JP7012862B2 - Ｓｍａアクチュエータを備えるｓｉｍカード解放機構 - Google Patents

Description

本発明は、典型的には携帯電話などの電子デバイスにロックされるＳＩＭカードを解放するための機構に関し、当該機構は、作動要素として少なくとも１つの形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤを包含する。以下では、特にＳＩＭカードについて説明するが、当該説明はＳＤメモリーカードなどの他のタイプのカードに明確に適用できることは明らかである。

ＳＩＭカードは、典型的には、ＳＩＭカードを受け入れるためのスペースを含む小さな矩形状のフレームであるＳＩＭカードホルダと、片側において、当該ホルダがその受け座にある場合にデバイスケースにおけるアクセス開口部を閉じるカバーと、に保持されることが公知となっている。ホルダは、ばね仕掛けの機械的な拘束具によってデバイスにロックされており、当該拘束具は、ホルダカバーをデバイスケースの表面と同一平面上に維持し、それによってＳＩＭカードはアクセス不可能となり、ホルダをその受け座から引き出すことができなくなる。カードホルダを解放して、カードホルダを引き出すことができるようにカードホルダをデバイスの外へ突き出すために、小さな穴が、ホルダ受け座に隣接して設けられており、当該穴は、拘束具の係合を機械的に解除してばねがホルダを突き出すことができるように、特定のピンまたは小さなペーパークリップの先端の形態の押し出しツールを導入するためのものである。

この単純な構成には、穴が存在するため、拘束具解放機構および／またはデバイス全体の作動に非常に有害となり得る湿気、水およびほこりが侵入する可能性があるというさまざまな欠点がある。さらに、ホルダの解放にはかなり大きな力が必要となることがあり、そうした力は、また、拘束具解放機構および／またはデバイスを損傷する可能性があり、ホルダは、押し出しツールが穴に押し込まれひいてはホルダにアクセスするためにデバイスを部分的に取り壊すことが必要となる場合、その受け座にロックされたままとなる可能性がある。

この解決法の別の欠点のある側面は、誰でも適切なツールを使用してホルダを解放できるため、盗難に対する防御が提供されないことである。これは、デバイスが盗難された場合、単純にＳＩＭカードを取り換えることによって、別のユーザがデバイスを不正に使用するのを防止する情報が含まれ得る元のＳＩＭカードが容易に取り換えられるため、不正なユーザによって当該デバイスが使用され得ることを意味する。

さらにＳＩＭカード自体が盗まれることがあり、それによって盗人が所有者に向けた機密情報、例えば銀行口座にアクセスしかつ／または支払いをするためのワンタイムパスワードを受け取るために、デバイスの正当な所有者を装うことがある。これは明らかに望ましくないため、デバイスの電源を入れずかつ初めにロック解除コード入力プロセスを実行させずに、デバイスからのSIMカードの取り外しを防止する方法が必要とされており、それは、デバイスの正当なユーザのみがデバイスのＳＩＭカードにアクセスできることを保証するのに役立つことができる。

特許文献１は、ロックを解除してホルダを押し出すために２つの電磁モーターを使用することによって、これら欠点を克服するＳＩＭカードホルダの押し出し機構を開示するが、それゆえ非常にかさばっておりかつ高価となる。

特許文献２は、ＳＩＭカードホルダ押し出し機構を開示しており、当該機構では、ホルダをロックするフックがＳＭＡワイヤによって引き込まれ、そのため、より小型でかつより安価な機構が提供される。一般的に言うと、作動要素としてＳＭＡワイヤを使用することは、他の作動システムと比べて、重量、サイズ、消費電力、およびコストの点でさまざまな利点をもたらし、そのため、そうした構成は特許文献１よりも明らかに良い改善策であるが、依然として欠点が存在する。

実際に、アクチュエータとして使用されるＳＭＡワイヤは、フックを効率的に引き込むのに十分な長さとなるように、ホルダ受け座の３つの内側側部に沿って延在している。これは、ＳＭＡワイヤが、丸みのある角部材に形成された溝を通過する２つの角で方向転換する必要があることを意味しており、それは、角部材が丸みのある形状であるにもかかわらず、機構をある程度かさばったものとし、またワイヤの応力点を構成するため、当該機構の信頼性に良くない影響を及ぼす。

別の欠点は、ＳＭＡワイヤがデバイスの内部に取り付けられ、かつデバイスのプリント回路基板（ＰＣＢ）のパッドにはんだ付けされた２つの接点を介して電力供給されるという事実により、もたらされる。これは、ＰＣＢは製造がより複雑でありかつ費用がかかること、およびＳＭＡワイヤはデバイス内部の非常に小さなスペースに配置されているために電源を切った後の冷却にかなり長い時間がかかることを意味する。さらに、デバイスが高温環境に保持されることが原因となり、ＳＭＡワイヤの作動が非常に高い温度で開始した場合、ＳＭＡワイヤの過熱が発生することがあり、それによってＳＭＡワイヤの事前設定されたアクティブ化時間は、当該ＳＭＡワイヤの最終的な温度を過剰にする。

特許文献３は、類似しているがさらに複雑なメモリカードホルダ押し出し機構を開示しており、当該機構では、旋回アームがばね仕掛けの押し出しプレートに係合するよう動くように、ホルダをロックするピンがＳＭＡワイヤによって後退される。

米国特許第８５５３４１９号明細書 米国特許出願公開第２０１５／００１８０４１号明細書 国際公開第９６／１８２２４号パンフレット

そのため、本発明の目的は、公知の技術において依然として存在する欠点を克服するＳＭＡアクチュエータを備えたＳＩＭカード解放機構を提供することである。この目的は、請求項１に記載の特徴を有する機構によって達成され、一方で他の有利な付加的な特徴は従属請求項に記載されている。

本発明の機構の主な利点は、以下の理由により、それらの欠点を回避すると同時に、従来技術の機構の便利な特徴の組み合わせを包含する：
－ 当該機構は、アクチュエータとして、より短くかつ直線的なＳＭＡワイヤを使用し、それによって、特許文献２で利用されている丸みのある角部材が省略されるため、より高い信頼性をもたらし、かつ当該機構のサイズをより小さくする；
－ ＳＭＡワイヤはホルダに取り付けられており、それゆえホルダとともにデバイスから取り出されるため、ＳＭＡワイヤは、電源を切った後に冷却するために短い時間しか必要としない；
－ 当該機構は、低コストのＦＥＴと、ホルダ受け座へのアクセス開口部に隣接して配置される２つの導電性パッドと、を介してＳＭＡワイヤに簡単に電気接続されており、当該パッドは、ホルダが適所にロックされる場合に、ホルダに取り付けられかつＳＭＡワイヤの端部に接続される２つの導電性帯片と接続される；
－ カードホルダがデバイスケースに対して移動されるとすぐに導電性パッドと導電性帯片との接続が解除されるため、ホルダが解放されて押し出しばねによって突き出された場合すぐにＳＭＡワイヤへの電力が遮断されるので、ＳＭＡワイヤの事前設定されたアクティブ化時間が存在しないため、当該機構は、環境温度に関係なく過熱するリスクを防ぐ。

本発明に基づく機構のこれら利点および特性ならびに他の利点および特性は、別紙の図面を参照するその実施形態についての以下の詳細な説明から当業者には明らかであろう。

ホルダがロック状態にありかつＳＩＭカードを保持する、本発明に基づく機構の概略正面図である。 ホルダを解放するよう作動された機構の図１と同様の図である。 ホルダが解放状態になされた機構の図１と同様の図である。

上述の図面において、要素の寸法および寸法比は、正確でない場合があり、場合によっては、図の理解をより良くするために例えばＳＭＡワイヤの寸法に関連して変更されている。

これら図面は本発明に基づく機構を示しており、当該機構は上述のように慣習的にＳＩＭカードホルダを含んでおり、ＳＩＭカードホルダは、デバイスケース２内に形成されたアクセス開口部を閉じる外部カバー１ａで構成される略矩形状のフレーム１と、カバー１ａからデバイスケース２へ向けて垂直に延在する２つの脚１ｂと、２つの脚１ｂと垂直に接続する内側側部１ｃと、を備えており、ホルダは、カバー１ａに隣接して位置されるＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳを画定し、当該ＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳ内にＳＩＭカードが納められる。

強調すべきことに、直角／垂直との用語は、「本質的な用語」であると解釈されるべきであり、つまり本発明に基づく機構においては仮想上の垂直状態から少し逸脱することもあり、より具体的には受け入れ可能な許容誤差は典型的には±５°の範囲内にあり、すなわち形成される角度は８５°から９５°の間に含まれる。

ガスケット３が、外部カバー１ａと協働して（水やほこりなどの）望ましくない物質がアクセス開口部を通過することを防止するように、アクセス開口部に近接して設けられている。

ホルダは、ホルダカバー１ａをデバイスケース２の外面と同一平面上にあるように維持するばね仕掛けの機械的な拘束具によってデバイスにロックされる。より具体的には、図示された実施形態においては、そうした拘束具は、丸みのある先端部を備える一対の相対するロックピン４から構成され、丸みのある先端部は、好ましくは脚１ｂに垂直状態で脚１ｂの端部部分と係合するように、関連するばね５によって押圧され、当該脚１ｂには、対応するように形状付けられた受け座６が形成されている。ロックピン４の係合ポジションは、デバイスケースに形成される端部ストッパー７によって画定され、当該ポジションにおいて、ピン４は、ばね５がこれらピン４をさらにホルダフレーム１へ向けて押圧不可能となるように、当接した状態となる。

機械的な拘束具が解放された際のホルダの取り出しは、バランスの取れた押圧を実現するために、好ましくは脚１ｂと整列された一対の取り出しばね８から構成される弾性手段によって提供されるが、これら取り出しばね８を異なる様式で配置することができかつ／または単一のばね８を好ましくは中心ポジションで使用することもできる。同様に、ピン４およびばね５を異なる様式で配置することができ、かつ／または単一ピンとばねとの組み合わせを使用することもできる。

機械的な拘束具の解放は、好ましくはＳＭＡワイヤ１０の形態のＳＭＡ作動要素の活性化によって達成されるが、帯片などの別の形態のＳＭＡアクチュエータも可能である。

上述の様式化された構造は、本発明を特徴付ける以下の新規で独創的な特徴をさらに設けられており：
－ ＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳは、脚１ｂの長さのほんの一部のみ、好ましくは脚１ｂの長さの約２分の１を占めるように、脚１ｂに沿ってすなわち長さ方向において広がっており、これに対して代替実施形態（図示せず）では、ＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳは、実質的に脚１ｂの長さ全体に沿って広がっているが、フレーム１の平面に垂直な方向つまり厚さ方向において脚１ｂに対して異なる平面上で広がっている；
－ ホルダフレーム１の内側側部１ｃは少なくとも１つのばね状のフレキシブル部分９を有しており、フレキシブル部分９は、側部１ｃの長手方向の収縮を可能にする、つまり２つの脚１ｂは、図１に図示されるロック状態に関連して互いに近接するように移動可能である。
－ ＳＭＡワイヤ１０は、２つの脚１ｂの間において、好ましくは２つの脚１ｂに対して直角状態でかつ端部受け座６に対応するように、に延在する；
－ ２つの導電性パッド１１が、ガスケット３に対して内側において、デバイスケース２のアクセス開口部に隣接して配置されている；
－ ２つの導電性帯片１２が、２つの脚１ｂのそれぞれに沿ってホルダフレーム１に配置されており、これら帯片１２は、ＳＭＡワイヤ１０の端部と、外部カバー１ａのうち導電性パッド１１に対応するポジションにおける端部部分との間に延在する。

ＳＭＡワイヤ１０を破損から保護するために、ＳＭＡワイヤ１０は、２％の収縮を可能にするフレキシブルな接着剤によって、ＳＩＭカードホルダに接続できかつシールできる。

本発明に基づく機構の単純かつ効果的な作動は、上述の説明から容易に理解されよう。

図１のロック状態から出発して、デバイスが電源を入れられてロックが解除された状況で、ＳＩＭカードを解放するために、ユーザは、デバイス上で稼働するアプリケーションを開き（あるいは特許文献２で詳細に説明されるようにセットアップメニューなどに従って）、特定のコマンドを送る。このコマンドは、導電性帯片１２と接触する導電性パッド１１に電流を供給するよう短エネルギーパルスをもたらし、それによってＳＭＡワイヤ１０へ電流が流れる。

図２に示されるように、ＳＭＡワイヤ１０を通る電流の通過は、ＳＭＡワイヤ１０を加熱して、その遷移温度へ到達した時に収縮させる。こうしたワイヤ１０の収縮は、そのフレキシブル部分９において内側側部１ｃの収縮も引き起こし、それによって脚１ｂは、脚１ｂのうちＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳを越えて延在する内側半分において、互いに近接するよう内側へ引っ張られる。結果的に、これら脚１ｂの端部受け座６はロックピン４から外れ、当該ロックピン４は、ストッパー７に接触したままとなる。

したがって、留意すべきことに、本発明において、ＳＭＡワイヤはフック部材つまりロックピン４に作用せず、むしろロックピン４が係合するホルダ要素つまり受け座６に作用し、それによって上記機構は、特許文献２に開示される機構とは反対の方法で作動する。

こうした状況で、取り出しばね８は、ホルダをデバイスケース２の外側へ押し出すことができ、そのため、ＳＭＡワイヤ１０がすでに冷却されてホルダフレーム１がその変形されていないリセット形状を呈する図３に示されるように、ＳＩＭカードの解放を達成できる。ＳＭＡワイヤ１０がすでに必要な収縮を成し遂げており、そのためワイヤが過熱する危険性を効率的に抑えるため、ばね８がホルダを押し始めるとすぐに、パッド１１と帯片１２との接触が中断されることにも留意されたい。

ＳＩＭカードホルダは、ピン４が受け座６と係合するよう跳ね返るまでばね５の抵抗力に打ち勝つべく脚１ｂの端部が丸みのあるロックピン４を横に押しのけるように、単純にＳＩＭカードホルダをデバイスケース２内のその受け座へ向けて手動で押し戻すことによって、図１のロック状態に復帰できる。明らかなことに、脚１ｂの端部と、ピン４の先端と、受け座６とは、この動作と解放動作とを容易にするような形状になされており、そのため、図面に図示される形状と異なる他の形状を選択することもできる（互いにスライドする２つの接触面が得られるように、例えばピン４は三角形状先端を備え、受け座６は三角形状凹部を備え、かつ脚１ｂはピン４の先端の傾斜に一致する斜めの端部を備える）。

上述の代替的な実施形態は明確に同じ方法で作動するが、ＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳが実質的に脚１ｂの長さ全体に沿うが厚さ方向においては異なる平面上に延在しているため、ホルダは、それによってＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳ内に収められたＳＩＭカードが内側側部１ｃの収縮を妨げないように、より短くかつより厚みがある点においてのみ異なっている。これによって、設計者は、デバイスケース内の幾何学的な収縮に基づいて、より長くかつより薄い、またはより短くより厚みのあるものを選択可能にする。

本発明に基づく機構は、特定のタイプのＳＭＡワイヤに限定されず、ジュール効果によって達成される任意のＳＭＡワイヤを役立つように使用することもできる。それでもやはり、２０μｍから１５０μｍの範囲の直径を有し、かつさまざまな供給元から市販されているニチノールの名称で当分野で幅広く知られているＮｉ－Ｔｉ合金で作られるＳＭＡワイヤを使用することが好ましく、例えばそうしたワイヤは、SAES Getters S.p.A.によりSmartflexの商品名で販売されており、５０μｍワイヤが特に優先して使用される。

１ 略矩形状のフレーム
１ａ 外部カバー
１ｂ 脚
１ｃ 内側側部
２ デバイスケース
３ ガスケット
４ ロックピン
５ 機械的な拘束具
６ 受け座
７ ストッパー
８ ばね
９ フレキシブル部分
１０ 形状記憶合金ワイヤ
１１ 導電性パッド
１２ 帯片

Claims (5)

1. 電子デバイスにロックされたＳＩＭカードを解放するための機構であって、
   － ＳＩＭカードホルダであって、デバイスケース（２）に形成されたアクセス開口部を閉じる外部カバー（１ａ）で構成された略矩形状のホルダフレーム（１）と、前記デバイスケース（２）へ向けて前記外部カバー（１ａ）から垂直に延在する２つの脚（１ｂ）と、２つの前記脚（１ｂ）に垂直に接続される内側側部（１ｃ）と、を備え、前記ＳＩＭカードホルダは、前記外部カバー（１ａ）に隣接して位置するＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳを画定する、ＳＩＭカードホルダと、
   － 前記外部カバー（１ａ）が前記デバイスケース（２）の外面と同一平面上にあるように、前記ＳＩＭカードホルダを前記電子デバイスの内部にロックして維持する機械的な拘束具と、
   － 好ましくは形状記憶合金ワイヤ（１０）の形態の、作動時に前記機械的な拘束具を解放する形状記憶合金作動要素と、
   － 前記機械的な拘束具が解放された際に前記ＳＩＭカードホルダを押し出すための弾性手段と、
   を含み、
   － 前記機械的な拘束具は、ばね仕掛けであり、
   － 前記ホルダフレーム（１）の前記内側側部（１ｃ）は、前記内側側部（１ｃ）の長手方向の収縮を可能にする少なくとも１つのばね状の可撓性部分（９）を有しており、
   － 前記形状記憶合金作動要素は、前記ホルダフレーム（１）の２つの前記脚（１ｂ）の間において、好ましくは２つの前記脚（１ｂ）に垂直に、延在しており、
   － 前記ＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳ内に納められたＳＩＭカードが、前記内側側部（１ｃ）の長手方向の収縮を妨げないように、前記ＳＩＭカード受け入れ空間ＳＣＲＳは、長さ方向または厚さ方向のいずれかにおいて、２つの前記脚（１ｂ）に沿って広がっており、
   前記機構はさらに、
   － 前記デバイスケース（２）の前記アクセス開口部に隣接して配置された２つの導電性パッド（１１）と、
   － ２つの前記脚（１ｂ）に沿って前記ホルダフレーム（１）にそれぞれ配置される２つの導電性帯片（１２）であって、前記導電性帯片（１２）は、前記導電性パッド（１１）に対応するポジションにおいて、前記形状記憶合金作動要素の端部と前記外部カバー（１ａ）の端部部分との間に延在する、導電性帯片（１２）と、
   を含むことを特徴とする機構。
2. ばね仕掛けの前記機械的な拘束具は、好ましくは前記脚（１ｂ）に垂直な、前記脚（１ｂ）の前記端部部分と係合するように、関連するばね（５）によって押圧される一対の相対するロックピン（４）からなり、
   前記脚（１ｂ）には、対応するよう形状付けられた受け座（６）が形成されており、
   前記ロックピン（４）の係合ポジションは、前記デバイスケース（２）に形成された端部ストッパー（７）によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の機構。
3. 前記形状記憶合金作動要素は、前記脚（１ｂ）の前記端部部分に形成された前記受け座（６）に対応して配置されることを特徴とする請求項２に記載の機構。
4. 前記ＳＩＭカードホルダを押し出すための前記弾性手段は、前記脚（１ｂ）と整列された一対の押し出しばね（８）からなることを特徴とする請求項１から請求項３いずれか一項に記載の機構。
5. ガスケット（３）が、前記アクセス開口部の端部の付近にかつ前記導電性パッド（１１）に対して外側に設けられており、
   前記ガスケット（３）は、前記外部カバー（１ａ）と協働して、前記アクセス開口部を通って望ましくない物質が通過することを防止するのに適していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の機構。

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