Die Erfindung betrifft eine Umhausung für ein elektronisches Gerät, insbesondere eine Schutzhülle für ein Mobiltelefon.The invention relates to a housing for an electronic device, in particular a protective cover for a mobile phone.
Schutzvorrichtungen für Mobiltelefone sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Aufgabe derartiger Schutzvorrichtungen ist es, Mobiltelefone vor Umwelteinflüssen wie zum Beispiel Staub und Feuchtigkeit zu schützen und im Besonderen die Mobiltelefone im Fall eines Sturzes vor Beschädigungen zu schützen. Ohne eine solche Schutzvorrichtung wird, wenn das Mobiltelefon auf den Boden fällt häufig der Bildschirm beschädigt, aber auch andere im Mobiltelefon verbaute Teile wie Prozessoren, Speicher und Kameras können durch den Aufprall auf den Boden beschädigt werden.Protective devices for mobile phones are already known from the prior art. The object of such protective devices is to protect mobile phones from environmental influences such as dust and moisture and in particular to protect the mobile phones in the event of a fall from damage. Without such a protective device, if the mobile phone falls to the floor, the screen is often damaged, but other parts built into the mobile phone such as processors, memory and cameras can also be damaged by the impact on the ground.
Die US 9,715,257 B2 zeigt einen in einem Mobiltelefon integrierten Displayschutz. Durch die Verwendung von Sensoren und Mikroprozessoren wird ein Fallvorgang des Mobiltelefons detektiert und ein Schutzmechanismus aktiviert. Der Schutzmechanismus umfasst gebogene, elastische Dämpfungselemente, die über eine in das Mobiltelefon integrierte Mechanik im Fall eines detektierten Fallvorgangs ausgefahren werden können und sich so vor das Display schieben, dass dieses vor einer Beschädigung durch einen Aufprall auf dem Boden geschützt ist. Der Nachteil der Lösung ist, dass die Mechanik und die bereits gebogenen Dämpfungselemente einen großen Bauraumbedarf haben und nur das Display vor Beschädigungen schützen.The US 9,715,257 B2 shows a built-in mobile phone screen protector. Through the use of sensors and microprocessors, a fall operation of the mobile phone is detected and a protection mechanism is activated. The protective mechanism comprises curved, elastic damping elements which can be extended by means of a mechanism integrated into the mobile telephone in the event of a detected dropping action and slide in front of the display in such a way that it is protected from damage due to an impact on the floor. The disadvantage of the solution is that the mechanism and the already bent damping elements have a large space requirement and protect only the display from damage.
Die US 7,059,182 B1 zeigt eine Schutzhülle für ein Mobiltelefon, die durch integrierte Sensoren und einen Mikroprozessor einen Fallvorgang des Mobiltelefons detektieren kann. Der Mikrocontroller aktiviert eine Auslöseeinheit, die einen Aufprallschutz auslöst, der sich dadurch von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position bewegt. Der Aufprallschutz umfasst mehrere Federn, die so an der Schutzhülle angebracht sind, dass sie jede Ecke, die Vorderseite und die Rückseite des Mobiltelefons schützen. Der Nachteil der Lösung ist, dass die Federn selbst nicht gedämpft sind. Das Mobiltelefon wird durch die Federn vor einem direkten Aufprall auf dem Boden durch die Federn geschützt, die aufgenommene Energie wird aber durch die Federn wieder an das Mobiltelefon zurückgegeben, welches dadurch wieder abhebt und mehrfach auf den Boden prallt, was die Belastung auf das Mobiltelefon erhöht.The US Pat. No. 7,059,182 B1 shows a protective cover for a mobile phone, which can detect a fall operation of the mobile phone through integrated sensors and a microprocessor. The microcontroller activates a trip unit that initiates impact protection, thereby moving from a retracted position to an extended position. The impact protector includes a plurality of springs attached to the protective cover to protect each corner, the front and the back of the mobile phone. The disadvantage of the solution is that the springs themselves are not damped. The mobile phone is protected by the springs from direct impact on the ground by the springs, the energy absorbed but is returned by the springs back to the mobile phone, which thus stands out again and bounces repeatedly on the ground, which increases the burden on the mobile phone ,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Aufprallschutz für Mobiltelefone weiterzubilden, welcher die Belastungen auf das Mobiltelefon reduziert.Object of the present invention is to develop an impact protection for mobile phones, which reduces the burden on the mobile phone.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a device having the features of independent claim 1. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.
Die Erfindung schließt eine Umhausung für ein elektronisches Gerät ein, welche mindestens eine Dämpfungseinheit, die zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegt werden kann, umfasst. Die Dämpfungseinheit hat also einen eingefahrenen Zustand, in dem die Dämpfungseinheit in der Schutzhülle fixiert ist und einen ausgefahrenen Zustand, in dem die Dämpfungseinheit ausgefahren ist und das Mobiltelefon vor Beschädigungen durch einen Aufprall auf den Boden schützen soll. Die Dämpfungseinheit wiederum umfasst eine Feder und einen Dämpfer. Die Umhausung umfasst weiterhin mindestens einen Sensor, der dazu ausgebildet ist, einen Fallvorgang des elektronischen Gerätes zu detektieren und eine Auslöseeinheit, die dazu eingerichtet ist, bei einer Detektion eines Fallvorganges einen Positionswechsel der mindestens einen Dämpfungseinheit von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position auszulösen. Ein Fallvorgang ist ein Vorgang, bei dem das Mobiltelefon sich so bewegt, dass man davon ausgehen muss, dass es sich nicht mehr unter Kontrolle des Besitzers befindet und in Kürze auf dem Boden auftrifft. Die Feder und der Dämpfer sind dazu eingerichtet, bei der Bewegung von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position ihre Form zu ändern.The invention includes a housing for an electronic device that includes at least one damping unit that can be moved between a retracted position and an extended position. The damping unit thus has a retracted state, in which the damping unit is fixed in the protective cover and an extended state in which the damping unit is extended and should protect the mobile phone from damage due to an impact on the ground. The damping unit in turn comprises a spring and a damper. The housing further comprises at least one sensor which is designed to detect a dropping operation of the electronic device and a trip unit which is set up to trigger a position change of the at least one damping unit from the retracted position to the extended position upon detection of a drop operation. A fall is a process in which the mobile phone moves in such a way that one can assume that it is no longer under the control of the owner and soon hits the ground. The spring and the damper are adapted to change their shape as they move from the retracted position to the extended position.
Der mindestens eine Sensor ist zum Bespiel ein Beschleunigungssensor, der die Aufgabe hat, die Beschleunigung des Mobiltelefons ständig zu überwachen und die gemessenen Werte an einen Mikrocontroller zu senden. Der Mikrocontroller bewertet die Messwerte des Beschleunigungssensors und veranlasst nach Überschreiten eines vorher festgelegten Grenzwertes die Auslöseeinheit, eine Verriegelung oder eine andere Vorrichtung, die zur Fixierung der Dämpfungseinheit in der eingefahrenen Position geeignet ist, zu lösen, wodurch sich die Dämpfungseinheit von der eingefahrenen in die ausgefahrene Position bewegt.The at least one sensor is for example an acceleration sensor, which has the task of constantly monitoring the acceleration of the mobile phone and to send the measured values to a microcontroller. The microcontroller evaluates the measurements of the acceleration sensor and, after exceeding a predetermined limit, causes the trip unit to release a latch or other device suitable for fixing the damping unit in the retracted position, thereby causing the damping unit to move from the retracted to the extended position Position moves.
Vorteilhafterweise umfasst jede Dämpfungseinheit jeweils zwei Dämpfungselemente. Die Dämpfungselemente können an einem gemeinsamen Einspannabschnitt befestigt sein, die auch Teil der Dämpfungseinheit sein kann und zur Fixierung der Dämpfungseinheiten in der Schutzhülle dienen kann. Durch eine Verriegelung in Form einer Nase oder eines Hakens, die in eine in dem Einspannabschnitt angeordnete Aussparung eingreift, kann die Dämpfungseinheit in der eingefahrenen Position fixiert werden. Eine Auslöseeinheit, die so ausgestaltet sein kann, dass sie die Nase oder den Haken aus der Aussparung in dem Einspannabschnitt ziehen kann, kann durch den Mikrocontroller angesteuert werden, sobald dieser einen Fallvorgang detektiert hat, der über einem vorher festgelegten Grenzwert liegt. Eine Drehfeder, die unter Vorspannung in dem Einspannabschnitt befestigt sein kann, bewegt das Dämpfungselement von der eingefahrenen in die ausgefahrene Position. Die Dämpfungselemente umfassen vorteilhafterweise je eine Feder und einen Dämpfer in zwei sich mindestens teilweise überlappenden Lagen.Advantageously, each damping unit comprises two damping elements. The damping elements may be attached to a common clamping portion, which may also be part of the damping unit and may serve to fix the damping units in the protective cover. By a lock in the form of a nose or a hook, which engages in a recess arranged in the clamping portion, the damping unit can be fixed in the retracted position. A trip unit that may be configured to pull the tab or hook out of the recess in the chuck portion may be driven by the microcontroller. as soon as it has detected a fall event that is above a predetermined limit. A torsion spring, which may be biased in the chucking section, moves the damper element from the retracted to the extended position. The damping elements advantageously each comprise a spring and a damper in two at least partially overlapping layers.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Feder mit dem mindestens einen Dämpfer formschlüssig verbunden. Formschlüssig beschreibt eine Verbindung, bei der Bauteile allein auf Grund ihrer Geometrie miteinander verbunden sind und nicht auf eine kraftübertragende Verbindung wie zum Beispiel durch einen Kleber angewiesen sind. Dies führt in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dazu, dass sich die mindestens eine Feder und der mindestens eine Dämpfer unter Reibung relativ zu einander bewegen können. Die Bewegung der Feder und des Dämpfers führt zu Reibung, die zusätzlich zu der Dämpfungswirkung des Dämpfers die durch den Sturz erzeugte kinetische Energie, die von der mindestens einen Dämpfungseinheit aufgenommen wird, durch Umwandlung in Reibungswärme aus dem Dämpfungselement entzieht und dadurch die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Abhebens des Mobiltelefons weiter reduziert. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Feder und der Dämpfer weitgehend die gleiche Bewegung von der eingefahrenen in die ausgefahrenen Position ausführen, wobei die Feder mit der in ihr gespeicherten Energie den Dämpfer mitbewegt und in die annähernd gleiche Form wie die Feder bringen kann.In an advantageous embodiment of the invention, the at least one spring is positively connected to the at least one damper. Positive locking describes a connection in which components are connected to each other solely on the basis of their geometry and are not dependent on a force-transmitting connection such as by an adhesive. This results in a particularly advantageous embodiment of the invention to the fact that the at least one spring and the at least one damper can move under friction relative to each other. The movement of the spring and damper results in friction which, in addition to the dampening action of the damper, removes the kinetic energy generated by the tumble absorbed by the at least one dampening unit by conversion to frictional heat from the dampening element and thereby the likelihood of liftoff of the mobile phone further reduced. Another advantage is that the spring and the damper perform substantially the same movement from the retracted to the extended position, wherein the spring with the stored energy in it can move the damper and bring in the approximately same shape as the spring.
Grundsätzlich sind auch andere Verbindungsarten zwischen Feder und Dämpfer möglich, insbesondere eine Kombination aus Formschluss und Klebung oder auch eine reine Klebung.In principle, other types of connection between spring and damper are possible, in particular a combination of positive engagement and adhesion or even a pure bond.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Feder als Blattfeder ausgebildet. Mobiltelefone werden von Generation zu Generation immer flacher und die Schutzhüllen haben neben den weiter oben beschriebenen funktionellen Anforderungen auch ästhetische Anforderungen zu erfüllen und sollten deswegen die äußere Gestaltung und Formgebung des Mobiltelefons so wenig wie möglich stören oder verändern. Dies bedeutet, dass eine Schutzhülle für ein flaches Mobiltelefon auch eine sehr geringe Aufbauhöhe haben sollte. Um das Dämpfungselement in der eingefahrenen Position so flach wie möglich zu gestalten, ist die Verwendung einer Blattfeder als Feder im Dämpfungselement von Vorteil.In one embodiment of the invention, the at least one spring is designed as a leaf spring. Mobile phones are becoming ever flatter from generation to generation and, in addition to the functional requirements described above, the protective cases also have to meet aesthetic requirements and, as a result, should disturb or alter the outer design and shape of the mobile phone as little as possible. This means that a protective cover for a flat mobile phone should also have a very low construction height. In order to make the damping element in the retracted position as flat as possible, the use of a leaf spring as a spring in the damping element is advantageous.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Dämpfer aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastisches Polyurethan, gefertigt. Der Dämpfer in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung muss flexibel sein, eine hohe Dämpfung aufweisen und wiederverwendbar sein. Dies ist im Speziellen durch ein thermoplastisches Polyurethan gegeben, wobei diese Klasse der thermoplastischen Kunststoffe noch bezüglich Ihrer Härte eingestellt werden kann und so auf verschiedene Anforderungen, die sich durch unterschiedliche Modelle von Mobiltelefonen ergeben können, angepasst werden kann. Thermoplastisches Polyurethan wird im Folgenden auch als TPU bezeichnet. Der Dämpfer kann so gestaltet sein, dass er nahezu die Form der im entspannten Zustand aufgebogenen Feder besitzt. Der formschlüssig mit der Feder verbundene Dämpfer kann als Dämpfungselement beim Bewegen von der ausgefahrenen Position in die eingefahrene Position durch eine in der Schutzhülle vorgesehene Aussparung in eine flache Position gedrückt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des mindestens einen Dämpfers weist dieser mindestens eine Einkerbung senkrecht zu seiner Längsachse auf. Die Längsachse des Dämpfers und des Dämpfungselementes ist die Achse senkrecht zur Biegerichtung der Feder und des Dämpfungselementes. Die Einkerbung verhindert ein Fließen des Kunststoffes, welches durch eine lange Verweildauer in der eingefahrenen Position auftreten kann, was zu Folge hätte, dass das Dämpfungselement, wenn es wieder in die ausgefahrenen Position bewegt wird nicht mehr vollständig in die ursprüngliche Form gebracht werden kann. Die Einkerbungen wirken dabei wie Gelenke und erleichtern das Verformen des Dämpfers von der eingefahrenen in die ausgefahrene Position der Dämpfungselemente und umgekehrt, ohne die Dämpfungswirkung des Dämpfers entscheidend zu verringern.In a further advantageous embodiment of the invention, the at least one damper made of a plastic, in particular a thermoplastic polyurethane. The damper in the embodiment according to the invention must be flexible, have high damping and be reusable. This is in particular given by a thermoplastic polyurethane, which class of thermoplastics can still be adjusted in terms of their hardness and so on various requirements that may arise from different models of mobile phones can be adjusted. Thermoplastic polyurethane is also referred to below as TPU. The damper can be designed so that it has almost the shape of the bent-up in the relaxed state spring. The positively connected to the spring damper can be pressed as a damping element when moving from the extended position to the retracted position by a protective cover provided in the recess in a flat position. In a further advantageous embodiment of the at least one damper, this has at least one notch perpendicular to its longitudinal axis. The longitudinal axis of the damper and the damping element is the axis perpendicular to the bending direction of the spring and the damping element. The notch prevents flow of the plastic, which can occur due to a long dwell time in the retracted position, with the result that the damping element when it is moved back into the extended position can not be completely restored to its original shape. The notches act as joints and facilitate the deformation of the damper from the retracted to the extended position of the damping elements and vice versa, without significantly reducing the damping effect of the damper.
Im Falle eines Fallvorgangs des Mobiltelefons werden die Dämpfungselemente, die sich in der ausgefahrenen Position befinden, durch das Auftreffen auf dem Boden deformiert. Die Dämpfung der durch den Fallvorgang freigesetzten kinetischen Energie wird durch Dissipation der Energie, die zur Umformung des Volumens des Dämpfers benötigt wird, in Wärme erreicht.In the case of a dropping operation of the cellular phone, the damping elements which are in the extended position are deformed by the impact on the ground. The damping of the kinetic energy released by the fall process is achieved by dissipating the energy needed to reshape the volume of the damper into heat.
Die Dämpfungselemente sind vorteilhafterweise so ausgelegt, dass sie mindestens eine Energie von 1,5 Joule aufnehmen können, was ausreichend ist, einen Sturz des Mobiltelefons ohne Einfluss der Ausrichtung im Raum so stark abzudämpfen, dass es zu keinen Beschädigungen am Mobiltelefon kommt. Ein Teil der Energie wird durch den Dämpfer in Wärme umgewandelt, ein anderer Teil bleibt zunächst als Verformungsenergie in der Feder und wird wieder an das Mobiltelefon abgegeben.The damping elements are advantageously designed so that they can absorb at least 1.5 Joule energy, which is sufficient to dampen a fall of the mobile phone without influence of the orientation in the room so strong that there is no damage to the mobile phone. Part of the energy is converted by the damper into heat, another part initially remains as a deformation energy in the spring and is returned to the mobile phone.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verjüngt sich mindestens eines der Dämpfungselemente zu seinem freien Ende hin und/oder die Längsachsen des Dämpfungselementes und der Schutzhülle sind in der eingefahrenen Position um einen Winkel größer 0° gegeneinander verdreht. Wie oben schon beschrieben ist die Anforderung an den Bauraum für die Schutzhülle sehr hoch, wobei gleichzeitig die Anforderungen an die Dämpfungswirkung der Dämpfungseinheiten durch die Masse des Mobiltelefons und die Fallhöhe, aus der das Mobiltelefon noch ohne Beschädigung desselben fallen darf, festgelegt wird. Die aufgenommene Energie der Dämpfungselemente hängt insbesondere von der Dicke der Federn und Dämpfer, deren Breite und deren Steifigkeiten sowie von der Länge ab. Die Feder kann dabei insbesondere so ausgelegt sein, dass sie immer im elastischen Bereich deformiert wird. Für die Spannungen in der Feder ist die Breite der Dämpfungseinheiten entscheidend, wobei die Spannungen im Material der Feder und des Dämpfers zum Einspannabschnitt hin ansteigen und sich zum freien Ende hin reduzieren. Dadurch ist es möglich, die Dämpfungselemente zum freien Ende hin in der Breite zu reduzieren, ohne dabei in den plastischen Bereich der Feder zu kommen und ohne nicht mehr tolerierbare Verluste bei der Energieaufnahme der Dämpfungselemente hinnehmen zu müssen. Durch die sich verjüngenden Dämpfungselemente ergibt sich die Möglichkeit, Dämpfungselemente zu verwenden, die länger als die halbe Länge des Mobiltelefons sind, ohne zusätzlichen Bauraum zu benötigen, da sich die Dämpfungselemente durch die verjüngten Enden überlappen können. In der eingefahrenen Position schließen die Dämpfungselemente mit mindestens einer Kante bündig mit der Schutzhülle ab, um den gegebenen Bauraum optimal zu nutzen. Um zwei Dämpfungselemente, die auf einer Längsseite der Schutzhülle positioniert sind, mit minimalem Bauraumbedarf anzuordnen, ist es notwendig, die Längsachse des Dämpfungselementes, also die Achse die senkrecht zur Biegerichtung der Feder liegt, gegenüber der Längsachse des Mobiltelefons, die der Längsachse des Displays entspricht, zu verdrehen. Durch das Verdrehen liegt die eine Seite der verjüngten Form parallel zur Außenkante der Schutzhülle. Das zweite Dämpfungselement ist so angeordnet, dass die Seite, die gegenüber der Längsachse des Mobiltelefons verdreht ist, parallel zu der zur Längsachse des Mobiltelefons verdrehten Seite des ersten Dämpfungselementes liegt und die zweite Seite parallel zur Längsachse des Mobiltelefons ausgerichtet ist.In a further advantageous embodiment, at least one of the damping elements tapers towards its free end and / or the Longitudinal axes of the damping element and the protective cover are rotated in the retracted position by an angle greater than 0 ° to each other. As described above, the requirement for the space for the protective cover is very high, at the same time the requirements for the damping effect of the damping units by the mass of the mobile phone and the drop height from which the mobile phone may still fall without damaging it, is determined. The absorbed energy of the damping elements depends in particular on the thickness of the springs and dampers, their width and their stiffness and on the length. The spring may in particular be designed so that it is always deformed in the elastic region. For the stresses in the spring, the width of the damping units is crucial, with the stresses in the material of the spring and the damper rising towards the clamping portion and reducing towards the free end. This makes it possible to reduce the damping elements to the free end in the width, without having to come into the plastic region of the spring and without having to tolerate no longer tolerable losses in the energy absorption of the damping elements. Due to the tapered damping elements, it is possible to use damping elements that are longer than half the length of the mobile phone, without requiring additional space, since the damping elements can overlap by the tapered ends. In the retracted position, the damping elements close with at least one edge flush with the protective cover, in order to make optimal use of the given space. In order to arrange two damping elements, which are positioned on a longitudinal side of the protective cover, with minimal space requirements, it is necessary, the longitudinal axis of the damping element, ie the axis which is perpendicular to the bending direction of the spring, with respect to the longitudinal axis of the mobile phone corresponding to the longitudinal axis of the display to twist. By twisting the one side of the tapered shape is parallel to the outer edge of the protective cover. The second damping element is arranged so that the side, which is rotated relative to the longitudinal axis of the mobile phone, is parallel to the longitudinal axis of the mobile phone twisted side of the first damping element and the second side is aligned parallel to the longitudinal axis of the mobile phone.
Die Dämpfungselemente können aus der eingefahrenen in die ausgefahrene Position durch eine vorgespannte Drehfeder bzw. Torsionsfeder oder Spiralfeder, die mit ihrem ersten Ende in dem Einspannabschnitt und mit dem zweiten Ende in der Schutzhülle befestigt ist, bewegt werden, nachdem die Auslöseeinheit, die einen Aktor umfassen kann, welcher eine Formgedächtnislegierung enthalten kann, die Verriegelung gelöst hat. In einer besonders vorteilhaften Ausführung umfasst der Aktor einen Draht, der an zwei Aktorlagerungen befestigt ist. Der Draht besitzt einen Knick, der Einfluss auf die Auslenkung und auf die Kraft des Aktors hat, wobei der Knickwinkel je nach Ausführungsform zwischen 0 und 180° gewählt werden kann. Formgedächtnislegierungen oder Memorymetalle, die auch als shape memory alloy (SMA) bekannt sind, sind spezielle Metalle, die in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren können. Der Begriff Formgedächtnis steht für die ungewöhnliche Eigenschaft der Gestalterinnerung. Nach einer starken Deformation ist die Formgedächtnislegierung in der Lage, sich in eine zuvor eingeprägte Gestalt zurück zu verformen. Die meisten Metalle haben bis zu ihrem Schmelzpunkt immer dieselbe Kristallstruktur, im Gegensatz zu einer SMA-Legierung. Diese Legierung ändert ihre Struktur in Abhängigkeit der Temperatur. Es gibt eine Hochtemperaturphase (Austenit) und eine Niedertemperaturphase (Martensit). Diese beiden Phasen können durch Temperaturänderung ineinander übergehen. Innerhalb bestimmter Belastungsgrenzen erfolgt die damit verbundene Gestaltänderung vollkommen reversibel. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei metallischen Legierungen wie z.B. NickelTitan (NiTi, Nitinol).The damping elements can be moved from the retracted to the extended position by a biased torsion spring or coil spring which is secured with its first end in the clamping section and with the second end in the protective cover, after the trip unit comprising an actuator can, which may contain a shape memory alloy, has solved the lock. In a particularly advantageous embodiment, the actuator comprises a wire which is fastened to two Aktorlagerungen. The wire has a kink, which has an influence on the deflection and on the force of the actuator, wherein the kink angle can be selected depending on the embodiment between 0 and 180 °. Shape memory alloys or memory metals, also known as shape memory alloy (SMA), are special metals that can exist in two different crystal structures. The term shape memory stands for the unusual property of the creative memory. After a strong deformation, the shape memory alloy is able to deform back into a previously embossed shape. Most metals always have the same crystal structure up to their melting point, unlike an SMA alloy. This alloy changes its structure as a function of temperature. There is a high temperature phase (austenite) and a low temperature phase (martensite). These two phases can merge into each other due to temperature changes. Within certain load limits, the associated change in shape is completely reversible. This effect is particularly pronounced with metallic alloys such as e.g. Nickel titanium (NiTi, nitinol).
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der sogenannte Einwegeffekt genutzt. Dieser beruht auf der pseudoplastischen Verformung im martensitischen Zustand. Durch das Anlegen einer mechanischen Spannung lässt sich das Kristallgitter im martensitischen Zustand leicht umorientieren und es entsteht eine Formänderung, welche im kalten Zustand bleibend ist. Wird die Temperatur jedoch erhöht, so stellt sich während der Temperaturerhöhung die ursprüngliche Kristallorientierung des Austenits wieder ein. Somit wird die ursprüngliche Form des Formgedächtniselementes wiederhergestellt. Wird das Material erneut abgekühlt, erfolgt keine weitere thermisch induzierte Formänderung; das Material kann jedoch mechanisch wieder umgeformt werden.In the illustrated embodiment, the so-called one-way effect is used. This is based on the pseudoplastic deformation in the martensitic state. By applying a mechanical stress, the crystal lattice in the martensitic state can easily be reoriented and a change of shape results, which remains in the cold state. However, if the temperature is raised, the original crystal orientation of austenite is restored during the temperature increase. Thus, the original shape of the shape memory element is restored. If the material is cooled again, there is no further thermally induced change in shape; However, the material can be remodeled mechanically.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Gestaltung umfasst die Umhausung vier Dämpfungseinheiten. Die Dämpfungseinheiten werden soweit ausgefahren, bis sie in jeder Ecke des Mobiltelefons in der Winkelhalbierenden des Winkels zwischen den eine Ecke einschließenden Seiten positioniert sind, wobei sich je eines der Dämpfungselemente in Richtung des Displays, im Folgenden als Vorderseite des Mobiltelefons bezeichnet und in Richtung der dem Display abgewandten Seite des Mobiltelefons, im Folgenden als Rückseite des Mobiltelefons bezeichnet, aufbiegen, sodass das Mobiltelefon unabhängig von der Lage des Mobiltelefons im Raum vor Beschädigungen durch einen Aufprall geschützt ist. Diese Position entspricht der ausgefahrenen Position der Dämpfungseinheiten. Die vier Dämpfungseinheiten können je nach Ausgestaltung der Verriegelungen und deren Anbindung an den Aktor mit je einem Aktor, mit zwei Aktoren oder auch nur mit einem Aktor für alle vier Dämpfungseinheiten entriegelt werden.In a particularly advantageous embodiment of the design, the enclosure comprises four damping units. The damping units are extended until they are positioned in each corner of the mobile phone in the bisector of the angle between the corner enclosing sides, each one of the damping elements in the direction of the display, hereinafter referred to as the front of the mobile phone and in the direction of the Display opposite side of the mobile phone, hereinafter referred to as the back of the mobile phone, bend so that the mobile phone is protected regardless of the position of the mobile phone in the room from damage by impact. This position corresponds to the extended position of the damping units. The four damping units can, depending on the design of the locks and their connection to the Actuator are unlocked with one actuator, with two actuators or with just one actuator for all four damping units.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Dämpfungselement in der ausgefahrenen Position spiralförmig gebogen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der Öffnungswinkel des spiralförmig gebogenen Dämpfungselementes zwischen 120° - 180°, insbesondere bei 150°. Neben der spiralförmigen Biegung sind auch andere Biegeformen, beispielsweise kreisförmig, dreieckig oder auch oval möglich.In a further advantageous embodiment, the at least one damping element is bent spirally in the extended position. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the opening angle of the spirally curved damping element is between 120 ° - 180 °, in particular at 150 °. In addition to the spiral bend and other bending shapes, such as circular, triangular or oval are possible.
Versuche haben gezeigt, dass die für einen effektiven Schutz notwendige Energieaufnahme der Dämpfungselemente von mindestens 1,5 Joule durch ein spiralförmig aufgerolltes Dämpfungselement mit einem Öffnungswinkel von 150° am besten erreicht wurde. Der Öffnungswinkel des Dämpfungselementes ist dabei der Winkel, den die Tangente an dem freien Ende des Dämpfungselementes von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position überstreicht.Tests have shown that the energy absorption of the damping elements of at least 1.5 joules, which is necessary for effective protection, was best achieved by means of a spiral-wound damping element with an opening angle of 150 °. The opening angle of the damping element is the angle that sweeps over the tangent at the free end of the damping element from the retracted position to the extended position.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht,
- 2a eine Detailansicht einer Ausführungsform zu der Erfindung als Draufsicht in eingefahrenem Zustand,
- 2b eine Detailansicht einer Ausführungsform zu der Erfindung als Draufsicht in ausgefahrenem Zustand,
- 2c eine Detailansicht einer Ausführungsform zu der Erfindung als Seitenansicht in ausgefahrenem Zustand,
- 3a eine Seitenansicht einer Ausführungsform zu der Erfindung,
- 3b eine perspektivische Detailansicht einer Ausführungsform zu der Erfindung,
- 3c eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform zu der Erfindung,
- 3d eine perspektivische Detailansicht einer weiteren Ausführungsform zu der Erfindung,
- 3e eine Seitenansicht eines Details zu der Erfindung,
- 4a eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht,
- 4b eine Detailansicht einer Ausführungsform zu der Erfindung als Draufsicht in eingefahrenem Zustand,
- 4c eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform zu der Erfindung als Draufsicht in eingefahrenem Zustand,
- 4d eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform zu der Erfindung als Draufsicht in eingefahrenem Zustand,
- 4e eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform zu der Erfindung als Draufsicht in eingefahrenem Zustand, und
- 5 eine Ausführungsform der Erfindung mit weiter verbesserten Dämpfungseigenschaften.
Embodiments and variants of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it - 1 a first embodiment of the invention in a plan view,
- 2a a detailed view of an embodiment of the invention as a plan view in the retracted state,
- 2 B a detailed view of an embodiment of the invention as a plan view in the extended state,
- 2c a detailed view of an embodiment of the invention as a side view in the extended state,
- 3a a side view of an embodiment of the invention,
- 3b a detailed perspective view of an embodiment of the invention,
- 3c a side view of another embodiment of the invention,
- 3d a detailed perspective view of another embodiment of the invention,
- 3e a side view of a detail of the invention,
- 4a a second embodiment of the invention in a plan view,
- 4b a detailed view of an embodiment of the invention as a plan view in the retracted state,
- 4c a detailed view of another embodiment of the invention as a plan view in the retracted state,
- 4d a detailed view of another embodiment of the invention as a plan view in the retracted state,
- 4e a detailed view of another embodiment of the invention as a plan view in the retracted state, and
- 5 an embodiment of the invention with further improved damping properties.
1 zeigt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine Umhausung für ein elektronisches Gerät. In der gezeigten Ausführungsform ist die Umhausung als eine Schutzhülle 2 für ein Mobiltelefon 1 mit einer Kamera 47 ausgebildet, wobei die Schutzhülle 2 ein Grundgestell 3 und eine Abdeckung umfasst, welche in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gesondert dargestellt ist. Die Abdeckung fixiert die auf dem Grundgestell 3 angeordneten Bauteile der Schutzhülle 2 und/oder schützt diese vor äußeren Einflüssen, wie zum Beispiel Staub und Feuchtigkeit. Ebenso können die Bauteile auch zuerst auf der Abdeckung montiert und fixiert werden und die Abdeckung nach erfolgter Montage der Bauteile auf dem Grundgestell 3 befestigt werden. Weiterhin umfasst die Schutzhülle 2 für ein Mobiltelefon 1 Dämpfungseinheiten 10, welche jeweils ein Dämpfungselement 11 und einen Einspannabschnitt 15 umfassen, Auslöseeinheiten 20, einen Beschleunigungssensor 42, einen Berührungssensor 41, einen Energiespeicher 43 und einen Mikrocontroller 40. Im Grundgestell 3 und/oder in der Abdeckung sind Aufnahmen für diese Bauteile vorgesehen, um diese im montierten Zustand auf und/oder zwischen dem Grundgestell 3 und der Abdeckung zu fixieren. Die Schutzhülle 2 kann aus jedem beliebigen Material wie beispielsweise PA6, PA66, PA12, PC, PET, PBT, TPU, TPE hergestellt werden. Der Beschleunigungssensor 42 hat die Aufgabe, ununterbrochen die Beschleunigung des Mobiltelefons 1 zu messen und die Messwerte kontinuierlich an den Mikrocontroller 40 zu senden. Der Berührungssensor 41 hat die Aufgabe, zu ermitteln, ob sich das Mobiltelefon 1 beispielsweise in der Hand oder in einer Tasche, wie zum Beispiel einer Hosentasche oder Handtasche, befindet und sendet diese Informationen ebenfalls an den Mikrocontroller 40, insbesondere dann, wenn ein freier Fall festgestellt wurde. Der Mikrocontroller 40 berechnet auf Grund der empfangenen Daten und vorher festgelegten Grenzwerten, ob sich das Mobiltelefon 1 in einem Fallvorgang befindet oder nicht. Im Falle eines detektierten Fallvorgangs wird durch den Mikrocontroller 40 ein Signal an die Auslöseeinheiten 20 gesendet, die daraufhin die Dämpfungseinheiten 10 auslösen, um den bevorstehenden Aufprall des Mobiltelefons 1 auf einer Fläche, wie zum Beispiel dem Fußboden, abzudämpfen und so eine Beschädigung des Mobiltelefons 1 zu verhindern. In der gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind vier Dämpfungseinheiten 10 in der Nähe der vier Ecken des Mobiltelefons 1 angeordnet, die im ausgefahrenen Zustand über die Ebene des Displays, im Folgenden als Vorderseite des Mobiltelefons 1 bezeichnet, und die Ebene, die dem Display gegenüber liegt, im Folgenden als Rückseite des Mobiltelefons 1 bezeichnet und in Verlängerung der Winkelhalbierenden des Winkels zwischen den eine Ecke einschließenden Seitenrändern des Mobiltelefons 1, über die Ecken des Mobiltelefons 1 vorstehen und in dieser Position einen Aufprall unabhängig von der Orientierung des Mobiltelefons 1 beim Aufprall dämpfen können. 1 shows a housing for an electronic device in a first embodiment of the invention. In the embodiment shown, the enclosure is as a protective cover 2 for a mobile phone 1 with a camera 47 formed, with the protective cover 2 a basic frame 3 and a cover included in the 1 for reasons of clarity is not shown separately. The cover fixes the on the base frame 3 arranged components of the protective cover 2 and / or protects them from external influences, such as dust and moisture. Likewise, the components can also first be mounted on the cover and fixed and the cover after mounting the components on the base frame 3 be attached. Furthermore, the protective cover includes 2 for a mobile phone 1 attenuators 10 , which each have a damping element 11 and a chucking section 15 include, trip units 20 , an acceleration sensor 42 , a touch sensor 41 , an energy store 43 and a microcontroller 40 , In the base frame 3 and / or in the cover receptacles for these components are provided to these in the mounted state on and / or between the base frame 3 and to fix the cover. The protective cover 2 can be made from any material such as PA6, PA66, PA12, PC, PET, PBT, TPU, TPE. The acceleration sensor 42 has the task of continuously accelerating the mobile phone 1 to measure and read the readings continuously to the microcontroller 40 to send. The touch sensor 41 The task is to determine if the mobile phone 1 for example, in the hand or in a bag, such as a trouser pocket or handbag, and sends this information also to the microcontroller 40 especially if a free fall has been detected. The microcontroller 40 calculated based on the received data and predetermined limits, whether the mobile phone 1 is in a fall process or not. In the case of a detected fall process is by the microcontroller 40 a signal to the trip units 20 sent, which then the damping units 10 trigger the impending impact of the cellphone 1 on a surface, such as the floor, to dampen and so damage of the mobile phone 1 to prevent. In the embodiment of the invention shown are four damping units 10 near the four corners of the cellphone 1 arranged in the extended state across the level of the display, hereinafter referred to as the front of the mobile phone 1 referred to, and the level that faces the display, hereinafter referred to as the back of the mobile phone 1 referred to and in extension of the bisector of the angle between the corner enclosing side edges of the mobile phone 1 , over the corners of the cellphone 1 protrude and impact in this position regardless of the orientation of the mobile phone 1 can dampen during impact.
Diese Position des Dämpfungselementes 11 im ausgefahrenen Zustand ist auf Grund von Bauraumanforderungen nicht immer mit identischen Dämpfungseinheiten 10 für alle vier Ecken umzusetzen. Die Dämpfungseinheiten 10 auf der oberen Hälfte der dargestellten Schutzhülle 2 besitzen einen verlängerten Einspannabschnitt 15', um so die Kamera 47 des Mobiltelefons 1, welche in der oberen linken Ecke positioniert ist, in der eingefahrenen Position nicht mit dem Einspannabschnitt 15' oder einem anderen Bauteil zu überdecken.This position of the damping element 11 in the extended state is due to space requirements not always with identical damping units 10 to implement for all four corners. The damping units 10 on the upper half of the illustrated protective cover 2 have an extended chucking section 15 ', so the camera 47 of the mobile phone 1 which is positioned in the upper left corner, not to cover in the retracted position with the clamping portion 15 'or another component.
Die Dämpfungseinheiten 10 sind in der Schutzhülle 2 beweglich gelagert und besitzen eine eingefahrene Position und eine ausgefahrene Position, wobei die Dämpfungseinheiten 10 in der eingefahrenen Position verriegelt werden können. Der Einspannabschnitt 15 ist auf einer Aufnahme 6 gelagert und bildet mit dieser ein Drehlager für die Dämpfungseinheit 10. Im eingefahrenen Zustand liegen die Dämpfungseinheiten 10 zwischen der dem Mobiltelefon 1 abgewandten Seite der Schutzhülle 2 und der Abdeckung in einer durch die Schutzhülle 2 und Abdeckung gebildeten Aussparung und werden durch die Abdeckung auf der einen Seite und das Grundgestell auf der anderen Seite zusammengedrückt und so zwangsweise in ihrer zusammengedrückten, flachen Form gehalten.The damping units 10 are in the protective cover 2 movably mounted and have a retracted position and an extended position, wherein the damping units 10 can be locked in the retracted position. The clamping section 15 is on a recording 6 stored and forms with this a pivot bearing for the damping unit 10 , When retracted, the damping units are located 10 between the mobile phone 1 facing away from the protective cover 2 and the cover in one through the protective cover 2 and cover formed by the cover and are pressed together by the cover on one side and the base frame on the other side, and thus forcibly held in their compressed, flat shape.
2a zeigt eine Detailansicht einer exemplarischen Dämpfungseinheit 10 und Teile der Auslöseeinheit, wobei die Bauteile in dieser Ausführungsform der Schutzhülle 2 in die Abdeckung 4 montiert sind und das Grundgestell zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Die Dämpfungseinheit 10 umfasst ein Dämpfungselement 11 mit einem in der Figur nicht dargestellten Dämpfer und einer in der Figur ebenfalls nicht dargestellten Feder und einen Einspannabschnitt 15, mit der die Dämpfungseinheit 10 zwischen dem Grundgestell der Schutzhülle 2 und der Abdeckung 4 fixiert werden kann. Der Einspannabschnitt 15 ist an einer Seite abgerundet, wobei sich das Dämpfungselement 11 an der der abgerundeten Seite gegenüberliegenden Seite an den Einspannabschnitt 15 anschließt. Dabei kann das Dämpfungselement 11 über die gesamte oder nur über einen Teil der Breite mit dem Einspannabschnitt 15 verbunden sein. Der Einspannabschnitt 15 hat eine kreisförmige Aussparung, welche in der gezeigten Ausführungsform auch als Drehlager für die Dämpfungseinheit 10 dient, um ein radiales Ausschwenken der Dämpfungseinheit 10 aus der Schutzhülle 2 von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu ermöglichen. Des Weiteren ist an dem Einspannabschnitt 15 mindestens eine erste Aussparung 17 vorgesehen, in die eine Nase 24 einer Verriegelungseinheit 44 eingreifen kann, die die Dämpfungseinheit 10 im eingefahrenen Zustand an ihrer Position hält. Die Verriegelungseinheit 44 umfasst in dieser Ausführungsform einen Biegebalken 23 und ist zusammen mit einer Balkenlagerung 28, die in der Abdeckung 4 integriert werden kann und einem in der Figur nicht dargestellten Aktor Teil der Auslöseeinheit 20. Der Biegebalken 23 kann aus Kunststoff bestehen, aber auch aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt werden. Der Biegebalken 23 ist so vorgespannt, dass er eine sichere Verriegelung der Dämpfungseinheit 10 in der Schutzhülle 2 sicherstellt. Der Biegebalken 23 ist an seinem einen Ende in der Balkenlagerung 28 gelagert und zeigt an seinem anderen Ende ein Kopfstück 45, das in der Art ausgebildet ist, dass es durch die Kraft des vorgespannten Biegebalkens 23 in der Aussparung 17 so einrasten kann, dass die Verriegelungseinheit 44 die Dämpfungseinheit 10 in der eingefahrenen Position verriegelt. In der gezeigten Ausführungsform sind mehrere äquidistante Aussparungen 17 mit identischer Form hintereinander vorhanden, die beim Wiedereinschieben der Dämpfungseinheiten 10 von der ausgefahrenen in die eingefahrene Position ein Einrasten ermöglichen bevor die Dämpfungseinheiten 10 vollständig eingefahren sind, was zu einer vereinfachten Handhabung beim Wiedereinfahren führt. Das Kopfstück 45 zeigt dazu die beiden Nasen 24, die den gleichen Abstand wie die Aussparungen 17 haben und im vollständig eingefahrenen Zustand jeweils in eine Aussparung 17 eingreifen und so eine sichere Verriegelung gewährleisten. Die Aussparungen 17 und die Nasen 24 sind dabei so geformt, dass jeweils eine Seite der Aussparungen 17 und die jeweils korrespondierende Seite der Nasen 24 senkrecht zur Tangente der runden Aussparung des Einspannabschnittes 15 verlaufen. Dadurch bilden die Nasen 24 und die Aussparungen 17 durch die beiden senkrechten Seiten einen festen Anschlag, gegen den die Dämpfungseinheit 10 in der eingefahrenen Position sicher gehalten werden kann. Die gegenüberliegende Seite der Aussparungen 17 und der Nasen 24 sind derart gestaltet, dass das Kopfstück 45 bei einer Bewegung der Dämpfungseinheit 10 von der ausgefahrenen in die eingefahrene Position auf einer Schräge aus den Aussparungen 17 gehoben wird. Nach einem Fallvorgang kann die Dämpfungseinheit 10 durch Aufbringen einer Kraft wieder in die Schutzhülle 2 hineingedrückt werden, bis die Nasen 24 in den Aussparungen 17 einrasten und die Dämpfungseinheit 10 dadurch verriegelt wird. Dieser Vorgang ist beliebig wiederholbar, sodass der Schutzmechanismus nach Zurückführen der Dämpfungseinheiten 10 in die Schutzhülle 2 immer wieder von neuem aktiviert werden kann. An der Seite des Biegebalkens 23, die von der Dämpfungseinheit 10 weg zeigt, ist das Kopfstück 45 mit dem Aktor verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Biegebalken 23 mit einem Hebel 25 verbunden, der die Aufgabe hat, die Kraft des Aktors um 90° umzulenken. Die dargestellten Pfeile in 2a zeigen die Richtung, in die der Aktor mit und ohne Nutzung des Hebels 25 an dem Biegebalken 23 ziehen muss, um den Biegebalken 23 gegen die Kraft seiner Vorspannung von dem Einspannabschnitt 15 zurückzuziehen und so die Verriegelungseinheit 44 zu lösen. 2a shows a detailed view of an exemplary damping unit 10 and parts of the trip unit, wherein the components in this embodiment of the protective cover 2 in the cover 4 are mounted and the base frame is not shown for clarity. The damping unit 10 includes a damping element 11 with a damper not shown in the figure and a spring also not shown in the figure and a clamping section 15 with which the damping unit 10 between the base frame of the protective cover 2 and the cover 4 can be fixed. The clamping section 15 is rounded on one side, with the damping element 11 at the side opposite the rounded side to the clamping section 15 followed. In this case, the damping element 11 over the entire or only over part of the width with the clamping section 15 be connected. The clamping section 15 has a circular recess, which in the embodiment shown also as a pivot bearing for the damping unit 10 serves to radially swing the damping unit 10 from the protective cover 2 from the retracted position to the extended position. Furthermore, at the clamping section 15 at least a first recess 17 provided in which a nose 24 a locking unit 44 can intervene, which is the damping unit 10 holds in its retracted position. The locking unit 44 in this embodiment comprises a bending beam 23 and is together with a beam storage 28 that in the cover 4 can be integrated and an actuator not shown in the figure part of the trip unit 20 , The bending beam 23 can be made of plastic, but also made of any other suitable material. The bending beam 23 is biased so that it provides a secure locking of the damping unit 10 in the protective cover 2 ensures. The bending beam 23 is at its one end in the beam storage 28 stored and shows at its other end a head piece 45 , which is designed in such a way that it by the force of the prestressed bending beam 23 in the recess 17 so can snap that the locking unit 44 the damping unit 10 locked in the retracted position. In the embodiment shown are several equidistant recesses 17 with identical shape one behind the other, when reinserting the damping units 10 from the extended to the retracted position, allow snapping in before the damping units 10 are completely retracted, resulting in a simplified handling when re-entering. The head piece 45 shows the two noses 24 that are the same distance as the recesses 17 have and in the fully retracted state each in a recess 17 engage and thus ensure a secure locking. The recesses 17 and the noses 24 are shaped so that each one side of the recesses 17 and the corresponding side of the noses 24 perpendicular to the tangent of the round recess of the clamping section 15 run. This forms the noses 24 and the recesses 17 through the two vertical sides of a fixed stop against which the damping unit 10 can be held securely in the retracted position. The opposite side of the recesses 17 and the noses 24 are designed such that the head piece 45 during a movement of the damping unit 10 from the extended to the retracted position on a slope of the recesses 17 is lifted. After a fall process, the damping unit 10 by applying a force back into the protective cover 2 be pressed in until the noses 24 in the recesses 17 engage and the damping unit 10 is locked by it. This process can be repeated as desired, so that the protective mechanism after returning the damping units 10 in the protective cover 2 can be activated again and again. At the side of the bending beam 23 coming from the damping unit 10 shows off, is the head piece 45 connected to the actuator. In the embodiment shown, the bending beam is 23 with a lever 25 which has the task to redirect the force of the actuator by 90 °. The illustrated arrows in 2a show the direction in which the actuator with and without lever use 25 on the bending beam 23 must pull to the bending beam 23 against the force of its bias from the chucking section 15 withdraw and so the locking unit 44 to solve.
Der Aktor kann wie durch die Pfeile angedeutet sowohl in Richtung der Vorspannung direkt an dem Biegebalken 23 angreifen, oder parallel zum Biegebalken 23 am Hebel 25, wobei die Kraft dabei durch den Hebel 25 um 90° umgelenkt wird. Ist die Verriegelungseinheit 44 gelöst, wird die Dämpfungseinheit 10 durch eine Drehfeder von der eingefahrenen in die ausgefahrene Position bewegt. Die Drehfeder ist dazu in der eingefahrenen Position mit einer Vorspannung montiert.The actuator can, as indicated by the arrows, both in the direction of the bias directly to the bending beam 23 attack, or parallel to the bending beam 23 on the lever 25 , whereby the force thereby by the lever 25 is deflected by 90 °. Is the locking unit 44 solved, the damping unit 10 moved by a torsion spring from the retracted to the extended position. The torsion spring is mounted in the retracted position with a bias voltage.
2b zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu der in 2a gezeigten Ausführungsform sind die Einspannabschnitte 15 und der Biegebalken 23 abweichend gestaltet. Der Einspannabschnitt 15 weist im in der Figur gezeigten Beispiel nur eine Aussparung 17 für die Fixierung der Dämpfungseinheiten 10 in der eingefahrenen Position auf, wobei die prinzipielle Gestaltung der Aussparung 17 mit einer senkrechten Seite und einer Schräge wie weiter oben beschrieben identisch ist. Darüber hinaus ist eine zweite Aussparung 17' in dem Einspannabschnitt 15 angeordnet, die eine Verriegelung im ausgefahrenen Zustand der Dämpfungseinheit 10 ermöglicht und gleichzeitig als Anschlag für die Dämpfungseinheit 10 dient. Die einzige Nase 24 des Biegebalkens 23 ist entsprechend passend zu den Aussparungen 17 und 17' gestaltet. Zusätzlich ist eine weitere Aussparung 16 in dem Einspannabschnitt 15 integriert, die zur Aufnahme eines Endstücks einer Drehfeder 19 ausgebildet ist, die auch bei dem in 2a dargestellten ersten Ausführungsform identisch ausgeführt ist. Die Drehfeder 19 wird mit ihrem einen Ende auf dem Grundgestell 3 oder der Abdeckung 4 in einer Aufnahme 5 fixiert und mit dem anderen Ende in der Aussparung 16 in dem Einspannabschnitt 15. Die Drehfeder 19 hat die Aufgabe, die Dämpfungseinheit 10, nachdem der Mikrocontroller 40 einen Fallvorgang detektiert hat und die Verriegelungseinheit 44 durch die Auslöseeinheit 20 gelöst wurde, von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu bringen. Die Drehfeder 19 ist so angeordnet, dass sie im eingefahrenen Zustand der Dämpfungseinheit 10 vorgespannt ist, also Formänderungsenergie gespeichert hat, die durch das Lösen der Verriegelungseinheit 44 freigesetzt wird und dazu genutzt wird, die Dämpfungseinheit 10 radial um das Drehlager 15 aus der Aussparung in der Schutzhülle 2 zu schwenken. 2 B shows a further embodiment of the invention. Unlike the in 2a the embodiment shown are the clamping sections 15 and the bending beam 23 deviating designed. The clamping section 15 has only one recess in the example shown in the figure 17 for fixing the damping units 10 in the retracted position, wherein the basic design of the recess 17 with a vertical side and a slope as described above is identical. In addition, a second recess 17 'in the chucking section 15 arranged, which is a lock in the extended state of the damping unit 10 allows and at the same time as a stop for the damping unit 10 serves. The only nose 24 of the bending beam 23 is accordingly suitable for the recesses 17 and 17 'designed. In addition, there is another recess 16 in the chucking section 15 integrated, which receives an end piece of a torsion spring 19 is formed, which also in the in 2a illustrated first embodiment is identical. The torsion spring 19 is with one end on the base frame 3 or the cover 4 in a recording 5 fixed and with the other end in the recess 16 in the chucking section 15 , The torsion spring 19 has the task of damping unit 10 after the microcontroller 40 has detected a fall event and the lock unit 44 through the trip unit 20 has been solved to bring from the retracted position to the extended position. The torsion spring 19 is arranged so that it in the retracted state of the damping unit 10 is biased, so has stored strain energy, by releasing the locking unit 44 is released and used, the damping unit 10 radially around the pivot bearing 15 from the recess in the protective cover 2 to pan.
Der Einspannabschnitt 15 und der Dämpferkönnen wie in 1 dargestellt einteilig, also aus dem gleichen Material, ausgeführt sein. Die Anforderungen an das Material für denjenigen Teil des Einspannabschnittes 15, in welchem die Aussparungen 17 bzw. 17' angeordnet sind und an das Material des Dämpfers unterscheiden sich in der Härte und Steifigkeit, so dass der Einspannabschnitt 15 vorteilhafterweise auch zweiteilig ausgeführt werden kann. Ein erster Teil ist der Dämpfer und eine Aufnahme für den Einspannabschnitt 15 oder einen Teil des Einspannabschnittes 15, der einteilig aus einem für die Dämpfungseigenschaften des Dämpfers vorteilhaften weicheren Material hergestellt wird. Ein zweiter Teil ist der Einspannabschnitt 15 oder ein Teil des Einspannabschnittes, in dem die Aussparungen 17 bzw. 17' angeordnet sind, der zur besseren Haltbarkeit und Stabilität aus einem steiferen und/oder härteren Material hergestellt wird und mit dem ersten Teil aus dem Dämpfermaterial verbunden wird. Die Verbindung der beiden Teile kann durch Formschluss, wie beispielsweise mit einer Nut und Feder oder auch durch einen Kraftschluss, wie zum Beispiel einem adhäsiven Verfahren, wie zum Beispiel Kleben oder Schweißen oder durch eine Kombination aus beidem geschlossen werden. 2b zeigt die Dämpfungseinheit 10 in der ausgefahrenen Position. Das Kopfstück 45 des Biegebalkens 23 ist in der zweiten Aussparung 17' eingerastet und fixiert die Dämpfungseinheit 10 in der für den Schutz des Mobiltelefons 1 optimalen Position, also in einem Winkel zwischen einer Längsachse des Dämpfungselementes 11 zu den beiden Seitenkanten des Mobiltelefons 1 zwischen 110° und 160°, wobei ein Winkel um 135°, also die Winkelhalbierende des von den Seitenkanten eingeschlossenen Winkels, den optimalen Schutz bildet. Die Drehfeder 19 ist in dieser Stellung teilweise entspannt, wobei die verbleibende Kraft ausreichend ist, um die Dämpfungseinheit 10 auch beim Aufprall fest gegen den Anschlag in der Aussparung 17' zu drücken und so ein versehentliches Einklappen der Dämpfungseinheit 10 zu vermeiden, welches eine Reduzierung der Dämpfungswirkung der Dämpfungseinheit 10 zur Folge hätte.The clamping section 15 and the damper can be like in 1 shown in one piece, so be made of the same material. The requirements for the material for that part of the clamping section 15 in which the recesses 17 or 17 'are arranged and the material of the damper differ in hardness and rigidity, so that the clamping section 15 can advantageously be carried out in two parts. A first part is the damper and a receptacle for the clamping section 15 or a part of the clamping section 15 which is manufactured in one piece from a softer material which is advantageous for the damping properties of the damper. A second part is the clamping section 15 or a part of the clamping portion in which the recesses 17 and 17 'are arranged, which is made of a stiffer and / or harder material for better durability and stability and is connected to the first part of the damper material. The connection of the two parts can be closed by form-locking, such as with a tongue and groove or by a frictional connection, such as an adhesive method, such as gluing or welding, or by a combination of both. 2 B shows the damping unit 10 in the extended position. The head piece 45 of the bending beam 23 is engaged in the second recess 17 'and fixes the damping unit 10 in the for the protection of the mobile phone 1 optimal position, ie at an angle between a longitudinal axis of the damping element 11 to the two side edges of the mobile phone 1 between 110 ° and 160 °, with an angle of 135 °, ie the bisector of the angle enclosed by the side edges, forms the optimum protection. The torsion spring 19 is partially relaxed in this position, the remaining force is sufficient to the damping unit 10 also press firmly against the stop in the recess 17 'during impact and so accidentally collapse the damping unit 10 to avoid which a reduction of the damping effect of the damping unit 10 would result.
2c zeigt die Dämpfungseinheit 10 aus 2b in einer Seitenansicht in der ausgefahrenen Position. Während der Winkel zwischen der Längsachse des Dämpfungselementes 11 und den eine Ecke einschließenden Seitenkanten jeweils 135° betragen sollte, um die besten Dämpfungsergebnisse zu erzielen, ist das Dämpfungselement 11 selbst in der geöffneten Position spiralförmig gebogen. Unter einer spiralförmigen Biegung wird vorliegend eine bogenförmige Biegung des Dämpfungselementes 11 aus der Ebene des Einspannabschnittes 15 heraus verstanden. Ausgehend von dem Einspannabschnitt 15 in Richtung des dem Einspannabschnittes 15 abgewandten Endes des Dämpfungselementes 11 kann dabei der Winkel, den das jeweils betrachtete Teilstück des Dämpfungselementes 11 mit der Ebene des Einspannabschnittes 15 einschließt, von 0° auf ca. 100°-180° ansteigen. Besonders bevorzugt ist ein Winkel von ca. 150° für das letzte Teilstück auf der dem Einspannabschnitt abgewandten Seite des Dämpfungselementes 11. Dieser Winkel wird im Folgenden als Öffnungswinkel 14 des Dämpfungselementes 11 bezeichnet. Die Öffnungen der beiden spiralförmig gebogenen Dämpfungselemente 11 sind entgegengesetzt orientiert, wodurch das Ende des einen Dämpfungselementes 11 in Richtung der Vorderseite des Mobiltelefons 1 und das Ende des anderen Dämpfungselementes 11 in Richtung der Rückseite des Mobiltelefons 1 zeigt und dadurch das Mobiltelefon 1 unabhängig von seiner Orientierung im Raum bei einem Sturz auf eine flache Ebene vor Beschädigung bestmöglich geschützt ist. 2c shows the damping unit 10 out 2 B in a side view in the extended position. While the angle between the longitudinal axis of the damping element 11 and the side edges enclosing a corner should each be 135 ° in order to obtain the best damping results, is the damping element 11 even bent in the open position spirally. Under a spiral bend is in this case an arcuate bend of the damping element 11 from the plane of the clamping section 15 understood out. Starting from the clamping section 15 in the direction of the clamping section 15 remote end of the damping element 11 can be the angle, the considered each section of the damping element 11 with the plane of the clamping section 15 includes, rise from 0 ° to about 100 ° -180 °. Particularly preferred is an angle of about 150 ° for the last section on the side facing away from the clamping portion of the damping element 11 , This angle is hereinafter referred to as the opening angle 14 of the damping element 11 designated. The openings of the two spirally curved damping elements 11 are oriented oppositely, whereby the end of the one damping element 11 towards the front of the cellphone 1 and the end of the other damping element 11 towards the back of the cellphone 1 shows and thereby the mobile phone 1 regardless of its orientation in space in a fall to a flat plane from damage is best possible protection.
3a und 3 b zeigen eine erste Ausführungsform einer Dämpfungseinheit 10, die einen Einspannabschnitt 15 und zwei Dämpfungselemente 11 umfasst, die wiederum jeweils einen Dämpfer 12 und eine Feder 13 umfassen, wobei 3a eine Seitenansicht der Dämpfungseinheit 10 und die 3b eine perspektivische Ansicht zeigt. Die Feder 13 ist im ausgefahrenen Zustand nach außen gebogen. Der Dämpfer 12 ist derart ausgestaltet, dass er die Feder 13 aufnehmen kann und die Feder 13 zumindest teilweise umschließt. Die Feder 13 kann in den Dämpfer 12 wie in eine Tasche oder Hülle eingeschoben und/oder mit Hilfe von Biegelaschen mit der Tasche oder Hülle verbunden werden, wodurch die Feder 13 und der Dämpfer 12 durch Formschluss miteinander verbunden sind und der Dämpfer die gleichen Deformationen, wie Verbiegen, Stauchen, Knicken oder Biegen der Feder 13 ausführt. Die Feder 13 und der Dämpfer 12 können sich dennoch bei einer Deformation des Dämpfungselementes 11 gegeneinander bewegen, was die Dämpfung durch Reibung zwischen der Feder 13 und dem Dämpfer 12 zusätzlich erhöht. Das Dämpfungselement 11 wird im ausgefahrenen Zustand durch die in der Feder 13 gespeicherte Verformungsenergie aus der flachen Form der eingefahrenen Position in eine gebogene Form gebracht, die der Form der Feder 13 in der ausgefahrenen Position entspricht. Im Falle eines Sturzes, zum Beispiel aus 2m Höhe, nehmen die Feder 13 und der Dämpfer 12 die Energie des Sturzes auf, wobei die Energieaufnahme unabhängig vom Auftreffwinkel mindestens 1,5 Joule für ein Dämpfungselement 11 beträgt, damit der Sturz des Mobiltelefons 1 innerhalb des Federwegs des Dämpfungselementes 11 gestoppt werden kann. Die von der Feder 13 aufgenommene Energie wird durch die Feder 13 praktisch ohne Energieverlust wieder an die Schutzhülle 2 zurückgegeben, wobei die von Dämpfer 12 aufgenommene zum größten Teil in die Verformung des Volumens des Dämpfers 12 fließt und dort in Form von Wärme dissipiert wird. Je größer die durch den Dämpfer 12 aufgenommene Energie, je geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Mobiltelefon 1 nach einem ersten Aufprall durch die von der Feder 13 zurückgegebene Energie erneut von der Ebene abhebt und erneut auf derselben oder ein nicht ebenes Hindernis auftrifft, was wegen der erhöhten Gefahr einer Beschädigung des Mobiltelefons 1 zu vermeiden ist. Die Feder 13 hat also die Aufgabe, den Aufprall innerhalb des Federwegs möglichst langsam abzubremsen um die Belastung auf das Mobiltelefon 1 gering zu halten, wobei der Dämpfer 12 die Aufgabe hat, so viel kinetische Energie wie möglich über die Deformation des Volumens in Wärme umzuwandeln und so die im System befindliche ursprüngliche kinetische Energie möglichst vollständig zu dissipieren, bis das Mobiltelefon 1 am Boden liegen bleibt. Durch die Kombination der Feder 13 mit dem Dämpfer 12 in der weiter oben beschriebenen erfindungsgemäßen Art ist es möglich, mit einem sehr geringen Bauraum eine größtmögliche Schutz- und Dämpfungswirkung zu erreichen ohne dabei die Wiederverwendbarkeit auf der einen und die einfache Handhabung auf der anderen Seite einzuschränken. Durch die Anordnung der Dämpfer 13 an der Innenseite der spiralförmig gebogenen Feder 12 in der ausgefahrenen Position wird der Dämpfer 12 bei einer Deformation der Feder 13 gestaucht, was zu einer Verringerung und/oder Umformung des Volumens des Dämpfers führt, wobei kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird. Für die Lebensdauer ist eine Stauchung des verwendeten Kunststoffes vorteilhafter als eine Dehnung, wie es bei einer umgekehrten Anordnung, also mit dem Dämpfer 12 an der Außenseite der spiralförmig gebogenen Feder 13 der Fall wäre. Zusätzlich ist das weichere Dämpfermaterial besser geeignet, das Einfalten der Dämpfungselemente 11 von der ausgefahrenen in die eingefahrene Position durch Reibung an der Abdeckung 4 beziehungsweise dem Grundgestell 3 zu unterstützen. Die beim Bewegen in die Schutzhülle 2 benötigte Kraft zum Einfalten der Dämpfungseinheit 10 darf nicht zu groß sein und ist in der gezeigten Ausführungsform beispielsweise kleiner 150N, so dass eine einfache Handhabung beim Einklappen der Dämpfungselemente 11 nach einem Sturz gewährleistet ist. 3a and 3 b show a first embodiment of a damping unit 10 which has a clamping section 15 and two damping elements 11 includes, in turn, each a damper 12 and a spring 13 include, wherein 3a a side view of the damping unit 10 and the 3b a perspective view shows. The feather 13 is bent outwards in the extended state. The damper 12 is designed such that it is the spring 13 can pick up and the spring 13 at least partially encloses. The feather 13 can in the damper 12 as inserted into a bag or sheath and / or be connected by means of bending tabs with the bag or sheath, causing the spring 13 and the damper 12 are connected by positive locking and the damper the same deformations, such as bending, compression, buckling or bending of the spring 13 performs. The feather 13 and the damper 12 can still be at a deformation of the damping element 11 move against each other, causing the damping by friction between the spring 13 and the damper 12 additionally increased. The damping element 11 is in the extended state by those in the spring 13 stored deformation energy from the flat shape of the retracted position brought into a curved shape, the shape of the spring 13 in the extended position corresponds. In case of a fall, for example, from 2m height, take the spring 13 and the damper 12 the energy of the fall on, the energy intake, regardless of the angle of impact at least 1.5 joules for a damping element 11 amounts to the fall of the mobile phone 1 within the spring travel of the damping element 11 can be stopped. The of the spring 13 Energy absorbed by the spring 13 virtually without loss of energy back to the protective cover 2 being returned, being that of damper 12 recorded for the most part in the deformation of the volume of the damper 12 flows and is dissipated there in the form of heat. The larger the through the damper 12 absorbed energy, the lower the probability that the mobile phone 1 after a first impact by the spring 13 Rejected energy again from the plane lifts and again on the same or a non-level obstacle impinges, due to the increased risk of damage to the mobile phone 1 is to be avoided. The feather 13 So has the task to slow down the impact within the travel as slowly as possible to the load on the mobile phone 1 low, with the damper 12 the task is to convert as much kinetic energy as possible via the deformation of the volume into heat and to dissipate as much as possible the original kinetic energy in the system as far as the mobile phone 1 lying on the ground. By the combination of the spring 13 with the damper 12 In the above-described inventive type, it is possible to achieve the greatest possible protection and damping effect with a very small space without thereby restricting the reusability on the one hand and the ease of use on the other. By the arrangement of the dampers 13 on the inside of the spirally bent spring 12 in the extended position becomes the damper 12 at a deformation of the spring 13 compressed, which leads to a reduction and / or deformation of the volume of the damper, wherein kinetic energy is converted into heat. For the life of a compression of the plastic used is more advantageous than an elongation, as in a reverse arrangement, ie with the damper 12 on the outside of the spirally bent spring 13 the case would be. In addition, the softer damper material is more suitable for folding the damping elements 11 from the extended to the retracted position by friction on the cover 4 or the base frame 3 to support. The when moving into the protective cover 2 required force for folding the damping unit 10 may not be too large and in the embodiment shown, for example, less than 150N, so that easy handling when folding the damping elements 11 guaranteed after a fall.
Insbesondere können die Dämpfer 12 eines Dämpfungselementes 11 unterschiedlich dick ausgebildet sein - der dem Display des Mobiltelefons zugewandte Dämpfer kann dicker ausgebildet sein als der der Rückseite zugewandte Dämpfer. Für den dickeren Dämpfer sind Dicken im Bereich von ca. 1,6mm vorteilhaft, für den dünneren ca. 1,2mm.In particular, the dampers 12 a damping element 11 be formed differently thick - the display of the mobile phone facing damper can be made thicker than the rear side facing damper. For the thicker damper thicknesses in the range of about 1.6mm are advantageous, for the thinner about 1.2mm.
Die Feder 13 kann dabei vorteilhafterweise so ausgelegt sein, dass die Verformung von der ausgefahrenen Form in die deformierte eingefahrene Position im elastischen Bereich liegt. Weiterhin sollte die Feder 13 eine hohe Wechselbiegefestigkeit aufweisen, um die wiederverwendbare Dämpfungseinheit 10 immer wieder von der eingefahrenen in die ausgefahrene Position und zurück fahren zu können, ohne dass eine Beschädigung der Feder 13 zu befürchten wäre. Kritisch ist hier vor allem der Bereich an dem Einspannabschnitt 15, da hier die größten Biegespannungen im Fall eines Sturzes auftreten. Weiterhin beeinflussen die Länge und Breite der Feder 13 die Spannungen, Steifigkeit und den Federweg der Feder 13. Diese genannten Anforderungen werden durch die in erfindungsgemäße Kombination von einer Feder aus Federstahl und einem Dämpfer aus thermoplastischem Polyurethan, das im Folgenden als TPU bezeichnet wird, in vorteilhafter Weise erreicht. Auch die Verwendung von PA (PA6, PA66, PA12), PET und PBT ist hier von Vorteil. The feather 13 can advantageously be designed so that the deformation of the extended form is in the deformed retracted position in the elastic region. Furthermore, the spring should 13 have a high alternating bending strength to the reusable damping unit 10 repeatedly from the retracted to the extended position and to be able to drive back without damaging the spring 13 to be feared. The area at the clamping section is especially critical here 15 because here the greatest bending stresses occur in the event of a fall. Furthermore affect the length and width of the spring 13 the tension, stiffness and spring travel of the spring 13 , These mentioned requirements are achieved in an advantageous manner by the combination according to the invention of a spring made of spring steel and a damper made of thermoplastic polyurethane, which is referred to below as TPU. The use of PA (PA6, PA66, PA12), PET and PBT is also an advantage here.
Die in der 3a und 3b dargestellte Form des Dämpfungselementes ist rechteckig und stellt eine erste mögliche Form dar. 3c und 3d zeigen ebenfalls eine Seiten- und eine perspektivische Ansicht einer Form, wobei jedoch das Dämpfungselement 11 zum freien Ende hin spitz zuläuft. Versuche haben gezeigt, dass die aufgenommene Energie und der Federweg bei deutlich geringerem Bauraumbedarf nur minimal sinken. Durch die spitz zulaufende Form können zwei Dämpfungselemente 11 vorteilhafterweise zumindest teilweise nebeneinander angeordnet sein und sich so miteinander verschränken.The in the 3a and 3b illustrated shape of the damping element is rectangular and represents a first possible shape. 3c and 3d also show a side and a perspective view of a shape, but wherein the damping element 11 pointed towards the free end. Experiments have shown that the energy absorbed and the spring travel sink only minimally with significantly lower space requirement. Due to the tapered shape, two damping elements 11 be advantageously at least partially juxtaposed and thus interlock with each other.
3e zeigt die Dämpfungseinheit 10 aus 3a und 3b im eingefahrenen Zustand in einer Seitenansicht. Die innen liegenden Federbleche sind durch den die Federn 13 umschließenden Kunststoff verdeckt. Der Dämpfer 12 weist auf der Außenseite, also der Seite, die in eingefalteter Position außen ist, Einkerbungen 18 auf, die in verschiedenen Abständen angeordnet sind, wobei die Abstände von dem Einspannabschnitt 15 ausgehend immer größer werden. Die Einkerbungen 18 wirken wie Gelenke 18, welche die für die Biegung des Dämpfers vom ausgefahrenen in den eingefahrenen Zustand erforderliche Kraft reduzieren und ein Fließen des Kunststoffs bei längerer Lagerung in der eingefahrenen Position verhindern. Ein derartiges Fließen würde dazu führen, dass das Dämpfungselement 11 nach dem Auslösen in der ausgefahrenen Position nicht mehr den vollen Öffnungswinkel 14 erreicht. Die Feder 13, die immer innerhalb ihres elastischen Bereiches deformiert wird, zeigt keine derartigen Kriecheffekte und kann daher konventionell ausgeführt werden. Die zu dem dem Einspannabschnitt 15 gegenüberliegenden Ende des Dämpfers 12 hin wachsenden Abstände der Gelenke 18 wirken sich im Wesentlichen auf die Form des ausgefahrenen Dämpfungselementes 11 aus. Im gezeigten Beispiel resultiert der wachsende Abstand der Gelenke 18 in einer spiralförmigen Biegung des ausgefahrenen Dämpfungselementes 11. Ein beispielsweise äquidistanter Abstand der Gelenke 18 würde zu einer Kreisbogenform des ausgefahrenen Dämpfungselementes 11 führen. 3e shows the damping unit 10 out 3a and 3b in the retracted state in a side view. The inner spring plates are by the springs 13 concealed plastic enclosing. The damper 12 has notches on the outside, so the side that is in the folded position on the outside 18 which are arranged at different intervals, wherein the distances from the clamping section 15 starting to get bigger and bigger. The notches 18 act like joints 18 which reduce the force required to bend the damper from the extended to the retracted state and prevent flow of the plastic upon prolonged storage in the retracted position. Such a flow would cause the damping element 11 after triggering in the extended position no longer the full opening angle 14 reached. The feather 13 , which is always deformed within its elastic range, shows no such creep and can therefore be carried out conventionally. The to the the clamping section 15 opposite end of the damper 12 towards growing distances of the joints 18 essentially affect the shape of the extended damping element 11 out. In the example shown results in the growing distance of the joints 18 in a spiral bend of the extended damping element 11 , An example equidistant distance of the joints 18 would become a circular arc shape of the extended damping element 11 to lead.
4a zeigt eine zweite Ausführungsform zu der Erfindung, bei welcher die Dämpfungseinheiten 10 derart ausgebildet sind, dass die Dämpfungselemente 11 sich in Richtung ihres distalen Endes, also des dem Einspannabschnitt 15 abgewandten Endes, verjüngen. Die verjüngten Dämpfungselemente 11 sind mit einem Winkel größer 0° gegenüber der Längsachse des Mobiltelefons 1 verdreht angeordnet, so dass eine Seite des Dämpfungselementes 11 zu einer Seitenkante der Schutzhülle 2 parallel verläuft und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der Schutzhülle 2 bündig abschließt. Die Einkerbungen 18 in den Dämpfern 12 verlaufen senkrecht zu der Symmetrieachse des Dämpfungselementes 11, entlang derer sich die Feder 13 in der ausgefahrenen Position spiralförmig aufrollt. Die Symmetrieachse der Dämpfungselemente 11 liegt in der ausgefahrenen Position auf der Winkelhalbierenden des Winkels zwischen den eine Ecke einschließenden Seitenrändern des Mobiltelefons 1, um die bestmögliche Schutz- und Dämpfungswirkung zu erzielen. Diese Position des Dämpfers 12 ist auf Grund von Bauraumanforderungen nicht immer mit identischen Dämpfungseinheiten 10 für alle vier Ecken umzusetzen. Die Dämpfungseinheiten 10 auf der rechten Seite der dargestellten Schutzhülle 2 besitzen einen verlängerten Einspannabschnitt 15', um zum Beispiel eine Kamera, die in manchen Modellen in einer der oberen Ecken positioniert ist, nicht zu überdecken (siehe 1). Dies führt dazu, dass die Dämpfungseinheiten 10 unterschiedlich lang sein können. Der Winkel, den die Dämpfungseinheiten 10 zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrene Position überstreichen, kann daher für die verschiedenen Dämpfungseinheiten zwischen 90° und 180° variieren. Vorteilhafte Werte liegen für die in 1 oben dargestellten Dämpfungseinheiten (mit verlängertem Einspannabschnitt) im Bereich von 150°-170°, insbesondere im Bereich zwischen 157° und 161°, und für die in der genannten Figur unten dargestellten Dämpfungseinheiten im Bereich zwischen 120° und 140°, insbesondere im Bereich zwischen 127° und 131°. 4a shows a second embodiment of the invention, in which the damping units 10 are formed such that the damping elements 11 in the direction of its distal end, ie the clamping section 15 facing away, rejuvenate. The tapered damping elements 11 are at an angle greater than 0 ° with respect to the longitudinal axis of the mobile phone 1 arranged twisted so that one side of the damping element 11 to a side edge of the protective cover 2 runs parallel and in a preferred embodiment with the protective cover 2 flush. The notches 18 in the mufflers 12 run perpendicular to the axis of symmetry of the damping element 11 along which the spring strikes 13 Rolls up in the extended position spirally. The symmetry axis of the damping elements 11 is in the extended position on the bisector of the angle between the corner enclosing side edges of the mobile phone 1 in order to achieve the best possible protection and damping effect. This position of the damper 12 Due to space requirements is not always with identical damping units 10 to implement for all four corners. The damping units 10 on the right side of the illustrated protective cover 2 have an elongated chucking portion 15 ', for example, so as not to cover a camera positioned in one of the upper corners in some models (see Figs 1 ). This causes the damping units 10 can be different in length. The angle that the damping units 10 Between the retracted and the extended position, therefore, can vary for the different damping units between 90 ° and 180 °. Advantageous values are for the in 1 Damping units shown above (with extended clamping section) in the range of 150 ° -170 °, in particular in the range between 157 ° and 161 °, and for the damping units shown in the figure above in the range between 120 ° and 140 °, in particular in the range between 127 ° and 131 °.
Alle vier Dämpfungseinheiten 10 sind über einen Biegebalken 23 direkt mit einem Aktor 21 verbunden, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Draht aus einer Formgedächtnislegierung, im Folgenden als SMA-Draht 21 bezeichnet, ausgeführt ist, wobei auch Piezo- oder elektromagnetische oder jede andere Art von geeigneten Aktoren verwendet werden kann. SMA-Drähte (shape memory alloy), die auch als Formgedächtnislegierung oder Memorymetall bezeichnet werden, sind spezielle Metalle, die in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren können. Der Begriff Formgedächtnis steht für die ungewöhnliche Eigenschaft der Gestalterinnerung. Nach einer starken Deformation ist die Formgedächtnislegierung in der Lage, sich in eine zuvor eingeprägte Gestalt zurück zu verformen. Die meisten Metalle haben bis zu ihrem Schmelzpunkt immer dieselbe Kristallstruktur, im Gegensatz zu einer SMA-Legierung. Diese Legierung ändert ihre Struktur in Abhängigkeit der Temperatur. Es gibt eine Hochtemperaturphase (Austenit) und eine Niedertemperaturphase (Martensit). Diese beiden Phasen können durch Temperaturänderung ineinander übergehen. Innerhalb bestimmter Belastungsgrenzen erfolgt die damit verbundene Gestaltänderung vollkommen reversibel. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei metallischen Legierungen wie z.B. NickelTitan (NiTi, Nitinol).All four damping units 10 are over a bending beam 23 directly with an actor 21 connected in the embodiment shown as a wire of a shape memory alloy, hereinafter referred to as SMA wire 21 is designated, wherein also piezoelectric or electromagnetic or any other type of suitable actuators can be used. SMA wires (shape memory alloy), which are also called shape memory alloy or memory metal are special metals that can exist in two different crystal structures. The term shape memory stands for the unusual property of the creative memory. After a strong deformation, the shape memory alloy is able to deform back into a previously embossed shape. Most metals always have the same crystal structure up to their melting point, unlike an SMA alloy. This alloy changes its structure as a function of temperature. There is a high temperature phase (austenite) and a low temperature phase (martensite). These two phases can merge into each other due to temperature changes. Within certain load limits, the associated change in shape is completely reversible. This effect is particularly pronounced in metallic alloys such as nickel titanium (NiTi, Nitinol).
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der sogenannte Einwegeffekt genutzt. Dieser beruht auf der pseudoplastischen Verformung im martensitischen Zustand. Durch das Anlegen einer mechanischen Spannung lässt sich das Kristallgitter im martensitischen Zustand leicht umorientieren und es entsteht eine Formänderung, welche im kalten Zustand bleibend ist. Wird die Temperatur jedoch erhöht, so stellt sich während der Temperaturerhöhung die ursprüngliche Kristallorientierung des Austenits wieder ein. Somit wird die ursprüngliche Form des Formgedächtniselementes wiederhergestellt. Wird das Material erneut abgekühlt, erfolgt keine weitere Formänderung. An den Aktorlagerungen 22 kann eine Spannung an den SMA-Draht 21 angelegt werden, wodurch Strom durch den SMA-Draht 21 fließt, welcher sich dadurch erhitzt, und so der weiter oben beschriebene Effekt eintritt. In der ursprünglichen Form ist der SMA-Draht 21 so geformt, dass er den Biegebalken 23 so weit bewegen kann, dass die Dämpfungseinheit 10 komplett entriegelt wird. Der Biegebalken 23 ist wiederum so ausgelegt, dass er genügend Kraft aufbringen kann, um den SMA-Draht 21 durch mechanische Kraft im pseudoplastischen Bereich zu verformen, wobei dieser gedehnt wird. Die Dehnung ist dabei so groß, dass das Kopfstück 45 durch die seitens des Biegebalkens 23 ausgeübte Kraft in die Aussparung 17 gedrückt wird und die Dämpfungseinheiten 10 im eingefahrenen Zustand verriegelt werden. Der in der Ausführungsform der 4a dargestellte Biegebalken 23 ist also so ausgelegt, dass er sowohl die Kraft zur pseudoplastischen Verformung des SMA-Drahtes 21 als auch die Kraft zum Anpressen des Kopfstücks 45 des Biegebalkens 23 gegen die Aussparung 17 und in die Verriegelungseinheit 44 aufbringt und andererseits nur so viel Kraft erzeugt, dass der SMA-Draht 21 durch Erwärmung auf die Temperatur der Hochtemperaturphase wieder in die ursprüngliche Form zurückkehren kann. Der SMA-Draht 21 ist an seinen Enden zwischen zwei Aktorlagerungen 22 fixiert und in seiner ursprünglichen Form im gezeigten Beispiel mit einem Knickwinkel von ca. 130° mittig geknickt, so dass er zusammen mit der Verbindungslinie zwischen den beiden Aktorlagerungen 22 ein gleichschenkeliges Dreieck aufspannt. In der gezeigten Ausführungsform wird die Verriegelungseinheit 44 durch jeweils einen Aktor 21 gelöst, wenn der Mikrocontroller 40 einen Fallvorgang detektiert und die Auslöseeinheit 20 Spannung an den SMA-Draht 21 anlegt. In the illustrated embodiment, the so-called one-way effect is used. This is based on the pseudoplastic deformation in the martensitic state. By applying a mechanical stress, the crystal lattice in the martensitic state can easily be reoriented and a change of shape results, which remains in the cold state. However, if the temperature is raised, the original crystal orientation of austenite is restored during the temperature increase. Thus, the original shape of the shape memory element is restored. If the material is cooled again, there is no further change in shape. At the Aktorlagerungen 22 can apply a voltage to the SMA wire 21 be created, which allows power through the SMA wire 21 flows, which heats up, and so the effect described above occurs. In the original form is the SMA wire 21 shaped so that it is the bending beam 23 so far can move that the damping unit 10 completely unlocked. The bending beam 23 Again, it is designed to be strong enough to hold the SMA wire 21 deform by mechanical force in the pseudoplastic area, which is stretched. The stretch is so great that the head piece 45 through the side of the bending beam 23 applied force in the recess 17 is pressed and the damping units 10 locked in the retracted state. In the embodiment of the 4a illustrated bending beam 23 So it is designed so that it has both the power to pseudoplastic deformation of the SMA wire 21 as well as the force for pressing the head piece 45 of the bending beam 23 against the recess 17 and in the locking unit 44 on the other hand only generates so much power that the SMA wire 21 by heating to the temperature of the high-temperature phase can return to its original shape. The SMA wire 21 is at its ends between two Aktorlagerungen 22 fixed and bent in its original form in the example shown with a bending angle of about 130 ° center, so that it together with the connecting line between the two Aktorlagerungen 22 an isosceles triangle spans. In the embodiment shown, the locking unit 44 by one actor each 21 solved when the microcontroller 40 detects a fall event and the trip unit 20 Tension on the SMA wire 21 invests.
4b zeigt eine weitere Ausführungsform der Auslöseeinheit, wobei zwei Biegebalken 23r und 23l durch nur einen wiederum als SMA-Draht 21 ausgebildeten Aktor ausgelöst werden. Der Hebel 25l, der in der 4b mit dem linken Biegebalken 23l verbunden ist, ist an seinem Ende mit einem Mitnehmer 26 versehen. Der Hebel 25r, der mit dem rechten Biegebalken 23r verbunden ist, reicht soweit über den Hebel 25l, dass er bei Betätigung durch den mit ihm am Befestigungspunkt 27 verbundenen Aktor 21 den Hebel 25l über den Mitnehmer 26 mit bewegt und so beide Dämpfungselemente 11 ausgelöst werden. In der 4b ist neben dem SMA-Draht 21 ein weiterer gestrichelt dargestellter SMA-Draht 21' dargestellt, dessen Knickwinkel von dem des Drahtes 21 abweicht. Der Knickwinkel 29 hat einen Einfluss auf die von dem SMA-Draht 21 bzw. 21' ausgeübte Kraft und auf den zurückgelegten Weg zwischen der ursprünglichen und der mechanisch verformten Form des Drahtes 21 bzw. 21' und liegt im gezeigten Beispiel im Bereich von 10° bzw. 20°. Ein weiteres Kriterium bei der Auslegung des Knicks, also des Knickwinkels 29 ist die Reaktionsgeschwindigkeit des SMA-Drahtes 21, wobei dieser eine untergeordnete Rolle spielt. 4b shows a further embodiment of the trip unit, wherein two bending beams 23r and 23l by only one turn as an SMA wire 21 trained actuator to be triggered. The lever 25l , the Indian 4b with the left bending beam 23l is connected at its end with a driver 26 Mistake. The lever 25r , with the right bending beam 23r is connected, so far reaches over the lever 25l that when pressed by him with him at the point of attachment 27 connected actuator 21 the lever 25l about the driver 26 with moved and so both damping elements 11 to be triggered. In the 4b is next to the SMA wire 21 another dashed line SMA wire 21 'shown, whose bending angle of the wire 21 differs. The bending angle 29 has an impact on that of the SMA wire 21 or 21 'force applied and the distance traveled between the original and the mechanically deformed shape of the wire 21 or 21 'and is in the example shown in the range of 10 ° or 20 °. Another criterion in the design of the buckling, so the bending angle 29 is the reaction rate of the SMA wire 21 , where this plays a minor role.
Eine weitere Ausführungsform der Verriegelungseinheit 44 und der Angriffspunkte des Aktors ist in 4c dargestellt. Die Hebel 25r und 25l sind nahezu senkrecht zu den Biegebalken 23r und 23l angeordnet und die Aktoren 21r und 21l sind im Bereich der Biegebalken 23r bzw. 23l angeordnet, was eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht, wie sie bei kleineren Mobiltelefonen 1 oder anderen elektronischen Geräten notwendig sein kann. Durch die überlappende Anordnung der Dämpfungselemente 11 ist es möglich, die inneren Dämpfungseinheiten 10i, die in eingefahrenem Zustand näher an der Längssymmetrieachse der Schutzhülle 2 liegen, durch die äußeren Dämpfungseinheiten 10a mit im eingefahrenen Zustand zu halten. Dadurch ist es möglich, auf die Verriegelungseinheiten 44 der beiden inneren Dämpfungseinheiten 10i zu verzichten, was neben dem erforderlichen Bauraum auch die Kosten reduziert.Another embodiment of the locking unit 44 and the attack points of the actor is in 4c shown. The levers 25r and 25l are almost perpendicular to the bending beam 23r and 23l arranged and the actuators 21r and 21l are in the region of the bending beam 23r respectively. 23l arranged, which allows a very compact design, as with smaller mobile phones 1 or other electronic devices may be necessary. Due to the overlapping arrangement of the damping elements 11 it is possible, the inner damping units 10i, which in the retracted state closer to the longitudinal axis of symmetry of the protective cover 2 are to be held by the outer damping units 10a in the retracted state. This makes it possible to lock on the units 44 to dispense with the two inner damping units 10i, which also reduces the cost in addition to the required space.
Eine weitere Ausführungsform der Hebel 25 und der Befestigungspunkte 27r und 27l des Aktors ist in 4d dargestellt. Die Hebel 25r und 25l mit den Befestigungspunkten 27r und 27l für die Aktoren 21r und 21l sind gegenüber den Hebeln in 4c in Richtung der Längsachsen der Biegebalken 23r und 23l verlängert, wodurch die Aktoren 21r und 21l in einem Bereich angeordnet werden können, der zwischen den Balkenlagerungen 28r und 28l der Biegebalken 23r und 23l liegt und so mehr Bauraum für die Aktoranbindung zur Verfügung steht und darüber hinaus die Knickwinkel 29 größer gewählt werden können.Another embodiment of the lever 25 and the attachment points 27r and 27l of the actuator is in 4d shown. The levers 25r and 25l with the attachment points 27r and 27l for the actuators 21r and 21l are opposite to the levers in FIG 4c in Direction of the longitudinal axes of the bending beam 23r and 23l extends, whereby the actuators 21r and 21l can be arranged in an area between the beam bearings 28r and 28l of the bending beam 23r and 23l and thus more space for the Aktoranbindung is available and beyond the kink angle 29 can be chosen larger.
In einer weiteren Ausführungsform, wie sie in 4e dargestellt ist, werden die beiden Hebel 25r und 25l anstatt mit zwei Aktoren 21r und 21l nur mit einem Aktor 21, der an den Befestigungspunkten 27r und 27l für den Aktor 21 der beiden Hebeln 25r und 25l angreift, aktuiert, um die Dämpfungseinheiten 10 auszulösen.In a further embodiment, as in 4e is shown, the two levers 25r and 25l instead of using two actuators 21r and 21l with only one actuator 21 at the attachment points 27r and 27l for the actuator 21 the two levers 25r and 25l attacks, actuates, to the damping units 10 trigger.
5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit weiter verbesserten Dämpfungseigenschaften, welche insbesondere für zwei Einwirkungsrichtungen der Kraft auf die Dämpfungseinheit im Falle eines Auftreffens auf den Boden ausgelegt sind. In der ersten Variante wirkt die Kraft parallel zur Längsachse des Mobiltelefons auf die Dämpfungseinheit ein, in der zweiten Variante senkrecht dazu. 5 shows an embodiment of the invention with further improved damping properties, which are designed in particular for two directions of action of the force on the damping unit in the event of impact with the ground. In the first variant, the force acts parallel to the longitudinal axis of the mobile phone on the damping unit, in the second variant perpendicular thereto.
Die erste Variante wird durch den Zusatzdämpfer 50 adressiert, der im gezeigten Beispiel als TPU-Element ausgeführt ist, welches in den Einspannabschnitt 15 eingesetzt und mit einem Zapfen 51 versehen ist. Für den Fall einer in paralleler Richtung wirkenden Kraft schiebt sich der Zapfen 51 in die korrespondierende Aussparung 52, wodurch ein Verdrehen der Dämpfungseinheit verhindert wird. Der Zapfen 51 muss dabei nicht zwingend an der gezeigten Stelle angeordnet sein, sondern je nach Anwendungsfall angepasst werden. Weiterhin können auch mehrere Zapfen realisiert werden. Die ideale Position des Zapfens ist in der Figur mit der Bezugsziffer 53 bezeichnet.The first variant is addressed by the additional damper 50, which is designed in the example shown as a TPU element, which in the clamping section 15 used and provided with a pin 51. In the case of a force acting in a parallel direction, the pin 51 slides into the corresponding recess 52, whereby rotation of the damping unit is prevented. The pin 51 need not necessarily be arranged at the location shown, but adapted depending on the application. Furthermore, several pins can be realized. The ideal position of the pin is indicated by the reference numeral 53 in the figure.
Der weitere Zusatzdämpfer 55 adressiert den Fall senkrechter Krafteinwirkung und bildet einen weichen Anschlag für die Dämpfungseinheit. Der Einspannabschnitt 15 wird geschont, da sich die Kraft hier besser verteilen kann, wodurch die Gefahr des Einreißens des Einspannabschnittes 15 verringert wird.The additional additional damper 55 addresses the case of vertical force and forms a soft stop for the damping unit. The clamping section 15 is spared, since the force can be better distributed here, whereby the risk of tearing the clamping section 15 is reduced.
Je nach Bauraumanforderungen und Randbedingungen kann die Schutzhülle mit verschiedenen Varianten und einer verschiedenen Anzahl von Aktoren ausgestattet werden, wodurch diese sehr flexibel angepasst werden kann.Depending on the space requirements and boundary conditions, the protective cover can be equipped with different variants and a different number of actuators, which makes it very flexible.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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elektronisches Gerät, Mobiltelefonelectronic device, mobile phone
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22
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Schutzhülle, UmhausungProtective cover, housing
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33
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Grundgestellbase frame
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44
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Abdeckungcover
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55
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Aufnahme DrehfederRecording torsion spring
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66
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Aufnahme EinspannabschnittRecording clamping section
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1010
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Dämpfungseinheitdamping unit
-
1111
-
Dämpfungselementdamping element
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1212
-
Dämpferdamper
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1313
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Federfeather
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1414
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Öffnungswinkel DämpfungseinheitOpening angle damping unit
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1515
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Einspannabschnittchuck
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1616
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Aussparung DrehfederRecess torsion spring
-
1717
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Aussparung für VerriegelungRecess for locking
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1818
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Einkerbung, Gelenk DämpferNotch, joint damper
-
1919
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Feder, DrehfederSpring, torsion spring
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2020
-
Auslöseeinheittrip unit
-
2121
-
Aktor, SMA-DrahtActuator, SMA wire
-
2222
-
AktorlagerungAktorlagerung
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23, 23r, 23l23, 23r, 23l
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Biegebalkenbending beam
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2424
-
Nasenose
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25, 25r, 25l25, 25r, 25l
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Hebellever
-
2626
-
Mitnehmertakeaway
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2727
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Befestigung SMA-DrahtFixing SMA wire
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2828
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Balkenlagerungbar storage
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2929
-
Knickwinkel SMA-Draht, KnickElbow angle SMA wire, kink
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3030
-
Abflachung SMA-Draht, KnickFlattening SMA wire, kink
-
4040
-
Mikrocontrollermicrocontroller
-
4141
-
Berührungssensortouch sensor
-
4242
-
Beschleunigungssensoraccelerometer
-
4343
-
Energiespeicherenergy storage
-
4444
-
Verriegelungseinheitlocking unit
-
4545
-
Kopfstückheadpiece
-
4747
-
Kameracamera
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 9715257 B2 [0003]US 9715257 B2 [0003]
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US 7059182 B1 [0004]US7059182 B1 [0004]
