Полужесткий штекер
Изобретение относится к электротехнике и раскрывает штекер (12), вставляемый в гнездо и содержащий: первый и второй отделенные друг от друга интервалом штыри, каждый из которых имеет первую по существу жесткую секцию и вторую по существу гибкую секцию, форма которой обеспечивает возможность высвобождаемого введения в контакт с гнездом. Соотношение между высотой штекера и длиной части штырей, выступающей из корпуса штекера, находится в диапазоне 1/3 и 2,4/6,5. Это расширяет область использования штекера за счет обеспечения возможности надежного механического соединения и высвобождения механического соединения при обычном использовании, а также возможность разъединения соединения, если прилагается излишнее механическое усилие в неправильном направлении, которое может вызвать поломку штырей. Кроме того, так как высота штекера ограничена, его можно использовать для очень тонких портативных электронных устройств, подобных сотовым телефонам, имеющим два корпуса, складываемых друг на друга. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к штекерам, вставляемым в гнезда, и в частности - к штекеру, используемому в соединителе, соединяемом с системным соединителем портативного электронного устройства.
Уровень техники
В настоящее время портативные электронные устройства, подобные сотовым телефонам, постоянно уменьшаются в размерах. В связи с этим необходимо обеспечивать системные соединители, используемые, помимо прочего, для подзарядки аккумулятора устройства и имеющие меньшую высоту; по этой причине существует необходимость применения новых конструкций штекеров, соответствующих этим системным соединителям, в целях обеспечения надежного контакта. Это требование особо важно для т.н. телефонов-ракушек, имеющих два корпуса, складываемых друг на друга; причем только один из этих корпусов содержит системный соединитель. Но все же остается нерешенной проблема, заключающаяся в том, чтобы исключить возможность повреждения штекера, когда он сгибается при вставлении его в гнездо.
Штекер, выпускаемый компанией Ericsson, для системных соединителей основных конструкций, работающих с напряжением 3 В и 4 В, использует штекер с двумя гибкими штырями, соединяемыми вместе защелкивающим крюком на конце; при этом конструкция упомянутых штырей обеспечивает возможность того, что они будут вынуты из гнезда и выдержат излишнюю нагрузку. Эти штыри также выполнены гибкими в том месте, в котором они выходят из корпуса соединителя. Но проблема этой конструкции заключается в трудности сделать ее габариты соответствующими использованию в телефонах с тонким корпусом. Когда этот штекер вставляется в гнездо, он вставляется туда в прямом направлении, но для того, чтобы его вынуть из гнезда, его нужно согнуть.
Еще один тип штекера: Molex-SD91180/91181 или штекер, используемый в телефоне Nokia S110. Этот штекер имеет один жесткий штырь с выступом на конце, зацепляющим углубление сопрягающегося с ним гнезда. Штекер также имеет пружину и кнопку; причем пружина прижимает штырь к стенке, в которой выполнено углубление, и тем самым принудительно вводит выступ в углубление. Кнопка отжимает штырь и пружину вниз, чтобы высвободить штекер из гнезда. При нажатии кнопки выступ отцепляется от углубления гнезда. Но конструкция этого типа штекера не обеспечивает возможность того, что он может быть вынут из гнезда и выдержит излишнюю нагрузку, т.е. этот штекер не разъединяет контакт надежным образом, если штекер подвергается воздействию значительных усилий в направлении, по существу параллельном участку отверстия гнезда.
Еще один тип штекера: соединитель Nokia PopPort, который также имеет одиночный штырь с пружиной. Этот штырь имеет выступ, который поджимается пружиной в вырез, выполненный в металлической стенке гнезда. Выступ имеет такую форму, которая предусматривает самостоятельное его высвобождение, когда прилагаемое усилие достигает определенного уровня. В этом устройстве штырь короткий, и гнездо имеет большую камеру, обеспечивающую соединителю возможность его отсоединения без повреждения. По причине небольшого усилия пружины и небольшой длины штекера посадка его в гнезде может быть менее удовлетворительной, что может привести к нежелательному отсоединению штекера.
Поэтому существует необходимость обеспечения нового типа штекера для его использования в системных соединителях, имеющих небольшую высоту, для обеспечения возможности его вставки в тонкие устройства, и при этом - с исключением вероятности поломки штекера в случае неверного отсоединения штекера от гнезда, в которое он вставлен, если усилие случайно приложено в неправильном направлении.
Сущность изобретения
Таким образом, настоящее изобретение направлено на решение проблемы создания штекера, который будет выполнен с возможностью его введения в гнездо и выведения из гнезда простым образом, при этом обеспечивая отсоединение без повреждения, если штекер подвергается воздействию повреждающего усилия во время его вставки.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения эта проблема решается штекером, вставляемым в гнездо и содержащим первый и второй отделенные друг от друга интервалом штыри, каждый из которых имеет первую по существу жесткую секцию и вторую по существу гибкую секцию, форма которой выполнена с возможностью высвобождаемого введения в контакт с гнездом.
Второй аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки первого аспекта, в котором первая секция дополнительно имеет большую высоту, чем вторая секция.
Третий аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки второго аспекта, в котором первая секция каждого штыря дополнительно снабжена частью, примыкающей ко второй секции, имеющей изменяющуюся высоту.
Четвертый аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки первого аспекта и отличающегося тем, что изменение высоты линейное.
Пятый аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки первого аспекта и отличающегося тем, что вторая секция имеет углубление, находящееся в зацеплении с соответствующим выступом гнезда.
Шестой аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки первого аспекта и отличающегося тем, что вторая секция имеет выступ для введения в зацепление с углублением гнезда.
Седьмой аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки первого аспекта и отличающегося тем, что вторые секции двух штырей соединены в конце, наиболее дальнем от первых секций, при помощи третьей секции, действующей как пружина.
Восьмой аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки первого аспекта и отличающегося тем, что соотношение между высотой и длиной штекера составляет, по меньшей мере, 1/3.
Девятый аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки первого аспекта и дополнительно включающего корпус штекера, имеющего переднюю концевую стенку, причем два штыря фиксировано прикреплены к передней концевой стенке корпуса штекера и выступают из нее.
Десятый аспект настоящего изобретения касается штекера, включающего признаки девятого аспекта и отличающегося тем, что штыри прикреплены к передней концевой стенке с помощью первых секций.
Настоящее изобретение также направлено на решение проблемы создания соединителя, который можно удобным образом ввести в сопрягающийся соединитель и вывести из него, при этом обеспечивая не влекущее повреждений отсоединение, если соединитель подвергается повреждающему усилию во время его вставки.
Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения эта проблема решается соединителем, содержащим по меньшей мере один штекер, вставляемый в гнездо соответствующего соединителя; причем штекер содержит:
первый и второй отделенные друг от друга интервалом штыри, каждый из которых имеет по существу жесткую секцию и вторую по существу гибкую секцию, форма которой выполнена с возможностью высвобождаемого введения в контакт с гнездом.
Изобретение имеет следующие преимущества. Предлагаемый данным изобретением штекер имеет небольшие размеры, он компактен и допускает небольшие значения высоты штекера, используемого для системного соединителя. Обеспечивает возможность устойчивого соединения дополнительных устройств с системным соединителем. Также обеспечивает не сопровождающееся повреждением отсоединение штекера от гнезда системного соединителя в случае изгиба штекера. Причем штекер обычно вставляется и вынимается в прямом направлении и удобно, поскольку для удаления штекера из гнезда какое-либо сгибание не требуется.
Необходимо упомянуть, что термин "содержит/содержащий" в данном описании указывает наличие заявляемых признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не исключает присутствие или введение одного или более других признаков, целых чисел, этапов, компонентов или групп компонентов.
Краткое описание чертежей
Изобретения далее описывается более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - изображение в перспективе дополнительного соединителя, имеющего два штекера, выполненных согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - изображение в перспективе системного соединителя, имеющего два гнезда, вмещающих штекеры дополнительного соединителя.
Фиг.3 - боковая проекция штекера согласно настоящему изобретению.
Фиг.4 - сечение штекера согласно первому осуществлению настоящего изобретения, вставленного в гнездо; сечение выполнено по линиям А-А, указанным на чертежах Фиг.1 и 2.
Фиг.5 - сечение штекера согласно второму осуществлению настоящего изобретения, вставленного в гнездо; сечение выполнено по линиям А-А, указанным на чертежах Фиг.1 и 2.
Фиг.6 - сечение штекера согласно еще одному осуществлению настоящего изобретения, вставленного в гнездо; сечение выполнено по линиям А-А, указанным на чертежах Фиг.1 и 2.
Фиг.7а-d - сечение штекера, вставленного в соответствующее гнездо, и его отсоединение от гнезда, когда к нему приложено отсоединяющее усилие.
Подробное описание осуществлений
Фиг.1 показывает изображение в перспективе дополнительного соединителя 10, вставляемого в системный соединитель портативного электронного устройства. Это устройство предпочтительно является сотовым телефоном, но возможно применение также и некоторых других типов устройств. Этим устройством может быть, например, электронный секретарь (PDA), карманный портативный компьютер, ноут-бук, портативное игровое устройство и смартфон. Дополнительный соединитель обычно предназначается для соединения такого дополнительного устройства, как дополнение к телефону для пользования им без снятия трубки. Разумеется, имеется много других типов дополнительных устройств, которые можно подключить к телефону, например дополнительная клавиатура, зарядное устройство, МР3-проигрыватель или камера. Для выполнения этого подключения дополнительный соединитель 10 содержит несколько электрических интерфейсов 11 между двумя штекерами 12, соответствующими настоящему изобретению. Штекеры 12 обеспечивают надежное механическое подключение соединителя к системному соединителю, в результате чего обеспечивается электрический контакт между электрическими интерфейсами 11 соединителя с соответствующими электрическими интерфейсами в системном соединителе. На чертеже указана система координат, указывающая разные габариты штекера. При этом штекер имеет определенный габарит по ширине - "х", длине - "y" и высоте - "z". Чертеж наглядно показывает, что высота гораздо меньше ширины. Штыри штекера также имеют довольно значительные величины ширины и длины по отношению к высоте.
Фиг.2 показывает изображение в перспективе соответствующего системного соединителя 11, имеющего два гнезда 17, в которые можно вставить штекеры соединителя. Системный соединитель также содержит сопрягаемые электрические интерфейсы 9 для электрических интерфейсов соединителя, показанного на чертеже Фиг.1. Фиг.1 и 2 также показывают прямое сечение гнезда и штекера в продольном направлении, эти сечения обозначены как А-А. Также показана соответствующая система координат x-y-z. Сечения выполнены в плоскости направлений y и z.
Фиг.3 показывает боковую проекцию штекера 12 согласно первому осуществлению настоящего изобретения. Здесь оси z и y системы координат показывают габариты штекера 12. Штекер 12 предпочтительно выполнен из пластмассы, содержит первый и второй длинные, по существу параллельные штыри 13 и 15, проходящие в y-направлении и имеющие три секции. Первая секция 14 имеет первую часть 19 по существу одинаковой высоты в z-направлении и с прямоугольным сечением и вторую часть 18 прямоугольного сечения и с высотой, по существу линейно уменьшающейся в z-направлении. Первая секция 14 соединена со второй секцией 16, имеющей одинаковую высоту в z-направлении, причем эта высота меньше высоты первой части 19 первой секции 14 и имеет по существу прямоугольное поперечное сечение. Вторая часть 18 первой секции 14 соединяет первую часть 19 первой секции 14 со второй секцией 16 таким образом, что вторая часть 18 первой секции 14 имеет одинаковую высоту в месте соединения с первой частью 19 первой секции 14 и имеет ту же высоту, что и вторая секция 16 в месте соединения с этой второй секцией 16. Первая секция 14 каждого штыря 13 и 15 также имеет выступ на первой части 19 на конце, наиболее удаленном от второй секции 16 и обращенном вверх и вниз, соответственно, от соседнего штыря, и этот выступ используется для закрепления штекера в дополнительном соединителе. Поверхности раздела между разными секциями и частями штыря указаны пунктирными линиями. Сторона второй части 18 первой секции 14 штыря, обращенная к другому штырю, также является стороной, изменяющей высоту в z-направлении согласно этому осуществлению; при этом сторона, обращенная от соседнего штыря, является относительно прямой. Нужно отметить, что другая сторона может также иметь изменение высоты. Вторые секции 16 обоих штырей также соединены криволинейной третьей секцией 20, в результате чего штекер выполнен как единое целое и более легко вставляется в гнездо. Вторая секция 16 имеет кривизну для создания углубления 22, применение которого поясняется ниже.
Фиг.4 показывает поперечное сечение штекера 12, который вставлен в гнездо 17 для обеспечения надежного контакта между дополнительным соединителем 10 и системным соединителем 13; сечение выполнено по линиям А-А, показанным на чертежах Фиг.1 и 2. На чертеже также показаны оси z и y. Первые части первых секций первого и второго штырей по существу полностью вставлены в полость вспомогательного соединителя в направлении, противоположном направлению y. Поэтому обе эти части окружены корпусом 30 штекера дополнительного соединителя; при этом корпус штекера имеет переднюю концевую стенку 32, выполненную в плоскости, проходящей в z-направлении, и в которой находится отверстие полости. Выступы на первых секциях в этом осуществлении используются для захвата внутренней стенки полости, и штыри прижаты к внутренним стенкам полости. Между штырями 13 и 15 выполнен распорный элемент 26 - приблизительно в месте выхода из полости, который обеспечивает жесткость штырей по меньшей мере в первой части первой секции. Этот элемент 26 обеспечивает неподвижное прикрепление штырей к передней концевой стенке 32 корпуса 30. Два штыря поэтому выступают параллельно из концевой стенки 32 корпуса 30 штекера в горизонтальном направлении y. За счет этого обеспечивается их жесткость вблизи этой концевой стенки. Гибкость двух штырей затем увеличивается с расстоянием от стенки в продольном направлении у. Вторая часть первой секции поэтому обеспечивает постепенное ослабление жесткости до приобретения штекером существенной гибкости во второй секции, и эта особенность целесообразна для введения штекера в гнездо. Поэтому штекер должен вставляться прямо в гнездо 17, имеющее полость для вмещения штекера вдоль горизонтального направления у. Верхний конец штырей 13 и 15 должны вставляться в соответствующую полость гнезда 17 системного соединителя. Это означает, что третья и вторая секции, и также вторая часть первой секции двух штырей, вставляются в полость гнезда 17, форма которого соответствует внешней форме штекера. При этом стенки полости гнезда имеют два выступа 28, соответствующих углублениям 22 второй секции двух штырей 13 и 15. Первая секция при этом, когда ее вставляют в полость, относительно негибкая, в то время как вторая секция гибкая и обеспечивает надежное закрепление штекера в гнезде 17. При выведении штекера из гнезда его нужно вытягивать прямо из полости назад в горизонтальном направлении, противоположном направлению y, без изгибания. Преимущество этого решения заключается в том, что пользователь перемещает штекер в направлении, противоположном тому, в котором он вставлял штекер, и это более логично, и поэтому более удобно для пользователя, чем в случае некоторых штекеров известного уровня техники.
Иногда штекер подвергается изгибу, и тогда важно, чтобы соединение разъединилось до того, как штекер будет сломан. В этом случае третья соединительная секция 20 действует как пружина, позволяющая отдельный изгиб двух штырей 13 и 15, при этом обеспечивая удобную вставку штырей в гнездо 17.
Жесткости штырей, естественно, уменьшаются с увеличением расстояния от конца корпуса 30 штекера. Поэтому высота третьих секций может изменяться в том отношении, что первая часть первой секции выступает из полости концевой стенки и является довольно длинной, и поэтому вторая часть первой секции очень короткая. Во втором осуществлении изобретения, показанном на чертеже Фиг.5, по существу аналогичном чертежу Фиг.4, вторая часть 18 первой секции имеет ступенчатое изменение размера высоты между первой частью первой секции и второй частью. Наглядно показано, что первая часть первой секции проходит гораздо дальше концевой стенки корпуса штекера. Это означает, что будет получена более жесткая вторая секция, чем в осуществлении согласно Фиг.3 и 4.
Фиг.6 показывает еще один вариант того же вида согласно Фиг.5: здесь вторая часть первой секции очень короткая и имеет крутой переход во вторую секцию и соединяется со второй секцией по существу в том месте, где выполнены углубления 22.
Далее приводится описание отсоединения штекера от гнезда, когда штекер подвергается излишнему усилию в вертикальном направлении: со ссылкой на Фиг.7а-d, которые показывают поперечное сечение по тем же секциям, как и на чертежах Фиг.3-6 еще одного варианта штекера. В этом варианте уменьшающиеся значения высоты штырей во вторых частях первых секций предусмотрены на верхней и нижней сторонах, обращенных от соседнего штыря. Третья секция здесь в целях пояснения показана в виде пружины. На чертеже Фиг.7А штекер полностью вставлен в гнездо и внешнее усилие не прикладывается к штекеру в вертикальном направлении z. На чертеже Фиг.7b усилие прикладывается к гнезду 17 в направлении, противоположном направлению z, т.е. в направлении, перпендикулярном к штырям 13 и 15. Нужно отметить, что усилие можно также приложить к корпусу соединителя в направлении z, чтобы обеспечить тот же эффект. По этой причине штекер начинает поворачиваться вокруг места его вставки в гнездо, и два штыря сгибаются вниз; и при этом первый штырь 13 испытывает наибольшее давление. Углубление первого штыря 13 поэтому теперь начинает отцепляться от соответствующего выступа стенки гнезда. При возрастании давления два штыря сгибаются вниз далее, и это приводит к тому, что углубление верхнего штыря выдергивается из зацепления с соответствующей стенкой гнезда - Фиг.7 с. При приложении большего давления соединение верхнего штыря с полостью гнезда по существу нарушается, и энергия в двух штырях отталкивает штекер и гнездо друг от друга - Фиг.7d. В ходе описываемого выше процесса пружиноподобная третья секция 20 позволяет двум штырям подвергаться давлению отдельно друг от друга, причем верхний штырь будет ближе прижиматься ко второму штырю. Это приводит к тому, что штекер отсоединяется от гнезда без поломки штырей. Также нужно отметить, что штекер и гнездо могут также испытывать похожее давление в направлении, противоположном упоминаемому выше направлению.
За счет обеспечения двух параллельных штырей 13 и 15 можно обеспечить довольно компактный штекер, высота которого будет ограничена очень небольшим значением: около 2,4 мм в предпочтительном осуществлении. Надежный механический контакт обеспечен, и при этом обеспечивается отсоединение в случае приложения слишком значительного механического усилия к соединителю в неправильном направлении, т.е. по существу в вертикальном направлении, и поэтому штыри не ломаются. Это обеспечивается за счет присутствия двух по существу параллельных штырей вместо одного. Длина той части штырей, которая выступает из корпуса штекера, составляет 6,5 мм, и высота штекера составляет 2,4 мм в предпочтительном осуществлении. Соотношение между ними - по меньшей мере 1/3. Штыри также имеют предпочтительную высоту от 0,7 до 1 мм в месте выхода из корпуса 30 штекера, т.е. в первой части первой секции, и предпочтительная высота второй секции: 0,4-0,5 мм.
Еще один возможный вариант заключается в обеспечении второй секции у концевой стенки ближе, чем на чертежах Фиг.4 и 5, чтобы удлинить вторую секцию концевой стенки. Также возможно предусмотреть изменение значений длины второй части первой секции для обеспечения разных степеней уменьшения высоты второй части первой секции. Имеется несколько способов изменения этих частей штырей в целях придания целесообразной жесткости, причем штыри будут гибкими сверху для обеспечения зацепления штекера. Обычно габариты именно первой секции определяют допустимую степень изгиба штырей, но габариты второй секции имеют большее значение с точки зрения легкости или трудности вставки штекера в гнездо. Также нужно отметить, что два штыря не обязательно должны быть отделены друг от друга в конце, где они вставляются в полость корпуса штекера, и допустимо, чтобы они там соединялись. Передняя концевая стенка корпуса соединителя не обязательно должна иметь полость, в которую проходят два штыря. Она также может быть сплошной стенкой, из которой отходят штыри. Штыри могут быть также прутками, постоянно прикрепленными к передней концевой стенке корпуса штекера. Но важно, чтобы они быть отдельными друг от друга при выходе из корпуса штекера, чтобы обеспечивать штыри, являющиеся жесткими по меньшей мере в месте выхода из корпуса штекера. Штырь согласно настоящему изобретению также можно выполнить и без третьей секции.
Настоящее изобретение имеет много преимуществ. Оно имеет небольшие размеры, компактно и обеспечивает возможность уменьшения значения высоты штекера, применяемого для системного соединителя. Обеспечивает возможность устойчивого прикрепления дополнительных устройств к системному соединителю. Также обеспечивает возможность отсоединения штекера от гнезда системного соединителя без сопутствующего повреждения в случае изгиба штекера. Причем обычная вставка и выведение штекера выполняются прямо и удобным образом, поскольку при выведении штекера из гнезда какое-либо сгибание не требуется.
1. Штекер (12), вставляемый в гнездо (17) и содержащий первый (13) и второй (15) отделенные друг от друга интервалом штыри, каждый из которых имеет первую, по существу, жесткую секцию (14) и вторую, по существу, гибкую секцию (16), форма которой обеспечивает возможность высвобождаемого введения в контакт с гнездом, причем два штыря окружены корпусом (30) штекера, имеющим концевую стенку (32), и фиксировано прикреплены к и выступают из концевой стенки (32) корпуса (30) штекера, отличающийся тем, что соотношение между высотой штекера и длиной части штырей, выступающей из корпуса штекера, находится в диапазоне между 1/3 и 2,4/6,5.
2. Штекер по п.1, отличающийся тем, что высота первой секции превышает высоту второй секции.
3. Штекер по п.2, отличающийся тем, что первая секция каждого штыря также имеет часть (18), примыкающую ко второй секции, имеющей изменяющуюся высоту.
4. Штекер по п.3, отличающийся тем, что высота изменяется линейно.
5. Штекер по п.1, отличающийся тем, что вторая секция (16) имеет углубление (22), находящееся в зацеплении с соответствующим выступом (28) гнезда (24).
6. Штекер по п.1, отличающийся тем, что вторая секция имеет выступ для введения в зацепление с углублением гнезда.
7. Штекер по п.1, отличающийся тем, что вторые секции (16) двух штырей (13, 15) соединены в конце, наиболее удаленном от первых секций, с помощью третьей секции (20), действующей как пружина.
8. Штекер по п.1, отличающийся тем, что штыри прикреплены к передней концевой стенке первыми секциями.
9. Соединитель (10), содержащий корпус (30) штекера, имеющий концевую стенку (32) и, по меньшей мере, один штекер (12), вставляемый в гнездо (17) соответствующего соединителя (11), содержащий, по меньшей мере, один штекер (12), вставляемый в гнездо (17) соответствующего соединителя (11), содержащий первый (13) и второй (15) отделенные друг от друга интервалом штыри, каждый из которых имеет первую, по существу, жесткую секцию (14) и вторую, по существу, гибкую секцию (16), форма которой обеспечивает возможность высвобождаемого введения в контакт с гнездом, причем два штыря окружены корпусом (30) штекера, фиксированно прикреплены к и выступают из концевой стенки (32) корпуса (30) штекера, отличающийся тем, что соотношение между высотой штекера и длиной части штырей, выступающей из корпуса штекера, находится в диапазоне между 1/3 и 2,4/6,5.
