УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01R13/24 H01R13/72 H04M1/02 

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается устройства для электрического соединения двух электрических цепей, которые являются подвижными и разделительными относительно друг друга.

Уровень техники
В бытовой электронике, а также в других областях электронной промышленности имеется изобилие выключателей, состоящих из двух частей, которые способны перемещаться относительно друг друга и электрически соединяться между собой. В качестве примеров можно отметить компактные портативные компьютеры, которые имеют складывающийся жидкокристаллический экран, мобильные телефонные аппараты, которые имеют складывающийся микрофон или передвижную антенну, и карманные калькуляторы, имеющие клавиатуру в складывающейся части.

Назначением подвижных или складывающихся частей, конечно, является уменьшение большого объема изделия, когда оно не активно.

Для передачи энергии и данных между этими двумя частями должен иметься некоторый вид электрического соединения. В настоящее время это соединение наиболее часто осуществляется с помощью кабелей. Это означает, что две части нельзя разъединить простым способом. Если имеется необходимость в способности разделения этих частей, то соединение следует осуществлять с помощью двух металлических контактов, которые взаимодействуют для образования электрической цепи. Например, в случае мобильных телефонных аппаратов представляет проблему, если два контакта приводятся в перемещение относительно друг друга. Это приводит к поверхностному шуму и помехам из-за электрического сопротивления между контактами.

Потребность в разделении частей встречается, например, в связи с чисткой, изготовлением или обслуживанием.

Производство изделий, состоящих из двух частей, которые должны соединяться друг с другом, может создавать проблемы. Значительно проще производить два разных узла, которые соединяют вместе в процессе производства лишь в последний момент. Для производства двух отдельных частей используют металлические контакты, которые вызывают вышеупомянутую проблему, связанную с поверхностным шумом и помехами.

Когда появляются новые технические достижения, например улучшенный микрофон для мобильных телефонных аппаратов, владелец устаревшей техники, естественно, желает модернизировать свое устройство, чтобы пользоваться преимуществом новой техники. В настоящее время это означает, что владелец должен передать свое устройство для технического обслуживания. Это дорого и причиняет неудобство для пользователя, поскольку он должен отказаться от использования своего изделия до истечения периода технического обслуживания.

В патенте США 4257661 "Фиксатор для эластомерного электрического соединителя" описан держатель, который используется для получения контакта между большой интегральной схемой и печатной платой с помощью одного или более электропроводящих эластомеров. Интегральная схема прижимается крышкой, которая создает давление на эластомере по направлению к монтажной плате, которая в свою очередь образует электрический контакт между интегральной схемой и монтажной платой. В документе описан держатель для эластомера и современное состояние техники использования электропроводящих эластомеров для соединения двух цепей. Однако этот документ не имеет отношения к упомянутому изобретению, потому что решает проблему, отличающуюся от проблемы, решаемой упомянутым изобретением.

В патенте США 4344662 "Фиксатор для эластомерного электрического соединителя" описан держатель для удержания электропроводящего эластомера. В этом документе также описан держатель и решение проблемы, отличающейся от проблемы, решаемой упомянутым изобретением.

В патенте США 4522378 "Прокладочное кольцо крепления двигателя стеклоочистителя" описано использование эластомера для демпфирования вибраций, а в работе WO 84/01984 "Крепление зажима" описывается устройство крепления для хорошего электрического и механического контакта. Эти документы не касаются электрических соединений с проводящими эластомерами.

Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение решает задачу выполнения легко разъединяемых частей, которые содержат электрические цепи, с получением электрического соединения между цепями, посредством электрического соединения между цепями, по меньшей мере частично осуществляемого электропроводящим эластомером.

Другая задача изобретения заключается в устранении поверхностного шума, который возникает, когда используются металлические контакты для получения соединения посредством электрического соединения между цепями, по меньшей мере частично осуществляемого электропроводящим эластомером.

Другая решаемая изобретением задача заключается в проводящих изделиях, которые могут иметь слабое звено, например, в шарнирном соединении, которое сравнительно легко может сломаться под действием внезапной нагрузки, например, при падении на твердую поверхность. Эту задачу решают посредством использования навески, которая сконструирована так, чтобы ее можно было легко разъединять и вновь соединять.

Изобретение разрешает вышеупомянутые задачи с помощью электропроводящего эластомера, который закреплен на втором несущем элементе, взаимодействующем с выступающей частью на первом несущем элементе. Эластомер делают проводящим благодаря тонким золотым или серебряным проводам, заформованным в эластомере. Это означает, что эластомер проводит ток только в направлении, в котором проходят провода. Эластомер находится в контакте со второй электропроводящей поверхностью на несущем элементе, который имеет электрический контакт с проводами в эластомере и электрически соединен со второй электрической цепью. Вторая электрическая цепь закреплена на втором несущем элементе, который также включает в себя средство крепления, где может быть закреплен первый несущий элемент. Средство крепления обеспечивает возможность первому несущему элементу перемещаться предпочтительно вдоль оси. Первый несущий элемент содержит средство, с помощью которого первый несущий элемент можно крепить к средству крепления второго несущего элемента. Эти средства позволяют первый несущий элемент легко отсоединять и вновь крепить к средству крепления второго несущего элемента, и этот первый несущий элемент может удерживаться по меньшей мере в первом и по меньшей мере во втором положении. Первый несущий элемент дополнительно содержит по меньшей мере одну выступающую часть, на которой наиболее удаленная часть имеет по меньшей мере первую поверхность, которая электрически соединена с находящейся в определенном положении первой электрической цепью. Когда первый несущий элемент находится во втором положении, выступающая часть нажимает на эластомер, в результате чего образуется электрический контакт между первой поверхностью, проводами в эластомере и второй поверхностью. Таким образом, между первой и второй электрическими цепями образуется электрическое соединение через электропроводящий эластомер.

Одной из задач настоящего изобретения является достижение упрощенного и более дешевого производства изделий, которые состоят по меньшей мере из двух активных частей, причем эти части электрически соединены друг с другом.

Другой задачей является предотвращение возникновения поверхностного шума, например, в мобильных телефонных аппаратах, где микрофон или динамик размещен в отдельной отсоединяемой детали.

Еще одной задачей является создание такого обобщенного устройства сопряжения между двумя узлами, чтобы один узел можно было простым способом заменять на новый более современный узел.

Еще одной задачей является упрощение обслуживания частей.

Еще одной задачей является создание более надежного изделия, которое в случае внезапной нагрузки, например при падении на твердую поверхность, вместо того, чтобы ломаться в слабых деталях, например навеске, только разделяется в упомянутой навеске.

Еще одной задачей является облегчение модернизации частей простым способом.

Преимущество изобретения заключается в том, что достигнуто простое, эффективное и надежное соединение между двумя активными частями изделия, что означает, что части можно разъединять и соединять с помощью простой операции.

Другое преимущество заключается в том, что в контакте между частями не возникают никакие помехи.

Еще одно преимущество заключается в том, что новую технологию можно постепенно вводить путем модернизации только одного узла.

Теперь изобретение будет описано более ясно с помощью предпочтительных вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Описание чертежей
Фиг.1 изображает поперечный разрез варианта осуществления изобретения.

Фиг.2 изображает поперечный разрез того же самого варианта осуществления изобретения, как на фиг.1, но в другом положении.

Фиг.3 изображает другой вариант осуществления изобретения.

Фиг.4 изображает деталь фиг.3.

Фиг.5 изображает вид сверху третьего варианта осуществления изобретения.

Фиг. 6 изображает перспективный вид четвертого варианта осуществления изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Фиг. 1 изображает поперечный разрез варианта осуществления изобретения, точнее мобильный телефонный аппарат. Первый несущий элемент 14 с микрофоном 2 прикреплен к валику 1 с помощью разомкнутого кольца 3, взаимодействующего с валиком 1. Микрофон 2 прикреплен к несущему элементу 14, который в свою очередь закреплен в разомкнутом кольце 3. Кольцо 3 сделано из материала, который является жестким, но все еще гибким, и обеспечивает возможность отверстию в кольце 3 расширяться так, чтобы кольцо 3 можно было снимать с валика 1 и вновь укреплять на нем. Это обеспечивает возможность, например, в случае мощного удара по несущему элементу 14, кольцу 3 и валику 1 не ломаться, а только освобождаться кольцу 3 от валика 1. Эластомер 4 закрепляют между первой опорой 5 и второй опорой 6. Эластомер является электропроводящим за счет тонких золотых проводов, залитых в эластомер. Эти провода на чертежах не показаны. В данном варианте осуществления провода следуют по контуру эластомера в горизонтальной U-образной форме. Расстояние между золотыми проводами составляет 0,1 мм. Можно также использовать, например, серебряные провода или какой-нибудь другой материал с хорошими характеристиками электропроводности. Расстояние между проводами, конечно, также можно значительно изменять. Провода проходят в направлении, параллельном второму несущему элементу 7. Эластомер проводит ток только в направлении, в котором проходят провода. Это означает, что один и тот же эластомер может нести несколько параллельных сигналов с помощью контактов, размещенных в ряд в направлении, поперечном направлению прохождения проводов. Кольцо 3 дополнительно содержит выступающую часть 8, которая на наиболее удаленной части имеет электропроводящую поверхность 9. Поверхность 9 электрически соединена с микрофоном 2. На фиг.1 несущий элемент 14 находится в пассивном положении без какого-либо электрического контакта между поверхностью 9 и эластомером 4. Эластомер 4 находится в контакте с электропроводящей поверхностью 13, которая соединена с цепью 15, являющейся частью логической схемы в мобильном телефонном аппарате. Несущий элемент 14 удерживается в этом положении благодаря взаимодействию между магнитными контактами в несущем элементе 14 и первой опоре 5. На фиг. 1 показано, что в полость в валике 1 запрессован шарик 10. Шарик 10 взаимодействует с пружиной (не показано), которая отжимает шарик наружу в радиальном направлении.

На фиг. 2 несущий элемент 14 находится в рабочем положении. Шарик 10 взаимодействует с углублением 11 в кольце 3, которое обеспечивает возможность удерживать микрофон 2 в рабочем положении.

Выступающая часть 8 кольца 3 прижимается к эластомеру 4, который позволяет создавать электрический контакт между поверхностью 9 и золотыми проводами в эластомере 4. Поскольку выступающая часть прижимается к эластомеру, эластомер 4 прижимается к несущему элементу 7. Несущий элемент 7 на стороне, находящейся в контакте с эластомером 4, имеет электропроводящую поверхность 13, которая электрически соединена с цепью 15. Через эластомер 4, прижимающийся к несущему элементу 7, также образуется электрический контакт между электропроводящей поверхностью несущего элемента 7 и золотыми проводами в эластомере 4. Эластомер 4 сжимается на 5-15%. Это сжатие гарантирует электрический контакт между поверхностью 9, эластомером 4 и поверхностью 13, даже если выступающая часть 8 несколько перемещается.

Фиг.3 изображает портативный компьютер, где ясно показано соединение между узлом 16 компьютера и экраном 17. В этом варианте осуществления, для каждого соединения между узлом 16 компьютера и экраном 17 используется эластомер 18а-1. Экран 17 закреплен на узле 16 компьютера с помощью крепежного устройства 19, которое на фиг.4 показано в поперечном разрезе и увеличенном виде. Крепежное устройство 19 сконструировано таким образом, что экран 17 легко отсоединять без какого-либо риска, что это небезопасно. Это позволяет позднее при благоприятной возможности заменить экран 17 на более новую модель, например цветную, с более высокой разрешающей способностью или лучшей четкостью. Конечно, также возможно модернизировать узел 1 компьютера, но сохранить экран 17. Контакты 20а-1 взаимодействуют с эластомерами 18а-1 для получения электрического соединения между узлом 16 компьютера и экраном 17.

На фиг. 4 изображено увеличение крепежного устройства между показанными на фиг.3 узлом 16 компьютера и экраном 17.

Фиг.5 изображает вид сверху одного варианта осуществления изобретения. В этом варианте осуществления эластомер 21 используется для переноса нескольких параллельных сигналов. В этом варианте осуществления используется эластомер с прямыми проводами, которые проходят параллельно монтажной плате. На фиг. 5 эластомер открыт так, что появляются золотые провода 22. Выступающая часть 23 прижимается к эластомеру 21 так, чтобы возникал электрический контакт между электропроводящими поверхностями 24а-h и эластомером 21 и между эластомером и соответствующими электропроводящими поверхностями 26а-m, расположенными на боковой стороне, на опоре 25, которая обращена к эластомеру 21. Поверхности 26а-m находятся в электрическом контакте с проводниками 27а-m. В этом варианте осуществления, контакт 23 имеет меньше сигнальных проводников 24а-h, чем может манипулировать эластомер 21. Это приводит к тому, что будущие узлы могут иметь более широкую сигнальную шину для связи между узлами и вследствие этого расширенные функциональные возможности.

На фиг. 6 изображен изометрический вид в перспективе фиг.5, но с полной сигнальной шиной. Выступающая часть 35 взаимодействует с эластомером 33. Эластомер 33 прижат к опоре 34 так, что возникает электрический контакт между поверхностями 37а-m, проводами в эластомере 33 и поверхностями 38а-m. Эластомер 33 и опора 34 закреплены на несущем элементе 36.

Конечно, изобретение не ограничено описанными выше и показанными на чертежах вариантами осуществления, но его можно также изменять, не выходя при этом за рамки объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение касается области электротехники, а именно устройства для соединения двух электрических цепей (2, 15) с помощью соединения, которое позволяет легко разъединять и снова соединять две цепи, в то же время исключая помехи и поверхностный шум в механизме соединения. Техническим результатом является упрощение и снижение стоимости изготовления, предотвращение возникновения поверхностного шума и увеличение надежности. Первый несущий элемент (14) может перемещаться вокруг валика (1), который закреплен на втором несущем элементе (7). Первый несущий элемент (14) легко можно удалить с валика (1) и установить вновь. Первый несущий элемент (14) имеет выступающую часть (8), которая прижимается к электропроводящему эластомеру (4), размещенному на втором несущем элементе (7). На выступающей части (8) имеется электропроводящая часть (9), которая соединена с первой электрической цепью (2), расположенной на первом несущем элементе (14). Электропроводящий эластомер (4) соединен со второй электрической цепью (15), расположенной на втором несущем элементе (7). С помощью взаимодействия между выступающей частью (8) и эластомером (4) образуется электрическое соединение между первой (2) и второй (15) цепями. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для электрического соединения первой электрической цепи, смонтированной на первом несущем элементе со второй электрической цепью, смонтированной на втором несущем элементе, причем электрическое соединение между первой электрической цепью и второй электрической цепью осуществляется по меньшей мере частично с помощью электропроводящего эластомера, отличающееся тем, что электропроводящий эластомер выполнен с заформованными в него проводами из материала с высокой электропроводностью, при этом второй несущий элемент прикреплен к первому несущему элементу, первый несущий элемент выполнен подвижным относительно второго несущего элемента, отделяемым от второго несущего элемента, а первая электрическая цепь выполнена электрически отделяемой от второй электрической цепи. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый несущий элемент занимает по меньшей мере одно первое положение относительно второго несущего элемента, при этом электрический контакт между первой электрической цепью и второй электрической цепью не образуется, а также первый несущий элемент занимает по меньшей мере одно второе положение, при этом образуется электрический контакт между первой электрической цепью и второй электрической цепью. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первый несущий элемент содержит выступающую часть, которая включает в себя первую электропроводящую поверхность, которая подсоединена к первой электрической цепи, а второй несущий элемент содержит электропроводящий эластомер, причем эластомер электрически соединен со второй электрической цепью, при этом первый несущий элемент во втором положении приводит электропроводящую поверхность в соприкосновение с эластомером так, что образуется электрическое соединение между первой электрической цепью и второй электрической цепью. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что второй несущий элемент содержит вторую электропроводящую поверхность, а первый несущий элемент во втором положении прижимает эластомер ко второй поверхности, при этом вторая поверхность электрически соединена с второй электрической цепью. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что второй несущий элемент содержит опору, причем опора содержит вторую электропроводящую поверхность, при этом первый несущий элемент во втором положении прижимает эластомер ко второй поверхности, а вторая поверхность электрически соединена с второй электрической цепью. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый несущий элемент содержит по меньшей мере одно разомкнутое кольцо с упругим захватом, а второй несущий элемент содержит по меньшей мере один валик, при этом первый несущий элемент прикреплен ко второму несущему элементу с помощью разомкнутого кольца, взаимодействующего с валиком. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что первый несущий элемент выполнен с возможностью поворота вокруг валика относительно второго несущего элемента. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрическое соединение между первой электрической цепью и второй электрической цепью происходит только частично с помощью электропроводящего эластомера. 9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что длина электрического контакта между первой электрической цепью и второй электрической цепью, по существу, больше чем расстояние на эластомере, которое соединяет первую поверхность со второй поверхностью. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве материала с высокой электропроводностью используется золото. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве материала с высокой электропроводностью используется серебро. 12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая электрическая цепь представляет собой микрофон, динамик, жидкокристаллический экран, клавиатуру или антенну. 13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вторая электрическая цепь представляет собой мобильный телефонный аппарат или узел компьютера.