Usb-устройство (варианты)

 

Полезная модель относится к области портативных электронных устройств, а именно, к портативным устройствам хранения и обработки данных, оснащенным USB разъемом. Технический результат заключается в повышении механической прочности USB-разъема и надежности USB-устройства при одновременном упрощении конструкции, а также процесса изготовления и сборки USB-устройства. Для этого USB-устройство содержит USB-разъем, выполненный на печатной плате вместе со всей схемой изделия, как одно целое, корпус USB-разъема, объединенный с корпусом изделия в единую неразборную деталь, в который вставляется печатная плата с торцевой стороны изделия (противоположной USB-разъему), направляющие для фиксации платы в нужном положении в корпусе зоны USB-разъема и торцевую заглушку (крышку, закрывающая вход платы в корпус) для окончательной фиксации платы в корпусе, которая крепится к корпусу изделия на защелках или упорах.

Область техники

Полезная модель относится к области портативных электронных устройств, а именно, к портативным устройствам для хранения и обработки данных, оснащенным USB (Universal-Serial-Bus) разъемом.

Уровень техники

В настоящее время большинство периферийных устройств подключаются к компьютерам через стандартный USB-порт. Для компактных и недорогих устройств, подключаемых к USB-порту компьютеров (таких, как, например, электронные ключи, флэш-память и прочие) существенное значение имеет стоимость и надежность узла соединения изделия и USB-разъема (непосредственно само место крепления). Крепление стандартного USB-разъема с металлическим корпусом к таким изделиям обычно более дорогое, чем монтаж остальных радиоэлементов. Да и прочность определяется в точках пайки контактов разъема и самого металлического корпуса разъема. В рассматриваемых изделиях используются USB-разъемы с металлическим корпусом (фиг.1, 2). Для его установки на плату изделия необходимо установить сам разъем, припаять контакты, закрепить металлический корпус разъема на плате.

В настоящее время задача повышения надежности USB-устройств решается, например, в решении US 2004/0145878 A1, H01R 12/16, 29.07.2004, в котором корпус печатной платы, на которой крепится карта памяти, и корпус USB-разъема представляют собой единую деталь. Однако в указанном решении имеют место такие уязвимые элементы крепления, как место крепления платы и USB-разъема, шов, скрепляющий корпус устройства, а также отсутствие элементов неподвижного закрепления платы в корпусе устройства.

В еще одном известном USB-устройстве US 2010/0290180 A1, G06F 1/16, 18.11.2010 контакты USB-разъема выполнены на той же плате, что и запоминающее устройство, а единый металлический корпус выполнен бесшовным. Однако для закрепления печатной платы в корпусе устройства используются дополнительные элементы сложной формы, что существенно усложняет процесс изготовления и сборки.

Наиболее близким к заявленному решению является патент US 7259967 В2, Н05К 7/02, 21.08.2007 на USB-устройство, в котором контакты USB-разъема выполнены на той же плате, что и запоминающее устройство, а единый корпус выполнен из пластика бесшовным. При этом для крепления платы в корпусе используется задняя крышка-замок. Однако для более надежного крепления платы в корпусе в области USB-разъема используется дополнительный конструктивный элемент (фиксирующее кольцо), наличие которого существенно усложняет процесс изготовления и сборки, в то время как без прочного закрепления платы в корпусе в области USB-разъема повышается риск поломки USB-устройства.

Сущность изобретения

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности USB-устройств без использования дополнительных конструктивных элементов, усложняющих и повышающих стоимость изготовления USB-устройств, а также устранение такого явления, как дребезг контактов. Дребезг контактов - это явление, возникающее в электрических и электронных переключателях, при котором они вместо некоторого стабильного переключения производят случайные многократные неконтролируемые замыкания и размыкания контактов (происходит в момент переключения, приблизительно в течение 40-100 мс). Если значение непрерывного сигнала на входе переключателей оказывается между значениями, переводящими переключатель в одно из дискретных состояний, то на выходе будут наблюдаться колебания, называемые дребезгом. Дребезг вызывает сбои в работе устройств, а также может привести к порче электронных и электрических компонентов, досрочно выводит из строя элементы с ограниченным ресурсом по числу циклов включения/выключения.

Технический результат, обеспечиваемый заявленным решением, заключается в повышении механической прочности USB-разъема и надежности USB-устройства при одновременном упрощении конструкции, а также процесса изготовления и сборки USB-устройства.

Указанный результат достигается за счет выполненных внутри корпуса устройства направляющих, обеспечивающих жесткое закрепление печатной платы в корпусе.

В первом предпочтительном варианте осуществления USB-устройство содержит следующие конструктивные элементы: USB-разъем, выполненный на печатной плате вместе со всей схемой изделия, как одно целое; корпус USB-разъема, объединенный с корпусом изделия в единую неразборную деталь, в который вставляется печатная плата с торцевой стороны изделия (противоположной USB-разъему); выпуклые продольные направляющие для фиксации платы в нужном положении в корпусе зоны USB-разъема (они же и облегчают установку платы в корпус), по которым плата вставляется в корпус до упора; торцевая заглушка (крышка, закрывающая вход платы в корпус) для окончательной фиксации платы в корпусе.

При этом направляющие могут быть выполнены в виде выступа, на который опирается печатная плата, а сверху ее прижимает и удерживает ответная часть USB-разъема. Контакты USB-разъема в этом случае будут на верхней поверхности печатной платы.

Во втором предпочтительном варианте осуществления USB-устройство содержит следующие конструктивные элементы:

USB-разъем, выполненный на печатной плате вместе со всей схемой изделия, как одно целое; корпус USB-разъема, объединенный с корпусом изделия в единую неразборную деталь, в который вставляется печатная плата с торцевой стороны изделия (противоположной USB-разъему);

утопленные продольные направляющие для фиксации платы в нужном положении в корпусе зоны USB-разъема (они же и облегчают установку платы в корпус), по которым плата вставляется в корпус до упора;

торцевая заглушка (крышка, закрывающая вход платы в корпус) для окончательной фиксации платы в корпусе.

При этом направляющие могут быть выполнены в виде канавки, верхняя и нижняя поверхности которой жестко закрепляют печатную плату в корпусе устройства в зоне USB-разъема для предотвращения дребезга контактов.

В третьем предпочтительном варианте осуществления USB-устройство содержит следующие конструктивные элементы: USB-разъем, выполненный на печатной плате вместе со всей схемой изделия, как одно целое; корпус USB-разъема, объединенный с корпусом изделия в единую неразборную деталь, в который вставляется печатная плата с торцевой стороны изделия (противоположной USB-разъему); поперечные направляющие для фиксации платы в нужном положении в корпусе зоны USB-разъема (они же и облегчают установку платы в корпус), включающие верхнюю и нижнюю, которые в свою очередь имеют две поверхности: ловитель и сама направляющая, по которым плата вставляется в корпус до упора; торцевая заглушка (крышка, закрывающая вход платы в корпус) для окончательной фиксации платы в корпусе.

Как дополнение или в качестве альтернативы в зоне USB-разъема также присутствует стопор в виде небольшого порожка, который препятствует проходу печатной платы во время сборки дальше определенного расстояния.

В альтернативных вариантах выполнения:

торцевая заглушка может крепиться к корпусу изделия на защелках или упорах;

корпус USB-устройства может быть выполнен из пластика;

корпус может быть выполнен в процессе литья в одном технологическом цикле и не имеет швов или разъемных соединений;

корпус может представлять собой трубку прямоугольного сечения;

корпус в зоне USB-разъема может быть уже, чем корпус в зоне расположения печатной платы.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображено крепление USB-разъема к печатной плате в предшествующем уровне техники (вид спереди).

На фиг.2 изображено крепление USB-разъема к печатной плате в предшествующем уровне техники (вид сзади).

На фиг.3 изображено объединение контактов USB-разъема и запоминающего элемента на одной печатной плате согласно заявленному решению.

На фиг.4 изображена печатная плата, вложенная в корпус изделия, который объединен с корпусом разъема, как единая деталь согласно заявленному решению.

На фиг.5 изображена печатная плата, вложенная в корпус изделия, который объединен с корпусом разъема, как единая деталь согласно заявленному решению, в варианте выполнения, когда корпус в зоне USB-разъема уже, чем корпус в зоне расположения печатной платы.

На фиг.6 изображен вариант выполнения выпуклой продольной направляющей в виде выступа согласно одному варианту заявленного решения.

На фиг.7 изображен вариант выполнения утопленной продольной направляющей в виде канавки согласно второму варианту заявленного решения.

На фиг.8 изображен вариант выполнения поперечных направляющих согласно третьему варианту заявленного решения.

Подробное описание изобретения

В заявленном решении предлагается конструктивно объединить пластиковый корпус изделия и корпус разъема в одной детали. Таким образом, отпадает необходимость сборки (механического соединения) корпуса разъема с изделием. А контакты USB-разъема делаются непосредственно на печатной плате изделия, как продолжение дорожек самой печатной платы (которые создаются в процессе изготовления печатной платы и не требуют отдельной работы) (фиг.3). Эта печатная плата вкладывается в корпус изделия (который объединен с корпусом разъема, как единая деталь) со стороны, противоположной USB-разъему. При этом чтобы выдержать правильные размеры конструкции USB-разъема (для уверенного удержания необходимого электрического контакта) данная печатная плата вставляется в корпус изделия по специальным направляющим, проложенным вдоль пластикового корпуса USB-разъема изделия. Плата, вставляясь в этот корпус разъема, также придает ему дополнительную механическую прочность. Получившаяся конструкция показан на фиг.4.

Для крепления печатной платы в корпусе изделия в данной конструкции можно использовать не только резьбовое соединение, но и крышку-замок, вставляемую сразу за печатной платой (которая крепится к основному корпусу, например, на защелках или упорах). Она и будет держать печатную плату в корпусе. В данном случае применение крышки-замка с защелками позволяет удешевить процесс сборки изделия. Таким образом, конструкция состоит из двух пластмассовых деталей (корпус и крышка-замок) и печатной платы изделия.

На фиг.6 и 7 изображены продольные направляющие - направляющие в виде выступа или канавки вдоль длины корпуса, по которой перемещается печатная плата в процессе сборки изделия. Тут можно применить как выпуклые направляющие (фиг.6), так и утопленные направляющие (фиг.7). Оба этих варианта показаны в разрезе со стороны USB-разъема, где поз.1 - печатная плата, поз.2 - корпус разъема. В варианте с выпуклыми направляющими снизу существует упор для печатной платы, а сверху ее будет прижимать и удерживать ответная часть USB-разъема. Контакты USB-разъема в этом случае расположены на верхней поверхности печатной платы.

На фиг.8 изображен вариант с поперечными направляющими. Данные направляющие состоят из верхней и нижней, которые в свою очередь имеют две поверхности: ловитель (поз.1) и сама направляющая (поз.2). Верхняя направляющая расположена так, чтобы не мешать ответной части USB-разъема. Ловитель нужен для удобства установки в узкую щель печатной платы в процессе сборки. На данном рисунке слева в зоне USB-разъема также присутствует стопор в виде небольшого порожка, который препятствует проходу печатной платы во время сборки дальше определенного расстояния. Таким образом, предложенная конструкция позволяет легко и быстро собирать USB-устройство, что делает конструкцию корпуса дешевым. Плата вставляется в корпус в щель, которая образована описанными выше направляющими.

1. Портативное USB-устройство для хранения, обработки и обмена с компьютером данными, содержащее:

USB-разъем, выполненный на печатной плате вместе со всей схемой изделия, как одно целое;

корпус USB-разъема, объединенный с корпусом изделия в единую неразборную деталь, в который вставляется печатная плата с торцевой стороны изделия, противоположной USB-разъему;

торцевая заглушка в виде крышки, закрывающей вход платы в корпус, для окончательной фиксации платы в корпусе,

отличающееся тем, что дополнительно содержит

выпуклые продольные направляющие для фиксации платы в нужном положении в корпусе зоны USB-разъема, по которым плата вставляется в корпус.

2. USB-устройство по п.1, в котором направляющие выполнены в виде выступа, на который опирается печатная плата, а сверху ее прижимает и удерживает ответная часть USB-разъема.

3. USB-устройство по п.1, в котором контакты USB-разъема находятся на верхней поверхности печатной платы.

4. USB-устройство по п.1, в котором торцевая заглушка крепится к корпусу изделия на защелках или упорах.

5. USB-устройство по п.1, в котором корпус представляет собой трубку прямоугольного сечения.

6. USB-устройство по п.1, в котором корпус в зоне USB-разъема уже, чем корпус в зоне расположения печатной платы.

7. USB-устройство по пп.1-6, в котором корпус USB-устройства выполнен в процессе литья в одном технологическом цикле и не имеет швов или разъемных соединений.

8. USB-устройство по п.7, в котором корпус USB-устройства выполнен из пластика.

9. Портативное USB-устройство для хранения, обработки и обмена с компьютером данными, содержащее:

USB-разъем, выполненный на печатной плате вместе со всей схемой изделия, как одно целое;

корпус USB-разъема, объединенный с корпусом изделия в единую неразборную деталь, в который вставляется печатная плата с торцевой стороны изделия, противоположной USB-разъему;

торцевая заглушка в виде крышки, закрывающей вход платы в корпус, для окончательной фиксации платы в корпусе,

отличающееся тем, что дополнительно содержит

утопленные продольные направляющие для фиксации платы в нужном положении в корпусе зоны USB-разъема, по которым плата вставляется в корпус.

10. USB-устройство по п.9, в котором направляющие выполнены в виде канавки, верхняя и нижняя поверхности которой жестко закрепляют печатную плату в корпусе устройства в зоне USB-разъема.

11. USB-устройство по п.9, в котором торцевая заглушка крепится к корпусу изделия на защелках или упорах.

12. USB-устройство по п.9, в котором корпус представляет собой трубку прямоугольного сечения.

13. USB-устройство по п.9, в котором корпус в зоне USB-разъема уже, чем корпус в зоне расположения печатной платы.

14. USB-устройство по пп.9-13, в котором корпус USB-устройства выполнен в процессе литья в одном технологическом цикле и не имеет швов или разъемных соединений.

15. USB-устройство по п.14, в котором корпус USB-устройства выполнен из пластика.

16. Портативное USB-устройство для хранения, обработки и обмена с компьютером данными, содержащее:

USB-разъем, выполненный на печатной плате вместе со всей схемой изделия, как одно целое;

корпус USB-разъема, объединенный с корпусом изделия в единую неразборную деталь, в который вставляется печатная плата с торцевой стороны изделия, противоположной USB-разъему;

торцевая заглушка в виде крышки, закрывающей вход платы в корпус, для окончательной фиксации платы в корпусе,

отличающееся тем, что дополнительно содержит

верхнюю и нижнюю поперечные направляющие для фиксации платы в нужном положении в корпусе зоны USB-разъема, которые имеют две поверхности: ловитель и сама направляющая, по которым плата вставляется в корпус.

17. USB-устройство по п.16, в котором в зоне USB-разъема присутствует стопор в виде небольшого порожка.

18. USB-устройство по п.16, в котором торцевая заглушка крепится к корпусу изделия на защелках или упорах.

19. USB-устройство по п.16, в котором корпус представляет собой трубку прямоугольного сечения.

20. USB-устройство по п.16, в котором корпус в зоне USB-разъема уже, чем корпус в зоне расположения печатной платы.

21. USB-устройство по пп.16-20, в котором корпус USB-устройства выполнен в процессе литья в одном технологическом цикле и не имеет швов или разъемных соединений.

22. USB-устройство по п.21, в котором корпус USB-устройства выполнен из пластика.



 

Похожие патенты:

Гнездо USB разъема предназначено для установки на приборной панели автомобиля. Устройство позволяет подключать через USB разъем различные потребители.
Наверх