ПОРТАТИВНЫЙ ТЕЛЕФОН СО ВСТАВЛЯЕМОЙ БАТАРЕЙКОЙ Российский патент 2003 года по МПК H04M1/02 

Предпосылки создания изобретения
Изобретение относится в основном к портативным телефонам и, в частности, касается портативного телефона, имеющего съемную вставляемую батарейку.

Портативные телефоны, такие как сотовые телефоны, обычно имеют внешний корпус, в котором установлены основная печатная плата и другие компоненты. Внешний кожух имеет выемку на одной поверхности для вставки с возможностью извлечения блока батарейки, заключенного в кожух батарейки, при этом снаружи кожуха батарейки находятся контакты, предназначенные для зацепления с контактами на поверхности выемки корпуса телефона. Блок батарейки можно перезаряжать, не извлекая его из корпуса телефона.

Поскольку размер электронных компонентов уменьшается, форма и размер портативного телефона мало зависят от электроники, а габаритные ширину, длину и толщину определяет батарейка. Предпочтительно минимизировать толщину телефона, так как помимо требований к толщине предъявляется требование удержания с возможностью освобождения упаковки съемной батарейки в выемке в корпусе телефона.

Краткое изложение сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение новым, усовершенствованным портативным телефоном, имеющим вставляемую батарейку.

В соответствии с настоящим изобретением предложен портативный телефон, который содержит внешний корпус, имеющий противоположные верхнюю и нижнюю стенки, причем одна из этих стенок, например - нижняя стенка, имеет проем для доступа внутрь корпуса, и крышку, установленную с возможностью извлечения в проеме, для нормального закрывания проема, основную печатную плату, установленную во внешнем корпусе, множество компонентов телефона, установленных на печатной плате таким образом, что предварительно определенная область платы, совмещенная с проемом, остается незаполненной, образуя выемку для размещения батарейки, причем выемка для размещения батарейки имеет контакты для зацепления с контактами батарейки, а батарейка в выемке зацеплена с возможностью извлечения таким образом, что контакты батарейки введены в зацепление с контактами в выемке, вследствие чего батарейку можно извлекать и заменять через проем после открывания крышки.

Крышка предпочтительно имеет ориентирующий выступ на своей внутренней поверхности для быстрого сцепления (защелкиванием) с батарейкой, так что батарейка прикреплена к крышке, когда находится внутри телефона, и автоматически извлекается вместе с крышкой, когда ее освобождают из проема. Это облегчит извлечение и замену батарейки. Батарейка предпочтительно является компактной тонкой батарейкой, такой как прямоугольный призматический элемент, который имеет высоту около 6 мм.

Эта конструкция позволяет значительно уменьшить или минимизировать толщину телефона путем исключения толщин трех стенок (толщины одной стенки, образующей выемку, и толщин двух стенок, по одной на каждой из основных поверхностей батарейки, образующих часть кожуха батарейки), необходимых в известных конструкциях с упаковками съемных батареек. Вместо необходимости толщин двух излишних стенок корпуса для заключения в него батарейки, существующей в известных технических решениях, батарейка не заключается, а вставляется непосредственно в выемку, предусмотренную на печатной плате или печатной плате внутри самого корпуса телефона. В то же время пользователь легко может получить доступ к батарейке для замены батареек после большого числа циклов зарядки и разрядки без необходимости разборки телефона.

Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение станет более понятным после изучения нижеследующего подробного описания некоторых предпочтительных конкретных вариантов осуществления изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, на которых аналогичные позиции относятся к аналогичным деталям и на которых
на фиг.1 представлен перспективный вид сзади портативного телефона в соответствии с предпочтительным конкретным вариантом осуществления изобретения, отдельно от которого изображены батарейка и дверца,
на фиг. 2 представлен перспективный вид основной схемной платы, показывающий положение батарейки и контакты;
на фиг. 3 представлен вид сбоку телефона с частичным вырезом, сделанным для того, чтобы показать установку внутренней батарейки;
на фиг. 4 представлен разрез в увеличенном масштабе, сделанный по линии 4-4, показанной на фиг.3;
на фиг.5 представлен перспективный вид сзади, аналогичный фиг.1, изображающий модифицированный конкретный вариант осуществления изобретения;
на фиг.6 представлен перспективный вид изнутри дверцы, несущей батарейку для портативного телефона, в соответствии с еще одним конкретным вариантом осуществления изобретения, и
на фиг.7 представлено сечение по линиям 7-7, показанным на фиг.6.

Описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг.1-4 представлен портативный телефон 10 со вставляемой батарейкой 12 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Телефон 10 в основном содержит внешний корпус 14, имеющий верхнюю стенку 16 и нижнюю стенку 18 (см. фиг.3), образующие внутреннюю полость 20 (см. фиг. 4), в которой установлена основная печатная плата или печатная плата 22. В нижней стенке 18 предусмотрен проем 24, который совмещен с выемкой 26 для размещения батарейки на печатной плате, как лучше всего показано на фиг.1. Выемка 26 для размещения батарейки представляет собой открытую область печатной платы, в которой не установлены другие компоненты. В проеме 24 установлена с возможностью извлечения дверца или крышка 28 для обеспечения доступа к батарейке 12, когда необходима замена. Вставляемую батарейку перезаряжают только в случае, если она установлена в телефоне и выполнена с возможностью многократной перезарядки до того, как ее придется заменить.

На плате 22 подходящим обычным способом установлены стандартные компоненты 30 портативного телефона. Эти компоненты расположены так, что область 26 остается открытой, как лучше всего показано на фиг.2. Компоненты 30 будут включать в себя все стандартные схемы, необходимые для работы портативного телефона. При необходимости размер платы 22 можно увеличить, чтобы разместить все необходимые компоненты 30, оставляя при этом открытую зону 26 достаточного размера для размещения батарейки 12. Это будет зависеть от размера используемой батарейки.

Стандартная клавиатура 32, микрофон 34, индикатор 36 и слуховая раковина 38 телефона установлены на передней стенке 16 и связаны со схемами и компонентами на плате 22 стандартным образом. Положительная и отрицательная контактные площадки 39, 40 из электропроводного клея выполнены в открытой области 26 и связаны посредством гибких схем со схемами на плате 22 для подвода потребляемой мощности.

Батарейка 12 предпочтительно является очень тонким прямоугольным призматическим элементом с контактными площадками 42, 43 на одной поверхности (см. фиг. 3 и 4). В альтернативном варианте на одной поверхности могут быть предусмотрены полоски электропроводного клея, подсоединяемые к соответствующим выводам батарейки посредством гибких схем (не показаны). Крышка 28 имеет периферийный ориентирующий выступ или обод 44, выступающий наружу из ее внутренней поверхности с образованием выемки для посадки в нее батарейки 12, как лучше всего показано на фиг.4. Батарейка предпочтительно быстро вставляется в выемку, образованную ободом 44, таким образом, что батарейка автоматически устанавливается в выемке 26 для размещения батарейки, когда в проеме 24 устанавливают крышку. Батарейка является низкопрофильной батарейкой, имея всего 6 мм в высоту, так что на габаритные размеры, в частности - толщину, полости не будет существенно влиять необходимость помещения вставляемой батарейки 12 в корпус. Можно предсказать, что в ближайшем будущем толщина батарейки может быть уменьшена до 4 мм. Это должно сделать батарейку не более толстой, чем типовые электрические компоненты, которые установлены на плате 22. Эта батарейка не накладывает требование необходимости внешнего кожуха и не заключается, а непосредственно устанавливается в выемке, образованной ориентирующим выступом 44, создавая электрический контакт с площадками 39, 40 на плате 22 в корпусе телефона. Это также уменьшает пространство, необходимое для размещения батарейки.

В одном варианте осуществления батарейка 12 была прямоугольной призматической батарейкой с высотой или толщиной порядка 6 мм, длиной 47 мм и шириной около 23 мм. Размеры выемки 26 для размещения на плате 22 составляли порядка 48 мм в длину и 30 мм в ширину, обеспечивая размещение батарейки. Выемка 26 для размещения батарейки находится у одного конца платы и проходит по всей ширине платы, как показано на фиг.1-4, хотя в альтернативном варианте можно использовать другие расположения (например, где-либо между двумя концами) и другие ориентации (например, с поворотом на 90^o, 180^o или на другой подходящий угол). Фиг.5 изображает модифицированный конкретный вариант телефона 10', в котором проем 24' для батарейки и выемка 26' для размещения находятся в центральном положении на плате. В остальном этот вариант осуществления идентичен варианту осуществления, показанному на фиг.1-4, а аналогичные позиции соответственно относятся к аналогичным деталям.

В обоих вышеописанных вариантах осуществления крышка фиксируется с возможностью освобождения в проеме 24 посредством язычков 46, которые выступают из одного конца крышки и вводятся в зацепление с выемками 48 (см. фиг.3) под ободом на одном конце проема 24, и выступа 50 из противоположного конца крышки. Выступ 50 зацеплен в выемке 52 в нижней стенке 18 рядом с проемом 24, при этом выступ 50 и выемка 52 имеют совмещенные сквозные отверстия 53, 54 для размещения резьбовой крепежной детали 55 для закрепления крышки на месте при блокировке язычков 46 нижележащими выемками 48, как лучше всего показано на фиг. 3. В плате 22 предусмотрено подходящее резьбовое отверстие 56 для размещения крепежной детали 55, совмещаемое со сквозным отверстием 54.

Для расположения батарейки в области размещения на печатной плате ее сначала быстро вставляют во внутреннюю сторону крышки 28 для удержания на месте с помощью ориентирующего выступа 44, при этом контакты обращены внутрь. Затем крышку 28 помещают в проем, зацепляя язычки 46 в выемках 48 с последующим расположением выступа 50 в выемке 52 и закреплением его на месте резьбовой крепежной деталью 55. После этого батарейка автоматически располагается в выемочной области 26 на плате, как показано на фиг.3 и 4. Как лучше всего показано на фиг. 4, отрицательный контакт 43, соединенный с отрицательным выводом батарейки, совмещен и находится в непосредственном контакте с отрицательной контактной площадкой 40 на плате, когда крышка закреплена на месте. Положительная контактная площадка 39 будет находиться в зацеплении с контактом 42, соединенным с положительным выводом батарейки. Однако, если батарейка установлена неправильно, электропроводные полоски 42, 43 будут смещены от контактных площадок 39 и 40, гарантируя, что батарейка не повредит телефон или сама не будет повреждена, когда пользователь устанавливает батарейку обратной стороной. В изображенном варианте осуществления контакты батарейки и монтажной платы являются плоскими контактными площадками.

В альтернативном варианте осуществления, изображенном на фиг.6 и 7, контактные площадки 42, 43 заменены контактами, содержащими подпружиненные зонды, которые введены в зацепление с плоскими контактными площадками на плате. В варианте осуществления, показанном на фиг.6 и 7, съемная крышка 60 предназначена для зацепления с возможностью освобождения в проеме в стенке блока телефона (не показан) посредством язычков 62, которые зацеплены в пазах или выемках в проеме в стенке телефона так же, как в случае с крышкой 28 в предыдущих вариантах осуществления. Батарейка 64 установлена с защелкиванием в выемке на внутренней стороне крышки 60. Выводы батарейки соединены с двумя из ряда контактов 65, содержащих подпружиненные зонды и установленных на внутренней поверхности крышки рядом с батарейкой 64. Остальные контакты, содержащие подпружиненные зонды, соединены с внешними контактами на крышке или корпусе телефона для обеспечения соединения внешней батарейки или зарядного устройства сквозь крышку с основной печатной платой 22, находящейся внутри корпуса телефона. Соединения между различными контактами и подпружиненными зондами осуществляются посредством гибких схем 66.

На фиг. 7 представлен один из контактов 65, содержащих подпружиненные зонды, более подробно. Зонд 65 имеет сжимаемую концевую часть 66, отклоняемую наружу пружиной 68, когда крышку отсоединяют от корпуса телефона. При закреплении конец части 66 контактирует с площадкой 69 на схемной плате и сжимается до такой степени, что пружина нагружается и обеспечивается надежный контакт. Аналогичные контакты, содержащие подпружиненные зонды, можно заменить контактными площадками 42, 43, соответствующими предыдущему варианту осуществления. В альтернативном варианте плата 22 может быть оснащена контактами, содержащими подпружиненные зонды, а батарейка - плоскими контактными площадками.

Вставляемая батарейка в соответствии с этим изобретением предпочтительно используется совместно со схемой управления зарядкой и разрядкой, предназначенной для применения совместно с располагаемой снаружи батарейкой, как описано в одновременно рассматриваемых заявках на патент США с порядковым 09/027354, поданной 20 февраля 1998 г. под названием "Узел питания для портативного телефона" (POWER SYPPLY ASSEMBLY FOR PORTABLE PHONE), и с порядковым 09/027353, поданной 20 февраля 1998 г. под названием "Узел внешней батарейки для портативного телефона" (EXTERNAL BATTERY ASSEMBLY FOR PORTABLE PHONE). На фиг.1-5 показано, что предусмотрены подходящие соединения 41 для соединения телефона с располагаемой снаружи батарейкой, как более подробно описано в вышеупомянутых одновременно рассматриваемых заявках, тогда как на фиг.6 и 7 показано, что контакты предусмотрены на внешней поверхности крышки 60. Схема управления в каждом случае управляет подачей питания на телефон таким образом, что питание подается на телефон вставленной батарейкой всякий раз, когда устанавливаемая снаружи батарейка отсутствует, но эта батарейка находится в режиме резервирования всякий раз, когда устанавливаемая снаружи батарейка используется. При соединении с зарядным устройством вставляемая батарейка всегда заряжается первой для поддержания полного заряда.

Пользователям портативных телефонов понадобится заменять внутреннюю батарейку только после большого числа циклов зарядки и разрядки. Как правило, замена батарейки понадобится только после того, как пройдет больше тысячи циклов зарядки-разрядки. При такой конструкции пользователь может легко добраться до внутренней батарейки без необходимости какой-либо разборки телефона. Все, что нужно, - это извлечь винт 55, освободить крышку 28, которую можно затем поднять вместе с батарейкой 12, исключая для пользователя необходимость вынимать батарейку из корпуса телефона отдельно от крышки. Старую батарейку 12 затем можно выбросить и заменить новой батарейкой, а крышку вместе с батарейкой вернуть в положение, показанное на фиг.3 и 4.

За счет размещения батарейки непосредственно на узле основной печатной платы портативного телефона уменьшают излишнюю толщину обычного корпуса с внешней батарейкой. Кроме того, за счет изменения расположения компонентов на плате с оставлением открытой области платы для размещения батарейки избегают наложения компонентов на плату. Это позволяет существенно уменьшить толщину корпуса с батарейкой, в частности, при использовании батарейки в виде очень тонкого низкопрофильного прямоугольного призматического элемента. Вставляемая внутренняя батарейка обладает дополнительным преимуществом, поскольку обеспечивает подпитку от устанавливаемой снаружи батарейки во время разговора по телефону, как описано в вышеупомянутой поданной Заявителем и одновременно рассматриваемой заявке на патент США 09/227354.

Фиксация батарейки на внутренней поверхности крышки 28 позволяет легко устанавливать и извлекать батарейку без необходимости каких-либо сложных ручных манипуляций для ее надлежащего размещения на плате или извлечения из проема 24. Батарейка будет автоматически правильно располагаться на плате просто за счет установки крышки для закрывания проема 24 и будет автоматически подниматься из проема всякий раз, когда крышку открывают или извлекают. Хотя в изображенном варианте осуществления крышка удерживается на месте язычками или защелками, должно быть ясно, что возможны альтернативные конструкции крепежа. Например, крышка может быть неразъемно прикреплена петлевым соединением на одной стороне обода проема, а освобождаемая защелка - на другой его стороне.

Аналогичную конструкцию можно использовать для избирательной установки на узел печатной платы портативного телефона других, необязательных принадлежностей, таких как радиомодуль частотной модуляции для идентификации абонентов, модуль для усовершенствований программного обеспечения (который может включать в себя драйверы для различных пользовательских интерфейсов, алгоритмы улучшенной работы, видеоигры с использованием точечно-матричного индикатора в телефоне и так далее) и усовершенствований аппаратного обеспечения, таких как расширенная память списка телефонов, устройство для цифровой обработки и/или запоминания регистрации речевых сигналов, генератор колебаний, громкоговоритель, модуль аппаратного и/или программного обеспечения распознавания речи, модуль микропрограммного обеспечения видеоигр, приемник системы глобального позиционирования (СГП) и т.п., а также батарейки, для изготовления которых использована альтернативная технология производства батареек, например, основанная на применении полимера, содержащего литий. Такие модули можно встраивать в печатную плату 22 за счет соответствующего увеличения открытой области платы путем изменения положений компонентов и за счет обеспечения подходящих контактов и гибких схем для надлежащего подсоединения дополнительных компонентов в схемы телефона. Принадлежности должны использовать разные контакты на схемной плате в зависимости от количества и типа необходимых входов и/или выходов. Эту разработку можно осуществить для того, чтобы дать пользователям возможность покупать и устанавливать дополнительные модули на основании тех особенностей, которые для них наиболее желательны в ежедневной эксплуатации. Конструкция может обеспечить встраивание других электронных приборов в один общий телефонный аппарат без необходимости достижения компромисса по габаритам, весу или работоспособности.

Вышеописанный портативный телефон со вставляемой батарейкой позволяет значительно уменьшить габариты корпуса портативного телефона, а не иметь батарейку в качестве доминирующего фактора, определяющего габаритные длину, ширину и толщину телефона, что было характерно в прошлом. Как отмечалось выше, в случае использования низкопрофильного прямоугольного призматического элемента толщиной 6 мм или более тонких батареек из полимера, содержащего литий, батарейка будет не толще, чем большинство компонентов внутри корпуса телефона и не будет определять толщину телефона. При такой конструкции толщину телефона можно максимально уменьшить примерно до 15-16 мм без сколько-нибудь существенного увеличения длины или ширины. Длина телефона, как правило, будет составлять около 130 мм или более, тогда как ширина будет составлять порядка 52 мм. Если нужно разместить дополнительные компоненты по выбору, то может потребоваться некоторое дополнительное увеличение длины и/или ширины, чтобы обеспечить необходимое свободное пространство на плате 22, зависящее от размеров дополнительных компонентов.

Хотя предпочтительный вариант осуществления был описан выше только в качестве примера, специалистам в данной области техники будет ясно, что в описанный конкретный вариант осуществления можно внести изменения в рамках объема притязаний изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к конструкции портативных телефонов, имеющих вставляемую батарейку. Техническим результатом является минимизирование толщины телефона путем исключения толщин трех стенок (толщины одной стенки, образующей выемку, и толщин двух стенок, образующих кожух батарейки). Портативный телефон имеет внешний корпус с противоположными верхней и нижней стенками, причем одна из стенок имеет проем для доступа внутрь корпуса и крышку, установленную с возможностью извлечения в проеме, для обычного закрывания проема. Основная печатная плата установлена во внешнем корпусе, и на печатной плате установлено множество компонентов телефона. Предварительно определенная область платы, совмещенная с проемом, остается открытой или не содержащей компоненты и образует выемку для размещения батарейки. Выемка для размещения батарейки имеет контактные площадки, а батарейка зацеплена с возможностью извлечения в выемке, при этом контакты батарейки введены в зацепление с контактными площадками в выемке, за счет чего батарейку можно извлекать и заменять через проем после открывания крышки. 10 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Портативный телефон, содержащий внешний корпус, имеющий противоположные верхнюю и нижнюю стенки, причем одна из упомянутых стенок имеет проем для доступа внутрь корпуса, крышку, установленную с возможностью освобождения в проеме для нормального закрывания проема, основную печатную плату, установленную во внешнем корпусе, причем множество компонентов телефона, установленных на одной стороне печатной платы, обращены к упомянутой одной из упомянутых стенок, оставляя заранее определенную область платы открытой, при этом упомянутая открытая область содержит выемку для размещения батарейки, совмещенную с проемом, причем выемка для размещения батарейки имеет пару контактов для подвода потребляемой мощности батарейки, и вставляемую батарейку, установленную с возможностью извлечения в выемке для размещения батарейки, при этом батарейка имеет пару контактов, контактирующих с контактами в выемке, за счет чего батарейка может быть извлечена и заменена через проем после освобождения крышки. 2. Телефон по п. 1, в котором крышка имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, а внутренняя поверхность имеет ориентирующий выступ для быстрого зацепления с батарейкой для удержания батарейки на месте для автоматической вставки в выемку и извлечения из выемки, когда крышку открывают и закрывают. 3. Телефон по п. 1, в котором батарейка является призматическим элементом, не имеющим внешнего кожуха. 4. Телефон по п. 3, в котором батарейка имеет толщину менее 10 мм. 5. Телефон по п. 4, в котором корпус телефона имеет толщину, не превышающую 20 мм. 6. Телефон по п. 1, в котором выемка для размещения батарейки имеет заранее определенные размеры, которые несколько больше, чем соответствующие размеры батарейки. 7. Телефон по п. 1, в котором контакты в выемке и на батарейке смещены от центра выемки таким образом, что они совмещены, когда батарейка расположена в первой ориентации, и не совмещены, когда батарейка расположена в любой другой ориентации. 8. Телефон по п. 7, в котором батарейка имеет верхнюю поверхность, нижнюю поверхность, обращенную к упомянутой выемке, положительный и отрицательный выводы, положительный контакт, связанный с упомянутым положительным выводом и совмещенный с упомянутым положительным контактом на упомянутой печатной плате, когда батарейка находится в упомянутой первой ориентации, отрицательный контакт, связанный с упомянутым отрицательным выводом и совмещенный с упомянутым отрицательным контактом на упомянутой печатной плате, когда батарейка находится в упомянутой первой ориентации, причем положительный и отрицательный контакты батарейки смещены от упомянутых отрицательного и положительного контактов на плате соответственно, когда батарейка находится во второй ориентации, противоположной упомянутой первой ориентации, за счет чего предотвращается повреждение телефона или батарейки. 9. Телефон по п. 1, в котором, по меньшей мере, одна пара контактов содержит подпружиненные зонды. 10. Телефон по п. 1, в котором печатная плата имеет длину и ширину, по существу, равные длине и ширине корпуса телефона соответственно, и противоположные продольные концы, причем выемка для размещения батарейки находится рядом с одним продольным концом платы и проходит по всей ширине платы. 11. Телефон по п. 1, в котором печатная плата имеет противоположные продольные концы, а выемка для размещения батарейки находится в промежуточном положении между продольными концами платы.