Узел соединения приемопередатчика с батареей
Владельцы патента RU 2633528:
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" (RU)
Изобретение относится к приемопередающим устройствам. Заявлен узел соединения приемопередатчика с батареей, содержащий сопрягаемые части корпуса приемопередатчика и корпуса батареи, включающие выемку ступенчатой формы с плоским основанием, образованную в нижней части задней стенки корпуса приемопередатчика, и ответные взаимно перпендикулярные поверхности корпуса батареи - верхнюю торцевую и плоскую фронтальную поверхности, а также средства фиксации. На боковых стенках указанной выемки с внутренней стороны образованы два направляющих П-образных паза. На плоском основании выемки выполнен паз для захода выступа фиксатора батареи. На торцевой стенке полости корпуса приемопередатчика размещены три штыревых контакта, при этом на ответной верхней торцевой поверхности корпуса батареи установлены три соответствующих гнездовых подпружиненных контакта. На плоской фронтальной поверхности корпуса батареи размещен фиксатор в виде металлической подпружиненной защелки с выступом, соответствующим пазу на плоском основании выемки задней стенки корпуса приемопередатчика. Нижняя часть фиксатора сопряжена с кнопочным элементом управления, установленным на нижнем торце корпуса батареи. Изобретение позволяет повысить прочность и надежность узла соединения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области приборостроения, в частности к приемопередающим устройствам, и может найти применение в портативных приемопередающих устройствах радиосвязи. Изобретение раскрывает узел соединения приемопередатчика со сменной батареей питания, позволяющий провести подключение (сочленение) или разъединение двух изделий между собой при замене батареи.
Известен узел соединения батареи элементов питания с приемопередающими устройствами «Harris Falcon». Аккумуляторная батарея для портативных радиостанций типа «Harris Falcon» содержит неразъемный корпус, выполненный в форме прямоугольного параллелепипеда (сведения доступны в сети Интернет: http://www.prc68.com/I/PRC152.html). На верхнем торце корпуса батареи расположена крышка, которая приклеена к корпусу. На крышке установлены две металлические контактные площадки, выполняющие роль средства крепления батареи к радиостанции при сочленении указанных изделий. Аккумуляторная батарея для портативной радиостанции типа «Harris Falcon», которая крепится к торцу радиостанции, значительно увеличивает общие продольные габариты приемопередающего устройства, а неразъемный корпус батареи является неремонтопригодным. Кроме того, фиксация батареи на корпусе радиостанции является недостаточно жесткой, поскольку не полностью предотвращает взаимное смещение сопряженных устройств от действия деформации кручения.
Наряду с радиостанциями «Harris Falcon» на рынке представлены портативные радиостанции другого типа, съемные аккумуляторные батареи которых имеют фигурную форму и устанавливаются не только на торец, но и на заднюю панель радиостанции путем ступенчатого сочленения батареи с приемопередатчиком с закреплением на двух взаимно перпендикулярных поверхностях корпуса приемопередатчика. Это, например, компактные портативные радиостанции Baofeng UV-5R, Motorola и другие. Однако характеристики надежности узла крепления аккумуляторных батарей указанных приемопередающих устройств не соответствуют параметрам заявляемого изделия.
Из уровня техники известен узел соединения съемной аккумуляторной батареи с корпусом приемопередающего устройства, раскрытый в заявке Японии JPS 60160733 «Комплектующие изделия для портативного радио», МПК Н04В 1/38, опубликованной 22.08.1985. В указанном техническом решении ступенчатое соединение аккумуляторной батареи с корпусом приемопередающего устройства выполнено с целью миниатюризации изделия в целом, включая перенос некоторых элементов приемопередатчика на корпус батареи, что усложняет конструкцию аккумуляторной батареи и узла соединения, следовательно, снижает надежность устройства.
Из описания заявки на патент США US 2010330935, МПК Н04В 1/38, опубликованной 30.12.2010, известна конструкция узла соединения аккумуляторной батареи с портативной радиостанцией, в котором электрическое соединение батареи с приемопередающим устройством выполнено путем размещения контактного выступа на верхнем торце корпуса батареи. Однако фиксация батареи в продольном направлении на корпусе приемопередатчика является недостаточно надежной.
Известен узел соединения приемопередатчика с внешней батареей, раскрытый в описании патента США US 5752205, опубликованного 12.05.1998. Описан узел соединения портативной радиостанции фирмы Motorola прямоугольной формы корпуса с батареями ступенчатой формы корпуса. Узел соединения включает в себя заднюю и нижнюю торцевую стенку корпуса приемопередатчика. На боковых ребрах задней стенки корпуса приемопередатчика установлены направляющие элементы с профилем в форме скобы. На нижней торцевой стенке корпуса приемопередатчика размещены три контакта (форма не указана). Пазы для взаимодействия корпуса приемопередатчика с защелкой, размещенной на батарее, расположены на торцевой стенке корпуса приемопередатчика. Сопрягаемые с приемопередатчиком части корпуса батареи содержат две взаимно перпендикулярные ответные поверхности, соответствующие по форме задней и торцевой поверхности приемопередатчика. На сопрягаемой части боковой поверхности корпуса батареи выполнены продольные выступы, названные щеколдами, соразмерные пазам на боковых ребрах корпуса приемопередатчика, предназначенные для сочленения батареи с корпусом приемопередатчика. Батарея скользит по направляющим при установке ее на корпус приемопередатчика до упора в нижний торец корпуса приемопередатчика.
Способ крепления и коммутации внешних батарей приемопередатчика Motorola по указанному патенту США US 5752205 заключается в том, что подключаемое изделие, батарея, по своим направляющим пазам надвигается до упора с корпусом приемопередатчика торцевой поверхности батареи и фиксируется защелкиванием в пазы корпуса приемопередатчика фиксаторами батареи.
Для снятия батареи необходимо вывести фиксаторы батареи из пазов корпуса приемопередатчика, для чего необходимо сдвинуть выступающую часть и далее выдвинуть батарею по направляющим из пазов корпуса.
Выполнение корпуса приемопередатчика прямоугольной формы, а сменной батареи ступенчатой формы увеличивает габариты узла соединения и изделия в сборе. Узел соединения не обеспечивает жесткого центрирования контактов при сопряжении приемопередатчика и батареи, что не гарантирует бесперебойного питания и надежного электрического контактирования указанных устройств.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является узел соединения портативной радиостанции со сменной батареей, описанный в международной заявке WO 9216057, опубликованной 17.09.1992, МПК Н04В 1/08. В описании заявки раскрыт узел соединения приемопередатчика с батареей, содержащий сопрягаемые части корпуса приемопередатчика радиостанции и корпуса батареи, включающие выемку ступенчатой формы с плоским основанием, образованную в задней стенке корпуса приемопередатчика, и ответные взаимно перпендикулярные поверхности корпуса батареи - верхнюю торцевую и плоскую фронтальную поверхности, а также средства фиксации сопрягаемых частей, выполненные в виде пазов на торцевой поверхности и на плоском основании указанной выемки, и ответные выступы на корпусе батареи.
Недостатком прототипа является отсутствие жесткого центрирования контактов при сопряжении приемопередатчика и батареи, что не гарантирует бесперебойного питания и надежного электрического контактирования указанных устройств.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения надежности узла соединения приемопередатчика с внешней сменной батареей питания.
Технический результат заключается в повышении прочности и надежности узла соединения и коммутации приемопередатчика с внешней батареей при обеспечении быстрого и простого подключения и отключения двух изделий с гарантированной центровкой контактов при надежной механической фиксации изделий по двум направлениям, перпендикулярным направлению их сочленения. Жесткое центрирование контактов при сопряжении приемопередатчика и батареи гарантирует бесперебойное питание и надежный электрический контакт соединенных между собой изделий.
Для решения поставленной задачи заявлен узел соединения приемопередатчика с батареей, содержащий сопрягаемые части корпуса приемопередатчика и корпуса батареи, включающие выемку ступенчатой формы с плоским основанием, образованную в задней стенке корпуса приемопередатчика, и ответные взаимно перпендикулярные поверхности корпуса батареи - верхнюю торцевую и плоскую фронтальную поверхности, а также средства фиксации сопрягаемых частей. При этом на боковых стенках указанной выемки с внутренней стороны образованы два направляющих П-образных паза, а на плоском основании выемки выполнен паз для захода выступа фиксатора батареи. На торцевой стенке полости корпуса приемопередатчика размешены три штыревых контакта, при этом на ответной верхней торцевой поверхности корпуса батареи установлены три соответствующих гнездовых подпружиненных контакта. На плоской фронтальной поверхности корпуса батареи размещен фиксатор в виде металлической подпружиненной защелки с выступом, соответствующим пазу на плоском основании выемки задней стенки корпуса приемопередатчика. Нижняя часть фиксатора сопряжена с кнопочным элементом управления, установленным на нижнем торце корпуса батареи. На боковой поверхности корпуса батареи с двух сторон выполнены продольные шипы, соразмерные П-образным пазам на боковых стенках выемки на корпусе приемопередатчика, причем заходная часть шипа выполнена в виде конуса, облегчающего заход шипа в П-образный паз.
Отметим, что направляющие П-образные пазы на корпусе приемопередатчика, размещенные с внутренней стороны на боковых стенках выемки, в предпочтительном варианте исполнения изобретения выполнены по всей длине боковых стенок выемки.
Изобретение иллюстрируется фигурами и примером реализации узла соединения приемопередатчика со сменной аккумуляторной батареей.
На фиг. 1 представлен вид узла соединения приемопередатчика со сменной аккумуляторной батареей в процессе замены батареи.
На фиг. 2 представлена первая сопрягаемая часть заявленного узла, включающая выемку ступенчатой формы с плоским основанием, образованную в задней стенке корпуса приемопередатчика.
На фиг. 3 представлена вторая сопрягаемая часть заявленного узла, включающая аккумуляторную батарею (вид сбоку).
На фиг. 4 представлен продольный разрез узла соединения приемопередатчика со сменной аккумуляторной батареей.
На указанных фигурах приняты следующие обозначения позиций заявленного устройства:
1 - корпус приемопередатчика;
2 - корпус батареи;
3 - плоское основание выемки на задней стенке корпуса приемопередатчика;
4 - направляющий П-образный паз на боковой стенке выемки корпуса приемопередатчика;
5 - верхняя торцевая ответная поверхность корпуса батареи;
6 - нижняя торцевая поверхность корпуса батареи;
7 - плоская фронтальная ответная поверхность корпуса батареи;
8 - торцевая стенка полости корпуса приемопередатчика;
9 - штыревой контакт;
10 - паз для фиксатора батареи;
11 - гнездовой подпружиненный контакт батареи;
12 - фиксатор, выполненный в виде металлической подпружиненной защелки;
13 - кнопочный элемент управления фиксатором;
14 - продольные шипы на боковой поверхности корпуса батареи;
15 - заходная часть шипа;
16 - выступ металлической подпружиненной защелки фиксатора.
Заявленный узел соединения приемопередатчика с батареей включает в себя сопрягаемые части корпуса приемопередатчика 1 и корпуса батареи 2. На корпусе приемопередатчика 1 сопрягаемые поверхности принадлежат выемке ступенчатой формы с плоским основанием 3. Выемка образована в задней стенке корпуса приемопередатчика 1. Ответные взаимно перпендикулярные поверхности корпуса батареи 2 на чертежах не показаны, однако их расположение обозначено на фигуре 3 позициями 5 и 7: позиция 5 указывает на верхнюю торцевую поверхность батареи, а позиция 7 - на плоскую фронтальную поверхность батареи.
На фиг. 2 видны боковые стенки выемки, выполненной на корпусе приемопередатчика. С внутренней стороны упомянутых боковых стенок выемки образованы два направляющих П-образных паза 4, а на плоском основании выемки выполнен паз 10 приблизительно прямоугольной формы для захода выступа 16 фиксатора 12 батареи. Их совмещение показано на фиг. 4. На торцевой стенке 8 полости корпуса приемопередатчика 1 размещены три штыревых контакта 9, при этом на ответной верхней торцевой поверхности 5 корпуса батареи 2 установлены три соответствующих гнездовых подпружиненных контакта 11. Их взаимодействие показано на фиг. 4. На плоской фронтальной поверхности 7 корпуса батареи размещен фиксатор 12 в виде металлической подпружиненной защелки с выступом 16, соответствующим пазу 10 на плоском основании 3 выемки задней стенки корпуса приемопередатчика 1. Нижняя часть фиксатора сопряжена с кнопочным элементом управления 13, установленным на нижнем торце 6 корпуса батареи 2. На боковой поверхности корпуса батареи 2, на ее нижней грани с двух сторон выполнены продольные шипы 14, соразмерные П-образным пазам 4 на боковых стенках выемки на корпусе приемопередатчика 1, причем заходная часть 15 шипа 14 выполнена в виде конуса, облегчающего заход шипа в П-образный паз 4.
Устройство функционирует следующим образом.
Для соединения сопрягаемых изделий в теле одного из изделий - приемопередатчика 1 - выполняют два направляющих П-образных паза 4, размещая их по краям выемки, созданной в корпусе приемопередатчика 1, в которые вставляются выступающие части в виде шипов 14 подключаемого изделия - батареи 2.
На подключаемом изделии, на внешней сменной батарее 2, заходная часть 15 шипа 14 выполнена в виде конуса, что позволяет существенно облегчить заход шипа 14 в П-образный паз 4 и в начальный момент стыковки исключить момент неправильного сопряжения изделий в составе узла соединения.
Подключаемое изделие - батарея 2 - по направляющим пазам 4, надвигается на контакты 9 приемопередатчика 1 до упора с торцом 8 корпуса приемопередатчика 1 и фиксируется защелкиванием в паз 10 корпуса приемопередатчика 1 выступа 16 фиксатора 12 батареи 2.
В положении, когда гнездовые контакты 11 батареи 2 надвинуты на конусную часть контактов 9 приемопередатчика 1, гнездовые контакты 11 подпружиниваются упругими лепестками, обрамляющими отверстие контакта 11, обеспечивая надежный электрический контакт двух изделий в течениевсего времени их соединения, в том числе при ударных и иных механических нагрузках на узел соединения. Выступ 16 фиксатора 12 батареи 2 защелкивается в паз 10, выполненный в корпусе приемопередатчика 1, надежно закрепляя батарею в нужном положении. Фиксатор 12 выполнен из закаленной пружинной стали, что обеспечивает высокую механическую прочность соединения.
После сопряжения с приемопередатчиком 1 батарея 2 полностью закрывает собой соответствующую ей полость в корпусе приемопередатчика 1, придавая изделию компактный вид, что весьма важно для портативной радиостанции.
Для снятия батареи 2 с приемопередатчика 1 необходимо освободить фиксатор 12 батареи 2, то есть вывести выступ 16 фиксатора 12 из паза 10 корпуса приемопередатчика 1, для чего сдвигают кнопочный элемент 13, управляющий фиксатором (кнопку фиксатора) в противоположную сторону от корпуса приемопередатчика. Их взаимодействие показано на фиг. 4. Далее заявленное устройство позволяет выдвинуть батарею 2 по направляющим пазам 4 из полости корпуса приемопередатчика 1 и заменить ее либо поставить в зарядное устройство на подзарядку.
Испытания заявленного узла соединения подтверждают прочность изделия при воздействии на него синусоидальной вибрации с амплитудой ускорения 4g в диапазоне частот от 1 до 80 Гц.
Приемопередатчик в сборе с батареей питания показал прочность к падениям в рабочем состоянии с высоты 0,75 м.
Узел соединения выдерживает воздействие механических ударов одиночного действия при показателях пикового ударного ускорения до 980 м/с2 и длительности ударного импульса 1-5 мс при общем числе ударов по трем направлениям не менее трех в каждом направлении.
Узел соединения подтверждает прочность при воздействии механических ударов многократного действия при показателях пикового ударного ускорения до 147 м/с2 при длительности ударного импульса 5-15 мс и частоте ударов до 120 в мин при общем числе ударов по трем направлениям не менее 10000.
Узел соединения показывает высокую стойкость к механическим нагрузкам при транспортировании.
1. Узел соединения приемопередатчика с батареей, содержащий сопрягаемые части корпуса приемопередатчика и корпуса батареи, включающие выемку ступенчатой формы с плоским основанием, образованную в задней стенке корпуса приемопередатчика, и ответные взаимно перпендикулярные поверхности корпуса батареи - верхнюю торцевую и плоскую фронтальную поверхности, а также средства фиксации, отличающийся тем, что
на боковых стенках указанной выемки с внутренней стороны образованы два направляющих П-образных паза,
на плоском основании выемки выполнен паз для захода выступа фиксатора батареи,
на торцевой стенке полости корпуса приемопередатчика размещены три штыревых контакта,
при этом на ответной верхней торцевой поверхности корпуса батареи установлены три соответствующих гнездовых подпружиненных контакта,
на плоской фронтальной поверхности корпуса батареи размещен фиксатор в виде металлической подпружиненной защелки с выступом, соответствующим пазу на плоском основании выемки задней стенки корпуса приемопередатчика,
нижняя часть фиксатора сопряжена с кнопочным элементом управления, установленным на нижнем торце корпуса батареи,
на боковой поверхности корпуса батареи с двух сторон выполнены продольные шипы, соразмерные П-образным пазам на боковых стенках выемки на корпусе приемопередатчика, причем заходная часть шипа выполнена в виде конуса, облегчающего заход шипа в П-образный паз.
2. Узел соединения по п. 1, отличающийся тем, что направляющие П-образные пазы образованы с внутренней стороны по всей длине боковых стенок выемки на корпусе приемопередатчика.
