WO2023052436A1 - Magnetischer steckverbinder für einen galvanischen ladeanschluss eines elektronischen geräts, insbesondere eines hörinstruments - Google Patents

Magnetischer steckverbinder für einen galvanischen ladeanschluss eines elektronischen geräts, insbesondere eines hörinstruments Download PDF

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WO2023052436A1
WO2023052436A1 PCT/EP2022/077000 EP2022077000W WO2023052436A1 WO 2023052436 A1 WO2023052436 A1 WO 2023052436A1 EP 2022077000 W EP2022077000 W EP 2022077000W WO 2023052436 A1 WO2023052436 A1 WO 2023052436A1
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contact
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mating
magnetic
charging
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PCT/EP2022/077000
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Johannes Kuhn
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Sivantos Pte. Ltd.
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Definitions

  • the invention relates to a magnetic connector for a galvanic charging connection of an electronic device, in particular a hearing instrument.
  • the invention further relates to a magnetic mating connector of an electrical charger or charging cable, and a connector system formed by the connector and the mating connector.
  • An electronic device is generally referred to as a hearing instrument that supports the hearing ability of a person wearing the hearing instrument (hereinafter referred to as “wearer” or “user”).
  • the invention relates to hearing instruments that are set up to fully or partially compensate for a hearing loss of a hearing-impaired user.
  • a hearing instrument is also referred to as a “hearing aid”.
  • hearing instruments that protect or improve the hearing ability of normal-hearing users, for example, are intended to improve speech understanding in complex hearing situations.
  • Hearing instruments in general, and hearing aids in particular are usually designed to be worn on the user's head and here in particular on him or on one ear, in particular as behind-the-ear devices (after the English term “behind the ear” also referred to as BTE devices) or in-the-ear devices (also referred to as ITE devices after the English term “in the ear”).
  • hearing instruments regularly have at least one (acousto-electric) input converter, a signal processing unit (signal processor) and an output converter.
  • the or each input transducer picks up airborne sound from the environment surrounding the hearing instrument and converts this airborne sound into an input audio signal (ie an electrical signal that conveys information about the ambient sound).
  • the or each input audio signal is processed in the signal processing unit (ie its sound information is modified) in order to support the hearing ability of the user, in particular to compensate for a hearing loss of the user.
  • the signal processing unit outputs a correspondingly processed audio signal to the output converter.
  • the output converter is in the form of an electro-acoustic converter, which converts the (electrical) output audio signal back into airborne sound, with this airborne sound—modified compared to the ambient sound—being emitted into the user's auditory canal.
  • the output converter also known as the “receiver”
  • the output transducer is usually integrated outside the ear in a housing of the hearing instrument.
  • the sound emitted by the output transducer is conducted into the user's auditory canal by means of a sound tube.
  • the output transducer can also be arranged in the auditory canal and thus outside of the housing worn behind the ear.
  • Such hearing instruments are also referred to as RIC devices.
  • Hearing instruments worn in the ear, which are so small that they do not protrude beyond the auditory canal are also referred to as CIC devices.
  • the output converter can also be in the form of an electromechanical converter, which converts the output audio signal into structure-borne noise (vibrations), with this structure-borne noise being emitted, for example, in the skull bones of the user.
  • structure-borne noise vibrations
  • the battery is recharged either wirelessly or by means of a galvanic charging connection.
  • An electrical device for supplying a charging current ie an electrical current for charging the rechargeable battery of the device, is generally referred to as a charging connection.
  • “Galvanic” means that the charging port allows electrical current to flow (ie exchange electrons) between a charger or charging cable and the electrical device, in contrast to wireless charging.
  • a galvanic charging connection Compared to a device for wireless charging, a galvanic charging connection generally has the advantage that it is comparatively compact and can therefore be implemented in a space-saving manner.
  • a disadvantage of conventional galvanic charging connections is that the electronic devices equipped with them have to be arranged precisely in relation to the charging device or charging cable for the charging process in order to close the galvanic (ie electrically conductive) connection. Galvanic charging connections are therefore often comparatively unfriendly to use and—if handled incorrectly—prone to malfunction.
  • the object of the invention is to enable an electronic device provided with a rechargeable battery to be galvanically charged in a way that is easy to handle and reliable (not susceptible to faults).
  • a magnetic connector for a galvanic charging connection of an electronic device in particular a hearing instrument
  • this object is achieved according to the invention by the features of claim 1 .
  • a magnetic mating connector of an electrical charger or charging cable the above object is achieved according to the invention by the features of claim 10.
  • Further embodiments of the invention are a magnetic connector system according to claim 13, which comprises the magnetic connector according to the invention and the magnetic mating connector according to the invention, an electronic device ( in particular hearing instrument) according to claim 14 with the magnetic connector according to the invention and a charger or charging cable according to claim 15 with the magnetic mating connector according to the invention.
  • the magnetic connector comprises a cylindrical (i.e. pin-shaped, in particular circular-cylindrical) first contact and a second contact, each made of electrically conductive material.
  • the magnetic plug connector is therefore multi-pole, in particular two-pole.
  • the second contact is arranged next to the first contact (i.e. offset transversely to the axis of the first contact) and is preferably likewise cylindrical (i.e. pin-shaped, in particular circular-cylindrical).
  • the first contact and the second contact of the plug connector each have a contact surface that is provided to form a galvanic connection with a respectively associated mating contact surface of a magnetic mating plug connector of a charging device or charging cable.
  • the first contact is formed of a magnetic or magnetizable material, particularly metallic steel (e.g. SUS 430).
  • the second contact is made of a non-magnetic or non-magnetizable material or a material that is less magnetizable than the material of the first contact, in particular a titanium alloy or an austenitic chromium-nickel-molybdenum steel (e.g. SUS316L, TiAI4V6 or BioDur108).
  • the second contact is designed to be smaller than the first contact and is therefore made of less material than the first contact.
  • the respective material of the first and second contact can be formed from a plurality of material components, optionally with different physical properties.
  • the respectively desired electrical and magnetic properties of the first and second contact can be realized by a plurality of different material areas or layers.
  • magnetic connector is generally referred to an electrical contact device that is set up with a corresponding mating connector to enter into a galvanic connection held by magnetic force; the magnetic connector either generates a (particularly permanent) magnetic field itself or is set up to be magnetized by a magnetic field generated by the mating connector.
  • the magnetic connector can optionally also be held on the mating connector by a non-positive connection, ie by a frictional or adhesive force, when it is in contact with the mating connector—like a conventional connector.
  • a non-positive connection ie by a frictional or adhesive force
  • the two above-mentioned design options of the connector according to the invention achieves the same effect independently of one another: the first contact of the connector is attracted exclusively or at least more strongly than the second contact by a magnet assigned to the mating connector. This ensures that the plug connector automatically arranges itself correctly when approaching the mating plug connector. This avoids accidental "reverse polarity" of the connector, in which case the two contacts of the connector come into contact with the wrong contacts of the mating connector. This also prevents damage to the electronic device caused by polarity reversal.
  • the first contact preferably has a larger diameter than the second contact.
  • the diameter of the first contact is greater than the diameter of the second contact by a factor of between 1.5 and 4, preferably by a factor of between 2 and 3, and in particular by a factor of 2.5.
  • the first contact and the second contact are arranged in relation to one another in such a way that their respective axes are aligned parallel to one another.
  • the aforementioned elastic deformation of the connector and/or the mating connector when the first contact of the connector comes into contact with the associated mating contact surface of the mating connector has the further effect that the second contact of the connector in the contacted state is pressed against the associated mating contact surface of the mating connector under elastic prestress becomes. This avoids a loose contact of the second contact.
  • the second contact protrudes beyond the first contact—seen in the direction of the axis of the first contact—for example by between 0.1 mm and 1 mm, preferably between 0.2 mm and 0.6 mm and in particular around 0.4 mm.
  • the mating contact surfaces of the mating connector are offset from one another, so that when the connector approaches the mating connector, the first contact is still (slightly) spaced from the corresponding mating contact surface when the second contact is already touching the associated mating contact surface .
  • the first contact and the second contact are aligned at an angle to one another.
  • the contacts are arranged in such a way that the axis of the second contact is aligned at an angle between 10° and 30°, in particular at an angle of 20°, obliquely to the axis of the first contact.
  • the magnetic connector preferably includes a carrier in which the first contact and the second contact are fixed relative to one another.
  • the carrier is in particular made of plastic (e.g. Vectra® E130i).
  • the carrier is formed by an injection molded part.
  • the first contact and the second contact are preferably embedded in the carrier (i.e. overmoulded with the material of the carrier) or pressed into the carrier.
  • the first contact and the second contact of the connector are also preferably fixed in the carrier in such a way that their respective connection surfaces are aligned flush with a rear side of the carrier, i.e. within the scope of usual manufacturing tolerances they are neither set back compared to the rear side of the carrier nor over the rear side of the wearer protrude;
  • the "connection areas" are those areas of the two contacts referred to, each for connecting the contacts to device-internal electrical conductors (in particular electrical supply lines of the charging connection) are used.
  • the connection surface is in particular arranged opposite to the contact surface of the respective contact.
  • the magnetic connector includes, in addition to the two contacts and the carrier, a sealing layer made of an elastic material, e.g. made of a fluorosilicone, which is arranged on a front side of the carrier so that when the connector is assembled it forms part of a Housing outside of the electronic device forms.
  • the sealing layer is formed, for example, by a part that is manufactured separately from the carrier and is in particular attached to the contacts.
  • the sealing layer is produced in one piece with the carrier, e.g. by 2K injection molding.
  • the magnetic mating connector according to the invention has two mating contacts which correspond to the contacts of the connector according to the invention, viz
  • a first mating contact which has the mating contact surface for forming a galvanic connection with the first contact of the connector
  • a second mating contact which has the mating contact surface for forming a galvanic connection with the second contact of the connector.
  • the mating connector also includes a magnet, in particular a permanent magnet, aligned with the first mating contact.
  • the contact surface of the second mating contact is annular or in the shape of a ring segment (in particular in the shape of a circular ring or in the shape of a circular ring segment) and surrounds the first mating contact (in particular concentrically).
  • This design of the mating connector has the effect that the connector is free in the contacted state or at least within a predetermined angular interval can be rotated around the first contact without losing the galvanic connection with the mating connector. This in turn leads to a considerable simplification of handling when connecting the connector to the mating connector.
  • the mating contact surface of the first mating contact is also designed in the shape of a circular disk.
  • the counter-contact surface of the first counter-contact preferably has a diameter that is larger than a radial width of the counter-contact surface of the second counter-contact.
  • the diameter of the counter-contact surface of the first counter-contact is greater than the radial width of the counter-contact surface of the second counter-contact by a factor of between 1.5 and 4, preferably by a factor of between 2 and 3, and in particular by a factor of 2.5.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a hearing instrument in the form of a hearing aid that can be worn behind the ear of a user, and a charging device in which the hearing instrument is inserted, the hearing instrument having a galvanic charging connection with a magnetic connector which is connected to a corresponding magnetic mating connector of the charger is contacted,
  • Fig. 2 shows a (partially sectioned) side view of a magnetic connector system formed from the connector of the hearing instrument and the mating connector of the charging device in the contacted state, the connector having a first contact, a second contact and a carrier fixing the contacts, and the mating connector having a (corresponding to the first contact of the connector) has a first mating contact and a second mating contact (corresponding to the second contact of the connector),
  • FIG. 3 shows the connector system according to FIG.
  • Fig. 4 is a perspective view of the connector of the magnetic
  • Fig. 5 is a perspective view of the connector of the magnetic
  • Connector system according to FIG. 2 with a view of a rear side of the carrier and (opposite to the contact surfaces) connection surfaces of the contacts,
  • FIG. 6 shows the connector of the magnetic connector system according to FIG. 2 in a (partially sectioned) side view
  • FIG. 7 shows the connector of the connector system according to FIG. 2 in an exploded view with an additional sealing layer
  • FIG. 8 shows a (partially sectioned) side view of the connector system according to FIG. 2 in a partially contacted state
  • FIG. 10 shows a perspective view of the connector of the magnetic connector system according to FIG. 10 with a view of the front side of the carrier and the contact surfaces of the contacts,
  • FIG. 13 shows a perspective view of the connector of the magnetic connector system according to FIG. 10 with a view of the back of the carrier and the connection surfaces of the contacts,
  • FIG. 14 shows the connector of the magnetic connector system according to FIG. 10 in a (partially sectioned) side view
  • FIG. 15 shows the connector of the connector system according to FIG. 10 in an exploded view with an additional sealing layer
  • FIG. 16 shows the mating connector of the connector system according to FIG. 10 in an exploded view
  • a hearing aid 2 as an example of an electronic device, i.e. a hearing instrument set up to support the hearing ability of a hearing-impaired user.
  • the hearing device 2 is a BTE hearing device that can be worn behind the ear of a user.
  • the hearing aid 2 comprises at least one microphone 6 (here two microphones 6) as an input transducer and a receiver 8 as ii within a housing 4 output converter.
  • the hearing aid 2 further comprises a battery 10 and a (particularly digital) signal processor 12.
  • the signal processor 12 preferably comprises both a programmable sub-unit (for example a microprocessor) and a non-programmable sub-unit (for example an ASIC).
  • the signal processor 12 is supplied with an electrical supply voltage U from the battery 10 .
  • the microphones 6 pick up airborne noise from the surroundings of the hearing aid 2.
  • the microphone 6 each convert the sound into an (input) audio signal I, which contains information about the recorded sound.
  • the input audio signals I are supplied to the signal processor 12 within the hearing device 2, which modifies these input audio signals I to support the hearing ability of the user.
  • the signal processor 12 outputs an output audio signal O, which contains information about the processed and thus modified sound, to the listener 8 .
  • the listener 8 converts the output sound signal O into a modified airborne sound.
  • This modified airborne sound is transmitted via a sound channel 14, which connects the receiver 8 to a tip 16 of the housing 4, and via a flexible sound tube (not explicitly shown), which connects the tip 16 to an earpiece inserted into the user's auditory canal transmitted to the user's ear canal.
  • the battery 10 is a rechargeable battery.
  • the hearing aid 2 includes a galvanic charging connection 18 for charging the battery 10 .
  • this charging connection 18 is essentially formed by a plug connector 20 and an electronic charging control 22 of the hearing aid 2 .
  • the hearing aid 2 is inserted into a corresponding receptacle 24 of a charging device 26 , so that the plug connector 20 of the hearing aid 2 makes contact with a corresponding magnetic mating plug connector 28 of the charging device 26 .
  • the mating connector 28 is supplied with an electrical charging current L from a power supply unit 30 .
  • the power supply unit 30 is controlled by an electronic charging controller 32 of the charging device 26 and obtains the electrical energy for generating the charging current L, preferably via a mains cable 34 from a mains supply.
  • the connector 20 of the hearing aid 2 and the mating connector 28 of the charger 26 together form a connector system 36, which is shown in a first embodiment in FIGS.
  • the connector 20 on the hearing aid side of this connector system 36 is designed and includes two poles
  • a cylindrical second contact 44 with a contact surface 46 and a connecting surface 48 opposite this, which consists of a non-magnetizable, electrically conductive material (for example TiAl4V6),
  • a carrier 50 made of plastic (for example Vectra® E130i), in which the contacts 38 and 44 are embedded and thus fixed relative to one another, so that the contacts 38 and 44 are arranged parallel to one another with respect to their axes, and optionally a sealing layer 52 (FIG. 7) made of an elastic material (e.g. fluorosilicone) which is pushed onto the contacts 38,44.
  • plastic for example Vectra® E130i
  • a sealing layer 52 made of an elastic material (e.g. fluorosilicone) which is pushed onto the contacts 38,44.
  • the charger-side mating connector 28 of the connector system 36 according to FIGS. 2 to 9 is also designed and includes two poles
  • a magnet 66 here in the form of a permanent magnet, which is aligned with the first mating contact 54 and is connected to its base surface 58, and
  • a pot-shaped pocket 68 made of elastic material for example a fluorosilicone
  • the magnet 66 is accommodated and held non-positively (i.e. by frictional forces).
  • the mounting ring 64 and pocket 68 are each shown in section.
  • the pocket 68 is arranged between the magnet 66 and the mounting ring 64 .
  • the pocket 68 is provided with an opening in its cup bottom, through which the first mating contact 54 protrudes. In the area of the base 58, the first mating contact 54 is widened. As a result, the first mating contact has a “magnetic funnel effect” in that it concentrates the magnetic flux emanating from the magnet 66 .
  • the first mating contact 54 is also connected via the base 58 to an electrical supply line 70 via which the first mating contact 54 is connected to the power supply unit 30 of the charging device 26 .
  • the contacts 38 and 44 and the counter-contacts 56 and 60 are preferably provided with an electrically highly conductive coating, e.g. made of gold.
  • the two mating contact surfaces 56 and 62 of the mating connector 28 lie in one plane in the exemplary embodiment according to FIGS. Deviating from this, the two contact surfaces 40 and 46 of the connector 20 are offset from one another by a distance a (Fig. 6) of e.g. 0.5 mm in the axial direction of the contacts 38 and 44, since the second contact 44 is slightly longer than the first Contact 38. As can be seen from FIG. 8, the contact surface 40 of the first contact 38 is set back slightly in relation to the outside of the housing 4 (indicated in FIG. 8).
  • a gap is formed between the contact surface 40 of the first contact 38 and the corresponding mating contact surface 56 of the first mating contact 54 when the contact surface 46 of the second contact 44 abuts the mating contact surface 62 of the second mating contact 60.
  • a contact (and thus a galvanic connection) between the contact surface 40 of the first contact 38 and the mating contact surface 56 of the first mating contact 54 is brought about by the magnetic attraction of the first contact 38 by the magnet 66, through which the magnet 66 and the first mating contact 54 with elastic deformation of the pocket 68 slightly to the closure of the gap described above are deflected.
  • the elastic deformation of the pocket 68 prestresses the second mating contact 60 against the second contact 44 .
  • FIGS. 10-16 An alternative embodiment of the connector system 36 is shown in Figs. 10-16.
  • the connector system 36 differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 9 above all in that the contacts 38 and 44 of the connector 20 are set at an angle of approximately 20° to one another with respect to their axes.
  • FIGS. 17 and 18 A third embodiment of the connector system 36 is shown in FIGS. 17 and 18.
  • FIG. instead of the elastic pocket 68 , a helical spring 72 is provided, which is placed on the outside of the mounting ring 64 and in the contacted state of the connector system 36 preloads the second mating contact 60 against the second contact 44 .
  • a fourth exemplary embodiment of the connector system 36 shown in FIGS. 19 and 20 differs from the exemplary embodiments described above primarily in that the first mating contact 54 and the second mating contact 60 of the mating connector 28 are constructed directly on a printed circuit board 74.
  • the mating connector 28 is not integrated into the charging device 26, but rather forms the termination of a charging cable on the hearing device side.

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Abstract

Ein magnetischer Steckverbinder (20) für einen galvanischen Ladeanschluss (18) eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Hörinstruments (2), umfasst einen zylinderförmigen ersten Kontakt (38) aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material und einem daneben angeordneten zweiten Kontakt (44). Der zweite Kontakt (44) ist aus einem nicht-magnetischen oder nicht-magnetisierbaren Material oder einem im Vergleich zu dem Material des ersten Kontakts (38) weniger magnetisierbarem Material gebildet und/oder enthält im Vergleich zu dem ersten Kontakt (38) weniger Material. Ein korrespondierender magnetischer Gegensteckverbinder (28) eines Ladegeräts (26) oder Ladekabels umfasst ersten Gegenkontakt (54) und einen zweiten Gegenkontakt (60). Der Gegensteckverbinder (28) umfasst weiterhin einen fluchtend mit dem ersten Gegenkontakt (54) ausgerichteten Magnet (66). Eine Gegenkontaktfläche (62) des zweiten Gegenkontakts (60) ist ringförmig oder ringsegmentförmig ausgebildet und umgibt den ersten Gegenkontakt (54).

Description

Beschreibung
Magnetischer Steckverbinder für einen galvanischen Ladeanschluss eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Hörinstruments
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Steckverbinder für einen galvanischen Ladeanschluss eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Hörinstruments. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen magnetischen Gegensteckverbinder eines elektrischen Ladegeräts oder Ladekabels, und ein durch den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder gebildetes Steckverbindersystem.
Als Hörinstrument wird allgemein ein elektronisches Gerät bezeichnet, dass das Hörvermögen einer das Hörinstrument tragenden Person (die nachfolgend als „Träger“ oder „Nutzer“ bezeichnet ist) unterstützt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Hörinstrumente, die dazu eingerichtet sind, einen Hörverlust eines hörgeschädigten Nutzers ganz oder teilweise zu kompensieren. Ein solches Hörinstrument wird auch als „Hörgerät“ bezeichnet. Daneben gibt es Hörinstrumente, die das Hörvermögen von normalhörenden Nutzern schützen oder verbessern, zum Beispiel in komplexen Hörsituationen ein verbessertes Sprachverständnis ermöglichen sollen.
Hörinstrumente im Allgemeinen, und Hörgeräte im Speziellen, sind meist dazu ausgebildet, am Kopf und hier insbesondere ihn oder an einem Ohr des Nutzers getragen zu werden, insbesondere als Hinter-dem-Ohr-Geräte (nach dem englischen Begriff „behind the ear“ auch als BTE-Geräte bezeichnet) oder In-dem-Ohr- Geräte (nach dem englischen Begriff „in the ear“ auch als ITE-Geräte bezeichnet). Im Hinblick auf ihre interne Struktur weisen Hörinstrumente regelmäßig mindestens einen (akusto-elektrischen) Eingangswandler, eine Signalverarbeitungseinheit (Signalprozessor) und einen Ausgangswandler auf. Im Betrieb des Hörinstru- merits nimmt der oder jeder Eingangswandler einen Luftschall aus der Umgebung des Hörinstruments auf und wandelt diesen Luftschall in ein Eingangs-Audiosignal (d. h. ein elektrisches Signal, das eine Information über den Umgebungsschall transportiert) um. In der Signalverarbeitungseinheit wird das oder jedes Eingangs- Audiosignal verarbeitet (d. h. hinsichtlich seiner Schallinformation modifiziert), um das Hörvermögen des Nutzers zu unterstützen, insbesondere um einen Hörverlust des Nutzers auszugleichen. Die Signalverarbeitungseinheit gibt ein entsprechend verarbeitetes Audiosignal an den Ausgangswandler aus.
In den meisten Fällen ist der Ausgangswandler als elektro-akustischer Wandler ausgebildet, der das (elektrische) Ausgangs-Audiosignal wieder in einen Luftschall umwandelt, wobei dieser - gegenüber dem Umgebungsschall modifizierte - Luftschall in den Gehörgang des Nutzers abgegeben wird. Bei einem hinter dem Ohr getragenen Hörinstrument ist der auch als „Hörer“ („Receiver“) bezeichnete Ausgangswandler meist außerhalb des Ohrs in einem Gehäuse des Hörinstruments integriert. Der von dem Ausgangswandler ausgegebene Schall wird in diesem Fall mittels eines Schallschlauchs in den Gehörgang des Nutzers geleitet. Alternativ hierzu kann der Ausgangswandler auch in dem Gehörgang, und somit außerhalb des hinter dem Ohr getragenen Gehäuses, angeordnet sein. Solche Hörinstrumente werden (nach dem englischen Begriff „receiver in canal“) auch als RIC- Geräte bezeichnet. Im Ohr getragene Hörinstrumente, die so klein dimensioniert sind, dass sie nach außen über den Gehörgang nicht hinausstehen, werden (nach dem englischen Begriff „completely in canal“) auch als CIC-Geräte bezeichnet.
In weiteren Bauformen kann der Ausgangswandler auch als elektro-mechanischer Wandler ausgebildet sein, der das Ausgangs-Audiosignal in Körperschall (Vibrationen) umwandelt, wobei dieser Körperschall zum Beispiel in den Schädelknochen des Nutzers abgegeben wird. Ferner gibt es implantierbare Hörinstrumente, insbesondere Cochlear-Implantate, und Hörinstrumente, deren Ausgangswandler den Hörnerv des Nutzers direkt stimulieren.
In jüngerer Zeit werden zunehmend Hörinstrumente mit wiederaufladbarer Batterie hergestellt. Das Wiederaufladen der Batterie erfolgt dabei entweder drahtlos oder mittels eines galvanischen Ladeanschlusses. Als Ladeanschluss wird dabei allgemein eine elektrische Einrichtung zur Zuführung eines Ladestroms, d.h. eines elektrischen Stroms zum Laden der wiederaufladbaren Batterie des Geräts, bezeichnet. „Galvanisch“ bedeutet dabei, dass der Ladeanschluss im Gegensatz zum drahtlosen Laden einen elektrischen Stromfluss (d.h. einen Austausch Elektronen) zwischen einem Ladegerät oder Ladekabel und dem elektrischen Gerät ermöglicht.
Ein galvanischer Ladeanschluss hat im Vergleich zu einer Einrichtung zum drahtlosen Laden in der Regel den Vorteil, dass er vergleichsweise kompakt und damit bauraumsparend realisierbar ist. Nachteilig an herkömmlichen galvanischen Ladeanschlüssen ist allerdings, dass die damit ausgerüsteten elektronischen Geräte für den Ladevorgang präzise zu dem Ladegerät oder Ladekabel angeordnet werden müssen, um die galvanische (also elektrisch leitende) Verbindung zu schließen. Galvanische Ladeanschlüsse sind daher oft vergleichsweise handhabungs-un- freundlich und - bei falscher Handhabung - störungsanfällig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach handhabbares und verlässliches (störungsunanfälliges) galvanisches Laden eines mit einer wiederaufladbaren Batterie versehenen elektronischen Geräts zu ermöglichen.
Bezüglich eines magnetischen Steckverbinders für einen galvanischen Ladeanschluss eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Hörinstruments wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 . Bezüglich eines magnetischen Gegensteckverbinders eines elektrischen Ladegeräts oder Ladekabels wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Weitere Verkörperungen der Erfindung sind ein magnetisches Steckverbindersystem nach Anspruch 13, das den erfindungsgemäßen magnetischen Steckverbinder und den erfindungsgemäßen magnetischen Gegensteckverbinder umfasst, ein elektronisches Gerät (insbesondere Hörinstrument) nach Anspruch 14 mit dem erfindungsgemäßen magnetischen Steckverbinder und ein Ladegerät oder Ladekabel nach Anspruch 15 mit dem erfindungsgemäßen magnetischen Gegensteckverbinder. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung beschrieben sowie aus der Zeichnung ersichtlich.
Der magnetische Steckerbinder umfasst einen zylinderförmigen (d.h. stiftförmigen, insbesondere kreiszylinderförmigen) ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt, jeweils aus elektrisch leitendem Material. Der magnetische Steckverbinder ist somit mehrpolig, insbesondere zweipolig ausgebildet. Der zweite Kontakt ist einem neben dem ersten Kontakt (d.h. quer zur Achse des ersten Kontakts versetzt) angeordnet und bevorzugt ebenfalls zylinderförmig (also stiftförmig, insbesondere kreiszylinderförmig) ausgebildet. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt des Steckverbinders weisen jeweils eine Kontaktfläche auf, die zur Bildung einer galvanischen Verbindung mit einer jeweils zugeordneten Gegenkontaktfläche eines magnetischen Gegensteckverbinders eines Ladegeräts oder Ladekabels vorgesehen ist.
Der erste Kontakt ist aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gebildet, insbesondere aus einem ferntischen Stahl (z.B. SUS 430).
Der zweite Kontakt ist dagegen aus einem nicht-magnetischen oder nicht-magnetisierbaren Material oder einem im Vergleich zu dem Material des ersten Kontakts weniger magnetisierbaren Material gebildet, insbesondere aus einer Titan-Legierung oder einem austenitischen Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl (z.B. SUS316L, TiAI4V6 oder BioDur108). Zusätzlich oder alternativ hierzu ist der zweite Kontakt im Vergleich zu dem ersten Kontakt kleiner ausgebildet und besteht somit aus weniger Material als der erste Kontakt. Das jeweilige Material des ersten und zweiten Kontakts kann im Rahmen der Erfindung aus mehreren Matenalkomponenten, ggf. mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, gebildet sein. Beispielsweise können die jeweils gewünschten elektrischen und magnetischen Eigenschaften des ersten und zweiten Kontakts durch mehrere unterschiedliche Materialbereiche oder -schichten realisiert sein.
Als „magnetischer Steckverbinder“ wird allgemein eine elektrische Kontakteinrichtung bezeichnet, die dazu eingerichtet ist, mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinder eine durch Magnetkraft gehaltene galvanische Verbindung einzugehen; der magnetische Steckverbinder erzeugt dabei entweder selbst ein (insbesondere permanentes) Magnetfeld oder ist dazu eingerichtet, von einem von dem Gegensteckverbinder erzeugten Magnetfeld magnetisiert zu werden. Der magnetische Steckverbinder kann optional in mit dem Gegensteckverbinder kontaktiertem Zustand - wie ein herkömmlicher Steckverbinder - zusätzlich auch durch eine kraftschlüssige Verbindung, also durch eine Reib- oder Haftkraft, an dem Gegensteckverbinder gehalten sein. Die Bildung eines solchen Kraftschlusses ist aber für den erfindungsgemäßen magnetischen Steckverbinder nicht notwendig.
Da die den magnetischen Steckverbinder an dem Gegensteckverbinder haltende Magnetkraft einerseits von der Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit des ersten Kontakts und andererseits von der Materialmenge des ersten Kontakts abhängt, wird durch die beiden oben genannten Gestaltungsoptionen des erfindungsgemäßen Steckverbinders (nämlich einerseits die Ausbildung des zweiten Kontakts aus nicht oder weniger magnetisiertem oder magnetisierbarem Material und andererseits die Ausbildung des zweiten Kontakts aus weniger Material) unabhängig voneinander dieselbe Wirkung erzielt: Durch einen dem Gegensteckverbinder zugeordneten Magnet wird der erste Kontakt des Steckverbinders ausschließlich oder jedenfalls stärker als der zweite Kontakt angezogen. Somit wird erreicht, dass sich der Steckverbinder beim Annähern an den Gegensteckverbinder automatisch richtig anordnet. Ein versehentliches „Verpolen“ des Steckverbinders, bei dem die beiden Kontakte des Steckverbinders mit den falschen Kontakten des Gegensteckverbinders in Kontakt kommen, wird dadurch vermieden. Somit wird auch eine durch das Verpolen verursachte Beschädigung des elektronischen Geräts vermieden.
Vorzugsweise weist der erste Kontakt eine größeren Durchmesser auf als der zweite Kontakt. In bevorzugter Dimensionierung ist der Durchmesser des ersten Kontakts dabei gegenüber dem Durchmesser des zweiten Kontakts um einen Faktor zwischen 1 ,5 und 4, vorzugsweise um einen Faktor zwischen 2 und 3, und insbesondere um einen Faktor 2,5 größer. In einer zweckmäßigen Ausführungsform sind der erste Kontakt und der zweite Kontakt derart zueinander angeordnet, dass ihre jeweiligen Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Ein noch verbesserter Verpolschutz wird in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, dass die Kontaktfläche des zweiten Kontakts die Kontaktfläche des ersten Kontakts - insbesondere quer zu einer Achse des ersten Kontakts gesehen - überragt. Der zweite Kontakt ist in dieser Ausführung also mit anderen Worten länger ausgebildet als der erste Kontakt. Hierdurch wird insbesondere die Wirkung erzielt, dass bei einer Annäherung des Steckverbinders an den Gegensteckverbinder der erste Kontakt zu der zugehörigen Gegenkontaktfläche des Gegensteckverbinders noch (geringfügig) beabstandet ist, wenn der zweite Kontakt die zugeordnete Gegenkontaktfläche des Gegensteckverbinders schon berührt. Eine galvanische Verbindung des ersten Kontakts mit der zugeordneten Gegenkontaktfläche kommt dabei nur durch die magnetische Anziehungskraft zustande, die den ersten Kontakt des Steckverbinders an die zugehörige Gegenkontaktfläche anzieht, wobei der Steckverbinder und/oder der Gegensteckverbinder geringfügig elastisch verformt werden. Wird der erste Kontakt des Steckverbinders dagegen an die falsche Gegenkontaktfläche angenähert, so fehlt die anziehende Magnetkraft, wodurch eine galvanische Verbindung des ersten Kontakts des Steckverbinders mit der falschen Gegenkontaktfläche verhindert wird.
Die vorstehend erwähnte elastische Verformung des Steckverbinders und/oder des Gegensteckverbinders beim Kontaktieren des ersten Kontakts des Steckverbinders mit der zugeordneten Gegenkontaktfläche des Gegensteckverbinders hat die weitere Wirkung, dass der zweite Kontakt des Steckverbinders im kontaktierten Zustand unter einer elastischen Vorspannung gegen die zugeordnete Gegenkontaktfläche des Gegensteckverbinders gedrückt wird. Hierdurch wird ein Wackelkontakt des zweiten Kontakts vermieden.
In bevorzugter Dimensionierung überragt der zweite Kontakt den ersten Kontakt - in Richtung der Achse des ersten Kontakts gesehen - beispielsweise um zwischen 0,1 mm und 1 mm, vorzugsweise um zwischen 0,2 mm und 0,6 mm und insbesondere um 0,4 mm.
In einer Variante der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Gegenkontaktflächen des Gegensteckverbinders zueinander versetzt angeordnet, so dass wiederum bei einer Annäherung des Steckverbinders an den Gegensteckverbinder der erste Kontakt zu der entsprechenden Gegenkontaktfläche noch (geringfügig) beabstandet ist, wenn der zweite Kontakt die zugeordnete Gegenkontaktfläche schon berührt.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform des Steckverbinders sind der erste Kontakt und der zweite Kontakt schräg zueinander ausgerichtet. Insbesondere sind die Kontakte derart angeordnet, dass die Achse des zweiten Kontakts um einen Winkel zwischen 10° und 30°, insbesondere um einen Winkel von 20°, schräg zu der Achse des ersten Kontakts ausgerichtet sind.
Bevorzugt umfasst der magnetische Steckverbinder einen Träger, in dem der erste Kontakt und der zweite Kontakt relativ zueinander fixiert sind. Der Träger ist insbesondere aus Kunststoff (z.B. Vectra® E130i) gefertigt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Träger durch ein Spitzgießteil gebildet. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt sind dabei vorzugsweise in den Träger eingebettet (d.h. mit dem Material des Trägers umspritzt) oder in den Träger eingepresst.
Der erste Kontakt und der zweite Kontakt des Steckverbinders sind des Weiteren vorzugsweise derart in dem Träger fixiert, dass ihre jeweiligen Anschlussflächen bündig mit einer Rückseite des Trägers ausgerichtet sind, also im Rahmen üblicher Fertigungstoleranzen weder gegenüber der Rückseite des Träger zurückversetzt sind noch über die Rückseite des Trägers herausstehen; dies ermöglicht vorteilhafterweise eine einfache Verlötung des Steckverbinders auf einer Leiterplatte des elektronischen Geräts durch Oberflächenmontage (Surface-Mounting Technology, SMT; der magnetische Steckverbinder ist somit als SMD-Bauteil (Surface Mounted Device) ausgebildet. Als „Anschlussflächen“ werden diejenigen Flächen der beiden Kontakte bezeichnet, die jeweils zum Anschluss der Kontakte an geräteinterne elektrische Leiter (insbesondere elektrische Zuleitungen des Ladeanschlusses) dienen. Die Anschlussfläche ist dabei insbesondere entgegengesetzt zu der Kontaktfläche des jeweiligen Kontakts angeordnet.
In einer zweckmäßigen Ausführung umfasst der magnetische Steckverbinder zusätzlich zu den beiden Kontakten und dem Träger noch eine Dichtschicht aus einem elastischen Material, z.B. aus einem Fluor-Silikon, die an einer Frontseite des Trägers angeordnet ist, so dass sie im Montagezustand des Steckverbinders einen Teil einer Gehäuseaußenseite des elektronischen Geräts bildet. Die Dichtschicht ist beispielsweise durch ein von dem Träger separat gefertigtes Teil gebildet, das insbesondere auf die Kontakte aufgesteckt ist. Alternativ hierzu ist die Dichtschicht, z.B. durch 2K-Spritzgießen, einstückig mit Träger hergestellt.
Der erfindungsgemäße magnetische Gegensteckverbinder weist zwei Gegenkontakte auf, die mit den Kontakten des erfindungsgemäßen Steckverbinders korrespondieren, nämlich
- einen ersten Gegenkontakt, der die Gegenkontaktfläche zur Bildung einer galvanischen Verbindung mit dem ersten Kontakt des Steckverbinders aufweist, und
- einen zweiten Gegenkontakt, der die Gegenkontaktfläche zur Bildung einer galvanischen Verbindung mit dem zweiten Kontakt des Steckverbinders aufweist.
Der Gegensteckverbinder umfasst weiterhin einen fluchtend mit dem ersten Gegenkontakt ausgerichteten Magnet, insbesondere einen Permanentmagnet.
Die Kontaktfläche des zweiten Gegenkontakts ist ringförmig oder ringsegmentförmig (insbesondere kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig) ausgebildet und umgibt den ersten Gegenkontakt (insbesondere konzentrisch). Diese Ausbildung des Gegensteckverbinders hat die Wirkung, dass der Steckverbinder in kontaktiertem Zustand frei oder zumindest innerhalb eines vorgegebenen Winkelintervalls um den ersten Kontakt gedreht werden kann, ohne die galvanische Verbindung mit dem Gegensteckverbinder zu verlieren. Dies führt wiederum zu einer erheblichen Handhabungsvereinfachung bei der Verbindung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder. In zweckmäßiger Ausführung ist die Gegenkontaktfläche des ersten Gegenkontakts weiterhin kreisscheibenförmig ausgebildet.
Die Gegenkontaktfläche des ersten Gegenkontakts weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der größer als eine radiale Breite der Gegenkontaktfläche des zweiten Gegenkontakts ist. Beispielsweise ist der Durchmesser der Gegenkontaktfläche des ersten Gegenkontakts dabei gegenüber der radialen Breite der Gegenkontaktfläche des zweiten Gegenkontakts um einen Faktor zwischen 1 ,5 und 4, vorzugsweise um einen Faktor zwischen 2 und 3, und insbesondere um einen Faktor 2,5 größer.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein Hörinstrument in Form eines hinter einem Ohr eines Nutzers tragbaren Hörgeräts, sowie ein Ladegerät, in das das Hörinstrument eingesetzt ist, wobei das Hörinstrument einen galvanischen Ladeanschluss mit einem magnetischen Steckverbinder aufweist, der mit einem korrespondierenden magnetischen Gegensteckverbinder des Ladegeräts kontaktiert ist,
Fig. 2 in einer (teilgeschnittenen) Seitenansicht ein aus dem Steckverbinder des Hörinstruments und dem Gegensteckverbinder des Ladegeräts gebildetes magnetisches Steckverbindersystem in kontaktiertem Zustand, wobei der Steckverbinder einen ersten Kontakt, einen zweiten Kontakt und einen die Kontakte fixierenden Träger aufweist, und wobei der Gegensteckverbinder einen (mit dem ersten Kontakt des Steckverbinders korrespondierenden) ersten Gegenkontakt und einen (mit dem zweiten Kontakt des Steckverbinders korrespondierenden) zweiten Gegenkontakt aufweist,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung das Steckverbindersystem gemäß
Fig. 2,
Fig. 4 in perspektiver Darstellung den Steckverbinder des magnetischen
Steckverbindersystems gemäß Fig. 2 mit Blick auf eine Frontseite des Trägers und Kontaktflächen der Kontakte,
Fig. 5 in perspektiver Darstellung den Steckverbinder des magnetischen
Steckverbindersystems gemäß Fig. 2 mit Blick auf eine Rückseite des Trägers und (zu den Kontaktflächen entgegengesetzte) Anschlussflächen der Kontakte,
Fig. 6 in einer (teilgeschnittenen) Seitenansicht den Steckverbinder des magnetischen Steckverbindersystems gemäß Fig. 2,
Fig. 7 in einer Explosionsdarstellung den Steckverbinder des Steckverbindersystems gemäß Fig. 2 mit einer zusätzlichen Dichtschicht,
Fig. 8 in einer (teilgeschnittenen) Seitenansicht das Steckverbindersystem gemäß Fig. 2 in einem teilkontaktierten Zustand,
Fig. 9 in einer Explosionsdarstellung das Steckverbindersystem gemäß
Fig. 2,
Fig. 10 und 11 in einer (teilgeschnittenen) Seitenansicht und in perspektivischer Darstellung eine zweite Ausführungsform des Steckverbindersystems, Fig. 12 in perspektiver Darstellung den Steckverbinder des magnetischen Steckverbindersystems gemäß Fig. 10 mit Blick auf die Frontseite des Trägers und die Kontaktflächen der Kontakte,
Fig. 13 in perspektiver Darstellung den Steckverbinder des magnetischen Steckverbindersystems gemäß Fig. 10 mit Blick auf die Rückseite des Trägers und die Anschlussflächen der Kontakte,
Fig. 14 in einer (teilgeschnittenen) Seitenansicht den Steckverbinder des magnetischen Steckverbindersystems gemäß Fig. 10,
Fig. 15 in einer Explosionsdarstellung den Steckverbinder des Steckver- bindersystems gemäß Fig. 10 mit einer zusätzlichen Dichtschicht,
Fig. 16 in einer Explosionsdarstellung den Gegensteckverbinder des Steckverbindersystems gemäß Fig. 10
Fig. 17 und 18 in perspektivischer Darstellung sowie in einem Längsschnitt eine dritte Ausführungsform des Steckverbindersystems, sowie
Fig. 19 und 20 in perspektivischer Darstellung sowie in einem Längsschnitt eine vierte Ausführungsform des Steckverbindersystems.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt als Beispiel für ein elektronisches Gerät ein Hörgerät 2, d.h. ein zur Unterstützung des Hörvermögens eines hörgeschädigten Nutzers eingerichtetes Hörinstrument. Bei dem Hörgerät 2 handelt es sich in dem hier dargestellten Beispiel um ein hinter einem Ohr eines Nutzers tragbares BTE-Hörgerät.
Das Hörgerät 2 umfasst innerhalb eines Gehäuses 4 mindestens ein Mikrofon 6 (hier zwei Mikrofone 6) als Eingangswandler sowie einen Hörer 8 als ii Ausgangswandler. Das Hörgerät 2 umfasst weiterhin eine Batterie 10 und einen (insbesondere digitalen) Signalprozessor 12. Vorzugsweise umfasst der Signalprozessor 12 sowohl eine programmierbare Untereinheit (zum Beispiel einen Mikroprozessor) als auch eine nicht-programmierbare Untereinheit (zum Beispiel einen ASIC).
Der Signalprozessor 12 wird aus der Batterie 10 mit einer elektrischen Versorgungsspannung U versorgt.
Im Normalbetrieb des Hörgeräts 2 nehmen die Mikrofone 6 einen Luftschall aus der Umgebung des Hörgeräts 2 auf. Die Mikrofon 6 wandeln den Schall jeweils in ein (Eingangs-)Audiosignal I um, das eine Information über den aufgenommenen Schall enthält. Die Eingangs-Audiosignale I werden innerhalb des Hörgeräts 2 dem Signalprozessor 12 zugeführt, der diese Eingangs-Audiosignale I zur Unterstützung des Hörvermögens des Nutzers modifiziert.
Der Signalprozessor 12 gibt ein Ausgangs-Audiosignal O, das eine Information über den verarbeiteten und somit modifizierten Schall enthält, an den Hörer 8 aus.
Der Hörer 8 wandelt das Ausgangs-Schallsignal O in einen modifizierten Luftschall um. Dieser modifizierte Luftschall wird über einen Schallkanal 14, der den Hörer 8 mit einer Spitze 16 des Gehäuses 4 verbindet, sowie über einen (nicht explizit gezeigten) flexiblen Schallschlauch, der die Spitze 16 mit einem in den Gehörgang des Nutzers eingesetzten Ohrstück verbindet, in den Gehörgang des Nutzers übertragen.
Bei der Batterie 10 handelt es sich um eine wiederaufladbare Batterie. Zum Aufladen der Batterie 10 umfasst das Hörgerät 2 dabei einen galvanischen Ladeanschluss 18. Dieser Ladanschluss 18 ist in dem dargestellten Beispiel im Wesentlichen durch einen Steckverbinder 20 und eine elektronische Ladesteuerung 22 des Hörgeräts 2 gebildet. Zum Aufladen der Batterie 10 wird das Hörgerät 2 in eine korrespondierende Aufnahme 24 eines Ladegeräts 26 eingesetzt, so dass der Steckverbinder 20 des Hörgeräts 2 einen korrespondierenden magnetischen Gegensteckverbinder 28 des Ladegeräts 26 kontaktiert.
Innerhalb des Ladegeräts 26 wird der Gegensteckverbinder 28 aus einer Stromversorgungseinheit 30 mit einem elektrischen Ladestrom L versorgt. Die Stromversorgungseinheit 30 wird durch eine elektronische Ladesteuerung 32 des Ladegeräts 26 gesteuert und bezieht die elektrische Energie zur Erzeugung des Ladestroms L vorzugsweise über ein Netzkabel 34 aus einem Stromnetz.
Der Steckverbinder 20 des Hörgeräts 2 und der Gegensteckverbinder 28 des Ladegeräts 26 bilden zusammen ein Steckverbindersystem 36, das in einer ersten Ausführungsform in den Fig. 2 bis 9 dargestellt ist.
Der hörgeräteseitige Steckverbinder 20 dieses Steckverbindersystems 36 ist zweipolig ausgeführt und umfasst
• einen zylinderförmigen ersten Kontakt 38 mit einer Kontaktfläche 40 und einer dieser gegenüberliegenden Anschlussfläche 42, der aus einem magnetisierbaren, elektrisch leitenden Material (beispielsweise SUS 430) besteht,
• einen zylinderförmigen zweiten Kontakt 44 mit einer Kontaktfläche 46 und einer dieser gegenüberliegenden Anschlussfläche 48, der aus einem nichtmagnetisierbaren, elektrisch leitenden Material (beispielsweise TiAI4V6) besteht,
• einen Träger 50 aus Kunststoff (beispielsweise Vectra® E130i), in den die Kontakte 38 und 44 eingebettet und somit relativ zueinander fixiert sind, so dass die Kontakte 38 und 44 bezüglich Ihrer Achsen parallel nebeneinander angeordnet sind, sowie optional eine Dichtschicht 52 (Fig. 7) aus einem elastischen Material (beispielsweise Fluor-Silikon), die auf die Kontakte 38, 44 aufgeschoben ist.
In den Fig. 2, 6 und 8 ist der Träger 50 jeweils geschnitten dargestellt.
Der ladegeräteseitige Gegensteckverbinder 28 des Steckverbindersystems 36 gemäß Fig. 2 bis 9 ist ebenfalls zweipolig ausgeführt und umfasst
• einen in grober Näherung zylinderförmigen ersten Gegenkontakt 54 mit einer Gegenkontaktfläche 56 und einer dieser gegenüberliegenden Fußfläche 58, der aus einem magnetisierbaren, elektrisch leitenden Material (beispielsweise SUS 430) besteht,
• einen zweiten Gegenkontakt 60 mit einer ringförmigen oder ringsegmentförmigen Gegenkontaktfläche 62, der aus einem nicht-magnetisierbaren, elektrisch leitenden Blech gebildet ist,
• einen Montagering 64 aus Kunststoff, der die Gegenkontakte 54 und 60 derart relativ zueinander fixiert, dass der zweite Gegenkontakt 60 den ersten Gegenkontakt 54 konzentrisch umgibt,
• einen Magnet 66, hier in Form eines Permanentmagnets, der fluchtend mit dem ersten Gegenkontakt 54 ausgerichtet ist und an dessen Fußfläche 58 anschließt, und
• eine topfartig geformte Tasche 68 aus elastischem Material (beispielsweise einem Fluor-Silikon), in deren Innenraum der Magnet 66 aufgenommen und kraftschlüssig (d.h. durch Reibungskräfte) gehalten ist.
In den Fig. 2 und 8 sind der Montagering 64 und die Tasche 68 jeweils geschnitten dargestellt. Die Tasche 68 ist dabei dem Magnet 66 und dem Montagering 64 zwischengeordnet. In ihrem Topfboden ist die Tasche 68 mit einer Öffnung versehen, durch die der erste Gegenkontakt 54 hindurchragt. Im Bereich der Fußfläche 58 ist der erste Gegenkontakt 54 verbreitert. Der erste Gegenkontakt hat hierdurch eine „magnetische Trichterwirkung“, indem er den von dem Magnet 66 ausgehenden Magnetfluss konzentriert. Über die Fußfläche 58 ist der erste Gegenkontakt 54 auch an eine elektrische Zuleitung 70 angeschlossen, über die der erste Gegenkontakt 54 mit der Stromversorgungseinheit 30 des Ladegeräts 26 verbunden ist.
Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit sind die Kontakte 38 und 44 sowie die Gegenkontakte 56 und 60 vorzugsweise mit einer elektrisch gut leitenden Beschichtung, z.B. aus Gold, versehen.
Insbesondere aus den Fig. 2 und 8 ist ersichtlich, dass die beiden Gegenkontaktflächen 56 und 62 des Gegensteckverbinders 28 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bis 9 in einer Ebene liegen. Abweichend hiervon sind die beiden Kontaktflächen 40 und 46 des Steckverbinders 20 um einen Abstand a (Fig. 6) von z.B. 0,5 mm in axialer Richtung der Kontakte 38 und 44 zueinander versetzt, da der zweite Kontakt 44 geringfügig länger ausgebildet ist als der erste Kontakt 38. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist dabei die Kontaktfläche 40 des ersten Kontakts 38 geringfügig gegenüber der Außenseite des (in Fig. 8 angedeuteten) Gehäuses 4 zurückversetzt.
Wie ebenfalls aus Fig. 8 hervorgeht, ist zwischen der Kontaktfläche 40 des ersten Kontakts 38 und der korrespondierenden Gegenkontaktfläche 56 des ersten Gegenkontakts 54 ein Spalt gebildet, wenn die Kontaktfläche 46 des zweiten Kontakts 44 an die Gegenkontaktfläche 62 des zweiten Gegenkontakts 60 anstößt.
Eine Anlage (und damit eine galvanische Verbindung) zwischen der Kontaktfläche 40 des ersten Kontakts 38 und der Gegenkontaktfläche 56 des ersten Gegenkontakts 54 wird dabei durch die magnetische Anziehung des ersten Kontakts 38 durch den Magnet 66 bewirkt, durch die der Magnet 66 und der erste Gegenkontakt 54 unter elastischer Verformung der Tasche 68 geringfügig zur Schließung des vorstehend beschriebenen Spalts ausgelenkt werden. In dem so hergestellten kontaktierten Zustand des Steckverbindersystem 36 wird durch die elastische Verformung der Tasche 68 der zweite Gegenkontakt 60 gegen den zweiten Kontakt 44 vorgespannt.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Steckverbindersystems 36 ist in den Fig. 10 bis 16 gezeigt. Das Steckverbindersystem 36 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 9 vor allen dadurch, dass hier die Kontakte 38 und 44 des Steckverbinders 20 bezüglich ihrer Achsen um einen Winkel von ca. 20° schräg zueinander angestellt sind.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des Steckverbindersystems 36 ist in den Fig. 17 und 18 dargestellt. Hier ist anstelle der elastischen Tasche 68 eine Schraubenfeder 72 vorgesehen, die außenseitig auf den Montagering 64 aufgesetzt ist und im kontaktierten Zustand des Steckverbindersystems 36 den zweiten Gegenkontakt 60 gegen den zweiten Kontakt 44 vorspannt.
Ein in den Fig. 19 und 20 dargestelltes viertes Ausführungsbeispiel des Steckverbindersystems 36 unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen vor allem dadurch, dass hier der erste Gegenkontakt 54 und der zweite Gegenkontakt 60 des Gegensteckverbinders 28 unmittelbar auf einer Leiterplatte 74 aufgebaut sind.
In weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Gegensteckverbinder 28 nicht in das Ladegerät 26 integriert, sondern bildet den hörgeräteseitigen Abschluss eines Ladekabels.
Die Erfindung wird an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besonders deutlich, ist auf diese Ausführungsbeispiele gleichwohl aber nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung aus den Ansprüchen, der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der einzelnen Ausführungsbeispiele jeweils gezeigten Konkretisierungen der Erfindungsmerkmale auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
2 Hörgerät
4 Gehäuse
6 Mikrofon
8 Hörer
10 Batterie
12 Signalprozessor
14 Schallkanal
16 Spitze
18 Ladeanschluss
20 (magnetischer) Steckverbinder
22 Ladesteuerung
24 Aufnahme
26 Ladegerät
28 (magnetischer) Gegensteckverbinder
30 Stromversorgungseinheit
32 Ladesteuerung
34 Netzkabel
36 Steckverbindersystem
38 (erster) Kontakt
40 Kontaktfläche
42 Anschlussfläche
44 (zweiter) Kontakt
46 Kontaktfläche
48 Anschlussfläche
50 Träger
52 Dichtschicht
54 (erster) Gegenkontakt
56 Gegenkontaktfläche
58 Fußfläche
60 (zweiter) Gegenkontakt
62 Gegenkontaktfläche 64 Montagering
66 Magnet
68 Tasche
70 (elektrische) Zuleitung 72 Schraubenfeder
74 Leiterplatte a Abstand
I (Eingangs-)Audiosignal
L Ladestrom 0 (Ausgangs-)Audiosignal
U Versorgungsspannung

Claims

Ansprüche Magnetischer Steckverbinder (20) für einen galvanischen Ladeanschluss
(18) eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Hörinstruments (2), mit einem zylinderförmigen ersten Kontakt (38) und einem neben dem ersten Kontakt (38) angeordneten zweiten Kontakt (44),
- wobei der erste Kontakt (38) aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material, insbesondere aus einem ferntischen Stahl, gebildet ist,
- wobei der zweite Kontakt (44) aus einem nicht-magnetischen oder nichtmagnetisierbaren Material oder einem im Vergleich zu dem Material des ersten Kontakts (38) weniger magnetisierbarem Material, insbesondere aus einer Titan-Legierung oder einem austenitischen Chrom-Nickel-Molyb- dän-Stahl gebildet ist und/oder im Vergleich zu dem ersten Kontakt (38) weniger Material enthält. Magnetischer Steckverbinder (20) nach Anspruch 1 , wobei der erste Kontakt (38) einen größeren Durchmesser aufweist als der zweite Kontakt (44). Magnetischer Steckverbinder (20) nach Anspruch 2, wobei der Durchmesser des ersten Kontakts (38) gegenüber dem Durchmesser des zweiten Kontakts (44) um einen Faktor zwischen 1 ,5 und 4, vorzugsweise um einen Faktor zwischen 2 und 3, und insbesondere um einen Faktor 2,5 größer ist. Magnetischer Steckverbinder (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Kontakt (38) und der zweite Kontakt (44) derart zueinander angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Magnetischer Steckverbinder (20) nach Anspruch 4, wobei der erste Kontakt (38) und der zweite Kontakt (44) jeweils eine zur Bildung einer galvanischen Verbindung mit einem magnetischen Gegensteckverbinder (28) eines Ladegeräts (26) oder Ladekabels vorgesehene Kontaktfläche (40,46) aufweisen, und wobei die Kontaktfläche (46) des zweiten Kontakts (44) die Kontaktfläche (40) des ersten Kontakts (38) überragt.
6. Magnetischer Steckverbinder (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Kontakt (38) und der zweite Kontakt (44) schräg zueinander ausgerichtet sind.
7. Magnetischer Steckverbinder (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Träger (50), insbesondere aus Kunststoff, in dem der erste Kontakt (38) und der zweite Kontakt (44) relativ zueinander fixiert sind.
8. Magnetischer Steckverbinder (20) nach Anspruch 7, wobei der erste Kontakt (38) und der zweite Kontakt (44) jeweils eine zu der Kontaktfläche (40,46) des jeweiligen Kontakts (38;44) entgegengesetzte Anschlussfläche (42;48) aufweisen, und wobei der erste Kontakt (38) und der zweite Kontakt (44) derart in dem Träger (50) fixiert sind, dass die Anschlussflächen (42,48) bündig mit einer Rückseite des Trägers (50) ausgerichtet sind.
9. Magnetischer Steckverbinder (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Frontseite des Trägers (50) mit einer elastischen Dichtschicht (52), z.B. aus einem Fluor-Silikon, versehen ist, die im Montagezustand des Steckverbinders (20) einen Teil einer Gehäuseaußenseite des elektronischen Geräts bildet.
10. Magnetischer Gegensteckverbinder (28) eines elektrischen Ladegeräts (26) oder Ladekabels,
- mit einem ersten Gegenkontakt (54), der eine Gegenkontaktfläche (56) zur Bildung einer galvanischen Verbindung mit einem ersten Kontakt (38) eines magnetischen Steckverbinders (20) eines Ladeanschlusses (18) eines elektronischen Geräts aufweist, und
- mit einem zweiten Gegenkontakt (60), der eine Gegenkontaktfläche (62) zur Bildung einer galvanischen Verbindung mit einem zweiten Kontakt (44) des Steckverbinders (20) des Ladeanschlusses (18) des elektronischen Geräts aufweist, und
- mit einem fluchtend mit dem ersten Gegenkontakt (54) ausgerichteten Magnet (66), insbesondere einem Permanentmagnet, wobei die Gegenkontaktfläche (62) des zweiten Gegenkontakts (60) ringförmig oder ringsegmentförmig ausgebildet ist und den ersten Gegenkontakt (54) umgibt. Magnetischer Gegensteckverbinder (28) nach Anspruch 10, wobei die Gegenkontaktfläche (56) des ersten Gegenkontakts (54) einen Durchmesser aufweist, der größer als eine radiale Breite der Gegenkontaktfläche (62) des zweiten Gegenkontakts (60) ist. Magnetischer Gegensteckverbinder (28) nach Anspruch 11 , wobei der Durchmesser der Gegenkontaktfläche (56) des ersten Gegenkontakts (54) gegenüber der radialen Breite der Gegenkontaktfläche (62) des zweiten Gegenkontakts (60) um einen Faktor zwischen 1 ,5 und 4, vorzugsweise um einen Faktor zwischen 2 und 3, und insbesondere um einen Faktor 2,5 größer ist. Magnetisches Steckverbindersystem (36) mit einem magnetischen Steckverbinder (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und mit einem damit zu Herstellung einer mindestens zweipoligen galvanischen Verbindung zusammenwirkenden magnetischen Gegensteckverbinder (28) nach einem der Ansprüche 10 bis 12. Elektronisches Gerät, insbesondere Hörinstrument (2), mit einer wiederaufladbaren Batterie (10) und einem galvanischen Ladeanschluss (18) zur Zuführung eines elektrischen Stroms zum Aufladen der Batterie (10), wobei der Ladeanschluss (18) einen magnetischen Steckverbinder (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung eines durch Magnetkraft gehaltenen galvanischen Kontakts mit einem magnetischen Gegensteckverbinder (28) eines Ladegeräts (26) oder Ladekabels aufweist. Ladegerät (26) oder Ladekabel zur Versorgung eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Hörinstruments (2), mit elektrischem Strom zum Aufladen einer wiederaufladbaren Batterie (10) des elektronischen Geräts, mit einem Gegensteckverbinder (28) nach einem der Ansprüche 10 bis 12.
PCT/EP2022/077000 2021-09-28 2022-09-28 Magnetischer steckverbinder für einen galvanischen ladeanschluss eines elektronischen geräts, insbesondere eines hörinstruments WO2023052436A1 (de)

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