KR20200110749A - Sma 작동기를 갖는 sim 카드 해제 메커니즘 - Google Patents

Abstract

스프링 부하식 기계적 구속부(4, 5)에 의한 전자 장치에 고정된 SIM 카드를 해제하기 위한 메커니즘은 직사각형 프레임(1), 상기 기계적 구속부(4, 5)를 해제하기 위해 상기 프레임(1) 상에 활성화 시 이를 변형시키기 위해 장착된 SMA 와이어 작동기(10), 및 기계적 구속부의 해제 시 SIM 카드 홀더의 배출을 위한 스프링(8)을 포함하는 SIM 카드 홀더를 포함한다.

Description

SMA 작동기를 갖는 SIM 카드 해제 메커니즘

본 발명은 전자 장치, 전형적으로 휴대 전화 등에 고정된 SIM 카드를 해제하기 위한 메커니즘에 관한 것으로서, 상기 메커니즘은 작동 요소로서 적어도 하나의 형상 기억 합금(SMA) 와이어를 포함한다. 언급되는 내용은 SD 메모리 카드 등과 같은 다른 유형의 카드에 자명하게 적용될 수 있는 것이 명백하지만, 이하에서는 구체적으로 SIM 카드에 대하여 언급할 것이다.

SIM 카드는 전형적으로, SIM 카드를 수용하기 위한 공간 및 홀더가 그의 시트를 점유할 때 장치 케이스 내의 접근 개구를 폐쇄하는 일측 상의 커버를 갖는 작은 직사각형 프레임인 SIM 카드 홀더에 수용된다는 것이 알려져 있다. 홀더는, 홀더 커버가 장치 케이스 표면과 동일 평면을 유지하게 하는 스프링 부하식 기계적 구속부에 의해 장치 내에 고정되어, SIM 카드가 접근 불가능하고 홀더가 그의 시트로부터 인출될 수 없도록 한다. 카드 홀더를 해제하고 그가 꺼내질 수 있도록 장치의 외부로 그가 돌출되도록 하기 위해, 작은 구멍이 특정 핀 또는 소형 종이 클립의 팁 형태의 배출 도구의 도입을 위해 홀더 시트의 옆에 제공되어, 구속부를 기계적으로 분리하고 스프링이 홀더를 밀어낼 수 있게 한다.

이러한 단순한 배열은, 구멍의 존재가 구속부 해제 메커니즘 및/또는 장치 전체의 작동에 대해서 상당히 유해할 수 있는 수분, 물 및 먼지의 침투를 허용한다는 점에서 여러 가지 단점을 가진다. 또한, 홀더를 해제하는 것은 구속부 해제 메커니즘 및/또는 장치에 대한 손상을 또한 초래할 수 있는 상당한 양의 힘을 필요로 할 수 있고, 배출 도구가 구멍 내에서 부러지는 경우 홀더는 그의 시트에 계속 고정되어 있을 수 있어, 홀더에 접근하기 위해 장치의 부분적인 해체를 필요로 한다.

이러한 해결책의 다른 부정적인 측면은 누구나 적합한 도구로 홀더를 해제할 수 있기 때문에 절도에 대한 임의의 방어를 제공하지 않는다는 것이다. 이는, 장치가 도난되는 경우, 다른 사용자가 불법적으로 장치를 사용하는 것을 방지하는 정보를 포함할 수 있는 원래의 SIM 카드가 용이하게 교체될 수 있기 때문에, 단순히 SIM 카드를 변경함으로써 불법 사용자에 의해 그가 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

또한, SIM 카드 자체는 도난될 수 있어, 소유자를 대상으로 하는 민감한 정보, 예를 들어 은행 계좌에 접근 및/또는 대금을 지불하기 위한 일회용 비밀번호를 수신하기 위해 도난범이 장치의 합법적인 소유자인 양 행세하도록 할 수 있다. 이는 명백히 바람직하지 않으며, 따라서 장치가 전력 공급되지 않고 잠금 해제 코드 진입 프로세스에 대한 제1 대상이 아닌 상태에서 장치로부터 SIM 카드의 제거를 방지하는 방식을 가질 필요가 있으며, 이는 오직 장치의 합법적인 사용자만이 장치의 SIM 카드에 접근할 수 있는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다.

US 8553419는 고정을 해제하고 홀더를 배출하기 위해 2 개의 전자기 모터를 이용함으로써 이러한 단점을 극복하고, 따라서 그 결과 상당히 부피가 크고 비싼 SIM 카드 홀더 배출 메커니즘을 개시한다.

US 2015/0018041은 홀더를 고정하는 후크가 SMA 와이어에 의해 수축되어 더 작고 더 저렴한 메커니즘을 초래하는 SIM 카드 홀더 배출 메커니즘을 개시한다. 일반적으로, 작동 요소로서 SMA 와이어의 사용은 중량, 크기, 전력 소비 및 비용의 관점에서 다른 작동 시스템에 비해 다양한 장점을 제공하므로, 이러한 배열은 US 8553419에 비해 명백한 개선이지만, 단점이 없지 않다.

사실상, 작동기로서 사용되는 SMA 와이어는 충분히 길어 후크를 효과적으로 수축시키기 위해 홀더 시트의 3 개의 내부 측면을 따라 연장된다. 이는 SMA 와이어가 둥근 코너 부재 내에 형성되는 홈 내를 통과하여 2 개의 코너를 돌아야 하고, 이는 메커니즘을 보다 부피가 크게 만들고, 그의 둥근 형상에도 불구하고 와이어에 대한 응력 지점을 또한 구성하고, 그에 따라 메커니즘의 신뢰성에 부정적인 영향을 미친다는 것을 의미한다.

다른 단점은, SMA 와이어가 장치의 내부에 장착되고 장치의 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 패드에 납땜된 2 개의 접점을 통해 전력이 공급된다는 사실에 있다. 이는 PCB가 더 복잡하며 제조하기에 비싸고, SMA 와이어는 장치 내부의 매우 작은 공간 내에 위치하기 때문에 전력이 차단된 이후에 냉각되는 데 보다 긴 시간을 소요한다는 것을 의미한다. 더욱이, SMA 와이어는 고온 환경에서 유지되는 장치로 인해 그의 작동이 보다 높은 온도에서 시작되는 경우 과열의 대상이 될 수 있고, SMA 와이어의 사전 설정된 활성화 시간이 그의 과도한 최종 온도를 초래하도록 한다.

WO 96/18224는 유사하지만 훨씬 더 복잡한 메모리 카드 홀더 배출 메커니즘을 개시하며, 홀더를 고정하는 핀이 SMA 와이어에 의해 수축되어, 회전 가능한 아암(arm)이 이동하여 스프링 부하식 배출 플레이트와 맞물릴 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 공지 기술에 여전히 존재하는 단점을 극복하는 SMA 작동기를 갖는 SIM 카드 해제 메커니즘을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 1에 기재된 특징을 갖는 메커니즘을 통해 달성되는 반면, 다른 유리한 추가적인 특징은 종속 청구항에 기재된다.

본 메커니즘의 주요 장점은 선행 기술 메커니즘의 편리한 특징들을 이들의 단점을 피하면서 조합하는 것에 있는데, 그 이유는:

- 이는 작동기로서 보다 짧고 직선형인 SMA 와이어를 사용하고, 이는 US 2015/0018041에 사용되는 둥근 코너 부재가 생략되기 때문에 메커니즘의 더 높은 신뢰성 및 더 작은 크기를 초래하고;

- SMA 와이어는 홀더 상에 장착되고 그에 따라 홀더와 함께 장치 밖으로 빠져나오기 때문에 전력이 차단된 이후에 냉각되는 데 단지 짧은 시간만을 소요하고;

- 이는 홀더 시트로의 접근 개구에 인접하여 위치한 저비용 FET 및 2 개의 전도성 패드를 통해 SMA 와이어에 단순한 전기 연결을 갖고, 상기 패드는 홀더가 제 위치에 고정될 때, 홀더 상에 장착되고 SMA 와이어의 단부에 연결되는 2 개의 전도성 스트립과 접촉하고;

- 카드 홀더가 장치 케이스에 대해 이동되자마자 전도성 패드 및 전도성 스트립이 분리된다는 점에서, 홀더가 배출 스프링에 의해 해제되고 밀려날 때 SMA 와이어에 대한 전력은 즉시 차단되므로, 이는 SMA 와이어의 사전 설정된 활성화 시간의 부재 덕분에 환경의 온도에 관계없이 과열의 위험을 방지한다.

본 발명에 따른 메커니즘의 이러한 및 다른 장점 및 특징은 첨부 도면을 참조하여 그 실시양태의 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이며 여기서:

도 1은 홀더가 고정 상태에 있고 SIM 카드를 홀딩하는 본 발명에 따른 메커니즘의 개략 정면도이고;

도 2는 홀더를 해제하기 위해 활성화되어 있는 메커니즘의 도 1과 유사한 도면이고;

도 3은 홀더가 해제 상태에 있는 메커니즘의 도 1과 유사한 도면이다.

상기 도면에서, 요소의 치수 및 치수 비율은 정확하지 않을 수 있고, 일부 경우에, 예를 들어 SMA 와이어 직경과 관련하여 도면 이해를 향상시키기 위해 변경되었다.

이들 도면은 장치 케이스(2) 내에 형성된 접근 개구를 폐쇄하는 외부 커버(1a), 상기 커버(1a)로부터 상기 장치 케이스(2) 내로 직각으로 연장되는 2 개의 레그(1b), 및 상기 2 개의 레그(1b)를 직각으로 연결하는 내부 측면(1c)으로 구성되는 실질적 직사각형 프레임(1)을 포함하며, 커버(1a)에 인접하게 위치하고 SIM 카드가 끼워지는 SIM 카드 수용 공간(SCRS)을 형성하는 SIM 카드 홀더를, 전술한 바와 같이, 통상적으로 포함하는 본 발명에 따른 메커니즘을 도시한다.

직교/직각이라는 용어는 "실제 세계" 문맥으로 해석되어야 하고, 즉 본 발명에 따른 메커니즘에서 이상적인 직교 상태로부터의 작은 이탈이 가능하고, 보다 구체적으로 허용 가능한 오차는 전형적으로 ±5 ° 이내라는 것, 즉 형성된 각도는 85 ° 내지 95 ° 사이에 포함된다는 것이 강조되어야 한다.

개스킷(3)은 상기 접근 개구에 인접하게 제공되어, 외부 커버(1a)와 협력하여 접근 개구를 통한 임의의 바람직하지 않은 물질(물, 먼지 등)의 통과가 방지되도록 한다.

홀더는 홀더 커버(1a)가 장치 케이스(2)의 외부 표면과 동일 평면을 유지하게 하는 스프링 부하식 기계적 구속부에 의해 장치 내에 고정된다. 더 구체적으로, 도시된 실시양태에서, 이러한 구속부는 둥근 팁을 갖는 한 쌍의 대향 고정 핀(4)으로 구성되며, 이는 관련 스프링(5)에 의해 가압되어 이에 상응하게 성형된 시트(6)가 형성된 레그(1b)의 단부 부분과 바람직하게는 그에 직각으로 맞물린다. 상기 고정 핀(4)의 맞물림 위치는 핀(4)이 맞닿는 장치 케이스 상에 형성된 단부 정지부(7)에 의해 형성되어, 스프링(5)이 이들을 홀더 프레임(1)을 향해 추가로 밀어낼 수 없도록 한다.

기계적 구속부의 해제 시 홀더의 배출은, 비록 상이하게 배열될 수 있고/거나 단일 스프링(8)이 바람직하게는 중심 위치에 사용될 수 있지만, 균형 잡힌 가압을 달성하기 위해 바람직하게는 레그(1b)와 나란한 한 쌍의 배출 스프링(8)으로 구성되는 탄성 수단에 의해 제공된다. 동일한 이유로, 핀(4) 및 스프링(5)이 또한 상이하게 배열될 수 있고/거나 단일 핀+스프링 조립체가 사용될 수 있다.

기계적 구속부의 해제는, 바람직하게는 SMA 와이어(10) 형태의 SMA 작동 요소의 활성화를 통해서 달성되지만, 스트립 등과 같은 다른 형태의 SMA 작동기가 가능하다.

전술한 통상적인 구조는 본 발명을 특징짓는 이하의 신규하고 독창적인 특징이 추가로 제공된다:

- SIM 카드 수용 공간(SCRS)은 레그(1b)를 따라서, 즉 길이 방향으로 연장되고, 그 길이의 일부, 바람직하게는 그 길이의 약 절반만을 차지하지만, 반면에 대안적인 실시양태(도면에 도시되지 않음)에서는 레그(1b)의 실질적으로 전체 길이를 따라서 연장되나 프레임(1)의 평면에 대해 수직 방향, 즉 두께 방향의 상이한 평면 상에서 연장된다;

- 홀더 프레임(1)의 내부 측면(1c)은 상기 측면(1c)의 종방향 수축을 허용하는 적어도 하나의 스프링형 가요성 부분(9)을 갖고, 즉 2 개의 레그(1b)는 도 1에 도시된 고정 상태에 비해 서로 더 근접하게 이동될 수 있다;

- SMA 와이어(10)는 2 개의 레그(1b) 사이에서, 바람직하게는 그에 직각으로 및 단부 시트(6)에 상응하여, 연장된다;

- 2 개의 전도성 패드(11)가 장치 케이스(2)의 접근 개구에 인접하게, 개스킷(3)에 대해 내부적으로 배열된다;

- 2 개의 전도성 스트립(12)은 각각 2 개의 레그(1b)를 따라 홀더 프레임(1) 상에 배열되고, 상기 스트립(12)은 상기 SMA 와이어(10)의 단부와 상기 전도성 패드(11)에 상응하는 위치에서의 외부 커버(1a)의 단부 부분 사이에서 연장된다.

SMA 와이어(10)를 손상으로부터 보호하기 위해, 이는 2 % 수축을 허용하는 가요성 접착제에 의해 SIM 카드 홀더에 연결 및 밀봉될 수 있다.

본 발명에 따른 메커니즘의 단순하고 효과적인 작동은 상기 주어진 설명으로부터 쉽게 이해될 것이다.

도 1의 고정 상태로부터 시작하여, 전력이 공급되고 잠금 해제 상태의 장치를 사용하여, SIM 카드를 해제하기 위해서 사용자는 장치 상에서 작동하는 애플리케이션을 열고 (또는 US 2015/0018041에 상세히 설명된 바와 같이, 셋업 메뉴 등에 응하고) 특정 명령을 내린다. 이 명령은 짧은 에너지 펄스를 유발하여 SMA 와이어(10)로 전류를 공급하는 전도성 스트립(12)과 접촉하는 전도성 패드(11)로 전류를 공급한다.

도 2에 도시된 바와 같이, SMA 와이어(10)를 통한 전류의 통과는 그것이 가열되게 하고 그의 전이 온도에 도달하면 수축하게 한다. 이러한 와이어(10)의 수축은 또한 그 가요성 부분(9)에서 내부 측면(1c)의 수축을 초래하여, 레그(1b)는 SIM 카드 수용 공간(SCRS)을 넘어 연장되는 그의 내부 절반에서 서로 더 가까이 내측으로 당겨진다. 결과적으로, 그 단부 시트(6)는 정지부(7)에 계속 맞닿아 있는 고정 핀(4)으로부터 분리된다.

따라서, 본 발명에서 SMA 와이어는 후킹 부재, 즉 고정 핀(4)으로 작용하지 않고, 대신 그가 맞물린 홀더 요소, 즉 시트(6)로 작용하며, 메커니즘은 제US 2015/0018041에 교시된 메커니즘의 반대인 방식으로 작동한다는 것을 주목하여야 한다.

이 상태에서, 배출 스프링(8)은 도 3에 도시된 바와 같이, 장치 케이스(2)의 외부로 홀더를 밀어내어 SIM 카드의 해제를 달성할 수 있으며, SMA 와이어(10)는 이미 냉각되고 홀더 프레임(1)은 그 변형되지 않은 휴지 형상으로 돌아간다. 스프링(8)이 홀더를 밀어내기 시작하자마자, SMA 와이어(10)가 필요한 수축을 이미 수행했기 때문에 패드(11)와 스트립(12) 사이의 접촉이 중단되어, 와이어의 과열의 위험을 효과적으로 방지한다는 것이 또한 주목되어야 한다.

SIM 카드 홀더는 단순히 장치 케이스(2) 내의 그의 시트 내로 수동으로 그를 밀어넣어, 핀(4)이 되돌아가 시트(6)와 다시 맞물릴 때까지 레그(1b)의 단부가 스프링(5)의 저항을 극복하며 둥근 고정 핀(4)을 옆으로 밀어내도록 함으로써 도 1의 고정 상태로 복귀될 수 있다. 레그(1b)의 단부, 핀(4)의 팁 및 시트(6)는 해제 작동뿐만 아니라 이러한 작동을 용이하게 하도록 성형되므로, 도면에 도시된 것들과 상이한 다른 형상들이 채택될 수 있다는 것이 자명하다 (예를 들어, 서로 상에서 미끄러지듯이 움직이는 2 개의 접촉 평면을 얻기 위한 삼각형 팁을 갖는 핀(4), 삼각형 리세스를 갖는 시트(6) 및 핀(4)의 팁의 경사와 매칭되는 경사 단부를 갖는 레그(1b)).

전술한 대안적인 실시양태는 자명하게 동일한 방식으로 작동하며, 유일한 차이점은, SIM 카드 수용 공간(SCRS)이 레그(1b)의 실질적으로 전체 길이를 따라서 연장되나 두께 방향의 상이한 평면 상에 있어, 그 내부에 끼워지는 SIM 카드가 내부 측면(1c)의 수축을 방지하지 않도록 할 것이기 때문에 홀더가 더 짧고 더 두꺼워질 것이라는 것이다. 이는 설계자가 장치 케이스 내의 기하학적 제약에 따라 더 길고 더 얇은 홀더 또는 더 짧고 더 두꺼운 것을 선택할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 메커니즘은 특정 유형의 SMA 와이어에 제한되지 않지만, 주울 효과(Joule effect)에 의해 활성화된 임의의 SMA 와이어가 유용하게 채용될 수 있다. 니티놀(Nitinol)의 명칭으로 분야에서 널리 공지된 Ni-Ti 합금으로 제조된, 20 μm 내지 150 μm 범위의 직경을 갖고 다양한 공급원으로부터 시판되는 SMA 와이어, 예를 들어 사에스 게터스 에스.페.아.(SAES Getters S.p.A.)에 의해 상표명 스마트플렉스(Smartflex)하에 판매되는 와이어를 사용하는 것이 바람직하고, 50 μm 와이어를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

Claims (8)

1. - 장치 케이스(2) 내에 형성된 접근 개구를 폐쇄하는 외부 커버(1a), 상기 외부 커버(1a)로부터 상기 장치 케이스(2) 내로 직각으로 연장되는 2 개의 레그(1b), 및 상기 2 개의 레그(1b)를 직각으로 연결하는 내부 측면(1c)으로 구성되는 실질적 직사각형 프레임(1)을 포함하며, 외부 커버(1a)에 인접하게 위치하는 SIM 카드 수용 공간(SCRS)을 형성하는 SIM 카드 홀더;
   - 외부 커버(1a)가 장치 케이스(2)의 외부 표면과 동일 평면이도록 SIM 카드 홀더가 장치 내에 고정되게 유지하는 기계적 구속부;
   - 활성화 시 상기 기계적 구속부를 해제하는, 바람직하게는 형상 기억 합금 와이어(10) 형태의 형상 기억 합금 작동 요소;
   - 기계적 구속부의 해제 시 SIM 카드 홀더의 배출을 위한 탄성 수단;
   을 포함하며,
   - 상기 기계적 구속부는 스프링 부하식이고;
   - 상기 홀더 프레임(1)의 내부 측면(1c)은 상기 내부 측면(1c)의 종방향 수축을 허용하는 적어도 하나의 스프링형 가요성 부분(9)을 갖고;
   - 형상 기억 합금 작동 요소는 홀더 프레임(1)의 2 개의 레그(1b) 사이에서, 바람직하게는 그에 직각으로 연장되고;
   - SIM 카드 수용 공간(SCRS)은 2 개의 레그(1b)를 따라서, 길이 방향 또는 두께 방향 중 어느 하나로 연장되어, 그 내부에 끼워지는 SIM 카드가 내부 측면(1c)의 상기 종방향 수축을 방지하지 않도록 하는 것
   및 추가로
   - 장치 케이스(2)의 접근 개구에 인접하게 배열된 2 개의 전도성 패드(11) 및
   - 각각 2 개의 레그(1b)를 따라 홀더 프레임(1) 상에 배열되고, 상기 형상 기억 합금 작동 요소의 단부와 상기 전도성 패드(11)에 상응하는 위치에서의 외부 커버(1a)의 단부 부분 사이에서 연장되는, 2 개의 전도성 스트립(12)을 포함하는 것
   을 특징으로 하는, 전자 장치에 고정된 SIM 카드를 해제하기 위한 메커니즘.
2. 제1항에 있어서, SIM 카드 수용 공간(SCRS)은 2 개의 레그(1b)를 따라서, 길이 방향으로 연장되고, 그 길이의 일부, 바람직하게는 그 길이의 약 절반인 일부만을 차지하도록 하는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
3. 제1항에 있어서, SIM 카드 수용 공간(SCRS)은 2 개의 레그(1b)의 실질적으로 전체 길이를 따라서 연장되나 두께 방향의 상이한 평면 상에 있는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스프링 부하식 기계적 구속부는 한 쌍의 대향 고정 핀(4)으로 구성되며, 이는 관련 스프링(5)에 의해 가압되어 이에 상응하게 성형된 시트(6)가 형성된 레그(1b)의 단부 부분과 바람직하게는 그에 직각으로 맞물리고, 상기 고정 핀(4)의 맞물림 위치는 장치 케이스(2) 상에 형성된 단부 정지부(7)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
5. 제4항에 있어서, 형상 기억 합금 작동 요소는 레그(1b)의 단부 부분에 형성된 시트(6)에 상응하게 위치하는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, SIM 카드 홀더의 배출을 위한 탄성 수단은 레그(1b)와 나란한 한 쌍의 배출 스프링(8)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 형상 기억 합금 작동 요소는 2 % 수축을 허용하는 가요성 접착제에 의해 SIM 카드 홀더에 연결 및 밀봉되는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 개스킷(3)은 상기 접근 개구의 단부에 인접하게 및 전도성 패드(11)에 대해 외부적으로 제공되며, 상기 개스킷(3)은 외부 커버(1a)와 협력하여 접근 개구를 통한 임의의 바람직하지 않은 물질의 통과를 방지하기에 적합한 것을 특징으로 하는 메커니즘.
   

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