другу, отличающееся тем, что каждый из модулей имеет ось шарнира, подвижно выступающую из корпуса и подпружиненную спиральной пружиной, при этом модули установлены в паре вращающихся частей корпуса, причем во вращающейся части крышки кнопок образована выемка для поглощения удара при закрывании крышки и при отделении крышки от корпуса. 9. Шарнирное устройство крышки кнопок электронного устройства, содержащее пару модулей, установленных примыкающими друг к другу в соответствующие принимающие пространства корпуса, отличающееся тем, что каждый модуль содержит корпус шарнира, имеющий цилиндрическую конфигурацию с D-образным поперечным сечением, ось шарнира, на первом ее конце имеющую ось с овальным поперечным сечением и выступом, имеющим конфигурацию клина, на втором ее конце, указанная ось расположена в корпусе шарнира таким образом, что первый ее конец обращен наружу, кулачок, имеющий выемку и выступ на одном и том же конце, причем выступ оси шарнира выполнен взаимодействующим с выемкой, колпачок шарнира, имеющий строго цилиндрическую конфигурацию и зацеп, сцепляющийся с выемкой корпуса шарнира, и спиральную пружину, установленную между кулачком и колпачком, причем указанная ось соединена с крышкой кнопок так, что крышка кнопок открывается и закрывается при помощи пары модулей. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на верхней части корпуса шарнира в продольном направлении выполнен ведущий паз. 11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на верхней части кулачка выполнен выступ, помещенный в ведущий паз корпуса шарнира. 12. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что имеет опорную стенку и крепежную стенку, предназначенные для крепления пары модулей в соответствующих принимающих пространствах корпуса, а выступ образован на одной стороне колпачка шарнира. 13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на первом конце оси шарнира выполнена выемка для разборки. 14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанные модули установлены симметрично в одном направлении в соответствующие принимающие пространства корпуса так, что имеют одинаковые углы открывания и закрывания. 15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что на одной из сторон вращающейся части крышки кнопок выполнена выемка для разборки.