CN116634967A - 具有用户接口组件和内部组件之间的柔性连接的电动设备 - Google Patents

Abstract

一种电动设备，具有管状壳体(112)和用于耦合用户接口组件(118)和内部组件(114)的有线通信组件。有线通信组件包括柔性带状电缆(116)，该柔性带状电缆具有被配置为耦合到用户接口组件(118)的第一端部部分(138)、被配置为耦合到内部组件(114)的第二端部部分(142)，以及柔性中间部分(140)。在内部组件(114)插入壳体(112)期间，柔性带状电缆(116)折叠成弯曲形状，使得在内部组件(114)完全插入之后柔性带状电缆(116)嵌套在管状壳体(112)内，并且柔性带状电缆(116)不干扰内部组件(114)的操作。

Description

具有用户接口组件和内部组件之间的柔性连接的电动设备

技术领域

本公开总体上涉及一种具有有线通信组件的电动设备以及组装此类电动设备的方法，该有线通信组件用于将用户接口组件与管状壳体中的内部组件进行耦合。

背景技术

具有管状壳体的电动设备(例如电动牙刷)的普遍构造涉及通过将芯结构滑动到管状壳体的底部中来插入芯结构。

在电动牙刷的情况下，壳体通常被制成单个管状件，以便为内部组件提供保护屏障，以及作为用户在设备的使用和控制期间操纵的主要元件。在组装过程中，牙刷的芯结构可以插入壳体中。芯结构通常包括用于电动设备的关键功能元件，例如传动系、电池、具有控制元件的印刷电路板，以及用户接口(UI)部件，例如开关和发光二极管(LED)。

壳体外表面上的柔性按钮可覆盖有密封件以防止水侵入。通常，当用户按下壳体上的按钮时实现用户输入，该按钮继而与内部组件上的开关相互作用。对用户动作的交互输出可以通过内部组件上的发光元件传递，该发光元件通过壳体的透明部分发光以照亮图标。

一些用户输入方法，例如使用力/应变传感器和电容传感器的方法，要求传感器物理地连接到设备的UI部分的背面。为了使附接到壳体表面的这种传感器起作用，传感器必须具有到内部组件的电和数据连接。诸如弹簧针或Zebra弹性连接器的电/数据互连是电子器件中的常见元件，但需要部件的自顶向下组装。

没有一种已知的互连方法非常适合于当用户接口部件被附接到壳体的内部背面并且通过将内部核心滑入壳体来构造设备时产生的约束。现有的互连设计不适于提供所需的功能和可制造性。因此，考虑到组装和制造的考虑，需要能够以可靠的方式互连用户接口组件和内部组件的设备。

发明内容

根据在此描述的方面和实施例，这种需要可以通过提供一种扁平柔性电缆的布置来解决，该扁平柔性电缆可靠地折叠在其自身上以便以所需的形状因数提供一致的互连。

在一些实施例中，电动设备可以包括管状壳体，连接到管状壳体的用户接口组件，以及内部组件，内部组件适于通过沿管状壳体的纵向轴线滑动内部组件而被插入管状壳体中。柔性带状电缆形式的有线通信组件可以适于将用户接口组件和内部组件互连。柔性带状电缆具有耦合到用户接口组件的第一端部部分、具有预定长度的柔性中间部分，其允许柔性带状电缆的第二端部部分在内部组件插入到管状壳体中之前延伸出管状壳体的底部部分，并且当内部组件至少部分地在壳体外部时允许柔性带状电缆的第二端部部分可操作地耦合到内部组件。在内部组件插入壳体期间，柔性带状电缆折叠成弯曲形状，使得在内部组件完全插入之后柔性带状电缆嵌套在管状壳体内，并且柔性带状电缆不干扰内部组件的操作。

在其他实现方式中，本公开涉及一种用于组装这种电动设备的方法。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在不同的视图中通常指代相同的部分。而且，附图不一定是按比例绘制的，相反，重点通常在于说明本发明主题的原理。

图1是根据本发明主题的实施例的电动牙刷的壳体和部分安装的内部组件的透视图。

图2是图1的壳体的透视图，其中柔性带状电缆从壳体延伸。

图3是图2所示的壳体的剖视图，示出了在内部组件插入到壳体中之后的内部布置。

图4是柔性带状电缆的第一端的顶视图，示出了通孔的存在。

图5是柔性带状电缆和用户接口印刷电路板的俯视图，示出了柔性带状电缆如何应用于用户接口印刷电路板。

具体实施方式

通过结合附图阅读以下详细描述，将更好地理解所公开的主题。详细描述和附图提供了在此描述的本发明的示例实施例。本领域技术人员将理解，在不脱离本文所述的本发明的范围的情况下，可以对所公开的示例进行变化、修改和改变。

本公开描述了在电动设备中使用的有线通信组件及其实现的实施例。如这里所公开的，有线通信组件将用户接口(UI)组件和要一起容纳在管状壳体中的内部组件互连。UI组件和内部组件可操作地与柔性连接器耦合，例如基本扁平的柔性带状电缆(FRC)。FRC适于连接到UI组件和内部组件。当内部组件至少部分地位于壳体外部并且UI组件位于壳体内部时，进行FRC和内部组件之间的连接。在进行连接之后，将FRC与内部组件一起插入壳体中。在内部组件插入壳体的过程中，FRC折叠成弯曲形状，使得在内部组件完全插入之后FRC嵌套在管状壳体内，并且FRC不干扰内部组件的操作。

图1-图5示出根据本发明主题的实施例的电动牙刷的部件以及部件的组件。图1示出了具有手柄的电动牙刷100的一部分，该手柄由细长管状壳体112和从壳体112延伸的内部组件114的一部分形成，该内部组件114的一部分可以在牙刷组装期间被插入。在组装之后，壳体112包裹内部组件114，并且壳体112用端盖被密封。

壳体112具有细长的管状形状并且包括底部部分124，也称为近端。壳体112具有内表面128和外表面130。在一些实施例中，壳体112的横截面可以是大致圆形的横截面。在其它实施例中，管状壳体可具有八边形、椭圆形、矩形横截面或其它合适的形状。此外，壳体112的管状形状的直径可以在纵向方向上变化，例如如图1-图2所示，壳体120朝向壳体112的远端126逐渐变细。壳体112可以由单个模制管状件制成。在其它实施例中，壳体可制成为多个件的组件。

图3示出了壳体112的横截面，其中牙刷的内部部件是可见的。壳体112具有限定空腔122的壳体壁120，电动牙刷100的内部部件在组装后位于该空腔122中。内部组件114的尺寸设置成设置在壳体空腔122内，内部组件114在壳体空腔122内可被支撑并保持就位。内部组件114可以包括主PCB 132，其支撑并连接牙刷100的电子部件，以及其它功能部件，例如传动系、电池、线圈、马达等。

为了允许用户交互，例如完成模式选择或验证牙刷的状态，提供UI组件118。UI组件包括安装在UI PCB 136上的UI元件134，例如开关、传感器和LED。UI元件134可以包括一个或多个传感器和表示一系列清洁模式或其它口腔护理模式的图标显示。这里使用的术语“用户接口(UI)”是指人类用户或操作者与一个或多个设备之间的接口，其使得能够在用户与设备之间进行通信。可以在本公开的各种实现中采用的用户接口元素的示例包括但不限于力传感器、容量传感器、开关、电位计、按钮、拨号盘、滑块、跟踪球、显示屏、各种类型的图形用户接口(GUI)、触摸屏、麦克风和可接收某种形式的人类生成的刺激并响应于此生成信号的其他类型的传感器。

为了实现牙刷100的期望功能，内部组件114和UI组件118通过柔性带状电缆(FRC)116被可操作地耦合。UI组件118包括UI PCB 136，该UI PCB 136能够例如通过双面粘合带、用厚的液体粘合剂或其它合适的手段被附接到壳体112的内表面128。在其它实施例中，用户接口组件的部分可以与壳体集成在一起，或者形成结合在壳体中的面板的一部分。

FRC 116允许主PCB 132和UI PCB 136之间的功率、数据或信号通信。为了适应PCB之间的电和数据通信，FRC 116具有适当数量的导线和相关触点。在一些实施例中，FRC 116可以直接或间接地耦合到一个或多个UI元件。

如图3所示，FRC 116具有第一端部部分138、柔性中间部分140和第二端部部分142。第一端部部分138被固定到UI组件118，UI组件118继而耦合到壳体112的内表面128。FRC 116可以是具有预定长度、宽度和厚度的定制设计的电缆。当FRC 116的第一端部部分138被耦合到UI组件118时，FRC 116的柔性中间部分140的预定长度允许FRC 116的第二端部部分142延伸出壳体112的近端124。当内部组件114至少部分地位于壳体112的外部时，延伸出壳体112允许FRC 116的第二端部部分142被可操作地耦合到内部组件114。预定长度可以是以下任何长度：其足以允许与PCB的连接，同时还在特定点处使电缆松弛，使得电缆可以弯曲并配合在内部组件和UI组件之间的壳体空间中，使得FRC在壳体空腔内的存在不影响牙刷的内部部件的操作。在其它实施例中，FRC 116可以是标准柔性电缆，其长度足够长以在附接到UI组件时延伸到壳体外部，使得在手动组装操作期间，FRC与主PCB的连接器之间的连接被快速地和人体工程学地形成。

FRC 116的第一端部部分138以及其它部件可以在插入之前耦合到UI PCB 136。在将FRC 116和其它部件附接到UI PCB 136之后，将UI PCB组件插入壳体112中并且例如通过焊接附接到壳体壁120。当UI PCB 136在壳体112中就位时，FRC 116的第二端部部分142延伸出壳体112，如图2所示。

为了实现与内部组件114的连接，内部组件114部分地插入壳体112中，如图1所示。FRC 116的第二端部部分142可以例如经由板安装连接器160和与连接器匹配的焊盘而被耦合到主PCB 132。约束构件，例如下面讨论的应变消除构件144，可以被安装在主PCB 132上，以防止FRC 116的第二端142移位。

如图4和图5所示，FRC 116可以包括基本上平行地延伸穿过电缆的多个导体150，以及围绕并分隔导体150的电绝缘件152。在FRC 116的第一端部部分138处，接触区146在FRC 116的顶侧148上。FRC 116的导体150在第一端部部分138散开，使得连接焊盘可以焊接到UI PCB 136。为了允许过量的焊料流动并使焊点坚固，在每个焊盘处留下一些通孔，例如通孔154。FRC 116的第一端138在UI PCB 136上的定位可以通过为UI PCB 136提供定位孔156a和156b而被促进，以确保可靠的焊接，而在焊盘之间没有可能的交叉污染。当借助于定位孔156a和156b定位在夹具上时，FRC 116可以热棒焊接到UI PCB 136。

在FRC 116和内部组件114之间形成连接之后，内部组件114可被进一步推入壳体112中并沿壳体112的纵向轴线朝远端126滑动，直到其完全插入壳体112中并位于其最终位置。在插入期间，FRC 116保持耦合到内部组件114和UI PCB 136。连接足够牢固，使得它们在组装期间和之后得以保持。

在组装时，柔性中间部分140由于其固有的蛇形和柔性特性而弯曲，从而允许柔性中间部分140在其自身和第二端部部分142上返回。在内部组件114完全插入壳体112之后，FRC 116可以以S形构造驻留在壳体112内。如图3所示，在完全插入内部组件114时，FRC 116向后弯曲以连接到UI PCB 136。FRC 116的S形折叠构造允许其完全配合到壳体112中。

带状电缆非常适合于这样的应用，因为它们相对扁平并且可以折叠到一定程度而不损坏带状电缆内的导线。然而，可以使用具有足够柔性并能够提供互连的其它电缆或结构，所述互连允许内部组件和UI元件之间的功率传输连接、数据传输连接和/或信号传输连接，并且在需要时提供功率。在一些实施例中，带状电缆可以是市场上可买到的带状电缆，并且在其它实施例中，带状电缆可以是具有特定连接器的专门制造的带状电缆。在某些实施例中，带状电缆可以包括任何数量的不同电线。

图3还示出了连接到主PCB 132的应变消除构件144，以帮助FRC 116折叠成期望构造。应变消除构件144可适于与FRC 116的柔性中间部分140相互作用。FRC 116可以在插入之前被固定到应变消除构件144上。在将内部组件114插入到壳体112中时，FRC 116将折回到其自身上、越过第二端部部分142，并且随后折回到附接有第一端部部分138的UI PCB136。因此，在将FRC 116耦合到应变消除构件144之后，柔性中间部分140的一部分将在向后弯曲之前基本上平行于主PCB 132延伸。这种布置允许足够的长度用于将FRC 116连接到壳体112外部的内部组件114，而且还允许FRC 116一致且可靠地制成S形，并且在内部组件114完全插入之后嵌套在壳体112内。应变消除构件144还可以防止FRC 116从主PCB 132意外移出。

如图1和图3所示，应变消除构件144可以由诸如双面胶带的粘合剂形成。在其它实施例中，可以使用单面胶带、夹具、支架、夹子或其他合适的紧固件。在一些实施例中，FRC116可以经由多个应变消除构件与主PCB 132接合。在其它实施例中，附加的应变消除构件可以被耦合到组件的其它部件。

在一些实施例中，除了将FRC 116的第一端部部分128焊接到UI PCB 136之外，约束构件158可以将FRC 116耦合到UI PCB 136。例如，可以应用双面胶带以防止第一端部部分138在其被拉出以将其第二端部部分142连接到主PCB 132上的连接器时断开。与上述应变消除构件144类似，施加在第一端部部分128上的约束构件158将有助于FRC 116适当地弯曲和折叠以嵌套在壳体112内。

本发明的主题还设想了一种用于组装电动设备的方法。下面的步骤参考上面关于图1-图5所示的设备所描述的组件来描述。根据该方法，提供了一种管状壳体，其具有连接到管状壳体内表面的用户接口组件。用于包括印刷电路板的电动设备的功能部件的内部组件适于被设置在管状壳体中。提供柔性带状电缆用于将用户接口组件和内部组件互连。柔性带状电缆被耦合到用户接口组件，使得其在插入内部组件之前延延伸出管状壳体的底部部分，从而允许足够的长度用于将壳体外部的柔性带状电缆连接到内部组件。将内部组件插入管状壳体中，导致柔性带状电缆形成弯曲构造。在内部组件完全插入之后，柔性带状电缆嵌套在管状壳体内，而不会干扰内部组件的操作。在一些实施例中，应变消除构件被耦合到内部组件并且与柔性带状电缆相互作用，以促进在期望方向上形成弯曲构造并防止柔性带状电缆的意外移位。在一些实施例中，用户接口组件包括与管状壳体集成的一个或多个用户接口元件，并且柔性带状电缆被耦合到一个或多个用户接口元件。

用于组装电动设备的方法允许高效的组装操作，该组装操作可以通过操作者之间的技术变化手动完成。此外，组装过程允许互连电缆在紧密空间中耦合到用户接口组件。

如本文所定义和使用的所有定义应理解为控制字典定义、通过引用并入于此的文献中的定义和/或所定义术语的普通含义。

在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”，应当理解为是指“至少一个”，除非清楚地相反指示。

如本文在说明书和权利要求书中所用的短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”，即在一些情况下结合地存在而在其它情况下分离地存在的要素。用“和/或”列出的多个要素应当以相同的方式解释，即如此连体的要素中的“一个或多个”。除了由“和/或”条款具体指明的要素之外，可以任选地存在其他要素，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。

如本文在说明书和权利要求书中所用，“或”应理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或“和/或”应被解释为包括性的，即包括至少一个，但也包括多于一个、若干个或元素列表，以及可选的附加未列出项。仅有清楚地相反指示的术语，例如“仅一个”或“确切地一个”，或当在权利要求中使用时，“由……组成”，将是指包括多个要素或要素列表中的确切一个要素。一般而言，当在本文中使用的术语“或”之前是排他性术语，诸如“任一个”、“其中一个”、“仅其中一个”或“正好其中一个”时，术语“或”应仅被解释为表示排他性替换(即，“一个或另一个但不是两者”)。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或多个要素的列表的短语“至少一个”应理解为是指选自要素列表中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但不一定包括要素列表内具体列出的每个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的要素列表内具体标识的要素之外的要素可以任选地存在，无论与具体标识的那些要素相关还是不相关。

还应当理解，除非明确地相反指示，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，所述方法的步骤或动作的顺序不必限于所述方法的步骤或动作的顺序。

在权利要求书以及以上说明书中，所有过渡性短语如“包括”、“包括有”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……组成”等应理解为开放式的，即意指包括但不限于。

虽然在此已经描述和说明了若干发明实施例，但是本领域的普通技术人员将容易地想到用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个都被认为在本文所述的本发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和构造都是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或构造将取决于使用本发明教导的具体应用。仅使用常规实验，本领域技术人员将认识到或能够确定本文描述的具体发明实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践本发明的实施例。本公开的发明实施例涉及本文所述的每个单独特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外，两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合，如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，则被包括在本公开的发明范围内。

申请人保留提交被认为具有新颖性和非显而易见性的所公开的发明的组合和子组合的权利。体现在特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合中的发明可以通过修改那些权利要求或在本申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。这样的修改的或新的权利要求，无论它们是针对相同的发明还是针对不同的发明，并且无论它们在范围上与原始权利要求不同、更宽、更窄或相等，都将被认为在本文描述的本发明的主题内。

Claims (14)

1.一种电动设备，包括：

管状壳体(112)；

用户接口组件(118)，被连接到所述管状壳体(112)；

内部组件(114)，所述内部组件适于通过沿所述管状壳体(112)的纵向轴线滑动所述内部组件(114)而被插入所述管状壳体(112)中；

柔性带状电缆(116)，所述柔性带状电缆适于将所述用户接口组件(118)和内部组件(114)互连，并且具有

第一端部部分(138)，耦合到所述用户接口组件(118)，

具有预定长度的柔性中间部分(140)，所述具有预定长度的柔性中间部分允许所述柔性带状电缆(116)的第二端部部分(142)在所述内部组件(114)插入所述管状壳体(112)中之前延伸出所述管状壳体(112)的底部部分(124)，并且允许所述柔性带状电缆(116)的所述第二端部部分(142)在所述内部组件(114)至少部分地位于所述壳体(112)外部时被可操作地耦合到所述内部组件(114)；以及

其中，在将所述内部组件(114)插入所述壳体(112)期间，所述柔性带状电缆(116)折叠成弯曲形状，使得在所述内部组件(114)完全插入之后，所述柔性带状电缆(116)嵌套在所述管状壳体(112)内，并且所述柔性带状电缆(116)不干扰所述内部组件(114)的操作。

2.根据权利要求1所述的电动设备，其中所述弯曲形状包括S形。

3.根据权利要求1所述的电动设备，还包括应变消除构件(144)，所述应变消除构件(144)被耦合到所述内部组件(114)并且与所述柔性带状电缆(116)相互作用，以促进在期望方向上形成所述弯曲形状。

4.根据权利要求3所述的电动设备，其中所述应变消除构件(144)包括粘合连接。

5.根据权利要求1所述的电动设备，其中所述用户接口组件(118)被耦合到所述管状壳体(112)的内表面(128)。

6.根据权利要求1所述的电动设备，其中所述内部组件(114)包括主印刷电路板(132)。

7.根据权利要求1所述的电动设备，其中所述用户接口组件(118)包括与所述管状壳体(112)集成的一个或多个用户接口元件(134)，并且所述柔性带状电缆(116)耦合到一个或多个用户接口元件(134)。

8.一种有线通信组件，用于将用户接口组件(118)与管状壳体(112)中的内部组件(114)互连，所述有线通信组件包括：

柔性带状电缆(112)，所述柔性带状电缆具有：

第一端部部分(138)，被配置为耦合到所述用户接口组件(118)，

第二端部部分(142)，被配置为耦合到所述内部组件(114)，具有预定长度的柔性中间部分(140)，位于所述第一端部部分(138)和所述第二端部部分(142)之间，所述具有预定长度的柔性中间部分允许所述柔性带状电缆(116)的所述第二端部部分(142)在所述内部组件(114)插入之前延伸出所述管状壳体(112)的底部部分(124)，从而允许足够的长度用于将所述管状壳体(112)外部的所述柔性带状电缆(116)连接到所述内部组件(114)；以及

其中在将所述内部组件(114)插入所述壳体(112)期间，所述柔性带状电缆(116)折叠成弯曲形状，使得在所述内部组件(114)完全插入之后，所述柔性带状电缆(116)嵌套在所述管状壳体(112)内，并且所述柔性带状电缆(116)不干扰所述内部组件(114)的操作。

9.根据权利要求8所述的有线通信组件，还包括应变消除构件(144)，适于与所述柔性带状电缆的所述柔性中间部分(140)相互作用以帮助所述柔性带状电缆(116)折叠成所述弯曲形状。

10.根据权利要求8所述的有线通信组件，其中所述弯曲形状包括S形。

11.一种用于组装电动设备的方法，包括：

提供管状壳体(112)；

提供用户接口组件(118)并且将UI组件(118)耦合到所述管状壳体(112)的内表面(128)；

提供内部组件(114)并且将所述内部组件(114)配置成被设置在所述管状壳体(112)中；

提供用于将所述用户接口组件(118)和所述内部组件(114)互连的柔性带状电缆(116)；

将所述柔性带状电缆(116)耦合到所述用户接口组件(118)，使得所述柔性带状电缆(116)在所述内部组件(114)插入之前延伸出所述管状壳体(112)的底部部分(124)，从而允许足够的长度用于将所述壳体(112)外部的所述柔性带状电缆(116)连接到所述内部组件(114)；

将所述内部组件(114)插入所述管状壳体(112)中，导致所述柔性带状电缆(116)形成弯曲构造；以及

在所述内部组件(114)完全插入之后，使所述柔性带状电缆(116)嵌套在所述管状壳体(112)内，而不干扰所述内部组件(114)的操作。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述内部组件(114)包括主印刷电路板(132)。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述内部组件(114)还包括应变消除构件(144)，所述应变消除构件(144)耦合到所述内部组件(114)并且与所述柔性带状电缆(116)相互作用，以促进在期望方向上形成所述弯曲构造。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述用户接口组件(114)

包括与所述管状壳体(112)集成的一个或多个用户接口元件(134)，

并且所述柔性带状电缆(116)耦合到一个或多个用户接口元件(134)。