CN220558541U - 电子积木单元及电子积木组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子积木单元，包括积木本体、电路板及设置于电路板上的电连接组件，电路板设置于积木本体内；电连接组件包括至少两个弹性电连接件，所述弹性电连接件为弹簧顶针或金属弹片，每个弹性电连接件的底端位于积木本体内并与电路板电连接，每个弹性电连接件的顶端伸出至积木本体外，弹性电连接件用于上下相邻的电子积木单元之间的电连接。本实用新型提供的电子积木单元，通过设置弹性电连接件作为电连接部件，不仅能够实现电子积木单元之间稳定可靠的电连接，而且对尺寸要求相对较小，且长期使用后仍具有良好的电连接稳定性。本实用新型还提供一种电子积木组件。

Description

电子积木单元及电子积木组件

技术领域

本实用新型涉及电子积木技术领域，尤其是涉及一种电子积木单元及电子积木组件。

背景技术

随着电子产业的发展，现有的积木等益智玩具也衍生出多种新式积木，如电子积木。电子积木是一种在积木块内设置有电路板、LED灯或者发声元件等装置的积木，若干个积木块在组装后可导电发出灯光、音乐等效果，从而提升积木趣味性和可玩性。

为了使各个电子积木单元在组装后能够相互电连接，需要在电子积木单元之间设置相应的电连接结构(各个电子积木单元在组装后，可以通过其中某一电子积木单元进行集中供电和控制，故而无需在每个电子积木单元内分别设置电源和控制装置)。

为了实现电子积木单元之间的电连接，现有的电子积木单元一般是在积木块的顶面和底面分别设置金属触点(具体可参考CN208599176U等专利)，当两个电子积木单元上下拼接在一起时，下方电子积木单元上表面的金属触点能够与上方电子积木单元下表面的金属触点相接触，从而实现两个电子积木单元之间的电连接。而该通过金属触点的电连接方式，其对于尺寸要求比较严格，当积木块的尺寸和/或金属触点的尺寸出现偏差时，则在拼接时相邻的电子积木单元之间可能无法稳定的电连接；同时，在长期使用后，金属触点由于频繁接触摩擦，会使得金属触点磨损较为严重，从而导致拼接时相邻的电子积木单元之间出现接触不良等情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电子积木单元，通过设置弹性电连接件作为电连接部件，不仅能够实现电子积木单元之间稳定可靠的电连接，而且对尺寸要求相对较小，且长期使用后仍具有良好的电连接稳定性。

本实用新型提供一种电子积木单元，包括积木本体、电路板及设置于所述电路板上的电连接组件，所述电路板设置于所述积木本体内；所述电连接组件包括至少两个弹性电连接件，所述弹性电连接件为弹簧顶针或金属弹片，每个所述弹性电连接件的底端位于所述积木本体内并与所述电路板电连接，每个所述弹性电连接件的顶端伸出至所述积木本体外，所述弹性电连接件用于上下相邻的所述电子积木单元之间的电连接。

在一种可实现的方式中，所述积木本体包括主体部及由所述主体部的顶面向上凸出形成的凸起部，所述主体部上设有安装槽，所述安装槽由所述主体部的底面向内延伸，所述凸起部上设有与所述安装槽连通的通孔；所述电路板设置于所述安装槽内，所述弹性电连接件的顶端穿过所述凸起部上的通孔后伸出至所述凸起部外。

在一种可实现的方式中，所述凸起部的数量为至少两个，至少两个所述凸起部之间为间隔设置，至少两个所述凸起部分别与至少两个所述弹性电连接件一一对应，每个所述弹性电连接件的顶端穿过对应的所述凸起部上的通孔后伸出至所述凸起部外。

在一种可实现的方式中，所述电路板上设有电连接孔，所述弹性电连接件穿过所述电连接孔，且所述弹性电连接件的顶端位于所述电路板上方，所述弹性电连接件的底端位于所述电路板下方，所述弹性电连接件的外侧壁与所述电连接孔的内壁电连接。

在一种可实现的方式中，所述弹性电连接件为弹簧顶针，所述弹性电连接件包括中空的针管、针头和弹簧，所述弹簧位于所述针管内，所述针头设置于所述针管的顶端，所述针头的一端位于所述针管内，所述针头的另一端伸出至所述针管外，所述弹簧的两端分别与所述针头和所述针管的内底壁相抵靠；所述针管穿过所述电连接孔，且所述针管的顶端位于所述电路板上方，所述针管的底端位于所述电路板下方，所述针管的外侧壁与所述电连接孔的内壁电连接，所述针头伸出至所述积木本体外。

在一种可实现的方式中，所述针管的底端设有凸缘，所述凸缘由所述针管的外侧壁沿径向向外凸出形成，所述凸缘的直径大于所述电连接孔的直径，所述凸缘位于所述电路板下方。

在一种可实现的方式中，所述积木本体具有长度方向和宽度方向，至少两个所述弹性电连接件沿所述长度方向依次排列设置；或者，至少两个所述弹性电连接件沿所述长度方向和所述宽度方向呈矩阵排列设置。

在一种可实现的方式中，每相邻的两个所述弹性电连接件之间为间隔设置，每相邻的两个所述弹性电连接件之间的间距为8mm±1mm。

本实用新型还提供一种电子积木组件，包括多个如以上所述的电子积木单元；当至少两个所述电子积木单元上下堆叠在一起后，上下相邻的两个所述电子积木单元之间通过所述弹性电连接件电连接。

在一种可实现的方式中，当至少两个所述电子积木单元上下堆叠在一起后，位于下方的所述电子积木单元上的弹性电连接件被压缩后的工作高度为9.6mm±1mm。

本实用新型提供的电子积木单元，通过设置弹性电连接件作为电连接部件，弹性电连接件为弹簧顶针或金属弹片，当上下两个电子积木单元堆叠在一起后，该两个电子积木单元的弹性电连接件之间能够稳定可靠地相接触，从而实现电子积木单元之间稳定可靠的电连接。而且由于弹性电连接件具有一定的弹性伸缩量，故其允许积木本体和/或弹性电连接件在一定范围内的尺寸误差，从而减小对尺寸精度的要求，便于生产组装；同时，由于弹性电连接件具有一定的弹性伸缩量，故弹性电连接件在相互接触时会发生一定量的弹性形变，而并非刚性接触，从而减小接触点之间的摩擦磨损，延长其使用寿命，在长期使用后仍具有良好的电连接稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电子积木组件的立体结构示意图。

图2为图1的截面示意图。

图3为图1的爆炸结构示意图。

图4为图3中单个电子积木单元的立体结构示意图。

图5为图4的爆炸结构示意图。

图6为图5的仰视图。

图7为图4的截面示意图。

图8为图4的俯视图。

图9为本实用新型另一实施例中电子积木单元的俯视图。

图10为本实用新型另一实施例中电子积木单元的俯视图。

图11为本实用新型另一实施例中电子积木单元的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本实用新型请求保护的范围。

如图4至图8所示，本实用新型实施例提供的电子积木单元100，包括积木本体1、电路板2及设置于电路板2上的电连接组件，电路板2设置于积木本体1内。电连接组件包括至少两个弹性电连接件3，弹性电连接件3为弹簧顶针或金属弹片(金属弹片例如可以为钢片、铜片、镍片等)，弹性电连接件3沿竖向设置，每个弹性电连接件3的底端位于积木本体1内并与电路板2电连接，每个弹性电连接件3的顶端伸出至积木本体1外(伸出至积木本体1上方)，弹性电连接件3用于上下相邻的两个电子积木单元100之间的电连接。上下相邻的两个电子积木单元100采用垂直连接方式，当上下两个电子积木单元100堆叠(拼接)在一起后，位于下方的电子积木单元100上的弹性电连接件3的顶端能够与位于上方的电子积木单元100上的弹性电连接件3的底端或者位于上方的电子积木单元100上的电路板2的底面相接触，从而实现电子积木单元100之间的电连接。

具体地，本实施例提供的电子积木单元100，通过设置弹性电连接件3作为电连接部件，弹性电连接件3为弹簧顶针或金属弹片，当上下两个电子积木单元100堆叠在一起后，该两个电子积木单元100的弹性电连接件3之间能够稳定可靠地相接触，从而实现电子积木单元100之间稳定可靠的电连接。而且由于弹性电连接件3具有一定的弹性伸缩量，故其允许积木本体1和/或弹性电连接件3在一定范围内的尺寸误差，从而减小对尺寸精度的要求，便于生产组装；同时，由于弹性电连接件3具有一定的弹性伸缩量，故弹性电连接件3在相互接触时会发生一定量的弹性形变，而并非刚性接触，从而减小接触点之间的摩擦磨损，延长其使用寿命，在长期使用后仍具有良好的电连接稳定性。

如图4至图7所示，作为一种实施方式，积木本体1包括主体部11及由主体部11的顶面向上凸出形成的凸起部12，主体部11上设有安装槽111，安装槽111由主体部11的底面向内(即向上)延伸，凸起部12上设有与安装槽111连通的通孔121。电路板2设置于安装槽111内，弹性电连接件3的顶端穿过凸起部12上的通孔121后伸出至凸起部12外(伸出至凸起部12上方)。

具体地，在本实施例中，安装槽111一方面作为电路板2、弹性电连接件3的安装部位，另一方面，安装槽111和凸起部12作为电子积木单元100的插接部位。具体地，如图2及图7所示，当上下两个电子积木单元100堆叠在一起时，位于下方的电子积木单元100上的凸起部12插接至位于上方的电子积木单元100上的安装槽111内，同时位于下方的电子积木单元100上的弹性电连接件3的顶端与位于上方的电子积木单元100上的弹性电连接件3的底端相接触，从而实现上下两个电子积木单元100之间的物理连接和电连接。

如图7所示，作为一种实施方式，凸起部12的数量为至少两个(本实施例中凸起部12的数量为两个，凸起部12的数量可根据弹性电连接件3的数量而定)，至少两个凸起部12之间为间隔设置，至少两个凸起部12分别与至少两个弹性电连接件3一一对应，每个弹性电连接件3的顶端穿过对应的凸起部12上的通孔121后伸出至凸起部12外。

如图4所示，作为一种实施方式，凸起部12为圆柱形结构。当然，在其它实施例中，凸起部12也可以为方块形结构等。

如图4及图8所示，作为一种实施方式，积木本体1为矩形结构，积木本体1具有长度方向L和宽度方向W，至少两个弹性电连接件3沿长度方向L依次排列设置。

如图8所示，作为一种实施方式，弹性电连接件3的数量为两个，该两个弹性电连接件3沿长度方向L依次排列设置，即采用1×2的设置方式(即该两个弹性电连接件3排列成一行)。

如图9所示，作为另一种实施方式，弹性电连接件3的数量为三个，该三个弹性电连接件3沿长度方向L依次排列设置(即该三个弹性电连接件3排列成一行)。

如图10所示，作为另一种实施方式，积木本体1为矩形结构，积木本体1具有长度方向L和宽度方向W，电连接组件包括多个弹性电连接件3(大于或等于4个)，多个弹性电连接件3沿长度方向L和宽度方向W呈矩阵排列设置(即采用矩阵模块化设计)。

如图10所示，作为另一种实施方式，电连接组件包括8个弹性电连接件3，该8个弹性电连接件3沿长度方向L和宽度方向W呈矩阵排列设置成2×4的结构(即该8个弹性电连接件3排列成两行，每行4个弹性电连接件3)。弹性电连接件3的数量可根据实际所要实现的功能而定，弹性电连接件3可采用1×2，1×3，1×4，1×5，…，2×2，2×3，2×4，2×6，…，n×m等数量设计(其中，n表示弹性电连接件3的行数，每行中包含m个弹性电连接件3)。

如图8所示，作为一种实施方式，每相邻的两个弹性电连接件3之间为间隔设置，每相邻的两个弹性电连接件3之间的间距a为8mm±1mm。通过将弹性电连接件3之间的间距a限定在上述范围内，不仅使得电子积木单元100之间的连接更加方便，而且这种尺寸的标准化能够便于电子积木单元100的互换，也为未来的扩展提供了便利。

如图5至图7所示，作为一种实施方式，电路板2上设有电连接孔21，弹性电连接件3穿过电连接孔21，且弹性电连接件3的顶端位于电路板2上方，弹性电连接件3的底端位于电路板2下方，弹性电连接件3的外侧壁与电连接孔21的内壁电连接。

具体地，电连接孔21为金属化孔(即电连接孔21的内壁上设有金属层(图未示)，该金属层一般为铜层)，故当弹性电连接件3插接至电连接孔21内时，能够方便地实现弹性电连接件3与电路板2之间的电连接；而且弹性电连接件3的上下两端分别位于电路板2的上下两侧，从而方便上下两个电子积木单元100的弹性电连接件3之间的电性接触。采用上述结构时，当上下两个电子积木单元100堆叠在一起后，位于下方的电子积木单元100中的弹性电连接件3的顶端能够与位于上方的电子积木单元100中的弹性电连接件3的底端相接触，从而实现电子积木单元100之间的电连接。

如图11所示，作为另一种实施方式，弹性电连接件3位于电路板2上方，弹性电连接件3的底端与电路板2的上表面相接触而电连接。当上下两个电子积木单元100堆叠在一起后，位于下方的电子积木单元100中的弹性电连接件3的顶端能够与位于上方的电子积木单元100中的电路板2的下表面相接触，从而实现电子积木单元100之间的电连接。同时，电路板2的上表面和下表面可以分别设置电连接片或其他电连接结构(例如金属镀层等)用于与弹性电连接件3电连接。

作为一种实施方式，弹性电连接件3与电路板2固定连接(弹性电连接件3具体与电路板2的电连接孔21的内壁固定连接)，电路板2与积木本体1固定连接(具体可通过螺接、胶接、卡接等方式固定)。

如图5及图7所示，作为一种实施方式，弹性电连接件3为弹簧顶针，弹性电连接件3包括中空的针管31、针头32和弹簧33，针管31、针头32和弹簧33均采用导电金属材质制成。弹簧33位于针管31内，针头32设置于针管31的顶端，针头32的一端位于针管31内，针头32的另一端伸出至针管31外，弹簧33的两端分别与针头32和针管31的内底壁相抵靠。针管31穿过电连接孔21，且针管31的顶端位于电路板2上方，针管31的底端位于电路板2下方，针管31的底端与安装槽111的槽口之间间隔设置，针管31的外侧壁与电连接孔21的内壁电连接，针头32伸出至积木本体1外。

具体地，如图2及图7所示，当上下两个电子积木单元100堆叠在一起时，位于下方的电子积木单元100上的凸起部12插接至位于上方的电子积木单元100上的安装槽111内，同时，位于下方的电子积木单元100上的弹性电连接件3的针头32与位于上方的电子积木单元100上的弹性电连接件3的针管31底端相接触，从而实现上下两个电子积木单元100之间的物理连接和电连接；在此过程中，由于弹簧33的弹力作用，针头32能够上下伸缩并可靠地与针管31的底端相接触。

如图6及图7所示，作为一种实施方式，积木本体1内的顶部还设有连接孔13，通孔121与安装槽111之间通过连接孔13连通，连接孔13的直径大于通孔121的直径，针管31的顶端位于连接孔13内。由于针管31的外径大于针头32的外径，为了避免通孔121的尺寸过大而影响美观度，故通孔121的孔径与针头32的外径相适配；为了使针管31的顶端能够顺利地伸入至连接孔13内，故需要将连接孔13的直径设置得更大。

如图5至图7所示，作为一种实施方式，针管31的底端设有凸缘311，凸缘311由针管31的外侧壁沿径向向外凸出形成，凸缘311的直径大于电连接孔21的直径，凸缘311位于电路板2下方，且凸缘311与安装槽111的槽口之间间隔设置。通过在针管31的底端设置凸缘311，不仅能够增大针头32与针管31之间的接触面积，减少接触电阻，而且便于针管31与电路板2之间的组装。

作为一种实施方式，电路板2上设有电子元件(图未示)，电子元件包括但不限于电阻、电容、电感、二极管、三极管、mos管、电池、开关、LED、干簧管、集成电路等，其具体种类及连接结构可根据所要实现的功能而定。这些电子元件可以根据不同的组合，实现不同的电路功能，从而大大提高电子积木的教育性和趣味性。

如图1至图3所示，本实用新型实施例还提供一种电子积木组件，包括多个上述的电子积木单元100(本实施例中示意为四个电子积木单元100，实际上可以为更多个)。当至少两个电子积木单元100上下堆叠在一起后，上下相邻的两个电子积木单元100之间通过弹性电连接件3电连接。

如图2所示，作为一种实施方式，当至少两个电子积木单元100上下堆叠在一起后，位于下方的电子积木单元100上的弹性电连接件3被压缩后的工作高度T为9.6mm±1mm(此处请注意，该高度T并非是弹性电连接件3自然状态下的高度，而是弹性电连接件3被压缩后其顶端至底端之间的高度/距离)。通过将弹性电连接件3被压缩后的工作高度T限定在上述范围内，不仅使得电子积木单元100之间的连接更加方便，而且这种尺寸的标准化能够便于电子积木单元100的互换，也为未来的扩展提供了便利。

本实施例提供的电子积木单元，通过设置弹性电连接件3作为电连接部件，当上下两个电子积木单元100堆叠在一起后，该两个电子积木单元100的弹性电连接件3之间能够稳定可靠地相接触，从而实现电子积木单元100之间稳定可靠的电连接。而且由于弹性电连接件3具有一定的弹性伸缩量，故其允许积木本体1和/或弹性电连接件3在一定范围内的尺寸误差，从而减小对尺寸精度的要求，便于生产组装；同时，由于弹性电连接件3具有一定的弹性伸缩量，故弹性电连接件3在相互接触时会发生一定量的弹性形变，而并非刚性接触，从而减小接触点之间的摩擦磨损，延长其使用寿命，在长期使用后仍具有良好的电连接稳定性。该电子积木单元充分结合了积木玩具的结构特性和电子技术，使得积木在教育娱乐的同时，也能提供电子科技的教学，有助于培养儿童的动手能力和创新思维，具有较高的实用价值和教育价值。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电子积木单元，其特征在于，包括积木本体(1)、电路板(2)及设置于所述电路板(2)上的电连接组件，所述电路板(2)设置于所述积木本体(1)内；所述电连接组件包括至少两个弹性电连接件(3)，所述弹性电连接件(3)为弹簧顶针或金属弹片，每个所述弹性电连接件(3)的底端位于所述积木本体(1)内并与所述电路板(2)电连接，每个所述弹性电连接件(3)的顶端伸出至所述积木本体(1)外，所述弹性电连接件(3)用于上下相邻的所述电子积木单元(100)之间的电连接；

所述电路板(2)上设有电连接孔(21)，所述弹性电连接件(3)穿过所述电连接孔(21)，且所述弹性电连接件(3)的顶端位于所述电路板(2)上方，所述弹性电连接件(3)的底端位于所述电路板(2)下方，所述弹性电连接件(3)的外侧壁与所述电连接孔(21)的内壁电连接。

2.如权利要求1所述的电子积木单元，其特征在于，所述积木本体(1)包括主体部(11)及由所述主体部(11)的顶面向上凸出形成的凸起部(12)，所述主体部(11)上设有安装槽(111)，所述安装槽(111)由所述主体部(11)的底面向内延伸，所述凸起部(12)上设有与所述安装槽(111)连通的通孔(121)；所述电路板(2)设置于所述安装槽(111)内，所述弹性电连接件(3)的顶端穿过所述凸起部(12)上的通孔(121)后伸出至所述凸起部(12)外。

3.如权利要求2所述的电子积木单元，其特征在于，所述凸起部(12)的数量为至少两个，至少两个所述凸起部(12)之间为间隔设置，至少两个所述凸起部(12)分别与至少两个所述弹性电连接件(3)一一对应，每个所述弹性电连接件(3)的顶端穿过对应的所述凸起部(12)上的通孔(121)后伸出至所述凸起部(12)外。

4.如权利要求1所述的电子积木单元，其特征在于，所述弹性电连接件(3)为弹簧顶针，所述弹性电连接件(3)包括中空的针管(31)、针头(32)和弹簧(33)，所述弹簧(33)位于所述针管(31)内，所述针头(32)设置于所述针管(31)的顶端，所述针头(32)的一端位于所述针管(31)内，所述针头(32)的另一端伸出至所述针管(31)外，所述弹簧(33)的两端分别与所述针头(32)和所述针管(31)的内底壁相抵靠；所述针管(31)穿过所述电连接孔(21)，且所述针管(31)的顶端位于所述电路板(2)上方，所述针管(31)的底端位于所述电路板(2)下方，所述针管(31)的外侧壁与所述电连接孔(21)的内壁电连接，所述针头(32)伸出至所述积木本体(1)外。

5.如权利要求4所述的电子积木单元，其特征在于，所述针管(31)的底端设有凸缘(311)，所述凸缘(311)由所述针管(31)的外侧壁沿径向向外凸出形成，所述凸缘(311)的直径大于所述电连接孔(21)的直径，所述凸缘(311)位于所述电路板(2)下方。

6.如权利要求1所述的电子积木单元，其特征在于，所述积木本体(1)具有长度方向(L)和宽度方向(W)，至少两个所述弹性电连接件(3)沿所述长度方向(L)依次排列设置；或者，至少两个所述弹性电连接件(3)沿所述长度方向(L)和所述宽度方向(W)呈矩阵排列设置。

7.如权利要求1-6中任一项所述的电子积木单元，其特征在于，每相邻的两个所述弹性电连接件(3)之间为间隔设置，每相邻的两个所述弹性电连接件(3)之间的间距(a)为8mm±1mm。

8.一种电子积木组件，其特征在于，包括多个如权利要求1-7中任一项所述的电子积木单元；当至少两个所述电子积木单元(100)上下堆叠在一起后，上下相邻的两个所述电子积木单元(100)之间通过所述弹性电连接件(3)电连接。

9.如权利要求8所述的电子积木组件，其特征在于，当至少两个所述电子积木单元(100)上下堆叠在一起后，位于下方的所述电子积木单元(100)上的弹性电连接件(3)被压缩后的工作高度(T)为9.6mm±1mm。