CN100481630C - 用于在便携式电子仪器和外部设备之间建立电连接、尤其用于对所述仪器的电池进行再充电的装置 - Google Patents

用于在便携式电子仪器和外部设备之间建立电连接、尤其用于对所述仪器的电池进行再充电的装置 Download PDF

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Abstract

本发明说明了一种用于在便携式电子仪器(1)和外部设备之间建立电连接的装置，该便携式电子仪器包括设置有插口(15)的外壳(10)，在该插口(15)中设有多个电接触元件(31，32)，该插口制成允许插接式适配器(2)插入的形状，该插接式适配器(2)电连接到所述外部设备并且包括多个电接触区域(21，22)，各电接触区域用于与该插口中的对应的电接触元件接触。该电接触元件基本垂直于该插接式适配器的插入方向(A)设置，并且该电接触区域基本平行于插接式适配器的插入方向延伸。本发明还说明了一种给便携式电子仪器的电池再充电的包括这种连接装置的系统，以及用于这种连接装置的插接式适配器。

Description

用于在便携式电子仪器和外部设备之间建立电连接、尤其用于对所述仪器的电池进行再充电的装置
技术领域
本发明总体上涉及可在便携式电子仪器例如手表和外部设备之间通过插接式电适配器建立电连接的装置。更具体地，本发明涉及使用这种装置以便可将配有可再充电电池的便携式电子仪器连接到外部电池充电装置上。本发明还应用于任何需要与外部设备建立电连接以便在便携式仪器和外部设备之间传递和/或交换数据或电信号的系统。
背景技术
在数字手表领域，已知许多可以在手表和外部设备之间建立电连接的方案。例如，文献US4118922、US4323996、US4103483和US4165605就说明了许多方案，这些方案是在手表与使用者的皮肤接触的区域内在手表外壳的底部设置一个或多个电接触元件，通过适配器或通过合适的接触装置来保证与这些接触元件的电连接。
手表的电接触元件接近使用者的皮肤是一个重要的限制。通常，实际上需要避免这些元件与使用者皮肤的所有接触。通常，必须设置机械的或电的保护装置以限制这种风险。另一方面，这些方案容易遇到弄脏或污染问题，这会损坏电连接的性能。
已经提出了用于解决可能与使用者的皮肤接触的问题的更理想的方案。例如，文献US5703460说明了一种使用插接式适配器的电连接装置，该适配器插入横向设置在表壳内的插口。虽然它能避免与使用者皮肤的所有接触，但是该方案的缺陷在于仅允许与单个接触元件建立电连接(需要额外的插接式适配器以便与手表中的附加接触元件建立电连接)，而且更易于遇到污染问题，在手表使用过程中污垢和杂质会聚集在插口的底部。另外，从保证便携式仪器防水性的角度考虑，该连接装置的构造也是不合适的。
JP2001-186584文献说明了采用插接式适配器的另一方案。该文献描述了一种手表形式的便携式电子仪器，该仪器设有可确保与一对耳机电连接的连接装置。该对耳机的插接可由传统的插口式适配器来保证。在该申请的文中，该适配器具有在适配器插入其插口的方向上连续排列的三个电接触区域。同样地，该插口设有三个同样在适配器的插入方向上连续排列的三个电接触元件，这三个接触元件电连接到容纳在仪器外壳中的电或电子元件。应指出，适配器将插入其中的插口并不是同样地直接设置在仪器的外壳中，而是设置在连接到仪器外壳上的附加的外壳中，两个外壳之间的电连接由类似于按钮结构的元件保证。
该方案的优点在于仅需要一个单插接式连接器以建立多个电连接，而且该方案构成了市场上的比较普遍的标准。然而，该方案在便携式仪器的密封限制方面总是适应性差，而且对可能损害电接触性能的污垢和杂质的聚集非常敏感。另外，这种装置的构造仍比较复杂而且在使用中并不是非常耐用。
发明内容
本发明的目的是提出一种简单耐用的构造方案，其尤其适合于旨在用于各种存在污垢和杂质聚集问题的环境的便携式电子仪器的构造限制。
本发明的另一个目的是提出一种容易确保便携式电子仪器的防水性的方案。
本发明的又一个目的是提出一种可以确保便携式仪器和插接式适配器之间高性能的电接触的方案。
本发明的再一目的是提出一种尤其适于用在电池再充电系统的结构内的方案。
因此，本发明的主要目标是一种在便携式电子仪器和外部设备之间提供电连接的装置，所述装置包含插接式适配器，所述便携式电子仪器包括具有一插口的外壳，在所述插口中设有至少第一和第二电接触元件，该插口制成允许该插接式适配器插入的形状，该插接式适配器电连接到所述外部设备并且包括至少第一和第二电接触区域，每个该电接触区域用于与所述插口中的对应的电接触元件进入接触，其中，所述电接触元件设置成基本垂直于所述插接式适配器的插入方向，并且所述第一和第二电接触区域平行于该插接式适配器的插入方向并排地延伸；并且其中，每个电接触元件都采取安装在所述外壳中的可动导电芯柱的形式，并且每个导电芯柱基本为圆柱形。
本发明的另一目标是一种使用这种电连接装置的用于便携式电子仪器的电池再充电系统。
本发明的最后一个目标是一种用在上述电连接装置的结构内的插接式适配器。所述便携式电子仪器包括具有一插口的外壳，在该插口中设有至少第一和第二电接触元件，该插接式适配器包括至少第一和第二电接触区域，每个该电接触区域均用于与所述插口中的对应的电接触元件进入接触，所述电接触区域构造成与所述电接触元件垂直地进入接触，其中，所述第一和第二电接触区域基本平行于该插接式适配器在所述插口中的插入方向并排地延伸；并且其中，每个电接触元件都采取安装在所述外壳中的可动导电芯柱的形式，并且每个导电芯柱基本为圆柱形。
根据所提出的方案，设置在其中插入有插接式适配器的插口内的电接触元件基本垂直于适配器的插入方向设置。该适配器本身包括电接触区域，每个电接触区域用于与所述插口中的对应的电接触元件进入接触，并且基本平行于适配器在插口内的插入方向并排地延伸。由此，应当理解，设置在插口中的接触元件与设置在适配器上的对应的接触区域并不是彼此面对，而是垂直地配合。
这种电接触元件和电接触区域分别设置的优点是，在使用过程中极为简便和耐用。如在说明书的其余部分将详细看到的，可非常容易地将电接触元件设置在便携式仪器中，同时确保该仪器在该位置具有足够的防水性。
优选地，选择接触元件和接触区域相互之间的设置，从而在插入适配器的过程中，接触元件在对应的接触区域上施加摩擦。这样会进行电接触的自清洁，从而有助于(实现)高性能的接触。
附图说明
通过阅读下面对本发明的一优选实施例的详细说明，本发明的其它特征和优点将变得更明显，该优选实施例仅作为非限定性示例给出并且由附图示出，在附图中：
-图1示出手表形式的便携式电子仪器、以及插入该便携式仪器的插口中以确保该仪器与未示出的外部设备之间电连接的插接式适配器的俯视图，该配置图示出本发明的一个实施例；
图2是在图1的便携式电子仪器的9点钟位置处的局部视图，其示出用于接纳插接式适配器的插口、两个电接触元件，该接触元件的端部示出为设置在该插口内部；
图3a和3b分别是图1中的插接式适配器的上侧和下侧的透视图；
图4是沿一剖面的图1的便携式仪器和插接式适配器的局部剖视图，该剖面平行于插接式适配器的插入方向并通过图2所示的其中一个电接触元件；
图5是沿一剖面的图1的便携式仪器和插接式适配器的局部剖视图，该剖面垂直于插接式适配器的插入方向并通过图2所示的电接触元件；以及
图6是安装有插接式适配器的便携式电子仪器的下表面的透视图，示出在便携式仪器插口中的适配器的弹簧锁机构。
具体实施方式
附图示出根据本发明的使用插接式适配器在便携式电子仪器和外部设备之间建立电连接的装置的一个实施例。应当理解，本发明并不限于这一个实施例，而是可以应用于所有类型的便携式电子仪器，其可以是所示的手表形式或者任何其它便携式仪器的形式(移动电话、袖珍计算器、电子管理器、个人数字助手等)。
还应当理解地是，要被电连接到便携式电子仪器的外部设备的性质无关紧要。根据下面将要进行的讨论，它例如可以是用于给便携式仪器的电池再充电的设备或任何其它需要与便携式仪器电连接的设备。这样，所述插接式适配器可用于将外部设备连接至便携式仪器(例如一对耳机，一种用于RF型、光学、感应等非接触通信的外部界面)，或将便携式仪器连接至计算机终端或者其它的便携式仪器。一般而言，根据本发明的用于建立电连接的装置可以用于传递电信号或数据。
图1示出总体用参考标号1标记并采取手表形式的便携式电子仪器的俯视图，一外部设备(未示出)通过总体用参考标号2标记的插接式适配器连接到该电子仪器上，该插接式适配器2沿着方向A插入便携式仪器1的插口15。如图2所示，插接式适配器2插入其中的插口15设置在形成便携式仪器1的外壳10的底部11的部分内。
在所示的示例中，在插口15中露出两个电接触元件31、32(在图2中仅元件31、32的端部是可见的)。这些接触元件31、32用于与设置在适配器2的延伸部25上的分别标记为21和22的对应的电接触区域进入接触。在此实施例中，接触元件31、32排列在一个平面内，该平面基本上垂直于插接式适配器2的插入方向A。或者，接触元件31、32可以相对于该插入方向A偏置。
根据图1和图2所示的优选实施例，应当指出，便携式电子仪器1适于与使用者的皮肤相接触(在此例中与手腕相接触)而佩戴，由此，便携式仪器的底部11的下表面11a构成与皮肤接触的区域。由于靠近皮肤，所以插口15优选地设置在底部11内并且相对于与使用者的皮肤相接触的该底部的接触区域11a凹入。另一方面，电接触元件31、32沿接触区域11a的方向延伸到插口15中，但它们不能与使用者的皮肤进入接触。
图3a和3b更详细地示出插接式适配器2的结构。该插接式适配器2主要由体部20和延伸部25构成，体部20在此处由两个组合部分20a和20b构造而成，在插入便携式仪器1后延伸部25的大部分隐藏在插口15中。在此示例中，体部20通过一条包括两根导线的电缆连接至未示出的外部设备上。因此，应当理解，接触元件、接触区域以及导线的数量明显地取决于外部设备的性质和/或待传递的电信号的性质。作为一个应用示例，此处适配器2用于将便携式仪器1连接至外部设备以给电池再充电，并且在此情况下需要一对连接线以将便携式仪器1及其未示出的电池连接至再充电系统。或者，可设置多于两条的连接线。
电接触区域21、22的形式为基本在同一平面内并排设置的一对导电舌片。这些导电舌片的一部分暴露在延伸部25的上表面上，也就是在插接式适配器2插入便携式仪器1的插口15的过程中朝向电接触元件31、32的延伸部25的表面。
延伸部25的另一表面(下表面)具有一用于与插口15的壁中对应的开口15a相配合的肋部25a。该横向开口15a在图4至图6中更清楚可见。肋部25a还包括一标记为25b的突出部，该突出部25b在将适配器2机械锁定在便携式仪器的插口15中起一定作用，这参照图6可以更详细地看到。
图4和图5更清楚地示出适配器2在插入便携式仪器的插口15中后的设置方式，以及接触元件31、32和接触区域21、22的配合方式。图4是便携式仪器1和适配器2沿一剖面的局部剖视图，该剖面平行于适配器2的插入方向A并通过接触元件31。图5是便携式仪器1和适配器2沿一剖面的局部剖视图，该剖面垂直于插入方向A并通过接触元件31和32。
如在图4和图5中更详细地看到的，每个接触元件31、32均采取可动导电芯柱(在构造上类似于按钮芯柱)的形式并顶部朝下地垂直安装在外壳10的底部11中。由此，每个接触元件31、32安装在对应的开口41、42中，开口41、42设置在底部11中并通向插口15的上壁。应指出，每个接触元件31、32通过设置在其头部的基部处的凸缘而保持在孔41、42中，如图4和图6所示，该凸缘能够靠置在该开口中的一收缩部上。因此，该收缩部可确保对各接触元件的保持。应指出，该收缩部构造成在将接触元件31、32安装在外壳10内的过程中以弹性方式变形。
便携式仪器1在插口15和开口41、42的位置处的防水性通过一对O形密封圈35、36来保证，该密封圈设置在接触元件31、32上的凹槽内。
还应当指出，各接触元件31、32分别牢固地连接到弹簧元件33、34，这用以调节接触元件的轴向位移。这些弹簧元件33和34设置在接触元件31、32和印刷电路板(以下称为“PCB”)50之间，该印刷电路板50带有两个电连接至弹簧元件33、34的接触区域51、52。如图4所示，此PCB50本身放置在便携式仪器的外壳10中。
如图2中部分所示的，在平衡位置，弹簧元件33和34使接触元件31、32朝向底部轻微地垂直位移。在插入插接式适配器2的过程中，在导电舌片21、22的作用下，接触元件31和32在PCB50的方向上被向上推，从而压缩弹簧元件33和34。如图3a和图4所示，导电舌片21、22的端部21a和22a向下弯曲以便于舌片插入并避免被卡住。
根据图4和图5，应当理解，在将插接式适配器2插入插口15的过程中，各接触元件31、32将在相应的电接触区域21、22上施加摩擦(力)。从电接触性能的角度考虑，这种摩擦是优选的，因为它确保了接触区域的自清洁。
如上面已经提到的，根据该优选实施例，除了允许插接式适配器2插入的前部开口，插口15在其底壁内还具有横向开口15a。一方面，开口15a有利于清洁接触元件31和32的端部，可通过该开口15a局部地接近接触元件31和32。另一方面，如图4和图5(以及图6)所示，该横向开口15a接纳在适配器2的延伸部25上形成的肋部25a，因此起到安全自锁机构的作用，即确保适配器2只能以一种方式插入插口15中的机构，从图5的图示中容易理解这一点。
优选地，如已经提到的以及图6中所示的，在适配器2上的肋部25a还具有一突出部25b，其用于在一旦插入后就将适配器2机械地保持在插口15中。因此，该开口15a具有一扩大部15b以接纳该突出部25b。应当理解，肋部25a、突出部25b、开口15a和扩大部15b配合以形成一用于将适配器2(锁)在插口15中的弹簧锁机构。还应当理解，可以设想其它弹簧锁机构，例如，适配器2能够通过设置在插口15的前部的机构锁在插口中。同样地，开口15a和肋部25a的安全自锁功能可以不同方式实现，例如通过在延伸部25的其中一个侧部上形成的肋部和在插口15的其中一个侧壁(图5中的垂直壁)内的对应凹槽。不过应当指出，如已经提到的，为了有助于清洁接触元件31和32的端部，横向开口15a是优选的。
作为有利的变型，在插口15的底部设置一开关机构可能是明智的，该开关机构允许在插接式适配器2未被插入时接触元件31和32能从它们应当连接的电和/或电子元件上脱离电耦合。该开关机构的机械和电部件可以采取按钮的形式，该按钮的轴向位移将由延伸部25的端部启动，而且一旦由于存在适配器2而发生位移，则该按钮将使位于接触元件31和32与相关的电和/或电子元件之间的电路闭合。
作为补充变型，可以容易地想到提供一个仅在插入适配器2后才使接触元件31、32垂直移动的机构。这可以通过与顶杆(crown-stem)机构中的凸轮机构类似的凸轮机构实现，以便跟随其轴向位移，凸轮的位移通过在插口15中设置适配器2而机械地产生。根据这一变型，应当理解，接触元件31、32可以设置成不必在适配器的接触区域21、22上施加摩擦。但是，从保证电接触的良好性能的角度考虑，优选地还是保留该摩擦。
通常应当理解，对本领域的技术人员来说，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的框架的情况下，可以对本说明书中所述的实施例进行多种变型和/或明显的改进。尤其是，本发明并不仅限于使用在手表中，而且显然不限于仅采用两根电连接线的连接装置。
例如，一个变型可以是，为插接式适配器设置附加的接触区域以及为插口设置附加的接触元件。具体地，插接式适配器可以设置有以任何适当方式布置的四个不同接触区域(例如，通过在插接式适配器的上部和/或下部设置四个导电舌片)，以便分别接触设置于插口中的四个电接触元件。在这种情况下，两个接触可以用于执行再充电操作，而其它两个可以用于数据交换。该四个接触区域可以并排布置在插接式适配器上，或者可以成对布置在两个单独的平面上以使插接式适配器构造成更紧凑的组件。类似地，四个接触元件可以排列在同一平面内(图中的接触元件31、32正是如此)，或者以2×2的构型布置在两个单独的平面内。也可以在适配器的每一侧上沿横向设置附加接触区域，对应的接触元件沿水平方向设置在外壳中。

Claims (11)

1.一种用于在便携式电子仪器(1)和外部设备之间建立电连接的装置，所述装置包含插接式适配器(2)，所述便携式电子仪器(1)包括具有一插口(15)的外壳(10)，在所述插口(15)中设有至少第一和第二电接触元件(31，32)，该插口(15)制成允许该插接式适配器(2)插入的形状，该插接式适配器(2)电连接到所述外部设备并且包括至少第一和第二电接触区域(21，22)，每个该电接触区域(21，22)用于与所述插口(15)中的对应的电接触元件(31，32)进入接触，
其中，所述电接触元件(31，32)设置成基本垂直于所述插接式适配器(2)的插入方向(A)，并且所述第一和第二电接触区域(21，22)平行于该插接式适配器(2)的插入方向(A)并排地延伸；并且其中，每个电接触元件(31，32)都采取安装在所述外壳(10)中的可动导电芯柱的形式，并且每个导电芯柱基本为圆柱形。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，在插入所述插接式适配器(2)的过程中，每个电接触元件(31，32)适于在对应的电接触区域(21，22)上施加摩擦力。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述插接式适配器(2)包括一延伸部(25)，在插入该便携式电子仪器(1)后所述延伸部(25)基本隐藏在所述插口(15)中，
并且，所述第一和第二电接触区域(21，22)形成为基本设置在同一平面内的第一和第二导电舌片，该导电舌片的至少一些部分暴露在该插接式适配器(2)的所述延伸部(25)的一个表面上，当该插接式适配器(2)插入该便携式电子仪器(1)的插口(15)中时，所述导电舌片的暴露部分朝向所述电接触元件(31，32)。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述便携式电子仪器(1)适于戴在使用者的手腕上，并且，所述外壳(10)具有一底部(11)，该底部(11)具有与使用者的皮肤相接触的一接触区域(11a)，所述插口(15)设置在该便携式电子仪器(1)的底部(11)中并且相对于与使用者的皮肤相接触的该底部(11)的接触区域(11a)凹入。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述电接触元件(31，32)在所述插口(15)中沿该底部(11)的所述接触区域(11a)与使用者的皮肤相接触的方向延伸，但是不能与使用者的皮肤进入接触。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于，除了允许该插接式适配器(2)插入的一开口之外，所述插口(15)还具有一相对于该插接式适配器(2)的插入方向(A)的横向开口(15a)以便于清洁设置在所述插口(15)中的所述电接触元件(31，32)。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，所述横向开口(15a)构成用于将所述插接式适配器(2)锁在所述插口(15)中的一弹簧锁机构(15a，15b，25a，25b)的组成部分。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于，该装置还包括用于将所述插接式适配器(2)锁在所述插口(15)中的一弹簧锁机构。
9.一种通过外部充电设备给便携式电子仪器(1)的电池再充电的系统，其特征在于，所述外部充电设备通过根据前面任何一项权利要求的电连接装置连接到所述便携式电子仪器(1)。
10.一种用于与便携式电子仪器(1)建立电连接的插接式适配器(2)，所述便携式电子仪器(1)包括具有一插口(15)的外壳(10)，在该插口(15)中设有至少第一和第二电接触元件(31，32)，该插接式适配器(2)包括至少第一和第二电接触区域(21，22)，每个该电接触区域(21，22)均用于与所述插口(15)中的对应的电接触元件(31，32)进入接触，所述电接触区域(21，22)构造成与所述电接触元件垂直地进入接触，
其中，所述第一和第二电接触区域(21，22)基本平行于该插接式适配器(2)在所述插口(15)中的插入方向(A)并排地延伸；并且其中，每个电接触元件(31，32)都采取安装在所述外壳(10)中的可动导电芯柱的形式，并且每个导电芯柱基本为圆柱形。
11.根据权利要求10的适配器，其特征在于，该适配器还包括一延伸部(25)，该延伸部将在插入该便携式电子仪器(1)后基本隐藏在所述插口(15)中，
并且，所述第一和第二电接触区域(21，22)形成为基本设置在同一平面内的第一和第二导电舌片，该导电舌片的至少一些部分暴露在该插接式适配器(2)的所述延伸部(25)的一个表面上，当所述插接式适配器(2)插入该便携式电子仪器(1)的插口(15)时，所述导电舌片的暴露部分朝向所述电接触元件(31，32)。
CNB2004800048734A 2003-02-21 2004-02-10 用于在便携式电子仪器和外部设备之间建立电连接、尤其用于对所述仪器的电池进行再充电的装置 Expired - Lifetime CN100481630C (zh)

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